19 ก.ค. Geospatial Digital Twin แบบจำลอง 3D มองทะลุเห็นระบบที่ซับซ้อน

Posted at 11:40h in Blog by

ทุกวันนี้นักเดินทางไม่หลงทางในสนามบิน San Francisco International Airport (SFO) อีกต่อไป เพราะสามารถใช้แผนที่ของสนามบินบนมือถือได้ ซึ่งแผนที่ที่สร้างด้วยเทคโนโลยีสารสนเทศภูมิศาสตร์ (GIS) นอกจากทำหน้าที่ให้ข้อมูลจุดหมายปลายทางต่าง ๆ สำหรับนักเดินทางแล้ว ยังทำหน้าที่แนะนำการดำเนินงานให้กับพนักงานที่ดูแลสนามบินด้วย เพราะเลเยอร์มากมายภายในแผนที่มีข้อมูลเจาะลึกความซับซ้อนภายในสนามบินครอบคลุมพื้นที่ถึง 1.8 ล้านตารางฟุต ทั้งยังแสดงรายละเอียดยิบย่อยตั้งแต่ประตู 15,000 บาน ไปจนกระทั่งต้นไม้ 2,000 ต้น

เมื่อถอดเลเยอร์ทีละชั้นลึกลงไปจนถึงชั้นใต้พื้นดิน 400 ไมล์ของสนามบิน เราจะเห็นระบบสาธารณูปโภคต่าง ๆ เช่น ระบบประปา ระบบไฟฟ้า และระบบกำจัดน้ำเสีย ส่วนภาพภายนอกของสนามบินก็ถูกสร้างขึ้นจากการรวบรวมข้อมูลโดยใช้เทคโนโลยี Lidar และเทคโนโลยีอื่น ๆ แล้วนำไปผสานเข้ากับเทคโนโลยี GIS

นอกจากนั้น ในแผนที่นี้ยังมีเทคโนโลยี Building information models (BIM) ที่แสดงรายละเอียดของการดำเนินงาน เช่น การแสดงข้อมูลของห้องเก็บของ เส้นทางเดิน และระบบท่อ เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการซ่อมแซมหรือโครงการในระยะยาว รวมทั้งชั้นข้อมูล GIS อย่างตำแหน่งตัวกระจายสัญญาณแบบไร้สายก็มีส่วนช่วยเพิ่มความละเอียดของข้อมูล BIM มากยิ่งขึ้น แต่ภายในแผนที่นี้ไม่ได้มีเพียงข้อมูล Static map ตามที่กล่าวมาเท่านั้น แต่ยังมีระบบติดตามแบบเรียลไทม์เพื่อทราบตำแหน่งของอุปกรณ์ที่สำคัญภายในอาคาร และทราบตำแหน่งยานพาหนะซ่อมบำรุงภายนอกอาคารอีกด้วย

แม้ว่าการสร้างแผนที่สนามบินทั้งในเวอร์ชันสาธารณะและเวอร์ชันที่มีความปลอดภัยสูงจะใช้เทคโนโลยี GIS เหมือนกัน แต่ข้อมูลทั้งหมดในสนามบินมีความซับซ้อนมากกว่านั้นเพราะมีทั้งส่วนที่เป็นถาวร กึ่งถาวร และเคลื่อนไหวตลอดเวลา จึงอาจไม่เหมาะสมที่จะจำกัดความหมายเพียง “แผนที่” อย่างเดียว แต่จะเหมาะสมกว่าถ้าเรียกเทคโนโลยีนี้ว่า Geospatial digital twin

 

การวิวัฒนาการของ Digital Twin

คอนเซ็ปต์ของ Digital twin ไม่ใช่เรื่องใหม่ และผ่านการเปลี่ยนแปลงมาหลายยุคหลายสมัย ในยุคแรกสุด Digital twin เกิดขึ้นในอุตสาหกรรมการผลิตในช่วง 1980 โดยถูกใช้เพื่อวัดประสิทธิภาพของเครื่องจักรและกระบวนการทำงานในโรงงาน ลงรายละเอียดระดับส่วนประกอบแต่ละชิ้นเลยทีเดียว แต่ถึงแม้เทคโนโลยีนี้จะช่วยให้เข้าใจในกระบวนการทำงานในโรงงานมากขึ้นแค่ไหน ก็ยังมีศักยภาพที่จำกัดอยู่ดี เพราะแม้นักวิเคราะห์จะทราบจุดแข็งและจุดอ่อนของระบบ และอาจจะตรวจพบปัญหาและข้อจำกัดได้บ้าง แต่ก็ไม่สามารถจะเข้าใจทั้งหมดของระบบได้

จนมาถึง Digital twin ยุคใหม่จึงสามารถทำให้เกิดความเข้าใจระบบทั้งหมดได้ ทั้งยังมีความละเอียดที่สูงมากอีกด้วย โดย Digital twin ยุคใหม่มุ่งให้ความสำคัญกับการสื่อสารระหว่างระบบพอ ๆ กับการทำงานในแต่ละระบบ ตอบโจทย์องค์กรยุคใหม่ที่มีระบบซับซ้อนมากมาย และทำงานแลกเปลี่ยนข้อมูลกันอยู่ตลอดเวลา เช่นเดียวกับร่างกายมนุษย์ที่ระบบต่าง ๆ ต่างพึ่งพาและสัมพันธ์กัน เช่น ระบบหายใจและระบบหัวใจและหลอดเลือด

