دوقلوهای دیجیتال به محققان امکان دسترسی به دانش جدید را می دهند

8 مارس 2023 – توسط SINTEF

داده ها اغلب به عنوان “طلای جدید” معرفی می شوند، اما همیشه به راحتی نمی توان از مزایای آن بهره برد. به گفته محقق SINTEF، Jan Tore Fagertun، دوقلوهای دیجیتال با استفاده از شبیه سازی بلادرنگ ابزاری را ارائه می دهند که می تواند همه اینها را تغییر دهد. اعتبار: Guro Kulset Merakerås

تیمی از محققان در موسسه علمی نروژی SINTEF سیستم‌های شبیه‌سازی داده‌ها را توسعه داده‌اند که درک دقیق آنچه حجم عظیم داده به ما می‌گویند آسان‌تر می‌کند. هدف آنها این بوده است که اطلاعات حاصل از فرآیندهای جمع آوری داده در سیستم های پیچیده را به دانش تبدیل کنند و سپس آن را به گونه ای ارائه کنند که نیازی برای درک آن به مدرک دکترا نباشد.

از یک اتاق کنترل در دفاتر SINTEF در براتورا در تروندهایم، مدیر تحقیقات Jan Tore Fagertun و همکارانش در حال حاضر نشان می دهند که چگونه می توان از دوقلوهای دیجیتالی به اصطلاح در بخش آبزی پروری استفاده کرد.

این دوقلو دیجیتال در مرکز تحقیقاتی SFI Exposur به عنوان بخشی از پروژه ای به نام RACE Digitalcage در حال توسعه است. زمانی که فواصل زیاد باعث می‌شود همیشه «دست روی دست» نباشید، کنترل خوب مهم‌تر می‌شود.

به عنوان بخشی از تحقیقات در مورد آبزی پروری در مکان های در معرض (پرورش ماهی در مناطق در معرض بادهای شدید و جریان های قوی)، محققان SINTEF به دنبال سیستم هایی هستند که فرصت هایی را نه تنها برای نظارت بهینه، بلکه برای ارائه و استفاده از داده های پایش ارائه می دهند. این کار توسط Jan Tore Fagertun و Esten Ingar Grøtli که به ترتیب در SINTEF Ocean و SINTEF Digital کار می کنند، رهبری می شود.

دوقلو دیجیتال چیست؟

اصطلاح “دوقلو دیجیتال” برای بسیاری از مردم آشنا شده است. اما واقعا این چه معنایی دارد؟ برای توضیح، می توانیم از مثالی استفاده کنیم که همه می توانند با آن ارتباط برقرار کنند – بدن انسان.

فاگرتون می گوید: «تصور کنید که مدل داده ای از بدن شما وجود دارد. این دقیقاً شبیه شماست، هم از داخل و هم از بیرون، و می توانید تصویر دوقلو همسان خود را بچرخانید و آن را از هر زاویه ای که دوست دارید مشاهده کنید. اگر حسگرهای کافی به بدن خود وصل شده بودید و داده های آن ها منتقل می شد. به مدل در زمان واقعی، دوقلو روی صفحه نمایش تمام حرکات شما را دقیقا کپی می کند.”

سپس تصور کنید که خود را در مکانی غیرقابل دسترس و بدون ارتباط حمل و نقل پیدا کرده اید. پزشک شما می‌تواند با مدل، یعنی دوقلو دیجیتالی شما، برای مشاوره تماس بگیرد. ارتباط با داده‌های موجود و سایر اندازه‌گیری‌ها به پزشک این امکان را می‌دهد تا بررسی کند که آیا همه چیز با ریتم قلب، بار روی اسکلت، دارو، هضم و کیفیت خواب شما طبیعی است یا خیر. صفحه نمایش دوقلو هر گونه اختلاف را با یک اعلان قابل مشاهده نشان می دهد.

پزشک، یا حتی خودتان، می‌توانید هر گونه ناهنجاری را با داده‌های تاریخی مقایسه کنید تا پیوندها را شناسایی کرده و برای مشکلات شما توضیحاتی ارائه دهد. روزهای قبل از معده درد چه می خوردید؟ آیا شب های بی خوابی شما ویژگی های مشترکی دارد؟ این دوقلو می‌توانست برای پیش‌بینی مشکلاتی که ممکن است تحت شرایط خاص به وجود آمده باشد استفاده شود و می‌توانست با داده‌های مرتبط دیگر مرتبط باشد.

در مورد تاسیسات آبزی پروری که در خارج از دریا واقع شده است، داشتن تصویر بزرگ بسیار مهم است. با مجموعه مناسبی از سنسورها و سیستم‌های اندازه‌گیری قوی، یک دوقلو دیجیتالی بی‌درنگ می‌تواند آنقدر دقیق شود که بتواند کل امکانات را در یک اتاق کنترل ارائه کند – وضعیت را همیشه در اختیار شما قرار می‌دهد.

