Anders Long, Vasilis Naserentin – Nhóm Kỹ thuật Công nghệ Công ty TNHH ANTHI Việt Nam tổng hợp biên soạn.

Khái niệm BẢN SAO SỐ (Digital Twin) bắt đầu xuất hiện thường xuyên hơn trong các tài liệu kỹ thuật liên quan tới số liệu địa không gian trong những năm gần đây, phổ biến hơn trong khuôn khổ môi trường xây dựng thuật ngữ truyền thống được sử dụng trong thời gian dài là “MÔ HÌNH ĐÔ THỊ 3D”. Tuy nhiên, thuật ngữ bản sao số ngày càng nhận được sự chấp thuận với vai trò là khái niệm hữu dụng trong thực tiễn vượt ra ngoài khuôn khổ của khái niệm mô hình đô thị 3D truyền thống, nó không chỉ mô hình khu vực đô thị mà còn cho chúng ta khả năng mô phỏng lại. Vậy bản sao số là gì, chúng được sử dụng như thế nào trong thực tiễn và những thách thức nào liên quan tới bản sao số?

Bản sao số là khái niệm kỹ thuật mới xuất hiện những năm gần đây, sự xuất hiện của thuật ngữ này là minh chứng cho khả năng triển khai đồng thời các ngành khoa học khác nhau để hiện thực hóa một khái niệm mới trong thực tiễn. Khái niệm bản sao số bắt nguồn từ ngành chế tạo công nghiệp, ở đó các mô hình CAD cho phép tạo ra một cách chính xác các hợp phần và sản phẩm thay thế trên nền tảng kỹ thuật số. Lần đầu tiên thuật ngữ này được sử dụng là vào năm 2003 và thường được gắn với Grieves và Vickers, nhưng cũng có thể tìm thấy một số thông tin tham chiếu liên quan đến khái niệm này bao gồm: Cách hiểu và mô hình toán học, các mô hình kỹ thuật số và các hệ thống vật lý là những hợp phần quan trọng đối với cả khoa học và cơ khí chế tạo trong kỷ nguyên mới.

ĐỊNH NGHĨA BẢN SAO SỐ

Vậy bản sao số là gì? Xét trên cả khía cạnh khoa học và lý thuyết thậm chí mở rộng hơn trên khía cạnh thương mại, “bản sao số” là khái niệm tương đối mềm dẻo được sử dụng để chỉ dấu các kỹ thuật hay các hệ thống có hoặc không có khả năng tái dựng lại thực tiễn theo các tiêu chí xác định. Vậy bản sao số có cần bao hàm cả mô hình 3D hay không? Bản sao số có cần cảm biến số liệu thời gian thực hay không? Bản sao số có cần bao gồm cả mô hình toán học và mô phỏng hay không?

Thực tiễn tồn tại khá nhiều định nghĩa liên quan tới khái niệm bản sao số, mỗi định nghĩa được đưa ra theo một hướng tiếp cận khác nhau, trong đó có vẻ như một số khái niệm nhận được sự đồng tình của số đông hơn một số khái niệm khác. Ví dụ, hầu hết các định nghĩa về bản sao số tới thời điểm hiện tại đều đồng ý rằng – Bản sao số là MÔ HÌNH của một hệ thống vật lý ánh xạ chính hệ thống vật lý đo trong chế độ thời gian thực và cho phép tiến hành phân tích và dự đoán trên hệ thống vật lý này. Bản sao số vì thế có thể được sử dụng đối với cả hai phép phân tích thứ nhất là hệ thống vật lý (nó là gì?) để dự đoán các hành vi phát sinh trong tương lai dưới dạng đưa ra các tình huống giả định (nó có thể là gì?).

Định nghĩa này có phần trùng với định nghĩa mà Rasheed và các cộng sự đưa ra năm 2020: “Một bản sao số được định nghĩa là sự thể hiện ảo (Virtual Representation) của các tài sản vật lý cho phép chúng ta thông qua số liệu và các bộ mô phỏng để đưa ra dự đoán trong chế độ thời gian thực, tối ưu hóa, giám sát, kiểm soát và cải thiện quá trình đưa ra quyết định”. Một định nghĩa khác khá tương đồng được sử dụng bởi Công ty máy tính IBM: “Một bản sao số là sự thể hiện ảo của một đối tượng hay một hệ thống để mở rộng vòng đời của chúng, nó được cập nhật từ số liệu thời gian thực, và sử dụng tính năng mô phỏng, máy học và phân tích để hỗ trợ cho quá trình ra quyết định”. Hai định nghĩa mới về bản sao số tập trung vào hai kỹ thuật công nghệ cơ bản có khả năng sử dụng dưới dạng chức năng dự đoán của từng bản sao số gồm: Mô phỏng (Simulation) và Máy học (Machine Learning).

Hình 1: Ranh giới chi tiết của các đối tượng đã được dựng thành mô hình 3D từ bản đồ địa chính và số liệu đám mây điểm.

Một định nghĩa xuất hiện sớm hơn trên các ấn bản kỹ thuật liên quan tới bản sao số là định nghĩa của Glaessgen và Stargel vào năm 2012: “Bản sao số là sự tích hợp của đa đối tượng vật lý, đa tỷ lệ, có khả năng mô phỏng như chúng trong thực tiễn, hệ thống kỹ thuật sử dụng những mô hình vật lý tối ưu nhất, các cảm biến cập nhật để ánh xạ sao chép đời sống thực tương tự [vật lý]”. Chúng ta cũng có thể tham khảo một định nghĩa đơn giản hơn được đưa ra bởi Wikipedia: “Một bản sao số là sự thể hiện ảo giữ vai trò là hợp phần số thời gian thực của một đối tượng vật lý hoặc quá trình”.

Trong khuôn khổ của đô thị số, Stoter và các cộng sự năm 2021 đã nhấn mạnh vào việc sử dụng các mô hình 3D đô thị dưới dạng một phần không thể thiếu của bản sao số: “[Bản sao số] nên được phát triển trên nền tảng các mô hình đô thị 3D, bao gồm các đối tượng với thông tin hình học và ngữ nghĩa; nó còn bao gồm cảm biến số liệu thời gian thực; và tích hợp với nhiều phép phân tích, mô phỏng để hình thành khả năng tạo bản thiết kế tốt nhất, các quyết định quy hoạch và can thiệp”. Định nghĩa này nhắc nhớ chúng ta về truyền thống rất dài trong môi trường xây dựng khi tạo ra các mô hình 3D của đô thị và các tòa nhà, chúng có thể được làm phong phú hơn bằng thông tin, số liệu ngữ nghĩa và sử dụng cho các phép phân tích cơ bản, điển hình như phân tích ánh sáng và nguồn điện năng mặt trời, mô phỏng giao thông, tính toán và tối ưu hướng gió … Trong khuôn khổ môi trường xây dựng, thuật ngữ mang tính truyền thống “mô hình đô thị 3D” hiện vẫn tồn tại, tuy nhiên sự xuất hiện của khái niệm “bản sao số” và việc chấp thuận rộng rãi trong giới chuyên môn dưới dạng một khái niệm hữu dụng đang dần lấn lướt khái niệm 3D truyền thống bởi bản sao số rõ ràng vượt ra ngoài biên giới của các mô hình đô thị 3D truyền thống.

(Còn tiếp)

Mọi thông tin xin liên hệ với chúng tôi qua hòm thư: info@anthi.com.vn