 

โลกที่ซับซ้อนสร้างได้ด้วย Geospatial digital twin

Geospatial digital twin สามารถสร้างรายละเอียดที่ซับซ้อนได้อย่างไร

อย่างแรกเลยคือการมอบความชัดเจนด้านภาพ คอนเซ็ปต์ของ Digital twin อยู่ในเทคโนโลยี GIS ตั้งแต่การเปิดตัวครั้งแรกในครึ่งศตวรรษที่แล้ว ซึ่งภาษาภาพของ GIS ก็คือแผนที่ และอาจกล่าวได้ว่าแผนที่ที่ใช้เทคโนโลยี GIS จำนวนมากคือ Digital twin (ในขณะที่แผนที่กระดาษถูกเรียกว่า Analog twin) โดยแผนที่ GIS ประกอบด้วยรายละเอียดด้านคุณลักษณะของข้อมูล ทั้งยังสามารถติดตามแหล่งที่มาของข้อมูลได้ และมีความสามารถเหนือชั้นกว่า Static map ในอดีต

แล้วทำไมเทคโนโลยี GIS จึงสามารถสร้าง Digital twin ได้สมจริง ก็เพราะเป็นเทคโนโลยีที่สามารถผสมผสานโลกจริงในรูปแบบ 3D ได้ ด้วยการใส่รายละเอียดจากภาพที่ได้จากโดรนและเทคนิคการถ่ายภาพที่สมจริงอื่น ๆ

อย่างไรก็ดี Geospatial digital twin นั้นเหนือชั้นกว่าโมเดล 3D เพราะมีมิติของเวลาเพิ่มเข้ามาด้วย เมื่อนำข้อมูลในอดีตและปัจจุบันมาประมวลผล ก็จะทำให้ Digital twin สามารถตอบคำถามได้ว่ากำลังเกิดอะไรขึ้น เกิดขึ้นที่ไหน และอะไรจะเกิดตามมาหากวิเคราะห์จากแพทเทิร์นที่เคยเกิดขึ้นในอดีต และเมื่อใช้เทคนิคการวิเคราะห์ขั้นสูงก็จะเผยเห็นแนวโน้มต่าง ๆ และพื้นที่ที่อาจเกิดเหตุการณ์สำคัญได้

โครงการทางรถไฟ Cross River Rail กำลังจะสร้างเส้นทางใหม่ 10.2 กม. ผ่านใจกลางเมืองบริสเบน ซึ่งประกอบด้วยอุโมงค์คู่ระยะทาง 5.9 กม. ลอดใต้แม่น้ำบริสเบนและพื้นที่ศูนย์กลางธุรกิจของเมือง รวมทั้งยังมีการส้างสถานีรถไฟใต้ดินใหม่จำนวน 4 แห่ง มูลค่า 5.4 พันล้านดอลลาร์ออสเตรเลีย พร้อมปรับปรุงสถานีเดิมอีก 8 แห่ง

 

การใช้ Digital twin ในด้านต่างๆ

เมื่อมีผู้ใช้งาน Geospatial digital twin มากขึ้น เราจึงมีกรณีศึกษาของ Digital twin ในหลายประเภทที่สามารถยกเป็นตัวอย่าง ดังนี้

  • Digital twin สำหรับการออกแบบและก่อสร้าง ช่วยในการจัดการปัญหาโครงสร้างที่ซับซ้อน และทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมระหว่างปัจจุบันและอนาคตได้อย่างลงตัว Digital twin ถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างระบบรถไฟใต้ดินใหม่ในเมืองบริสเบน ประเทศออสเตรเลีย ทั้งยังสามารถอธิบายพื้นที่บนดินได้อีกด้วย ทำให้การรถไฟสามารถตามติดผลกระทบจากโครงการใต้ดินที่อาจส่งผลต่อการพัฒนาเศรษฐกิจบนดิน และเมื่อโครงการสร้างเสร็จแล้ว Digital twin เดียวกันนี้ก็สามารถแนะแนวทางการดำเนินงานในแต่ละวันต่อไป
  • Digital twin สำหรับสถาปนิกและนักวางผังเมือง ช่วยด้านจินตนาการและการทดลองในสถานการณ์ต่าง ๆ โดยไม่ส่งผลกระทบใด ๆ ต่อโลกจริง เช่น การออกแบบลักษณะทางเดินเมื่อดูจากข้อมูลการจราจรทางเท้าของคนในพื้นที่ หรือความสูงของสะพานเมื่อพิจารณาจากความรุนแรงของน้ำท่วมตามการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ
  • Digital twin สำหรับเครือข่ายสาธารณูปโภค ช่วยให้มองเห็นระบบทางกายภาพที่มักถูกซ่อนไว้ ปัจจุบันผู้ให้บริการเครือข่ายไร้สายอย่าง Vodafone ในประเทศอังกฤษ ได้สร้าง Digital twin สำหรับเครือข่ายไร้สายครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมด 245,000 ตร.กม.
  • Digital twin สำหรับสิ่งแวดล้อม เป็นวิธีการใหม่เพื่อเข้าใจระบบนิเวศต่าง ๆ และการทำงานของมัน โดยมีลักษณะที่พิเศษอย่างยิ่งคือมีวิธีการเชื่อมระบบของธรรมชาติเข้ากับระบบที่สร้างขึ้นโดยมนุษย์ เพื่อแสดงให้เห็นว่าแต่ละระบบมีผลกระทบต่อกันอย่างไร

