التوأم الرقمي هو نسخة إلكترونية طبق الأصل لكائن حي أو آلة أو أجزاء منهما، ويتم ربط الجسم الحقيقي مع نسخته الإلكترونية الافتراضية بطريقة تسمح بنقل البيانات بين الجزئين، وبهذا نحصل على نسخة طبق الأصل تستجيب للعوامل الخارجية وتتفاعل معها بطريقة مطابقة لما يقوم به الأصل، ويمكن إجراء نسخ وتكوين توائم رقمية للكائنات والبرامج والناس والأماكن والأنظمة المختلفة.
يتم التأكد دائمًا من الاتصال بين جزئي التوأم الرقمي والتحقق من المعلومات التي يتم نقلها بينهما، لذا يتم تزويد الجزء الفيزيائي بعدد كبير من المستشعرات التي تقوم بقياس جميع التغيرات وتحولها إلى بيانات مفيدة يتم نقلها للجزء الرقمي لنحصل على تطابق كامل بين الجزئين.
تستخدم تقنية التوأم الرقمي عددًا كبيرًا من التقنيات الحديثة التي ظهرت في الأعوام القلية الماضية، وهي إنترنت الأشياء Internet Of Things والذكاء الاصطناعي Artificial Intelligence وتعلّم الآلة Machine Learning، بالإضافة لبرامج تحليل البيانات المخزنة سابقًا التي تم جمعها من المستشعرات الموجودة في الآلات القديمة، ويتم دمج كل ذلك للحصول على النسخ الرقمية التي تحاكي الأصل وتتصرف بطريقة مشابهة للواقع تمامًا.
وبالفعل بدأ استخدام تقنية التوأم الرقمي بشكل كبير في قطاعات صناعية متعددة، لتسهيل عمليات الصيانة والتنبؤ بالأعطال حتى قبل حدوثها، الأمر الذي يسمح للآلات بالتفاعل مع بعضها ومع البشر، وهو التجسيد الحقيقي لفكرة إنترنت الأشياء IoT.
تطبيقات تقنية التوأم الرقمي في مختلف المجالات
مجال التصنيع
يتم استخدام هذه التقنية في الكثير من الشركات اليوم، ومنها شركة جينيرال إليكتريك General Electric التي قامت بتصميم نظام يعمل بتقنية التوأم الرقمي لإدارة ومراقبة البيانات التي تأتي من مولدات طاقة الرياح ومن محركات استخراج النفط والغاز ومن محركات الطائرات النفاثة التي تصنعها الشركة، ويتم تزويد كل محرك أو مولد بعدد كبير من المستشعرات التي تقوم في الوقت الحقيقي بإرسال جميع المعلومات إلى مراكز البيانات لتكوين توأم رقمي.
بهذه الطريقة تستطيع الشركة مراقبة القطع والتنبؤ بالأعطال مسبقًا بحيث يتم تبديل القطع التي يمكن أن تتعطل في المستقبل، الأمر الذي سيخفض تكاليف الصيانة للحد الأدنى ويلغي احتمالية التعطل الكامل للمحركات أو المولدات.
مجال الرعاية الصحية
تم مؤخرًا إدخال تقنية التوأم الرقمي إلى المجال الطبي لتحسين الرعاية الطبية بالمرضى والرياضيين ولأغراض تعليمية أيضًا، ويتم بناءً على ذلك تشكيل توأم رقمي للمريض أو أي جزء مصاب منه كالقلب مثلًا، وتزويد النسخة الرقمية بمعلومات يتم قياسها بمستشعرات توضع على جسم المريض، للتنبؤ بما سيحدث فجأة وتدارك ذلك مسبقًا.
وقد نجحت شركة فيليبس Philips في فكرة خلق توأم رقمي لك وتزويده بمعلومات من خلال أجهزة قابلة للارتداء، وينبهك النظام في حال حدوث شيء لتتجنب بعض المشاكل الصحية التي يمكن أن تكون خطرة في حال تفاقمها، فالكثير مصابون بأمراض ولا يكتشفونها إلّا في المراحل المتأخرة.
ونجحت أيضًا جامعة ستانفورد بالتعاون مع شركة HPE في إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد للقلب ضمن مشروع القلب الحي The Living Heart، ويتم استخدام القلب المبني على تقنية التوأم الرقمي لمراقبة دوران الدم ضمن القلب وتشخيص الأمراض وتجربة الأدوية التي لا تزال في مراحل التطوير ولم يثبت أمانها للاستخدام البشري بعد، وكل ذلك باستخدام الذكاء الاصطناعي، حيث أنه تم تدريب الحواسيب وتزويدها بمعلومات ضخمة جدًا حتى تصل إلى هذه المرحلة المتقدمة.
مجال الصيانة والأتمتة
نجحت شركة Volkswagen في إدخال تقنية التوأم الرقمي إلى مصانعها من خلال إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد لجميع سيارتها التي يتم تصميمها، ومن ثم تزويد النموذج بمعلومات كثيرة ومحاكاة استخدام هذه النماذج لقياس دورة حياة السيارة والتأكد من سلامة القطع بعد فترات طويلة، ليتم بعد ذلك إدخال التعديلات وتصنيع السيارة وفق بيانات التوأم الرقمي.
وبشكل مشابه تقوم شركة تسلا Tesla الرائدة في صناعة السيارات الكهربائية بخلق توأم رقمي لكل سيارة من سياراتها، ليتم تزويد التوأم الرقمي للسيارة بمعلومات من النسخة الحقيقة وبالعكس، وتتمكن تسلا بهذه التقنية من إجراء صيانة كاملة لنظام تشغيل السيارة عن بعد وبسرعة.
وكمثال لذلك، فإذا كنت تسمع صريرًا واحتكاكًا في باب سيارتك، ستستطيع الشركة معرفة المشكلة وإرسال تحديث للنظام يعمل على تعديل المكونات الهيدروليكية ضمن الباب لحل المشكلة أو السيطرة عليها في أقل تقدير.
مستقبل تقنية التوأم الرقمي
خلقت تقنية التوأم الرقمي عددًا كبيرًا من الفرص لمن يريد الدخول في المجال واعتماد هذه التقنية لتطوير منتجاته، ولكن التحدي الأكبر لهذه الشركات هو قدرتها على تشغيل وإدارة التوائم الرقمية.
ظهر إلى العلن بعض الشركات المتخصصة التي توفر حلولًا للشركات التي لا تستطيع إنشاء توائم رقمية لمنتجاتها بنفسها، كشركة سويم SWIMالتي تقول إنها قادرة على إدخال التقنية الجديدة إلى أي شركة دون الحاجة لأي بنية تحتية جديدة باستخدام تقنيتها التي تمسى EDX.
وبطريقة مشابهة تعمل شركة فيروم VEERUMعلى إنشاء توأم رقمي للمشاريع العملاقة، ويتم تزويد المشرفين على المشروع بالمعلومات الكاملة عن سير المشروع والقدرة على إدخال التعديلات واكتشاف الأخطاء وتصحيحها مبكرًا.
وأخيرًا فالتقنية قادرة على استيعاب مساحات أكبر، كإنشاء توأم رقمي لمدينة بالكامل كما فعلت مدينة سنغافورة، وتستفيد من ذلك في إيجاد حلول مستدامة لمشاكل المدينة كالازدحام والتلوث والتضخم السكاني وأكثر من ذلك.
رد مع اقتباس