توأمك الرقمي

عند زيارة الطبيب بعد بضع سنوات من الآن يمكنك أن تتوقع أن تكون برفقتك نسخة افتراضية من نفسك. سيكون ما يسمى التوأم الرقمي نموذجاً عملياً لجسمك يمكن استدعاؤه على شاشة كمبيوتر الطبيب وقد تم تحديثه بأحدث العلامات الحيوية الخاصة بك، وسوف يساعد الطبيب على إجراء تشخيص دقيق. كما أنه يفتح الباب أمام الأدوية والإجراءات المصممة خصيصاً لك مما يزيد بشكل كبير من معدلات الشفاء.
قد يبدو هذا خيالاً شارداً لكن يتم الآن بينما تقرأ هذه الصفحات وضع الأسس لتوأمك الرقمي بعزيمة صلبة، اذ يستخدم الباحثون في جامعة كوين ماري في لندن بالفعل المحاكاة الحاسوبية لقلوب المرضى الأفراد لتقييم العلاجات المختلفة للرجفان الأذيني، وهو اضطراب شائع. سيكون من المحفوف بالمخاطر للغاية التجربة بهذه الطريقة على قلب الشخص الحقيقي. مع توأمة الأعضاء الأخرى أيضاً من قبل العلماء، يبدو من المرجح أن ترتبط في نهاية المطاف لتشكيل جسم افتراضي.

كما أفاد قسم العلوم والتقنيات المتقدمة في الايكونوميست بدأ التوائم الرقميون في الظهور في كل مكان من بين أمور أخرى، فهم منهمكون في متابعة سلامة المحركات النفاثة على الطائرات، ويتتبعون شبكة مركبات أوبر ويكررون سلسلة التوريد الواسعة في أمازون بشكل جيد بما يكفي لمتاجر التجزئة عبر الإنترنت للتنبؤ بدقة بالمبيعات قبل عدة سنوات.

إنهم يساعدون السلطات المحلية على الاستجابة لآثار الفيضانات والسماح لشركات صناعة السيارات بتطوير نماذج جديدة من خلال محاكاة اختبارات القيادة والحوادث.

كما يتم تطوير التوائم للمساعدة في إدارة المصانع والشركات والمدن بأكملها. كل هذا يتم تطويره وتنفيذه بتسارع كبير من خلال التقدم الأخير في الذكاء الاصطناعي (AI)، مما يمنح التوائم الرقمية القدرة على التنبؤ بنظرائهم الماديين وضبط أنفسهم على البيانات الجديدة. بدأت التوائم الرقمية كنماذج كمبيوتر أساسية للأجسام والأنظمة المادية و عندما أصبحت أجهزة الكمبيوتر أكثر قوة أصبح التوائم أكثر تطوراً.

تعني برامج التصميم والنمذجة المعقدة أن العديد من الأشياء المادية تتشكل في البداية في العالم الافتراضي، أجهزة استشعار صغيرة قادرة على قياس جميع أنواع الأشياء، تغذي التوائم الرقمية بالبيانات في الوقت الفعلي، مما يضمن أنها تعكس نظراءهم الماديين.

قد تحتوي سيارة سباق الفورمولا 1 على سبيل المثال على أكثر من 250 مستشعراً لتحديث توأمها الرقمي خلال سباق الجائزة الكبرى.

يأخذنا استخدام الذكاء الاصطناعي في قطاعات مختلفة إلى أبعد من ذلك بكثير، مما يسمح للنماذج الافتراضية بأن تصبحأكثر تطوراً، ويسابق المطورين الزمن لمحاكاة الأنشطة وتحسينها في العالم الحقيقي. قد تشعر بالقلق من أن هذا ينذر بمستقبل بائس مورفيوس وهو شخصية في فيلم خيال علمي من عام 1999 حيث تقوم آلة واعية بإخضاع البشرية من خلال الواقع الافتراضي المتفشي، كان لها اسم يشير إلى أن الرقمنة في كل مكان حولنا.""

الواقع أكثر رتابة من ذلك. ففكرة إنشاء تمثيلات رمزية لأشياء العالم الحقيقي عمرها قرون. قامت العديد من الحضارات القديمة ببناء نماذج معمارية وأحيانا لوضعها في المقابر ولكن أيضا للعمل على كيفية بناء المنجزات التي ساهمت في رفاه البشرية على مدى قرون عديدة.

كان مسك الدفاتر المزدوج، الذي تم تطويره في القرن الخامس عشر، تمثيلاً ورقياً لأموال التاجر. خلقت آلة فيليبس وهي كمبيوتر هيدروليكي من الأربعينيات، ""توأماً رقمياً ومادياً من التدفقات الاقتصادية الوطنية.
تمكن جداول البيانات وأنظمة إدارة سلسلة التوريد الشركات من تسجيل المعاملات وتتبع المخزون وإجراء التوقعات ونمذجة السيناريوهات المستقبلية.

يوسع التوائم الرقمية اليوم هذه العملية مما يسهل على البشر معالجة المشاكل المعقدة. يمكن أن تعمل ككرات بلورية افتراضية مما يسمح للناس بالنظر إلى المستقبل، واكتشاف المشاكل قبل أن تتحقق وتختبر الأفكار البرية دون عواقب على العالم الحقيقي.