คลิกดูวีดีโอ

แอปพลิเคชันนี้ออกแบบมาเพื่อมอนิเตอร์เซนเซอร์และ Data feed ที่สำคัญต่าง ๆ อย่างต่อเนื่องในแบบเรียลไทม์ และทำการวิเคราะห์ความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นกับพนักงานและรอบ ๆ พื้นที่โรงกลั่นน้ำมัน เซนเซอร์ IoT แบบเรียลไทม์ทำหน้านี้มอนิเตอร์ระดับการปล่อยก๊าซมีเทนในพื้นที่ และวิเคราะห์ความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นกับบุคลากรที่อยู่ในไซต์งาน มีการนำเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นแบบเรียลไทม์ไปวิเคราะห์ความเสี่ยงที่อาจส่งผลกระทบต่อพื้นที่และบุคคลภายนอกโดยพิจารณาจากระยะความใกล้ชิด นอกจากนั้น แอปพลิเคชันนี้ยังวิเคราะห์ระบบ AIS stream และ Open Sky feed ในแบบเรียลไทม์เพื่อรับรู้ความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นในพื้นที่จากเรือหรือเครื่องบินที่อยู่ใกล้โรงกลั่นอีกด้วย

 

ลักษณะร่วมกันของแต่ะโมเดล

สิ่งที่น่าสนใจที่สุดของโมเดล Digital twin ในช่วงไม่กี่ปีมานี้ คือ ความพยายามที่จะรวมหลากหลายโมเดลตามที่กล่าวข้างบนเข้าด้วยกันเพื่อเป็นกระจกสะท้อนโลกขนาดใหญ่อันซับซ้อนระดับเมือง หรือประเทศ หนึ่งในตัวอย่างนั้น คือ ประเทศกรีเนดาที่สร้าง Digital twin ระดับประเทศได้อย่างน่าทึ่ง ด้วยจุดประสงค์เพื่อต้องการเข้าใจวิกฤติทางสภาพอากาศ และเตรียมรับมือกับผลกระทบต่อธรรมชาติในแถบแคริบเบียน อย่างไรแล้ว Digital twin ไม่ได้มีความสามารถแค่การสะท้อนโลกที่ซับซ้อนเท่านั้น แต่ยังมีความสามารถอื่น ๆ มากมายที่ทรงพลังด้วยเช่นกัน

Digital twin ยังเปิดโอกาสให้เกิดความร่วมมือและการสื่อสารร่วมกัน โดยการเสนอมุมมองร่วมกันเพื่อให้ผู้ทำงานเข้าใจว่าระบบจะถูกพัฒนาไปอย่างไร ทั้งยังสร้างภาพที่เข้าใจง่ายอันเป็นวิธีอธิบายความคืบหน้าให้กับชุมชน หน่วยงานกำกับดูแล และใครก็ตามที่อาจกำลังได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของระบบได้เข้าใจ

เทคโนโลยี GIS นับเป็นเครื่องมืออันทรงพลังที่สุดในการจัดระเบียบข้อมูลด้านพื้นที่ แม้ว่ากระแสข้อมูลที่รวมกันเป็นระบบที่ซับซ้อนจะมาจากหลากหลายแหล่งที่มา แต่สิ่งหนึ่งที่เหมือนกันคือมีองค์ประกอบด้านพื้นที่ หรือโลเคชันที่ใช้ร่วมกัน ซึ่ง Digital twin ซึ่งมีพื้นฐานจากเทคโนโลยี GIS ก็เห็นความสำคัญของความเหมือนนี้และเลือกหยิบข้อมูลเชิงพื้นที่ไปแสดงเป็นภาพได้อย่างน่าสนใจ

ท้ายที่สุดนี้ Geospatial digital twin คือเครื่องมือที่ทำให้เกิดความเข้าใจบริบทได้อย่างสมบูรณ์ โดยนำกระแสข้อมูลที่ไหลแลกเปลี่ยนไปมาสร้างให้เราเห็นภาพ และเชื่อมข้อมูลที่เป็นนามธรรมเข้ากับประสบการณ์ในโลกแห่งความเป็นจริง การที่ Geospatial digital twin สามารถตอบคำถาม “Where” ซึ่งเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอได้ ย่อมทำให้เราเข้าใจบริบทรอบด้านได้อย่างแท้จริง

 

 

 

 

ค้นหาศักยภาพของเทคโนโลยี GIS กับการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอื่นๆ เพิ่มเติม

 

อ่านเพิ่มเติม