دوقلو دیجیتال فقط قفس های دریایی و ساخت و ساز تاسیسات را نمایش نمی دهد. تورها، ماهی‌ها، ROV را در حین حرکت در اطراف تورها، کشتی‌های مختلف در حال انجام وظایف در داخل و اطراف تاسیسات، و همچنین جزئیات محیط فیزیکی مانند جریان‌ها، امواج و حرکات جزر و مدی را نشان می‌دهد.

فاگرتون توضیح می‌دهد: «یک دوقلو دیجیتالی که شبیه‌سازی بلادرنگ را در بر می‌گیرد، پاسخ به سؤالاتی را ممکن می‌سازد که برای افرادی که مسئولیت مدیریت تأسیسات آبزی پروری را دارند، پاسخ داده شود.»

کدام بخش از یک توری توسط ROV بازرسی شده است و در کجا مغایرت ها را شناسایی کرده است؟ ماهی ها در شرایط معین چگونه حرکت می کنند؟ تور در شرایط آب و هوایی فعلی چه موقعیتی را به خود اختصاص می دهد؟ پاسخ بار چیست و اجزای آسیب پذیر سازه چگونه به شرایط آب و هوایی پاسخ می دهند؟

دوقلو دیجیتالی می‌تواند پاسخ‌ها را به شکلی به‌راحتی قابل درک ارتباط برقرار کند، زیرا به ما نمایشی بصری از آنچه در دنیای فیزیکی به مشاهده آن عادت کرده‌ایم، و نه فقط مجموعه‌ای از داده‌های متشکل از انبوهی از اعداد را به ما می‌دهد.

فاگرتون می‌گوید: «دوقلو دیجیتال توانایی ارائه جریان پیچیده‌ای از تصاویر دیجیتالی را در زمان واقعی دارد و می‌تواند شرایط مشاهده بسیار بهتری را نسبت به دنیای واقعی ارائه دهد.

به عنوان مثال، مشاهده شرایط داخل تورها از لبه قفس‌ها اغلب دشوار است و دوربین‌های ویدئویی گاهی اوقات به دلیل آب آلوده یا تراکم بالای ماهی محدود می‌شوند. در جریانی از تصاویر دیجیتال، نه تنها دید کاملی دارید. او می‌گوید، اما شما همچنین می‌توانید یک تصویر را پاک کنید و عناصر مخرب را فیلتر کنید و دید دقیق‌تر و دقیق‌تری از هر چیزی که به آن علاقه دارید به شما ارائه می‌دهد.”

اگر پیش‌بینی‌های آب‌وهوا و وضعیت موج به همراه داده‌های مربوط به تولیدات تاریخی به دوقلو دیجیتال وارد شود، دوقلو می‌تواند پیش‌بینی کند که تولید در یک تأسیسات آبزی پروری در کوتاه‌مدت و بلندمدت چگونه توسعه می‌یابد. همچنین می‌تواند پشتیبانی تصمیم‌گیری ارزشمندی را ارائه دهد – اطلاع‌رسانی به اپراتور در مورد شرایط کاری در لبه‌های قفس در طول یک عملیات برنامه‌ریزی‌شده، و در مورد تنش‌هایی که ممکن است بر روی ماهی وارد شود، اگر عملیات تخلیه در طول یک پنجره آب‌وهوای مشخص انجام شود.

آیا امکان بازرسی توری توسط ROV در شرایط فعلی دریا پیش بینی شده برای هفته آینده وجود دارد؟ هنگامی که یک عملیات شروع شد، دوقلو دیجیتال می‌تواند پیشرفت را زیر نظر بگیرد، نتیجه را پیش‌بینی کند و به کسانی که مسئول تصمیم‌گیری در مورد ادامه یا تعلیق آن هستند، پشتیبانی تصمیم‌گیری ارائه دهد. این دوقلو می‌تواند شبیه‌سازی پاسخ‌هایی مانند چرخش و گام یک کشتی و حرکات تأسیسات را انجام دهد و می‌تواند پیش‌بینی کند که آیا شرایط برای کار روی لبه‌های قفس مناسب است یا خیر.

فاگرتون می‌گوید: «وقتی عملیات‌های آینده آبزی پروری در مکان‌های در معرض دید در فواصل دور از ساحل، با قفس‌هایی که تعداد زیادی ماهی در آن‌ها وجود دارد، انجام شود، نیاز به حمایت تصمیم‌گیری، نظارت و عملیات مستقل بسیار بیشتر از آنچه امروز وجود دارد، وجود خواهد داشت. که معتقد است دوقلوهای دیجیتال راه حل را ارائه خواهند داد.