بالنسبة للشركات يجب أن يعني ذلك تصميمات أفضل وعمليات أكثر تبسيطاً وكفاءة أعلى وأخطاء أقل تكلفة.

و بالنسبة للمجتمع فإن الوعد مغري بنفس القدر الرعاية الصحية الشخصية التي تتوفر بسهولة وانسيابية وتجربة مثرية واستدامة مالية، والمدن التي تتدفق و تتجمل لساكنيها وتتنفس بسهولة أكبر، وبفضل التهديدات التي كشفتها نمذجة المناخ تعمل أدلة مصممة من التوائم الرقمية للمساهمة في كيفية تجنب الكوكب للكارثة البيئية. يقدم التوأم الرقمي صندوق الرمل النهائي الذي يمكن فيه بناء القلاع واختبارها قبل أن تكون حقيقية.

هل يمكن أن يذهب هؤلاء الرقميون الافتراضيون إلى صف الكائنات المارقة؟ هذا السؤال وإن سُئل بصيغ مختلفة فقد سأله الفلاسفة و العلماء والمخترعون وكانت الاجابة الواقعية ان الإنسان هو من يحدد ذلك، وقد يكون التوأم الرقمي سيئاً إذا تمت برمجته بشكل سيء، أو تم اختراقه و تغيير برمجته.

يمكن تجاهل الظروف الطبية التي يمكن تجنبها واعطاء الاطباء معلومات خاطئة عن مرضاهم، وإرسال أنظمة الشركات و أسرارها التجارية إلى منافسيها او التلاعب بمحطات الطاقة النووية الخطيرة.

سوف تلتهم التوائم الرقمية جبال من البيانات، بعضها خاطئ، وبعضها متحيز والكثير منها يثير مخاوف بشأن
الخصوصية والمراقبة. هناك أيضا خطر ان يعتمد البشر أكثر فأكثر على التوائم الرقمية - ويفتقدون الأشياء التي قد لا تتمكن أجهزة الاستشعار من التقاطها. ومع ذلك فإن هذه المخاطر ليست خاصة بالتوائم الرقمية. إنها تنطبق على جميع التقنيات الناشئة التي تستخدم الخوارزميات و الذكاء الاصطناعي، مما لا شك فيه أن ظهور عالم المرآة الرقمية سيثير أسئلة جديدة، ولكن مزاياه المحتملة واضحة بالفعل.

التوأم الرقمي يسرع التصنيع

الحرم الجامعي الصناعي في ميلتون كينز، شمال غرب لندن، حذر بشكل خاص لحماية أسراره الصناعية و توائمه الرقمية من أعين المنافسين و المخترقين المحترفين. إنه موطن سباق أوراكل ريدبول Oracle Red Bull Racing ، وهو فريق فورمولا 1 يشارك في مسابقة تنافسية تعتمد على مستويات الهندسة المتقدمة
لدرجة أنها ستترك معظم الشركات المصنعة خلفها في الغبار.

توظف ريد بول حوالي 1500 شخص في بناء سيارات السباق، تتمثل مهمتهم الرئيسية في الحفاظ على سيارتين من هذه السيارات في ذروة أدائهما لسائقي الفريق - ماكس فيرشتابن الفائز بثلاث بطولات عالمية منذ عام 2021 وسيرجيو بيريز - الذي حقق المزيد من انتصارات السباق خلال بالاضافة إلى سباق الجائزة الكبرى لعام 2024.

و هم اذ يتسابقون على المسار في عالم خيالي حيث ان مجرد أجزاء من الثانية تفصل الفائزين عن الخاسرين. ولكن هناك عالم آخر تقاتل فيه فرق f1 عالم افتراضي.

خلال الموسم، ستخضع سيارات ريد بول لعدة آلاف من التغييرات والتعديلات في التصميم. يجب أن يتم ذلك بسرعة فائقة، مع تصميم المكونات واختبارها وشحنها وتركيبها في غضون أيام بين السباقات لا يوجد مجال للخطأ.

و مثل منافسيها في الفورمولا 1 ، فإن الطريقة الوحيدة التي يمكن لريد بول من خلالها الحفاظ على مثل هذه الوتيرة هي استخدام البرامج التي تحاكي عملية الإنتاج بأكملها، بحيث يتم تسوية أي مشاكل قبل ظهورها. تتم هذه المحاكاة باستخدام ""التوأم الرقمي"" ، مثل المزايا التي تقدمها هذه التوائم في السرعة والموثوقية وخفض التكلفة هو ما يرسم مستقبل التصنيع.

التوأم الرقمي هو تمثيل افتراضي لشيء ما. يمكن أن يكون جسماً، مثل سيارة سباق أو طائرة حربية. أو كما نعتبر في القصتين التاليتين، يمكن أن تكون التوائم الرقمية أنظمة أكثر تعقيداً، مثل العمليات الصناعية أو الأعضاء الجسدية. حتى في حالة جزء السيارة المتواضع، فإنه يشمل أكثر من السمات المادية، من التفاصيل حول كيفية بناء الكائن الرقمي وكيف يتقدم في السن إلى كيفية تدريبه وتأهيله والطريقة التي يمكن بها إعادة تدويره.

