ويعتقد الخبراء أن التوائم الرقمية لديها القدرة على إحداث ثورة في شبكات الهاتف المحمول، وسوف تلعب دورا حاسما في تحسين أداء 6G.
التوأم الرقمي هو عرض افتراضي لكائن مادي أو رقمي، دقيق للغاية بحيث يعكس سلوكيات الكائن وخصائصه والفروق الدقيقة فيه حتى أدق التفاصيل. إذا كان الكائن في العالم الحقيقي لديه أي ميزات عظيمة، فسوف يمتلكها؛ إذا كان به عيوب، فسيكون به أيضًا.
“التوائم الرقمية ليست مجرد رسوم متحركة؛ إنها محاكاة عالية الدقة”، أوضح بيتر كويرتي، مدير التكنولوجيا والمدير التنفيذي لشركة Siemens، في مقابلة مع Wired. “بدعم من الذكاء الاصطناعي، فإنهم لا يقومون فقط بمحاكاة الاحتمالات، بل يقومون بتحليل سيناريوهات لا حصر لها، وتحديد النتائج الأكثر احتمالية والحلول المثلى.”
على مستوى عالٍ، يتكون التوأم الرقمي من خمسة مكونات أساسية – نموذج رياضي أو تمثيل افتراضي لكائن أو نظام في العالم الحقيقي؛ مصادر البيانات التي تسحب منها البيانات؛ نظام ردود الفعل الذي يخلق اتصال ثنائي الاتجاه بين الكائن الحقيقي والنموذج مما يتيح الضبط والتشذيب المستمر؛ محرك تحليلات – مدعوم غالبًا بالذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي – لفهم البيانات المدخلة، ومحاكاة السيناريوهات المستقبلية، وإجراء التحليل التنبؤي؛ وأخيرًا، واجهة مستخدم لنشر المخرجات ليراها الفرق.
هناك نوعان من التوائم الرقمية التي نراها اليوم – أحدهما يستنسخ المنتجات أو المكونات المادية، ويستخدم في تطوير المنتجات؛ ثانيًا، يقوم بتكرار الأنظمة والعمليات، ويستخدم في التنبؤ بالسلوك ومراقبة دورة الحياة. يعتمد كلا النوعين على بيانات حقيقية لتقليد نسخهما الحقيقية وتحسينها بدقة.
استيعاب عبر الصناعات
وجدت أبحاث السوق لعام 2023 أن ما يقرب من 75% من الشركات تستثمر في تقنيات التوأم الرقمي بشكل أو بآخر. لقد ارتفع معدل النشر عبر الصناعات في العامين الماضيين مع استمرار الأبحاث في إظهار إمكاناتها في توقع السيناريوهات بدقة – وفي جزء صغير من الوقت الذي تستغرقه أدوات التنبؤ العادية.
الآن، أصبحت هذه التكنولوجيا بمثابة قوة تخريبية تعمل على تشغيل الصناعة 4.0، وتعمل على تحويل المجمعات الصناعية المتطورة، وغالبًا ما يمتد استخدامها إلى مراقبة الجودة في المصانع الذكية إلى تصنيع الأدوية في مجال المستحضرات الصيدلانية. وفي الآونة الأخيرة، وجدت هذه التكنولوجيا أيضًا استخدامًا في مبادرات رائدة مثل تطوير نماذج الطاقة الشمسية – وهو مشروع شاركت في تطويره شركة IBM ووكالة ناسا، وإنشاء نسخ رقمية للدماغ البشري – أو القلب البشري.
التوائم الرقمية لـ 6G
هناك إجماع متزايد في الصناعة على أن التوائم الرقمية يمكنها فتح حالات استخدام جديدة لشبكات الجيل السادس. يمثل الجيل السادس تطورًا كبيرًا في الاتصال اللاسلكي. وقد تم وصفها بأنها نقطة انطلاق للتقنيات المتقدمة، مثل metaverse وVR/XR والمركبات ذاتية القيادة والمدن الذكية وإنترنت الأشياء الصناعي. تتراوح حالات استخدام شبكات 6G من المدارس والمعاهد الأكاديمية إلى المستشفيات والسياحة والمؤسسات ومراكز البيانات. ولكن، للانتقال إلى المستوى التالي حيث يمكن للمشغلين توفير المرونة المثلى والاتصال الدائم دون بذل أي جهد، هناك حاجة إلى توائم رقمية.
