دانشمندان میگویند مدل جدیدی با کمک هوش مصنوعی از یک دوقلوی دیجیتال (Digital Twin) با قابلیت انطباق و کنترل ماشین فیزیکی در زمان واقعی توسعه دادهاند.
این کشف که در مجله دسترسی IEEE گزارش شده است، به گفته نویسندگان، بعد جدیدی به نسخههای دیجیتالی ماشینهای دنیای واقعی مانند رباتها، پهپادها یا حتی خودروهای خودران اضافه میکند.
دوقلوهای دیجیتال نسخههای دقیقی از اشیاء در دنیای فیزیکی هستند. آنها به نسخههای بازی ویدیویی از ماشینهای واقعی تشبیه میشوند که با آنها دوقلوی دیجیتالی دارند و دائماً با دادههای بلادرنگ بهروز میشوند.
مهندسان و دانشمندان از دوقلوهای دیجیتال برای نظارت و آزمایش ماشینها بدون دست زدن به سیستم فیزیکی استفاده میکنند و صنایع را هوشمندتر و کارآمدتر میکنند.
اما اکثر دوقلوهای دیجیتال امروزی فقط ناظر هستند. آنها میتوانند تجزیه و تحلیل کنند و پیشبینی کنند که چه اتفاقی ممکن است بیفتد، اما نمیتوانند بهطور خودکار عمل کنند.
اینجاست که مدل نویسندگان وارد عمل میشود. این تیم مفهوم دوقلوهای دیجیتال فعال هوشمند (IADT) را معرفی میکند، اما برخلاف دوقلوهای دیجیتال سنتی، IADT آنها فقط تماشا نمیکند.
دکتر احسان بونسور، نویسنده اصلی، گفت: «تصور کنید یک پهپاد در حال تعقیب یک هواپیمای دشمن است. یک دوقلوی دیجیتال سنتی سناریوهای مختلف را شبیهسازی میکند و حرکات احتمالی را پیشنهاد میکند. اما با IADT، دوقلوی دیجیتال میتواند در واقع بهطور خودکار پهپاد را کنترل کند، از خلبانان انسانی یاد بگیرد و در نهایت تصمیمات خود را بگیرد.»
دکتر بونسور، دانشیار دانشکده محاسبات و انفورماتیک دانشگاه شارجه در امارات متحده عربی (UAE)، میگوید IADT میتواند کاربردهای گستردهای برای صنعت تولید و بسیاری از حوزههای دیگر با تأثیر مستقیم بر زندگی انسان داشته باشد.
دکتر بونسور میگوید: «با پر کردن شکاف بین مجازی و فیزیکی، و با یادگیری از انسانها و عمل مستقل، این (IADT) میتواند در بسیاری از زمینهها مفید باشد - مراقبتهای بهداشتی، شهرهای هوشمند، خودروهای خودران و بهبود واکنشهای بلادرنگ حتی در صورت وقوع فاجعه.»
دکتر بونسور مطمئن است که این مدل "پیامدهای عملی قابل توجهی در صنایع مختلف" خواهد داشت و معتقد است که معرفی آن دری را به "کاربردهای دنیای واقعی باز میکند که در آن دوقلوهای دیجیتال میتوانند فراتر از نظارت و شبیهسازی بروند - اکنون میتوانند در زمان واقعی عمل، انطباق و کنترل مستقل سیستمهای دنیای واقعی را انجام دهند."
علاوه بر این، او اطمینان میدهد که این مدل میتواند کاربردهای عملی در بخشهای کلیدی مانند شهرهای هوشمند و مدیریت زیرساخت، وسایل نقلیه خودران و رباتیک، مراقبتهای بهداشتی و فناوری پزشکی، دفاع و هوافضا داشته باشد و نحوه استفاده جهان از هوش مصنوعی در دوقلوهای دیجیتال را متحول کند.
مصطفی کارا از دانشگاه نفت و مواد معدنی ملک فهد در عربستان سعودی، نویسنده همکار این مطالعه، میافزاید: «یک دوقلوی دیجیتال واقعی نباید فقط دنیای واقعی را منعکس کند - بلکه باید با آن تعامل داشته باشد، با آن سازگار شود و حتی آن را کنترل کند. این همان چیزی است که ما با IADT به دست آوردهایم.»