يحتاج التوأم الرقمي إلى تحديثه باستمرار من قبل نظيره المادي ويتم ذلك باستخدام المعلومات في الوقت الفعلي التي يتم جمعها من أجهزة الاستشعار التي تقيس أي شيء يمكن قياسه تقريباً وتعمل على التحسين المستمر والجودة المتناهية. في حالة ريد بول يتم تحديث كل توأم رقمي لسياراتها بواسطة أكثر من 250 مستشعراً يتحقق باستمرار من أشياء مثل أداء المحرك ودرجات حرارة الإطارات وحركات التعليق و قدرة السيارة على المناورة في المنعطفات.

بحلول نهاية السباق يمكن أن تكون كمية البيانات اللاسلكية التي تنقلها كل سيارة إلى مهندسي الفريق تيرابايت او ربما أكبر و أكثر.

يقول إغناسيو دينتيسي، رئيس قسم السيارات في هيكساجون وهي شركة سويدية توفر تكنولوجيا التوأمة، إن مضمار السباق بمثابة مختبر لنقل التوائم الرقمية إلى صناعة السيارات الأوسع.

يتضمن ذلك الماسحات الضوئية بالليزر، التي يستخدمها ريد بول للتحقق من أبعاد المكونات وصولاً إلى دقة متناهية لم تكن الصناعة قادرة على تحقيقها بدون التوائم الرقمية. قد يبدو ذلك متطرفاً نوعاً ما لكن الفورمولا 1 هي رياضة متطرفة.

لا تضمن هذه الدقة تطابق الأجزاء مع مواصفات التصميم فحسب، بل تضمن أيضا عدم ضلولها خارج الأبعاد الصارمة المنصوص عليها في قواعد الفورمولا ون F1، مما قد يؤدي إلى عدم الأهلية.

يضيف السيد دينتيسي أن رقمنة تصميم السيارات والاختبار الافتراضي للمركبات النموذجية في جهاز محاكاة ساعدت في تقليص عملية أخذ نموذج جديد من السيارة العادية من التصميم إلى الإنتاج الضخم من حوالي خمس سنوات إلى حوالي سنتين.

يحاول صانعو السيارات الآن إنشاء توأم رقمي لمصانعهم وسلاسل التوريد للتخطيط للإنتاج بشكل أكثر كفاءة و تنافسية و أقل تكلفة. مع نمو حجم البيانات سيساعد الذكاء الاصطناعي في تحليل التوائم الرقمية واقتراح التحسينات.

مفاجأة! إنه توأمان

كل هذا بعيد عن المكان الذي بدأ فيه التوائم الرقمية. عادة ما يتم ربط ذلك ببرنامج أبولو الفضائي، وعلى وجه الخصوص الحدث الذي تم في 13 أبريل 1970 في ذلك اليوم تم نطق الكلمات التي غالبا ما تكون مقتبسة بشكل خاطئ ""هيوستن لقد واجهنا مشكلة""، حيث أفاد رواد الفضاء الثلاثة في أبولو 13 أن خزان الأكسجين قد تمزق، مما عطل بعض الأنظمة الحرجة للمركبة الفضائية. وللمساعدة في إعادتهم إلى الأرض بأمان استخدم مهندسو ناسا أجهزة المحاكاة التي تم تدريب الطاقم عليها لعمل إجراءات مناورة جديدة. كانت أجهزة المحاكاة نماذج فيزيائية إلى حد كبير، حيث كانت الحوسبة محدودة. ولكن كان من الممكن استخدام البيانات المرسلة من المركبة الفضائية التالفة لإعادة إنشاء النماذج في مختبرات و معامل ناسا في الأرض، وبالتالي استخدام محركات التوائم الرقمية لا استكشاف الطرق الآمنة.

انتشرت فكرة استخدام نموذج رقمي بحت للهندسة مع زيادة قوة الكمبيوتر وظهور برامج التصميم والتصنيع المتطورة. كما تم تطوير برامج متخصصة لأشياء مثل التحليل الهيكلي وديناميات الموائع الحسابية والتي يمكن استخدامها لاستكشاف الديناميكا الهوائية دون الحاجة إلى نفق رياح باهظ الثمن.

في الوقت نفسه، تسمح رسومات الكمبيوتر القوية بعرض النتائج بطرق أكثر تفصيلاً، بما في ذلك أنظمة الواقع الافتراضي التي تسمح للمهندسين بالنظر إلى أشياء داخلها مثل أجنحة الطائرات، بالإضافة إلى قيادة السيارات الافتراضية على الطرق الافتراضية واعادة تصميم مناورات السباق لتحقيق أفضل النتائج من خلال التصميم الذي يتفاعل بسرعة وكفاءة مع متغيرات المضمار والظروف الجوية وسرعة واتجاه الرياح.

يتم استخدام هذه الأدوات الآن على أعظم المقاييس. في قاعدة تينكر الجوية في أوكلاهوما يحتاج جميع الأسطول الأمريكي البالغ عدده 76 من القاذفات العملاقة 52-B إلى استبدال محركاتها. يعود تاريخ طائرات الحرب الباردة هذه إلى الخمسينيات وتحتوي كل منها على ثمانية محركات نفاثة، تم تكوينها كأزواج من الطائرات الموجودة في أربعة قرون معلقة تحت أجنحتها. خطة العمل والطريقة التي ستطير بها القاذفات المحدثة مفهومة جيداً بالفعل. وذلك لأن العملية بأكملها قد تم استكشافها على نطاق واسع باستخدام التوأم الرقمي.

