Copies numériques des personnes, des villes et des crises : comment les scientifiques modélisent l'avenir

Technologie de l'espace : comment un jumeau numérique a sauvé Apollo 13

« Houston, nous avons un problème. » Beaucoup de gens le savent

C’est une phrase célèbre, mais tout le monde ne sait pas que le problème signalé par l’équipage de la mission lunaire Apollo 13 de la NASA a été résolu par un prototype de jumeau numérique.

Les deux premiers jours du vol Apollo 13 sont passéscalmement, à l'exception de quelques petites surprises, a déclaré l'agence spatiale. L'opérateur de service, Joe Kerwin, a même déclaré : "Nous allons mourir d'ennui ici." Mais c'était la dernière fois que quelqu'un parlait d'ennui.

Quelques minutes après la session de communicationune bouteille d'oxygène a explosé. À ce moment-là, la célèbre phrase a retenti : l'équipage a signalé les problèmes à des collègues de la NASA. Les astronautes ont vu le gaz d'une bouteille d'oxygène être projeté dans l'espace à grande vitesse. Les capteurs ont montré plus tard la perte de deux des trois piles à combustible. Les problèmes de la mission ne se sont pas arrêtés là, ils ont décidé d'abandonner l'alunissage. La tâche principale des ingénieurs restés sur Terre était de trouver d'urgence comment sauver l'équipage, qui se trouve à plus de 320 000 km d'eux.

Toute mauvaise décision peut entraînerconséquences irréparables, il fallait donc agir avec certitude. Les spécialistes de la NASA avaient à leur disposition 15 simulateurs, qui ont été utilisés pour former les astronautes et les répartiteurs, pour élaborer une variété de scénarios, y compris des échecs. Le directeur de vol de la NASA, Gene Krantz, a déclaré que l'une des technologies les plus difficiles de l'ensemble du programme spatial était les simulations. Tout ce qui était réel pendant la formation était l'équipage, le cockpit et les panneaux de commande. Tout le reste, a-t-il noté, était virtuel, créé par "un tas d'ordinateurs, de nombreuses formules et des personnes qualifiées".

Pour ramener l'équipage au centre de la Terrela direction avait besoin de comprendre comment exploiter un navire gravement endommagé dans une configuration très différente de celle pour laquelle les calculs avaient été effectués à l'origine. L'équipe a dû trouver de nouvelles façons d'économiser de l'énergie, de l'oxygène et de l'eau, trouver comment redémarrer le module de commande, qui n'est pas conçu pour s'arrêter dans l'espace.

Le simulateur lui-même, même en conjonction avectous les systèmes informatiques ne peuvent pas être appelés un jumeau numérique à part entière. Mais le fonctionnement de l'équipe de la NASA peut être comparé au fonctionnement des doubles : à l'aide de simulateurs, les ingénieurs ont simulé divers scénarios qui les ont aidés à choisir la bonne stratégie pour récupérer l'équipage. Les experts énumèrent les raisons pour lesquelles le système utilisé par la NASA pour sauver l'équipage d'Apollo 13 pourrait être considéré comme un prototype de jumeau numérique.

  • Les jumeaux numériques sont particulièrement utiles lorsqu’ils sont connectés à des objets physiques qui ne sont pas disponibles pour une interaction humaine directe.Ils ont besoin d’un retour d’information constant de la part de l’objet physique pour mettre à jour les informations et prendre des décisions.Dans Apollo 13, ce rôle a été joué par les communications ;
  • Un jumeau numérique doit être suffisamment flexible pour répondre aux changements de l’objet physique qui lui est associé.La NASA a reconfiguré les simulateurs en quelques heures pour recréer une configuration qui n’a pas été conçue pour être conçue.
  • La mission Apollo 13 n’avait pas de jumeau numérique : l’agence spatiale a utilisé 15 simulateurs différents pour calculer différents détails.Les jumeaux numériques d’aujourd’hui sont également constitués de nombreux modèles en interaction.

La NASA utilise maintenant des jumeaux numériques pourélaboration de recommandations, de feuilles de route et de navires de nouvelle génération. « Le but ultime du jumeau numérique est de construire, tester et construire des équipements dans un environnement virtuel. Ce n'est que lorsque nous obtenons ce qui répond à nos exigences que nous le créons physiquement. Dans le même temps, nous avons besoin que l'objet soit connecté au jumeau numérique via des capteurs et que le jumeau numérique contienne toutes les informations sur l'objet », explique John Vickers, employé de la NASA.

Où diable les jumeaux numériques peuvent-ils être utilisés ?

