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La tecnologia digital twin AI

L’intelligenza artificiale sta portando il mondo insieme (a più di 1.000 Mph)

Quanto influirà l’IA sull’economia dei consumi di domani? Un giorno entreremo in un sushi bar capace di analizzare migliaia di variabili sui nostri gusti? Saprà molto che ci piace l’avocado? La nostra passione per i rotoli di drago; il nostro disprezzo per il sashimi di tonno?

Quando parli alla persona media di come sfruttare l’IA, molti non prendono in considerazione queste domande. Sono inclini a scaricare le paure di Skynet piuttosto che contemplare come questa tecnologia verrà utilizzata nel mondo reale, come nel nostro esempio di sushi bar. Quelli con un po ‘più di conoscenza della materia potrebbero puntare ad applicazioni puramente digitali, come le piattaforme di social media che identificano contenuti terroristici senza l’intervento umano, o le aziende farmaceutiche che utilizzano l’apprendimento automatico per setacciare montagne di dati sanitari per le cure di domani.

A dire il vero, il divario tra il mondo digitale dell’IA e quello fisico in cui viviamo incombe ancora nell’economia dei consumi, ma l’economia industriale sta colmando questo divario, sfruttando l’intelligenza artificiale attraverso qualcosa chiamato tecnologia digital twin. Non hai familiarità con il termine? IBM si rompe con questo foglietto spiegazione, “… L’avvento dei gemelli digitale offre ingegneri un salto tecnologico ‘attraverso lo specchio’ nel cuore dei loro beni materiali. I gemelli digitali ci danno un’idea di ciò che sta accadendo, o di ciò che può accadere, con le risorse fisiche ora e lontano nel futuro “.

Una società, Aerion Supersonic, sta ora utilizzando il gemello digitale nella sua applicazione più ambiziosa : progettare e produrre il primo aereo supersonico al mondo costruito privatamente, il business jet supersonico AS2 (SBJ). Per capire in che modo l’approccio dell’azienda sta rivoluzionando la produzione, approfondiamo la tecnologia. Il concetto di base avrà senso per i fan di Minecraft . Crea, in sostanza, un ambiente sandbox basato sull’intelligenza artificiale per la progettazione e il test di applicazioni del mondo reale, collegando il mondo fisico e quello digitale.

Naturalmente, la modellazione al computer non è una novità. Esiste da anni. La novità è la potenza dell’hardware di oggi, combinato con l’AI, per fornire l’elemento “gemello”. In parole povere, l’apprendimento automatico sta creando un modello virtuale incredibilmente complesso che è l’esatto doppelganger di una risorsa fisica. Nel caso di Aerion, stiamo parlando di un jet in grado di superare la barriera del suono, ma potrebbe anche essere un ipotetico rotolo della California generato digitalmente per esplorare possibilità culinarie senza precedenti.

Queste applicazioni potrebbero sembrare come se fossero saltate fuori dalla pagina dell’ultima funzionalità di TechCrunch, ma in realtà sono state introdotte per la prima volta nel 2002 da Michael Grieves, ora capo scienziato per Advanced Manufacturing presso il Florida Institute of Technology. Grieves è il visionario che ha visto il legame tra AI e produzione, sebbene John Vickers della NASA abbia coniato il termine nel 2010. La tecnologia ha impiegato del tempo per raggiungere Grieves e Vickers, ma le sue applicazioni ora stanno sbocciando nella produzione.

I gemelli digitali sono particolarmente utili nel settore aerospaziale, in cui test incessanti e miglioramenti incrementali tengono letteralmente gli aerei in aria. Secondo un recente rapporto della BBC, i costruttori di motori di aerei di linea, inclusa la General Electric, creano un gemello digitale di ogni motore. Più di 100 sensori inviano costantemente i dati al gemello virtuale, utilizzato per monitorare le prestazioni, prevenendo guasti prima che si verifichino. I dati sono così specifici che i tecnici possono dire se un pilota è un “cowboy”, guidando l’acceleratore più forte del capitano medio.