عندما تم طرح برنامج استبدال المحركات للمناقصة، جعلت القوات الجوية الأمريكية النماذج الرقمية شرطاً، مما استبعد أي خطط ورقية. فازت رولز رويس، وهي مجموعة هندسية بريطانية، بهذا ""الطيران"" الافتراضي الذي بلغت قيمته 2.6 مليار دولار باستخدام توأم رقمي قام بتكرار محركاتها العسكرية F130 المثبتة في 52-B سيتم تصنيع هذه المحركات في مصنع رولز رويس في إنديانابوليس.

كانت رولز رويس إلى جانب منافسيها الأمريكيين الكبيرين جنرال إلكتريك وبرات آند ويتني، اللذان تنافسا أيضاً على العقد، من بين أوائل من بدأ في استخدام التوائم الرقمية لمراقبة أداء محركاتهم.

اعتادت شركات الطيران على شراء محركات لطائراتها وصيانتها وحمل مخزونها الخاص من قطع الغيار الآن يستأجرون محركاتهم في الغالب باستخدام نموذج اشتراك يعرف باسم ""الطاقة بالساعة""، مما يعني أن الشركات المصنعة لا تدفع إلا عندما تعمل محركاتها.

يوضح ستيف غريغسون كبير مهندسي رولز رويس. ""نحن محفزون بشدة لفهم كيفية تصرف أساطيلنا من المحركات المدنية""، لذلك يحتوي كل محرك على توأم رقمي. كلما كانت المحركات الحقيقية محمولة جواً تنقل المستشعرات البيانات إلى مركز مراقبة مفتوح على مدار الساعة حيث يتم تحديث التوأم وفحص أي شيء يبدو خاطئاً.

تلعب الخوارزميات الآلية دوراً محورياً في تطوير نماذج التوائم الرقمية وتعمل على تعزيز قدراتها ، ولتوضيح كيفية عمل ذلك في الممارسة العملية، يصف السيد غريغسون رحلة حديثة من سنغافورة إلى لوس أنجلوس انه بعد ساعتين من إقلاع الطائرة اكتشفت المراقبة الجوية مشكلة محتملة في المحرك واقترحت سبباً محتملاً.

تواصل المهندسون مع شركة الطيران والطيارين، وخلصوا إلى أنه من الآمن استمرار الرحلة. وفي الوقت نفسه تم استدعاء فريق من الفنيين من إنديانابوليس، وتم وضع قطع الغيار على متن طائرة من فرنسا، وتم الحصول على محرك بديل بحلول الوقت الذي هبطت فيه الرحلة كان الفريق مستعداً لإجراء الإصلاحات وإعادة الطائرة إلى العمل في أسرع وقت ممكن.

إن اكتشاف المشاكل قبل حدوثها له فوائد جمة اهمها السلامة و خفض التكلفة وتعزيز الأداء. كما أنه يجعل الخدمة الروتينية أكثر فعالية.

اعتادت الطائرات أن تتطلب صيانة محركاتها على فترات محددة، على الرغم من أن بعض الرحلات تسبب البلى أكثر من غيرها. يمكن للطائرات التي تطير من مطار في منطقة صحراوية مثل الشرق الأوسط حيث يمكن أن تبتلع المحركات جزيئات الغبار الخشنة، التي تعمل على تأكل المكونات بشكل أسرع.

بعض الرحلات الجوية أكثر ثقة مما يزيد من التوتر. وبعض الطيارين يدفعون المقود بقوة أكبر من الآخرين نظراً لأن التوأم الرقمي يأخذ مثل هذه الأشياء في الاعتبار، يمكن تصميم جداول الصيانة وفقا لكيفية الاستجابة في كل محرك بالفعل.

هذا يعني أن بعض المحركات يمكن أن تبقى على الجناحلمدة أكثر من قريناتها من المحركات الأخرى تصل إلى 30 كما يقول روب فوكس كبير مديري التصميم في رولز رويس.

على الرغم من أن العديد من السيارات تبلغ أصحابها عندما يحتاجون إلى الصيانة، إلا أن معظمها ليس لديهم توائم رقمية متطورة تحافظ على علامات التبويب عليها بالطريقة التي تفعل بها المحركات النفاثة وسيارات الفورمولا F1 ولكن عندما تصبح أجهزة الاستشعار أرخص ويصبح بناء النماذج أسهل، يمكن أن يتغير ذلك كله يتوقع الخبراء أن يحل التوأم الرقمي محل الكثير من المنتجات والخدمات من الصحة إلى الصناعة و من التعليم إلى التعدين.

التوائم الرقمية تمكن الابتكار العلمي

يتم استخدام التوائم الرقمية لمحاكاة كل شيء من زراعة الأعضاء البشرية إلى سبر أغوار الفضاء و تنمية كوكب الأرض العلماء ليسوا غرباء على نماذج الكمبيوتر. في الواقع تم بناء بعض الاستخدامات الأولى لأجهزة الكمبيوتر المحاكاة الواقع من قبل الفيزيائيين الحريصين على فهم سلوك الجسيمات دون الذرية، وعلماء الأرصاد الجوية الذين يأملون في التنبؤ بالطقس على مدى 75 عاما أو نحو ذلك أصبحت النمذجة الحاسوبية جزءاً لا يتجزأ من الممارسة العلمية، حيث ساهمت في كل شيء تقريباً من التنبؤات بتغير المناخ إلى رصد الأوبئة.