Aide à la conception de jumeaux numériquesessayez plus de scénarios à l'avance - sur un modèle virtuel, pas sur un objet physique. Avec l'aide de jumeaux, vous pouvez améliorer l'efficacité énergétique d'un bâtiment, optimiser l'impact sur le climat et obtenir des informations sur les charges sur l'objet et les pannes. Et peu importe de quel type d'objet nous parlons - une machine-outil, un avion ou un bâtiment. Contrairement aux simulateurs classiques, les jumeaux numériques utilisent des données en temps réel. De plus, le simulateur étudie un processus et le jumeau peut exécuter un nombre différent de simulations pour les calculs.

La technologie des jumeaux numériques, par exempleutilise Siemens. L'entreprise s'appuie sur eux pour l'aider à concevoir des turbines à gaz, organiser des usines ou de nouveaux bâtiments, comme à son siège en Suisse. La technologie a aidé à créer le véhicule électrique à trois roues Solo de la startup canadienne Electra Meccanica. Les ingénieurs ont pré-testé et optimisé tous les éléments de la voiture à l'aide de jumeaux numériques.

En cas d'utilisation de jumeaux numériques :

  • Dans l’industrie, des jumeaux numériques de bâtiments, des processus technologiques et même des produits individuels sont créés ;
  • Les constructeurs automobiles refusent de peindre de nouveaux modèles de voitures, les remplaçant par des tests virtuels ;
  • Avec leur aide, vous pouvez créer un modèle d’un nouvel échangeur et voir comment les flux de circulation sont répartis, modéliser un nouveau schéma de circulation pour les piétons à proximité du métro et évaluer son efficacité et comment il sera en mesure de le faireEn 1999, le bureau du shérif a annoncé

Qui a des jumeaux numériques en Russie

En Russie, la numérisation des objets est connue pourles laboratoires mobiles "Yandex" et Google, qui parcourent les villes et prennent des panoramas. Faire des copies numériques des routes et des bâtiments a longtemps facilité la vie des gens en leur permettant de tracer des itinéraires, de suivre les embouteillages et de suivre les réparations en cours de route. Mais ce n'est que la pointe de l'iceberg - les doubles peuvent aider avec une navigation plus complexe.

Le développement des jumeaux numériques en Russie est en coursRostec et GLONASS. Les entreprises ont lancé un projet commun dans lequel elles collectent des données à partir d'enregistreurs vidéo et les combinent avec un modèle mathématique d'infrastructure routière (le même jumeau numérique) et des données provenant de caméras routières. L'intelligence artificielle (IA) analyse cette image et compare les résultats avec les normes de sécurité - la largeur de la chaussée et le nombre de voies, l'emplacement des panneaux de signalisation et des feux de circulation. Le programme attribue une cote à chaque section de la route et donne des recommandations pour son amélioration.

AI a déjà analysé près de 3 000 km de routes dans la région d'Orenbourg et trouvé les sections les plus dangereuses.

Ce que les outils numériques peuvent faire :

  • réduire les embouteillages ;
  • surveiller les conditions météorologiques et environnementales ;
  • une utilisation plus rationnelle des ressources ;
  • simuler la construction de nouveaux éléments d’infrastructure routière ;
  • Calculer les options pour organiser le mouvement des véhicules sans pilote.

Un autre projet russe est mobilelaboratoires de la société "Digital Roads". Ils automatisent et accélèrent tellement le processus de numérisation des objets du réseau routier que l'infrastructure avec tous les changements sera affichée en temps réel. Le système peut fixer l'emplacement des objets avec une précision de 10 cm, déterminer leur taille et même lire ce qui est écrit dessus. Le développement fournira une image objective de l'état de l'infrastructure et aidera à conserver un enregistrement complet de tous les objets et des changements qui leur sont apportés.

Un réseau de laboratoires mobiles etLes DVR peuvent lire jusqu'à 150 km par jour. Le système numérise les objets, signale les objets nouveaux et temporaires et enregistre les dommages. La plateforme stocke et analyse l'historique de leur état, contrôle les panneaux publicitaires et prépare même des projets de gestion du trafic.

Qui a besoin de jumeaux numériques ?

Les jumeaux numériques sont très utiles, mais pas nécessaires pourtous les processus et entreprises. Dans certains cas, la création d'une copie virtuelle d'un objet augmentera son coût, mais ne produira pas le résultat souhaité, selon IBM.

Selon les chercheurs, l'utilisation d'un doublenécessaires pour les projets physiquement grands et complexes tels que les bâtiments, les ponts, les turbines à réaction, les voitures et les avions. La technologie sera utile pour les entreprises et les industries énergétiques.

Le marché du jumeau numérique se développe rapidement etcontinuera de croître pendant au moins plusieurs années, s'attendent les experts. En 2020, ce marché était estimé à 3,1 milliards de dollars, et d'ici 2026, selon les prévisions de certains analystes, il pourrait atteindre environ 48,2 milliards de dollars. De nombreuses entreprises et instituts de recherche n'ont que récemment évalué sa force. Maintenant, ils veulent tester des simulations d'événements à grande échelle - des crises financières mondiales, des guerres ou même des personnes.

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