A tal fine, Infosys ha recentemente scritto un business case sulle capacità apparentemente onniscienti di monitoraggio e diagnostica (M&D) di GE: “Il Digital Twin può essere utilizzato per prevedere con grande precisione la durata residua di una pala di una turbina su uno specifico motore aeronautico. Ciò consente l’applicazione della manutenzione basata sulle condizioni (CBM) per gestire un motore specifico, piuttosto che perdere tempo con il consueto approccio periodico “.

Ma la tecnologia dei gemelli digitali è fondamentale per qualcosa di più della semplice diagnostica. Siemens è diventata leader nell’applicazione della strategia digitale al design. Il produttore tedesco lo ha utilizzato per reimmaginare le alte prestazioni nei piccoli motori ibridi-elettrici dei velivoli. Le profonde capacità dell’IA consentono ai suoi ingegneri non solo di testare il modo in cui i motori interagiscono con altri sistemi, come la batteria e i controlli di volo, ma anche di osservare come ciascuna delle migliaia di singole parti lavora insieme. Sulla base di queste informazioni, il team è stato in grado di eseguire milioni di simulazioni esplorando potenziali miglioramenti in ogni componente del motore.

I risultati sono stati sorprendenti. Il team Siemens ha ottenuto una visione senza pari di ciò che stava realmente accadendo all’interno del motore, mentre era in volo. Gli ingegneri hanno iniziato a trovare le ottimizzazioni quasi immediatamente. Uno scudo che protegge i componenti interni del motore è stato ridotto da più di 23 libbre a 9, senza perdita di prestazioni. (Questo è un aumento del 60% del peso per i piccoli aerei, dove ogni oncia conta.) Tuttavia, forse l’aspetto più sorprendente della riprogettazione è stata la velocità con cui è avvenuta. Normalmente, un progetto del genere potrebbe richiedere anni. Sfruttando il gemellaggio digitale, Siemens lo ha fatto in 10 mesi.

La tecnologia dei gemelli digitali ha chiaramente raggiunto il successo nel settore aerospaziale, ma potresti essere scettico sulla sua applicazione nella costruzione di interi aerei. Nel caso di Aerion, la sua sfida non era solo progettare un nuovo velivolo da zero, ma una versione supersonica rispettosa dell’ambiente. Per apprezzare adeguatamente il compito a cui viene affidato il gemellaggio digitale, è utile comprendere appieno la portata dell’ambizione di Aerion.

L’AS2 di Aerion è sulla buona strada per essere il primo aereo supersonico per uso civile costruito privatamente. (Non c’è stato alcun aereo supersonico in servizio pubblico da quando ultimo volo del Concorde nel mese di ottobre 2003.) Aspirando a costruire un aereo supersonico per il 21 ° secolo, è più complessa di riesumare la Concorde. Un progetto congiunto dei governi britannico e francese, l’ormai defunto aereo rimane un’opera di riferimento della progettazione aerospaziale, nonostante sia stato costoso e difficile da gestire.

Consapevole di queste limitazioni, Aerion ha posto un’enfasi particolare nel determinare la velocità con cui l’AS2 potrebbe volare e le sue caratteristiche di volo per i passeggeri e per quelli a terra mentre si lancia nell’aria a velocità di Mach 1 e oltre. (Il Concorde aveva una cabina rumorosa ed era vietato sorvolare la terra a causa dei bombi sonori che rompevano i finestrini.) L’AS2 di Aerion è progettato per alleviare questo problema con la tecnologia “boomless cruise”, consentendogli di librarsi silenziosamente.

Allo stesso tempo, l’attenzione di Aerion con l’AS2 SBJ è sulla velocità verde, ovvero rompere la barriera del suono senza rompere l’ambiente. Caratteristiche, come motori senza postcombustore, fanno parte di questo progetto, ma l’intero velivolo viene generato con la tecnologia digital twin per ottenere la massima velocità con il minimo impatto ambientale.