ومع ذلك لم تصبح هذه النماذج متطورة إلا مؤخراً بما يكفي لتطلق عليها اسم التوائم الرقمية - النسخ المتماثلة لأقرانها الحقيقية، وبعبارة أخرى داعمة لنظرائها في العالم الحقيقي من خلال نمذجة سلوكهم في الوقت الفعلي.

كان مفتاح هذا التحول هو تحسين تقنيات الاستشعار والتصوير، إلى جانب طرق جمع كميات هائلة من البيانات ونقلها وتحليلها. ينتج التوائم الرقمية الآن رؤى جديدة في جسم الإنسان والكوكب، بالإضافة إلى تشكيل تصميم التجارب المتطورة.

تقول ميشيل أوين المهندسة الصحية في جامعة واشنطن في سانت لويس، إن هذا التحول يتجلى بصفة خاصة و يكون أكثر وضوحاً في الرعاية الصحية، وهو مجال ""انفجر"" فيه التوائم الرقمية في السنوات الأخيرة. إنها تعزو الكثير من هذا النمو إلى القيادة نحو الطب الشخصي. إذا كان بإمكان الفرد محاكاة عضو کامل بشكل موثوق، فإن التفكير يذهب إلى نمذجة آثار المرض والتأثير المحتمل للأدوية بالتفصيل.

تستخدم الدكتورة أوين نفسها هذه التقنية لنمذجة تطور حبل المشيمة أثناء الحمل، وكيف يمكن أن يؤثر ذلك على خطر ولادة جنين ميت تبذل جهود مماثلة للأعضاء الأخرى، بما في ذلك الرئتين والكلى حتى أن الباحثين أحرزوا تقدماً في محاكاة الترابط المعقد للخلايا العصبية داخل الدماغ البشري من أجل نمذجة ودراسة نوبات الصرع.

على الرغم من ذلك فإن العضو الأكثر صلة بالمهندسين هو القلب، وهو نظام من الصمامات والغرف التي تضغط وتسترخي حتى مائة مرة في الدقيقة الإرسال الدم إلى جميع أنحاء الجسم. وفي حين أن جميع القلوب تتبع نفس قوانين الفيزياء، فإن كل منها يفعل ذلك بطرق مختلفة. كل شيء من النظام الغذائي ونمط الحياة إلى العمر واللياقة البدنية يمكن أن يغير كيفية تقلص أنسجة القلب استجابة للإشارات الكهربائية، وكذلك مدى سلاسة تدفق الدم عبر غرف القلب. يعد فهم تأثير هذه التغييرات على صحة الجسم أمراً أساسياً لمساعدة المرضى على التعافي من أمراض القلب.

يمكن أن يساعد التوأم الرقمي. في جامعة كوين ماري في لندن تستخدم كارولين روني نماذج افتراضية لإيجاد طرق أفضل العلاج الرجفان الأذيني. مدفوعا بإشارات كهربائية عشوائية في الجزء العلوي من القلب، يعد الرجفان الأذيني الشكل الأكثر شيوعا من عدم انتظام ضربات القلب، ويؤثر على حوالي 1.4 مليون شخص في بريطانيا. إذا لم يتم علاجه، فقد يؤدي إلى السكتة الدماغية أو قصور القلب. في الوقت الحالي، غالبا ما ينطوي هذا العلاج على الاجتثاث تسخين أو تجميد المناطق المريضة الصغيرة من القلب لتشكيل ندوب صغيرة تمنع الإشارات الكهربائية الخاطئة.

يستجيب المرضى للاستئصال بطرق مختلفة على نطاق واسع، إلى حد كبير، كما يقول الدكتور روني، بسبب الاختلافات في أنسجة القلب. لذلك، تعمل على تخصيص العلاج باستخدام التوائم الرقمية لإعادة إنشاء تفاصيل القلوب الفردية والتنبؤ بكيفية تفاعلهم مع الاجتثاث.

الخطوة الأولى هي جعل مثل هذا التوأم بفضل التقدم في تكنولوجيا المسح الضوئي قادراً بإذن الله على تكرار بنية وتكوين القلب في أقل من ملليمتر. بشكل حاسم يمكن أيضاً برمجة مثل هذه المحاكاة الحاسوبية لتكرار أنماط التوصيل الكهربائي في مناطق مختلفة من القلب، باستخدام المعلومات التي تم الحصول عليها من تخطيط القلب الكهربائي (ecgs). من خلال إعادة إنشاء هذه الأنماط في القلب النموذجي، يمكن استخدام التوأم الرقمي لمحاكاة الاجتثاث، وكذلك استجابة المريض المحتملة، قبل حدوث أي عملية جراحية. ما هو أكثر من ذلك، يمكن لمثل هؤلاء التوائم الرقمية أن يتنبأ نظريا بالتغيرات في بنية القلب الناجمة عن العمر، دون الحاجة إلى مزيد من الفحوصات.

