Optimalizace zdrojů pro ziskovost: Je technologie Digital Twin Tech nezbytná?
Hodnota jakékoli technologie nakonec spočívá ve schopnosti optimalizovat náklady a zdroje. Schopnost předvídat výsledky dává pěstitelům potravin výhodu předvídavosti, kterou pak lze uplatnit v reálném životě. Příkladem reálné aplikace a komercializace technologie digitálního dvojčete je mechanika model, který vyvinul Tom De Swaef na Ganttově univerzitě. Belgická společnost 2Grow využívá tento model k měření změn toku vody a tloušťky stonku u rostlin rajčat. The cíle společnosti snížit o 20 % plochy vynaložené na rostlinnou výrobu.
It stále není jasné, zda se komunita snaží adoptovat digitální dvojčata ve svých provozech. A co víc, lze namítnout, že ve většině případů technologie digitálního dvojčete vlastně není nutná. Pokroky ve strojovém učení umožnily předvídat klíčové události bez vytváření úplného modelu, který by vyžadoval velké množství vysoce kvalitních dat, jejichž získání je také nákladné. Jako pěstitel potravin, který chce předvídat určité vlastnosti, může být zaměření na měření a monitorování klíčových změn vše, co je potřeba k vytvoření úspěšného prediktivního modelu. A co víc, je to výrazně dostupnější, takže je dosažitelné pro pěstitele potravin, kteří potřebují vidět okamžitou návratnost investic při implementaci prediktivních modelů.
Pokud například pěstujete brambory, je důležité mít indikátory pro škůdce, jako je plíseň, způsobená organismy podobnými houbám, které mohou v krátké době vést k neúrodě, pokud nebudou přijata vhodná kontrolní opatření. U tohoto typu řádkové plodiny na velkých akrech otevřeného pole mohou kamery namontované na otočných zavlažovacích systémech účinně a efektivně identifikovat nemoci nebo problémy. Data potřebná k vytvoření digitálního dvojčete pro otevřené pole brambor by stála majlant a vytvářet celý model v takovém měřítku, abyste získali poznatky, které lze získat jednodušší a dostupnější technologií, prostě nedává smysl.
- Videohra SimCity prorazila v 90. letech, když se hráči stali hrdiny svého vlastního města, když digitálně navrhli a vytvořili nádhernou rušnou metropoli. Rychle vpřed o 30 let a my máme technologii k vytvoření neuvěřitelně přesných digitálních reprezentací stromů, farem nebo sadů v reálném světě. Stejně jako v SimCity můžeme simulovat, jak by se metropole vyvíjela na základě toho, do čeho ve hře „investujeme“, nyní můžeme vytvářet simulace toho, jak rostlina poroste v různých scénářích – což nám pomáhá vyladit zemědělské úsilí s nebývalou předvídavostí.
- Digitální dvojče je digitální reprezentace věci ze skutečného světa. Lze jej použít ke vzdálenému sledování skutečné „věci“. Aby bylo možné poskytnout přesnou a realistickou náhradu za skutečné dvojče, musí být digitální dvojče informováno o datech prostřednictvím digitálního měření skutečné entity. V zemědělství by to mohla být data, která přicházejí prostřednictvím nástrojů, jako jsou půdní senzory, zobrazování rostlin, údaje o počasí atd.
- Nová digitální reprezentace, neboli digitální dvojče, by měla odrážet celé zemědělské úsilí: fyzická aktiva, procesy, systémy, zdroje, všechno. Na oplátku nám to umožňuje simulovat, plánovat, analyzovat a zlepšovat zemědělské procesy v dříve nepředstavitelném měřítku. Je však skutečně nutné, aby pěstitelé potravin implementovali tuto nákladnou sofistikovanou technologii – nebo mohou získat potřebné poznatky z dostupnějších a cenově dostupnějších senzorů, které jim pomohou monitorovat a předvídat klíčové výsledky?
Růst a adopce digitálních dvojčat a jejich potenciál v zemědělství
Gartner předpovídá, že do roku 2021 bude využívat polovina velkých průmyslových podniků digitální dvojčata, což se pro tyto organizace promítne do 10% zlepšení efektivity. Koncept digitálních dvojčat však existuje již desítky let. Již více než 30 let používají týmy produktového a procesního inženýrství 3D vykreslování počítačem podporovaný design (CAD) modely, modely aktiv a simulace procesů pro zajištění a ověření vyrobitelnosti. Například NASA provozuje komplexní simulace kosmických lodí po celá desetiletí. Inovace v oblasti strojového učení a umělé inteligence však přinášejí koncept digitálního dvojčete do popředí a vytvářejí spoustu humbuku jako rušivý trend s širším dopadem v blízké budoucnosti.
Pokud jde o zemědělské procesy, pomocí digitálních dvojčat jako centrální prostředek pro řízení farmy může umožnit oddělení fyzických toků od jejich plánování a řízení. V důsledku toho mohou zemědělci řídit operace na dálku na základě digitálních informací (téměř) v reálném čase, místo aby se museli spoléhat na přímé pozorování a manuální úkoly na místě. To jim umožňuje okamžitě jednat v případě (očekávaných) odchylek a simulovat účinky zásahů na základě reálných dat. Například digitální dvojče ovocného sadu by mohlo sad upozornit na nadměrné zavlažování, aniž by tento farmář musel sad zkoumat.
Myšlenka digitální sad je mimořádně atraktivní pro zemědělce, kteří chápou pracnou povahu monitorování, předpovídání a kontroly zdravotního stavu ovocných stromů a kvality jejich sklizně. Vědci z University of Queensland vyvinuli model pro ovocný sad s pomalu rostoucími plodinami, jako je mango a makadamie. To může uživatelům umožnit rychle vyzkoušet nové nápady a získat přehled o tom, jak nejlépe optimalizovat výrobní systémy. Výzkumníci v projektu zdůraznili, jak by tyto okamžité simulace mohly zvláště prospět pomalu rostoucím plodinám, jako jsou ovocné stromy.
Existují konkrétní případy použití, kdy má finanční smysl vybudovat digitální dvojče, například pro šlechtění rostlin, kde by vám model mohl umožnit včas předpovědět, zda konkrétní odrůda není komerčně životaschopná. V mnoha případech ale není potřeba louskat ořech perlíkem.
- Raviv Itzhaky je spoluzakladatelem a CTO společnosti Technologie Prospera, vedoucí technické vize společnosti o transformaci způsobu pěstování potravin pomocí datové vědy a umělé inteligence. Své odborné znalosti v oblasti vývoje algoritmů, matematiky a strojového učení využívá k řešení reálných problémů. Před společností Prospera vyvíjel Raviv algoritmy ve společnosti BioCatch zabývající se kybernetickou bezpečností a sloužil jako inženýr zpracování signálu u IDF. Je držitelem titulu BSc z fyziky a MSc z aplikované fyziky na Hebrejské univerzitě.