Curioso sull’argomento, ho incontrato Tom Vice, presidente / CEO di Aerion, per scoprire come Aerion sta sfruttando l’intelligenza artificiale e il gemellaggio digitale. In breve, l’azienda è andata all-in. Vice spiega: “Aerion Supersonic è stato costruito da zero come un ambiente completamente digitale. Con la nostra piattaforma proprietaria, denominata Digital Carbon, abbiamo collaborato con Siemens per creare da zero sistemi tecnologici di gemelli digitali per progettare e costruire un velivolo supersonico di livello mondiale “.

Secondo Vice, il gemellaggio digitale avrà un impatto sulle aree dell’azienda al di fuori della progettazione e della manutenzione. “Ci stiamo rivolgendo a questa tecnologia per raggiungere l’eccellenza operativa nell’ambiente di produzione. Creando un gemello virtuale della fabbrica, possiamo costruire aerei migliaia di volte prima che la prima cellula prenda forma nel mondo reale. Ciò ridurrà scarti, rilavorazioni e difetti di qualità. Grazie a questo straordinario progresso, un produttore di piccoli volumi può ottenere la fedeltà delle linee di produzione ad alto volume “.

La tecnologia Digital Twin, insieme al costante scambio di dati con Aerion SBJ, aiuterà anche l’azienda a perfezionare il suo design, consentendo nuove funzionalità per i clienti. In questo modo, ci viene ricordato l’esempio del sushi bar di come le aziende possono connettersi in modo più empatico con coloro che cercano di servire comprendendo meglio ciò che apprezzano. “La nostra piattaforma ci aiuterà a essere predittivi”, afferma Vice. “Se identifichiamo una capacità che andrà a vantaggio dei consumatori, la invieremo all’intera flotta in tempo quasi reale”.

Sebbene Aerion stia preparando l’AS2 nella sua sandbox basata sull’intelligenza artificiale, non esisterà interamente nel regno digitale. Il jet supersonico dovrebbe entrare in produzione nella nuova sede dell’azienda a Melbourne, in Florida, nel 2023. Nell’ottobre 2020, l’AS2 ha preso forma fisica per una serie di test nella galleria del vento in Georgia e in Francia. Questi sono stati usati sugli aeroplani che risalgono al Wright Flyer. La differenza, ovviamente, è che con Aerion, i test nella galleria del vento sono un complemento ai test digitali dell’azienda, non fanno parte di un regime di test lento, esclusivamente reale.

Sebbene Aerion sia costruito su una piattaforma digitale che sfrutta applicazioni AI, Vice è riluttante a contribuire alla narrativa popolare della tecnologia che cancella gli esseri umani dalla forza lavoro così comunemente espressa dai media . “Sono contrario alle macchine che sostituiscono le persone. Cerchiamo opportunità per creare sinergie tra macchine e uomo. Alla fine, vogliamo migliorare la vita delle persone attraverso i progressi nella nostra tecnologia “.

Anche così, l’IA non può fare a meno di riportare alla mente visioni del recente film, The Social Dilemma , in cui gli individui atomizzati diventano sempre più isolati, sistemati in camere di eco di newsfeed. Nonostante – o nonostante – questa tendenza allarmante, Aerion riconosce il valore di un contatto crescente tra le persone. Come notato nel famoso libro Pale Blue Dot di Carl Sagan e da molti astronauti, i confini non sono visibili dallo spazio. “Quando tutti noi possiamo raggiungere qualsiasi luogo sulla Terra entro tre ore , possiamo costruire empatia e connessioni tra le culture, qualcosa di cui abbiamo assolutamente bisogno come specie”, afferma Vice.

Come dimostra la nostra polarizzazione elettorale, siamo una nazione che si allontana ulteriormente. Più tecnologie pedonali rispetto al gemellaggio digitale, come Zoom, ci hanno aiutato a rimanere in contatto durante questi tempi difficili. Tuttavia, non sostituiscono la realizzazione viscerale di connettersi con qualcun altro, non importa quanto lontano. Speriamo che questa svolta possa portare a un migliore risultato umano, unendo e riunendo le persone in tutto il mondo a velocità che sbalordiscono mente e spirito.

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