ومن حيث المبدأ، يمكن تطوير التوائم من الأعضاء المختلفة بشكل منفصل ثم دمجها، مع استخدام المخرجات من أحدهما كمدخلات للآخرين. الدكتور روني هو جزء من كونسورتيوم أوروبي يسمى النظام البيئي للتوائم الرقمية في الرعاية الصحية، والذي يعمل على طرق لدمج التوائم من الأعضاء المختلفة، مع الهدف النهائي المتمثل في إنشاء جسم بشري افتراضي سيسمح ذلك بنمذجة أكثر موثوقية لكل شيء من آثار الدواء إلى عواقب الجراحة. من المقرر أن ينشر المشروع خطة في سبتمبر تحدد كيفية تحقيق ذلك بالضبط.
يحلم بعض الباحثين بفعل شيء مماثل مع الأرض، من خلال الجمع بين التوائم الرقمية لعمليات كوكبية محددة. سيكون لهذا فوائد في العالم الحقيقي. يقوم توماس كولتارد، الجغرافيا الفيزيائية في جامعة هال، ببناء توأم رقمي للمنطقة المحلية لمساعدة السلطات على الاستجابة للأمطار الغزيرة والعواصف من خلال نمذجة ما يحدث للمياه السطحية عند فتح بوابات السد والحواجز وإغلاقها، يسمح التوأم للجميع من شركات المياه إلى ملاك الأراضي الأفراد باختبار العواقب المحتملة للعمل والتقاعس عن العمل.

سيستغرق ربط الملايين من هذه الأنظمة الصغيرة في خليط عالمي بعض الوقت لذلك يقفز آخرون مباشرة إلى أكبر المقاييس. يقوم توماس هوانغ، عالم البيانات في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، ببناء توأم رقمي لمناخ الكوكب. هدفه هو استخدام البيانات في الوقت الفعلي لتحسين التنبؤات بكيفية تأثير الاحترار العالمي على الطقس.

ومع ذلك، فإن التحدي الأكبر الذي يواجهه ليس العثور على البيانات هذا موجود، غالبا بجودة عالية جدا، ويغطي كل شيء من سجلات درجات الحرارة إلى التنبؤات بكيفية تغير هطول الأمطار بمرور الوقت الصعوبة الحقيقية هي ربط كل شيء. حتى إضافة شيء واضح على ما يبدو مثل قياسات درجة حرارة السطح تعتمد على دمج المعلومات في مجموعة من التنسيقات الناشئة عن أجهزة الاستشعار على الأقمار الصناعية والمحطات الأرضية والعوامات التي تتأرجح فوق أعماق المحيط.

ربما عندما يتحكم العلماء بشكل كامل في البيانات، يمكن أن يكون التوائم الرقمية أكثر فائدة. لا يوجد مكان أكثر حكما في هذا التحكم مطلقة مما كان عليه أثناء تصميم التجارب واسعة النطاق. يقوم سيرن، على سبيل المثال، بتشغيل محاكاة افتراضية لكيفية قيام مصادم الهادرونات الكبير، وهو تحطيم جسيمات ضخم، بجمع البيانات، واستخدامها لاختبار كيف يمكن للتغييرات الصغيرة أن تزيد من كفاءتها. والتوأم الرقمي لتلسكوب جيمس ويب الفضائي المداري، وربما تكون الأداة الأكثر تعقيدا من نوعها التي تم بناؤها على الإطلاق، يساعد العلماء على الأرض على تخطيط التغييرات والصيانة.

في جميع هذه الحالات، لا ينتج التوأم الرقمي تنبؤات في الوقت الفعلي فحسب، بل يعتمد على مجموعة من بيانات العالم الحقيقي للحفاظ على توقعاته ذات الصلة.

يقول ديفيد واغ، الخبير في التوائم الرقمية في معهد آلان تورينج في لندن : إن مثل هذه النمذجة ثنائية الاتجاه تساعد العلم نفسه على المضي قدما بشكل أسرع بكثير. مع التوأم الافتراضي المتصل، يمكن اختبار التوقعات - وتحديثها - طوال الوقت مع وجود الكثير للتوصية بهم، من المرجح أن يصبحالتوائم الرقمية أكثر تكاملا من أي وقت مضى في كيفية القيام بالعلم.

التوأم الرقمي يجعل الشركات أكثر كفاءة

عندما يطلب راكب سيارة أجرة أوبر، كل ما يتطلبه الأمر هو بضع نقرات على الهاتف الذكي لجعل السيارة تنتظره على بعد خطوات منه، وتقله حيثما شاء كما لو كان ضرباً من الخيال. إذا سمحت حركة المرور سيتم نقلهم قريباً إلى وجهتهم النهائية. لكن الحيل السحرية لا تنتهي عند هذا الحد. بمجرد الضغط على هذه الشاشة، يصبح الراكب - إلى جانب جميع راكبي أوبر الآخرين والسائقين والأنظمة التي تربطهم - جزءا من نسخة رقمية شاملة من الأعمال الداخلية للشركة.