آینده فقط اتوماسیون نیست، بلکه هوش است. ما در حال ساختن سیستمهایی هستیم که فقط از دستورات پیروی نمیکنند، بلکه محیط خود را درک میکنند، تصمیم میگیرند و در زمان واقعی عمل میکنند.
نویسندگان در تحقیقات خود اعلام میکنند که IADT آنها دارای "قابلیت پیشگامانهای" است و دکتر کارا ادعا میکند که این مدل "هوش مصنوعی را با دوقلوهای دیجیتال ادغام میکند و به سمت دنیایی حرکت میکند که در آن ماشینها فقط به انسانها کمک نمیکنند، بلکه با هم همکاری میکنند، سازگار میشوند و به تنهایی عمل میکنند."
دکتر کارا میگوید: «مدتهاست که دوقلوهای دیجیتال ناظران منفعل بودهاند - نظارت و پیشبینی میکنند اما هرگز عمل نمیکنند. با IADT، ما این را تغییر دادهایم. اکنون، دوقلوهای دیجیتال میتوانند در زمان واقعی فکر کنند، یاد بگیرند و اقدام کنند.»
نویسندگان در مورد مفهوم IADT خود مینویسند که "نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در استفاده از فناوری دوقلوی دیجیتال است" و میافزایند: "IADT افراد را قادر میسازد تا از یک دوقلوی دیجیتال برای کنترل سیستمهای دنیای واقعی استفاده کنند و در نهایت هدف آن دستیابی به استقلال کامل است که در آن دوقلوی دیجیتال میتواند بهطور خودکار سیستم واقعی را مدیریت کند و نیاز به مداخله مستقیم انسان را از بین ببرد.
ما دو نوع متمایز از دوقلوهای دیجیتال را مشخص کردهایم: یکی که صرفاً بر رفتار یک دستگاه متمرکز است و دیگری که رفتار کل سیستم را در بر میگیرد.
نویسندگان ادعا میکنند که امکانسنجی مفهوم خود را از طریق پیادهسازیهای عملی با استفاده از پلتفرم CupCarbon تأیید کردهاند.
آنها خاطرنشان میکنند: «این پیادهسازیها نشان میدهند که چگونه IADT اجزای مجازی و فیزیکی را ادغام میکند تا یک چارچوب یکپارچه و مؤثر ایجاد کند، و یک پیشرفت قابل توجه در کاربرد فناوری دوقلوی دیجیتال در حوزههای مختلف ارائه میدهد.»
این تحقیق این مدل را به عنوان گامی جسورانه به سوی سیستمهای کاملاً خودمختار معرفی میکند: «با ترکیب یادگیری ماشین، هوش مصنوعی و دوقلوهای دیجیتال، به سوی آیندهای پیش میرویم که در آن ماشینها میتوانند بدون انتظار برای ورودی انسان عمل و سازگار شوند. این برای واکنش اضطراری، اتوماسیون و صنایع پرخطر که در آن اقدامات سریع و هوشمندانه مورد نیاز است، ضروری است.»
نویسندگان در نتیجهگیری خود تکرار میکنند که "معماری پیشنهادی ما برای ADT نه تنها ادغام ویژگیها و رفتارهای جدید را در سیستمهای واقعی امکانپذیر میکند، بلکه یک روش طراحی جدید را برای طراحان مدار که وارد برنامههای کاربردی دوقلوی دیجیتال میشوند، ارائه میدهد.
از طریق این کار، ما آیندهای را متصور هستیم که در آن دوقلوهای دیجیتال نقشی محوری در دستیابی به خودمختاری و بهینهسازی در حوزههای مختلف ایفا میکنند و روش تعامل و کنترل سیستمهای دنیای واقعی را متحول میکنند.»
اطلاعات بیشتر: احسان بونسور و همکاران، دوقلوهای دیجیتال فعال هوشمند (IADT)، دسترسی IEEE (2025). DOI: 10.1109/ACCESS.2025.3532545
اطلاعات مجله: دسترسی IEEE
ارائهشده توسط دانشگاه شارجه