لم يعد التوأم الرقمي (Digital Twin) مجرد نموذج ثلاثي الأبعاد لجهاز أو مصنع، بل تطور إلى تقنية قادرة على إنشاء تمثيل رقمي لكيان أو نظام حقيقي وربطه ببيانات العالم الفعلي، بهدف مراقبة حالته وتحليل سلوكه والتنبؤ بما قد يحدث له مستقبلًا.

تابعونا على التليكرام

وبحسب المعهد الوطني الأميركي للمعايير والتكنولوجيا “NIST”، يمكن للتوأم الرقمي تمثيل كيانات مادية، مثل الآلات والمباني والمعدات، وكذلك بعض العمليات والكيانات غير المادية، بما يسمح بمتابعة حالتها وتغيراتها رقميًا.

وتكمن القيمة الأساسية لهذه التقنية في الجمع بين المراقبة والمحاكاة والتنبؤ والتحسين، بدلًا من الاكتفاء بإنشاء نسخة رقمية ثابتة من الواقع.

ليس مجرد نموذج للمحاكاة

من أبرز خصائص التوأم الرقمي اختلافه عن نماذج المحاكاة التقليدية؛ فالمحاكاة يمكن أن توضح كيفية عمل نظام معين في ظروف محددة، بينما يعتمد التوأم الرقمي على ارتباط مستمر أو دوري بالكيان الحقيقي والبيانات المرتبطة به.

فعلى سبيل المثال، يمكن إنشاء توأم رقمي لآلة داخل مصنع يستقبل باستمرار بيانات أجهزة الاستشعار، ثم يستخدمها لمتابعة حالة الآلة واكتشاف التغيرات غير الطبيعية والتنبؤ باحتمالات حدوث الأعطال.

ووفق “NIST”، يمكن استخدام التوائم الرقمية في قطاع التصنيع لمراقبة صحة الآلات واكتشاف الحالات غير الطبيعية والتنبؤ بالسلوك المستقبلي، فضلًا عن دعم قرارات الصيانة والجدولة واختبار التغييرات قبل تطبيقها على المعدات الحقيقية.

اختبار المستقبل قبل حدوثه

تظهر إحدى أبرز مزايا التوأم الرقمي عندما يُستخدم لاختبار سيناريوهات مختلفة من دون تعريض النظام الحقيقي للمخاطر.

ويمكن للمهندسين، على سبيل المثال، تجربة تعديل تصميم آلة أو تغيير طريقة تشغيل مصنع داخل البيئة الرقمية، ثم تحليل النتائج قبل تنفيذ التغيير في العالم الحقيقي.

وقد يساعد ذلك على تقليل الحاجة إلى إجراء تجارب مكلفة أو عالية المخاطر على المعدات الفعلية، كما يمنح المؤسسات فرصة لاكتشاف المشكلات المحتملة قبل حدوثها.

وبذلك، لا يعمل التوأم الرقمي كمرآة للواقع فحسب، وإنما يتحول إلى أداة لدعم القرارات المتعلقة بالمستقبل.

من المصانع إلى المدن والرعاية الصحية

رغم ارتباط التوأم الرقمي تاريخيًا بالتصنيع والهندسة، فإن نطاق استخدام التقنية أصبح أوسع بكثير.

ويمكن الاستفادة منها في المباني والبنية التحتية والطاقة والنقل والمدن الذكية والرعاية الصحية وغيرها من القطاعات.

كما يمكن إنشاء توائم رقمية لمكونات منفردة أو أنظمة متكاملة أو عمليات مترابطة، ما يفتح المجال أمام بناء منظومات كبيرة من التوائم الرقمية القادرة على العمل والتفاعل معًا.

تحدي ربط الأنظمة المختلفة

كلما اتسع نطاق التوائم الرقمية، برزت مشكلة رئيسية تتمثل في قدرة الأنظمة المختلفة على العمل والتواصل مع بعضها.

فقد تعتمد مؤسسة واحدة على أجهزة وبرمجيات ومنصات مقدمة من شركات مختلفة، ما يجعل ربط التوائم الرقمية بالأنظمة الحقيقية وببعضها عملية معقدة.

ولهذا تعمل الجهات المعنية على تطوير معايير مشتركة تساعد على تبادل البيانات وتحسين قابلية التشغيل البيني بين الأنظمة المختلفة.

الأمن السيبراني والخصوصية

إلى جانب فوائدها، تخلق التوائم الرقمية تحديات جديدة مرتبطة بالأمن السيبراني والخصوصية.

فوجود نسخة رقمية غنية بالتفاصيل عن مصنع أو شبكة أو مبنى أو نظام حساس يعني أن اختراقها قد يكشف معلومات مهمة عن كيفية عمل النظام الحقيقي.

وحذر “NIST” من تحديات أمنية مرتبطة بالتوائم الرقمية، خصوصًا بسبب اعتمادها على أجهزة الاستشعار والاتصالات والبيانات وأنظمة المراقبة والتحكم.

كما أن زيادة ترابط التوائم الرقمية مع أنظمة متعددة قد توسع نطاق نقاط الضعف المحتملة، فيما تثير كميات البيانات المستخدمة في بناء هذه النماذج قضايا مرتبطة بالخصوصية والحوكمة.

هل يصبح لكل شيء توأم رقمي؟

لا تكمن أهمية التوأم الرقمي في قدرته على إنشاء نسخة إلكترونية من الأشياء فحسب، وإنما في تحويل هذه النسخة إلى أداة للمراقبة والتحليل والتنبؤ ودعم اتخاذ القرار.

ومع تطور الذكاء الاصطناعي وأجهزة الاستشعار والحوسبة السحابية، يمكن أن تصبح التوائم الرقمية أكثر قدرة على معالجة كميات هائلة من البيانات واكتشاف الأنماط والتنبؤ بالمشكلات قبل ظهورها في العالم الحقيقي.

لكن نجاح التقنية لا يعتمد على الذكاء الاصطناعي وحده؛ إذ تلعب دقة البيانات وأمن الاتصالات والتوافق بين الأنظمة والخصوصية وقدرة المؤسسات على إدارة هذه المنظومات أدوارًا أساسية في مدى انتشارها.

وبذلك، يمثل التوأم الرقمي اتجاهًا نحو بناء نسخة ديناميكية وقابلة للتحليل من العالم الحقيقي، يمكن داخلها اختبار بعض القرارات والسيناريوهات قبل تطبيقها فعليًا وتحمل تكلفة أخطائها.