يسمح هذا التوأم الرقمي لشركة اوبر وهو واحد من أكثر التوائم تطوراً من نوعه، يسمح بتعديل عملياتها في الوقت الفعلي. قد يعتقد الركاب أن هذا يمكن الشركة من زيادة التسعير""، عندما ترتفع الأسعار فجأة لتحقيق التوازن بين الطلب على الركوب وإمدادات السائقين. هذا صحيح جزئياً. لكن التأثير الأكثر إلحاحاً والأكثر إيجابية هو أن التوأم الرقمي يسمح بتحسينات الطريق في اللحظة الأخيرة من خلال حركة المرور المتغيرة باستمرار في المدينة.
إذا استمرت اتجاهات التكنولوجيا الحالية، فإن هذه التمثيلات الرقمية من البداية إلى النهاية للأعمال الداخلية للشركة - وعلى نحو متزايد تدعم نظامها البيئي للعملاء والموردين ، وهذه الميزات الهامة لن تكون بعد الآن تخصصاً لشركات التكنولوجيا مثل أوبر. سيجعل الذكاء الاصطناعي AI على وجه الخصوص، من السهل على جميع أنواع الشركات بناء نسخ طبق الأصل افتراضية والإشراف عليها على نطاق لا يمكن للمديرين وحدهم أبداً.
نتيجة لذلك سيعيد التوائم الرقمية تعريف ما يعنيه إدارة الشركة. بدلا من تنسيق جزر الأتمتة المتباينة كما هو الحال اليوم، سيدير الرؤساء ""دولاب الموازنة"" الذي تغذيه البيانات باستمرار مع الوصول إلى المعلومات من جميع عمليات الشركة، وكذلك من عملائها ومورديها.

لن يساعد التوأم المؤسسي المديرين على وضع خطط أفضل و تنفيذها بكفاءة فحسب، ولكن الشركة سوف تتعلم من النتائج وتحسن نفسها لتحقيق أهداف معينة للشركة ويتم التحسين المتتابع مرارا وتكرارا.
حاولت الشركات منذ فترة طويلة نمذجة وأتمتة الأجزاء الرئيسية من أعمالها. حتى قبل الأزمة المالية العالمية في عام 2007، قام جولدمان ساكس، وهو بنك، ببناء نظام رقمي للمحاكاة يحسب بانتظام أنواع المخاطر المختلفة التي تواجه أصوله المالية المختلفة. عندما أفلست شركة ليمان براذرز، وهي بنك آخر، في عام 2008 ، سمح هذا النظام لجولدمان ساكس بسرعة بفهم تعرضه للشركة المفلسة وساهم في تحاشي خسائر محتملة كبيرة.

نظراً لأن هذه الأنظمة تتكاثر وتترابط، فإن الشركات تبني في الواقع توأماً رقمياً لنفسها - أي ما يعادل إعادة إنشاء عضو بشري في كل مرة.

ما يميز هذه النماذج عن أسلافها هو قدرتها على المراقبة المستمرة (والتأثير) على مكافئاتها في العالم الحقيقي. تعتبر أمازون وهي بائع تجزئة كبير و مسيطر على حصة حيوية من التجارة الإلكترونية.
لما يقرب من 20 عاماً جمعت الشركة كميات هائلة من بيانات المبيعات، مما مكنها من بناء نموذج واحد يمكنه التنبؤ بالطلب على 400 مليون عنصر لمدة عامين. يمكنه حتى توقع كيف سيكون أداء كتاب جديد لمؤلف مشهور مثل ميشيل أوباما وكيف سيؤثر حفل تايلور سويفت على الطلب المحلي.

لكن هذا النموذج ليس سوى جزء من تحسين سلسلة التوريد في أمازون. يوضح بينغ شو، الذي يقود التنبؤ: ""بمجرد أن يكون لدينا توقعات مبيعات دقيقة بشكل موثوق، يمكننا استخدام هذا كأساس لتخطيط المبيعات و سلاسل الإمداد والتوريدات"". إنها تشرف على ""صالة ألعاب رياضية"" حيث تتدرب النماذج الرقمية برشاقة و ثقة في حقول البيانات المزهرة والتي تعمل على تحسين أجزاء مختلفة من سلسلة توريد أمازون - من عدد عناصر معينة للاحتفاظ بها في المخزون إلى مكان بناء مستودعات جديدة ، لمعرفة كيفية العمل كنموذج واحد متماسك.

ما استغرق أمازون سنوات لتجميعه أصبح الآن أسهل بكثير في البناء. ساعدت قواعد البيانات القائمة على السحابة، مما سمحللشركات بتخزين بياناتها في مكان واحد للتحليل على نطاق واسع. لذلك لديك تقنيات تنسيق البيانات المصممة لضمان توافق أجزاء مختلفة من المعلومات بشكل متبادل. يهدف ملهم عارف مؤسس شركة ريتيشنالاي، وهي شركة ناشئة، إلى تحويل العمليات التجارية إلى ما يسميه ""كتل ليغو للتوائم الرقمية التي يمكنها معا إنتاج نسخة طبق الأصل من أي شركة.

ومع ذلك فإن التأثير الأكبر على تطوير التوائم الرقمية للشركات سيأتي من الذكاء العفوي والتعلم الآلي.
أولاً: تسهل هذه الأدوات فهم العمليات الداخلية التي تحتاج إلى النمذجة. تقوم سيلونيس، وهي شركة ناشئة أخرى، حالياً بتصميم برامج تدعم البيانات الداخلية للشركة للحصول على رؤى مفيدة في الوقت المناسب، ستتمكن من تنفيذ عملية الاكتشاف هذه بشكل أكثر مرونة وبأقل قدر من التعليمات المسبقة. تماما كما يمكن لنماذج اللغة الكبيرة (LLMS) ، التي يمكن لخدمات الطاقة مثل CHATGPT ، استخراج الأنماط من كميات هائلة من النصوص يمكن لنماذج الشركات التي تتغذى على بيانات الأعمال اكتشاف ما الذي يجعل علامة ثابتة، كما يتوقع داريو جيل، رئيس الأبحاث في أمازون.

