المجالات التركيبية المعينة: خريطة رقمية شاملة للعالم

• كاتب:
• اسم المؤلف

  البصيرة الكمومية
• 29 نوفمبر، 2022

ملخص البصيرة

التوائم الرقمية، أو رسم الخرائط ثلاثية الأبعاد، هي نسخ من الواقع الافتراضي (VR) للأماكن والأشياء الواقعية، والتي أثبتت قيمتها في تقييم البنية التحتية. يمكن لهذه البيئات المحاكاة أن تساعد أصحاب المصلحة على تحديد المواقع المحتملة وتقييمها وتنفيذ سيناريوهات مختلفة رقميًا بأمان. يمكن أن تشمل الآثار طويلة المدى لهذه التكنولوجيا قيام المدن الذكية باختبار سياسات وخدمات جديدة افتراضيًا ومحاكاة سيناريوهات الحرب العسكرية.

سياق المجالات التركيبية المعينة

يستخدم التوأم الرقمي بيانات من العالم الحقيقي لبناء عمليات محاكاة افتراضية يمكنها محاكاة منتج أو عملية أو بيئة والتنبؤ بها وكيف تعمل في ظل متغيرات مختلفة. أصبح هذان التوأم أكثر تعقيدًا ودقة من خلال دمج ميزات مثل إنترنت الأشياء (IoT) والذكاء الاصطناعي (AI) وتحليلات البرامج. علاوة على ذلك ، أصبحت التوائم الرقمية ضرورية في الهندسة الحديثة حيث يمكن أن تحل هذه التوائم في كثير من الأحيان محل الحاجة إلى بناء نماذج أولية مادية وإنشاء مرافق اختبار متقنة ، وبالتالي تقليل التكلفة وتسريع سرعة تكرار التصميم.

الفرق الرئيسي بين التوائم الرقمية والمحاكاة هو أن المحاكاة تكرر ما يمكن أن يحدث لمنتج ما ، في حين أن التوأم الرقمي يكرر ما يحدث لمنتج معين فعلي في العالم الحقيقي. تستخدم كل من عمليات المحاكاة والتوائم الرقمية نماذج رقمية لتكرار عمليات النظام. ومع ذلك ، بينما تركز عمليات المحاكاة عادةً على عملية واحدة في كل مرة ، يمكن للتوائم الرقمية تشغيل عمليات محاكاة متعددة في وقت واحد لمراقبة الطرق المختلفة.
 
نظرًا لاعتماد الصناعة الذي جربته التوائم الرقمية حول المنتجات الهندسية وتشييد المباني ، تركز العديد من الشركات الآن على تقديم توائم رقمية ترسم أو تحاكي تضاريس ومواقع العالم الحقيقي. على وجه الخصوص ، اهتم الجيش بشدة بخلق بيئات واقعية حيث يمكن للجنود التدريب بأمان (باستخدام نظارات الواقع الافتراضي). 

مثال على شركة تقدم مجالات أو بيئات تركيبية معينة هو Maxar ، التي تستخدم صور الأقمار الصناعية لبناء توائمها الرقمية. وفقًا لموقع الشركة ، اعتبارًا من عام 2022 ، يمكنها إنشاء محاكاة طيران واقعية وتمارين تدريبية محددة في أي مكان في العالم. تستخدم الشركة AI / ML لاستخراج الميزات والمتجهات والسمات من البيانات الجغرافية المكانية عالية الجودة. تشبه حلول التصور الخاصة بهم الظروف على الأرض ، مما يساعد العملاء العسكريين على اتخاذ القرارات بسرعة وثقة أكبر. 

التأثير التخريبي

في عام 2019، بدأ مختبر أبحاث الجيش الأمريكي في بناء One World Terrain، وهي خريطة دقيقة ثلاثية الأبعاد للعالم يمكنها تحديد المواقع واستخدامها للملاحة في المناطق التي لا يمكن الوصول فيها إلى نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). يعد المشروع الذي تبلغ كلفته مليار دولار أمريكي تقريبًا، والذي تم التعاقد عليه مع شركة Maxar، أساسيًا لبيئة التدريب الاصطناعي للجيش. المنصة عبارة عن واجهة مادية رقمية هجينة للجنود لإجراء مهام تدريبية في إعدادات افتراضية تعكس العالم الحقيقي. ومن المتوقع أن يتم الانتهاء من المشروع في عام 3.

وفي الوقت نفسه ، في عام 2019 ، استخدمت أمازون عمليات محاكاة تركيبية للطرق والمباني وحركة المرور في مقاطعة سنوهوميش ، واشنطن ، لتدريب روبوت التوصيل الخاص بها ، سكاوت. كانت النسخة الرقمية للشركة دقيقة في حدود سنتيمترات لوضع أحجار الرصيف والممرات ، وكانت القوام مثل حبيبات الإسفلت دقيقة في حدود ملليمترات. من خلال اختبار Scout في ضاحية اصطناعية ، يمكن لأمازون مراقبتها عدة مرات في ظل ظروف مناخية مختلفة دون إحباط الأحياء الواقعية من خلال إطلاق العنان للمركبات الزرقاء في كل مكان.

استخدمت أمازون بيانات من عربة مماثلة في الحجم لعربة Scout ، تم جرها بواسطة دراجة مزودة بكاميرات و lidar (ماسح ضوئي ليزر ثلاثي الأبعاد يستخدم غالبًا لمشاريع السيارات المستقلة) لبناء ضاحيتها الافتراضية. استخدمت الشركة لقطات من عمليات مسح الطائرات لملء بقية الخريطة. تساعد تقنية المحاكاة ورسم الخرائط من Amazon في البحث والمساعدة في نشر الروبوتات في الأحياء الجديدة. تتم هذه التقنية عن طريق اختبارها في عمليات المحاكاة بحيث تكون جاهزة للاستخدام العام عندما يحين الوقت. 

الآثار المترتبة على تعيين المجالات الاصطناعية

قد تشمل الآثار الأوسع للنطاقات التركيبية المعينة ما يلي: 

• تُستخدم التوائم الرقمية للأرض في جهود الحفظ وتنفيذ سيناريوهات تغير المناخ.
• المدن الذكية تستخدم التوائم الرقمية لاختبار التكنولوجيات الجديدة، بما في ذلك المركبات ذاتية القيادة، فضلا عن دراسات التخطيط الحضري الأكثر شمولا
• تتعافى المدن بشكل أسرع من الكوارث الطبيعية والصراعات العسكرية من خلال قدرة عمال الطوارئ والمخططين الحضريين على التخطيط لجهود إعادة الإعمار.
• تتعاقد المنظمات العسكرية مع شركات رسم الخرائط ثلاثية الأبعاد لإنشاء توائم رقمية للمناظر الطبيعية الواقعية لمحاكاة ظروف المعركة المختلفة وكذلك لاختبار الروبوتات العسكرية والطائرات بدون طيار.
• تستخدم صناعة الألعاب المجالات الاصطناعية المعينة لإنشاء تجارب أكثر واقعية وغامرة ، خاصة تلك المصممة لتقليد مواقع العالم الحقيقي.
• المزيد من الشركات الناشئة التي تقدم خرائط ثلاثية الأبعاد وإسقاط لشركات البناء التي ترغب في اختبار تصميمات ومواد البناء المختلفة.

أسئلة للنظر فيها

• ما هي الفوائد المحتملة الأخرى للبيئات الاصطناعية المعينة؟
• كيف يمكن للتوائم الرقمية الغامرة تغيير طريقة عيش الناس وتفاعلهم؟