يمكن للتوأم الرقمي للشبكة أن يعكس النظام البيئي المعقد لـ 6G مباشرةً من طبقة البنية التحتية المادية الخاصة به حيث تعيش أجهزة الشبكة وحتى عمليات الشبكة وصولاً إلى مستوى البرنامج. ويمكنه محاكاة التفاعلات والتبعيات الديناميكية، والحالات وظروف التشغيل – وملء الفجوات في البيانات ببيانات تركيبية تخلق سيناريوهات طلب وفشل تطلعية. يعد هذا أمرًا رائدًا لإدارة الشبكة.
سيناريوهات ماذا لو: الشيء الوحيد الذي يجيده التوأم الرقمي بشكل خاص هو إنشاء سيناريوهات افتراضية. باستخدام مجموعة من البيانات التاريخية والبيانات في الوقت الفعلي، يمكن للمشغلين استخدامها لإنشاء سيناريوهات مختلفة وقياس مؤشرات الأداء الرئيسية للشبكة (KPIs) للتوافق مع المعايير المحددة مسبقًا.
وهذا يسمح للمشغلين ليس فقط بقياس أداء الشبكة في الوقت الحالي، ولكن أيضًا القيام بذلك لعدد كبير من سيناريوهات “ماذا لو” التي قد تحدث. وأفضل شيء على الإطلاق هو أنه يمكن تنسيق السيناريوهات ودراستها في بيئة معزولة خالية تمامًا من المخاطر دون المساس بشبكة الإنتاج الحقيقية على الإطلاق. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للتوائم الرقمية أن تظهر اتجاهات الأداء المستقبلية التي تساعد في معرفة ما يمكن توقعه وكيفية تجنب الأزمة.
التدريب على الذكاء الاصطناعي والاستدلال: غالبًا ما توصف شبكة 6G بأنها شبكة أصلية تعمل بالذكاء الاصطناعي. ومع ذلك، فإن شرح ما هو عمليًا هو أمر معقد بعض الشيء. سلط نائب رئيس شركة Blue Planet، كايلم أندرسون، الضوء على الفكرة في مقابلة سابقة مع أخبار RCR اللاسلكية. قال:[AI] سيتم دمجها في الشرائح وبروتوكولات الأجهزة ومكدس البرامج وطبقات التجريد المختلفة بحيث تكون الشبكة ذكية حقًا. ماذا يعني ذلك؟ وهذا يعني أن 6G سوف تتبنى حقًا مبادئ حول الشفاء الذاتي، والتحسين الذاتي، والتنظيم الذاتي، بحيث تعمل الشبكة بطريقة معلنة حقًا أو مدفوعة بالنوايا.
وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل التوائم الرقمية ذات صلة في سياق الجيل السادس. الذكاء الاصطناعي يدور حول البيانات الجيدة، ويمكن أن تكون البيانات الناتجة عن التوائم الرقمية ذات قيمة كبيرة لتدريب خوارزميات الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي المضمنة في شبكات الجيل السادس. لا يمكن للمعلومات الغنية بالسياق أن تحافظ على تحديث النماذج فحسب، بل تتيح أيضًا الاستدلال الدقيق واتخاذ القرارات السليمة وهو أمر غير قابل للتفاوض بالنسبة للشبكات ذاتية القيادة.
تحسين الطاقة: مع كل جيل جديد من المعايير اللاسلكية، ترتفع تكلفة الطاقة للاتصالات. إن سرعة 6G القصوى مصحوبة بمتطلبات طاقة كبيرة – خاصة وأن الذكاء الاصطناعي يقع في جوهر رؤيتها. وهذا يزيد من تأثيرها البيئي، مما يؤدي إلى إدخال إدارة معقدة للشبكة للعديد من البنية التحتية القديمة.
مرة أخرى، يمكن للتوائم الرقمية المساعدة في تحسين استهلاك الطاقة لشبكات الجيل السادس. ومن خلال توفير رؤى في الوقت الفعلي حول أنماط حركة المرور واستخدام الطاقة خلال فترات الذروة والطلب المنخفض، ومحاكاة السيناريوهات المستقبلية، فإنه يمكن تمكين الإدارة الذكية للطاقة. يمكن أن يساعد ذلك المشغلين على التحديد المسبق لتغيرات الطلب والعمل على التكوينات الأكثر كفاءة في استخدام الطاقة لتقليل استخدام الطاقة والبصمة الكربونية في نهاية المطاف. ومن خلال التوائم الرقمية المدعومة بالذكاء الاصطناعي، يمكن للمشغلين أيضًا تشغيل موارد الشبكة وإيقاف تشغيلها ديناميكيًا، استنادًا إلى الساعة من اليوم وحمل حركة المرور، مما يقلل الهدر.