سيسمح نماذج اللغة الكبيرة أيضا للتوائم الرقمية بالتكيف تستخدم برامج المؤسسة لتتضمن قواعد صارمة، مما جعل العثور على الحلول البديلة أمراً صعباً.

إذا أراد العميل إرجاع منتج، على سبيل المثال، فيجب التعامل مع ذلك بالطريقة المعتمدة من قبل البرنامج. يمكن لنماذج العمل الكبيرة تغيير ذلك بسهولة وانسيابية. كما أن التوائم جحافل الرقمية تدربوا على رسائل الشكاوى والبيانات غير المنظمة الأخرى وقد يكونون قادرين على توفير المرونة لموظفي دعم العملاء، أو حتى أداء المهام بأنفسهم. يقول تشارلز لامانا، الذي يقود تطوير مثل هذه البرامج في مايكروسوفت ستصبح برامج المؤسسة أكثر توليداً عند الطلب وتجميعاً ذاتياً"".

على مزدوج

ومع ذلك، الأهم من ذلك، أن التوائم الرقمية والذكاء العفوية ستمكن الآخر من الازدهار. تماما كما تعيق أنظمة الكمبيوتر المجزأة تحليل البيانات، فإنها تقيد أيضا ما يمكن أن تفعله خوارزميات أداء المهام المعروفة باسم الوكلاء. يقدم التوائم الرقمية، في الواقع، مجالا متكافئا للوكلاء للمضي قدما ستصبح هذه الأدوات أكثر أهمية فقط عندما يصبح بناء الوكلاء أسهل.

ما هو أكثر من ذلك، عندما يصبح الذكاء الاصطناعي أفضل في التقاط ما يحدث داخل الشركات، يمكن تحويل جزء أكبر من أي وقت مضى من عملياتها الداخلية إلى برامج. يمكن أن يطلق هذا دورة افتراضية مدهشة حيث تولد برامج المؤسسات الجديدة المزيد من البيانات مما يتيح رؤى أعمق وإنشاء توأم رقمي أكثر تفصيلاً من أي وقت مضى. قد يكون للشركات التي تقفز على مثل هذه العربة في وقت مبكر ميزة دائمة.
من المرجح أيضاً أن تغير هذه الشركات شكلها. شهدت السنوات الـ 25 الماضية صعود منصات التكنولوجيا الضخمة، بما في ذلك ميتا و جوجل و اوبر Uber و Google و Meta، ومعظمها أسواق تتطابق مع المستهلكين مع السلع والخدمات والمحتوى مع تجسيد الشركات غير التكنولوجية، من شركات صناعة السيارات إلى شركات التأمين، أكثر فأكثر في البرمجيات، فإنها ستتحول إلى منصات كبيرة من خلال تبني توائم رقمية ذكية داعمة، ستتمكن الشركات من فعل أكثر من مجرد مطابقة المشترين والبائعين، وتنفيذ العمليات المعقدة بينهما أيضاً.

إذا كان من الممكن تكرار الشركات رقمياً بشكل متزايد، فلماذا تتوقف عند هذا الحد؟ بدأت بعض الشركات في بناء توائم رقمية لقطاعات كاملة من الاقتصاد، تقوم شركة باور، وهي شركة لتحليل البيانات بجمع الكثير من البيانات عن صناعة السيارات الأمريكية - بما في ذلك معلومات حول السيارات الفردية، والتجار الذين يخزنونها وكيفية تكوينها، وما إلى ذلك - وكيف تؤثر هذه العوامل على المبيعات بمساعدة بالانتير، صانع البرمجيات، تقوم باور الآن بتطوير نظام يمكن أن يشير إلى الوضع الحالي للسوق، وكذلك إظهار صانعي السيارات و ما المحتمل أن يحدث إذا قاموا بتعديل متغيرات معينة، مثل زيادة الحوافز في سوق معينة أو توفير المزيد من المركبات بحزم فاخرة أو بألوان معينة.

تأتي مثل هذه الفرص أيضاً مع المخاطر. عندما تصبح الشركات أكثر اعتماداً على التوائم الرقمية التي تتغذى على معلوماتها الأكثر حساسية، فإنها تترك نفسها أيضاً أكثر عرضة للاختراق من الناحية النظرية، لا يمكن للهجوم المستهدف جيداً أن يمنح الجهات الفاعلة المارقة إمكانية الوصول إلى أعمق أسرار الشركة فحسب، بل يسمح أيضاً بالتلاعب بهذه البيانات سراً - مع عواقب في العالم الحقيقي. هذا سحر يجب التعامل معه بعناية وحذر.

إهداء الترجمة
لسعادة المهندس عبد الله بن عبد الرحمن العبيكان رئيس مجموعة العبيكان للاستثمار و رئيس مجلس إدارة غرفة تجارة وصناعة الرياض رائد تطبيق التوأمة الرقمية في الصناعة والإدارة.

المصدر: مجلة الإيكونوميست