Digital Twins được định nghĩa là bản sao kỹ thuật số của một hệ thống vật lý. Công nghệ này được dự kiến sẽ tạo ra nhiều thay đổi trong tương lai gần cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 và đời sống của chúng ta. Lợi thế chính mà công nghệ này mang lại chính là thời gian và chi phí dưới góc nhìn coi công nghệ này như là một kỹ thuật chuyển đổi số. Những ứng dụng điển hình của công nghệ này có thể nhắc đến đó là hệ thống quản lý y tế, sản xuất công nghiệp và thành phố thông minh. Đây là các yếu tố có ảnh hưởng nhiều đến đời sống của chúng ta trong tương lai.
Digital Twins bao gồm ba thành phần cơ bản. Đó là trạng thái vật lý của hệ thống trong môi trường thực, trạng thái của hệ thống trong môi trường kỹ thuật số và dữ liệu kết nối hai trạng thái này. Các công nghệ cảm biến và Internet of Things (IoT) được sử dụng nhằm chuyển các đối tượng vật lý sang môi trường kỹ thuật số. Trí tuệ nhân tạo và các kỹ thuật học máy được sử dụng để tìm hiểu hành vi của đối tượng vật lý thông qua dữ liệu thu thập và dự đoán tương lai dựa trên mô hình kỹ thuật số. Khả năng của công nghệ giúp các nhà sản xuất đánh giá, dự đoán các lỗi trong tương lai và cải tiến quy trình sản xuất.
Ứng dụng công nghệ Digital Twins trong lĩnh vực y tế
Trong chẩn đoán và chữa trị người bệnh, tia X, MRI và kỹ thuật siêu âm được sử dụng để tạo ra một bản sao kỹ thuật số 3D hoàn chỉnh của toàn bộ cơ thể người. Đây là căn cứ chính để chẩn đoán, đánh giá và chữa trị bệnh cho bệnh nhân. Dữ liệu 3D có thể được dùng để tạo ra các bản sao của khung xương người dựa trên công nghệ in 3D. Một số nhà khoa học đã có thể tạo ra một bản sao hoàn chỉnh trái tim người “HeartModel” giúp đưa ra các chẩn đoán chính xác và tìm ra phương pháp chữa trị hiệu quả.
Trong ngành sản xuất dược phẩm, công nghệ Digital Twins được áp dụng để mô hình hóa các quá trình sinh hóa phức tạp dựa trên các công nghệ cảm biến, IoT. Điều này giúp các nhà sản xuất, điều chế dược phẩm nghiên cứu rõ hơn các quá trình tương tác trong thời gian thực, góp phần tăng tốc đáng kể các quá trình sản xuất.
Hơn nữa, công nghệ Digital Twins được sử dụng để mô hình hóa các cơ sở y tế, bệnh viên nhằm xây dựng các kịch bản đối phó với các tình huống khám, chữa bệnh khác nhau. Với mỗi kịch bản được mô phỏng, các trung tâm y tế có thể đánh giá thời gian và chi phí cũng như phương án tối ưu trong tiếp nhận, phân loại và khám, chữa bệnh đáp ứng với số lượng bênh nhân khác nhau.
Ứng dụng công nghệ Digital Twins trong công nghiệp
Đối với lĩnh vực công nghiệp sản xuất, công nghệ Digital Twins được ứng dụng khá nhiều trong nhiều lĩnh vực như thiết bị sản xuất, thiết kế dây chuyền sản xuất và tối ưu hóa quy trình sản xuất, cho phép các công ty kiểm tra sản xuất theo quy định của họ, phát hiện các lỗi hư hỏng và do đó tạo ra các sản phẩm hiệu quả hơn Digital Twins thậm chí có thể giúp tối ưu hóa chuỗi cung ứng và hoạt động phân phối. Cấu trúc sản phẩm được mô phỏng được tạo ra nhằm tìm cách nâng cao năng suất và chất lượng.
Trong lĩnh vực ô tô, việc sử dụng Digital Twins trong cả quy trình công nghệ và dây chuyền sản xuất được kỳ vọng sẽ giúp tiết kiệm thời gian và chi phí, cũng như phát triển, thử nghiệm, kiểm soát và giám sát các phương tiện tự hành trong thời gian tới. Các công ty điển hình trong ứng dụng công nghệ DT có thể kể đến như Tesla, Apple, Amazon, Siemen, Unilever, Adidas.
Gần đây, trong trận đại dịch COVID-19, nhiều nhà máy đã phải ngừng hoạt động hoặc hoạt động cầm chừng. Trong thời kỳ này, tầm quan trọng của chuyển đổi kỹ thuật số và tự động hóa trong các nhà máy một lần nữa được hiểu rõ. Digital Twins được kỳ vọng sẽ trở thành công nghệ không thể thiếu trong lĩnh vực công nghiệp trong tương lai gần và xa, cũng như nhằm mang lại lợi ích tối đa bằng cách đẩy nhanh quá trình thiết kế, sản xuất và kinh doanh.
Ứng dụng công nghệ Digital Twins trong thiết kế và xây dựng thành phố thông minh
Ngoài những ứng dụng chính trong y tế và sản xuất công nghiệp, công nghệ Digital Twins cũng được ứng dụng trong việc tạo và quản lý các thành phố thông minh, lập các quy hoạch khác nhau trên thành phố, tạo ra sự linh hoạt cho các nhà lập kế hoạch, đặc biệt là trong các dự án và sự kiện được lên kế hoạch thực hiện.
Các thành phố thông minh ứng dụng công nghệ Digital Twins có thể giải quyết tốt các vấn đề tắc nghẽn giao thông, bố trí và sử dụng năng lương mặt trời, tối ưu hóa chi phí di chuyển, năng lượng góp phần lập kế hoạch đầu tư thực tế hơn. Mô hình thành phố thông minh ứng dụng công nghệ Digital đã được xem xét và triển khai ở Thâm Quyến – Trung Quốc bởi công ty Huawei với ứng dụng Trafficgo. Dự án này đã được công bố tại Smart City Expo World Congress.
Tóm lại, công nghệ Digital Twins có thể được ứng dụng và mang lại lợi ích vượt trội trong nhiều lĩnh vực của đời sống sản xuất, kinh tế, xã hội nhất là trong Công nghiệp sản xuất, y tế và thành phố thông minh. Đặc biệt, trong thời kỳ đại dịch COVID-19 hoành hành, khi mà con người cần tạo khoảng cách và hạn chế tiếp xúc, các nhà máy hoạt động kém hiệu quả hoặc ngừng hoạt động, nhu cầu hoạt động độc lập, tự chủ của các hệ thống máy móc, thiết bị tăng lên thì vai trò của công nghệ Digital Twins càng trở lên quan trọng và sẽ dần phổ biến trong tương lai gần. Với sự gia tăng số lượng các ứng dụng thành công, những lợi thế bắt mắt mà công nghệ này mang lại, nhất là trong thời đại Công nghiệp 4.0 và thời điểm chuyển đổi số mới bắt đầu thì một nước mới nổi như Việt Nam sẽ nhanh chóng nắm bắt xu thế, áp dụng công nghệ DT để thúc đẩy hơn nữa sự phát triển của đất nước.
Dương Xuân Biên
Trung tâm Công nghệ, Học viện Kỹ thuật Quân sự
