Дигитални јат, предатори омогућавају еколозима да симулирају понашање у стварном свету

По доласку на посао једног дана прошлог октобра, еколог Коен де Конинг је учинио оно што често ради прво што је ујутро први пут: отпустио је карну радара. Интерактивна веб апликација показала је стадо дизалица који се крећу својим путем. Узбуђено је да је извадио напоље, подигао поглед и да је довољно, довољно, 60 или више птица летело поред своје миграционе руте на југ.

Радар дизалица је дигитални близанац – виртуелно представљање стварног субјекта и релативно нове технологије у екологији (види го.натуре.цом / 46рбкг4). „Дефинитивно сам видио више миграције због радара. И учим више о обрасцима миграције“, каже Де Конинг, који ради у Вагенинген Универзитету и истраживања у Холандији и Кеен ПИРАДЕР.

У областима као што су производња, инфраструктурна и здравствена заштита, технологија је коришћена за моделирање објеката из компоненти електронике у болнице у Великој Британији болнице и чак нација Сингапура.

Како би огромни дигитални близанци реке Иангте могао да спречи поплаву у Кини

Њихове сврхе варирају. Дигитални близанци могу олакшати живот појединим корисницима – на пример, Гоогле мапе се непрестано ажурира како би помогао возачима да се крећу у саобраћај. Остали програми могу предвидјети ефекте климатских промена на градове, план архитектуре или симулирати хируршке процедуре. Хеартнавигатор, софтверски пакет из холандске здравствене технологије Фирм Пхилипс, може се користити за планирање срчаних операција, као што су замјена вентила, симулирајући операцију помоћу различитих модела и величина вентила да бисте пронашли најбоље одговарајући за пацијента.

НАСА је користила оно што се често сматра првим дигиталним близанцима (затим назван живом моделом) 1970. године да би се резервоар за рад експлодирало на лунарну мисију Аполло 13 и сигурно довести астронаути. Главни технолог Агенције, Јохн Вицкерс, сковао је термин дигитални близанци у 2010. години, неколико година након што је амерички системски инжењер Мицхаел Гриевес формализовао концепт у презентацији производној индустрији када је био ко-директор пројекта пројектног животног ресурса на Универзитету у Мичигену у Анн Арбору у Анн Арбору у Анн Арбору у Анн Арбор у Анн Арбор у Анн Арбор у Анн Арбор у Анн Арбор у Анн Арбор у Анн Арбор у Анн Арбор у Анн Арбор у Анн Арбор у Анн Арбор у Анн Арбор у Анн Арбор у Анн Арбор у Анн Арбор.

Током протекле деценије, дошло је до значајног повећања развоја дигиталних близанаца током низа поља. То је углавном због све веће доступности података, распрострањеност уређаја повезаних на Интернет ствари (иОТ) и развој вештачке интелигенције (АИ) и рачунању у облаку. Прогнозира се глобално тржиште дигиталног твин-твин-а да расте за више од седам пута у наредних 5 година, према једном извештају – од 21 милијарде америчких долара ове године на 150 милијарди долара у 2030 (види го.натуре.цом / 4нцтфу2). Најбржи раст се предвиђа у здравству, извештај каже, захваљујући потенцијалу технологије за смањење грешака и побољшање дијагнозе и хируршких исхода.

За екологе дигиталне близанце представљају јединствене могућности. Али постоје ограничења која је потребно решити, од обезбеђивања адекватних приступа подацима о одрживом финансирању.

Еколошки дигитални близанци

Дигитални близанци могу бити посебно корисни за проучавање система који се мењају изван историјских норми, каже АННА ДАВИОН, који истражује дигиталне близанце у екологији на Универзитету и истраживању Вагенинген-а. То укључује како екосистеми реагују на антропогене климатске промене. Дакле, можда нема изненађења да се еколози све више користе дигиталне близанце за борбу за њихове недостатке у истраживању биолошке разноликости коју су донели сложености екосистема, акције посматране владе и недостатак праћења у реалном времену.

Покренут у 2022. години, карлански радар један је од четири дигитална близанца који су развили Универзитет и истраживање Вагенинген у оквиру пројекта од 300.000 € (352.000 УСД) које финансира Европска унија, прво назвала природом. Прогнозира се миграција заједничких кранова (Грус Грус) Преко Холандије, Белгија, Луксембург, Северне Француске и северозападне Немачке, помажући птицама и еколозима да пронађу стаду док прелазе у регион.

Де Конинг каже да је изабрао миграцију дизалице као фокус свог првог дигиталног близанаца због обиља података и јер је то релативно једноставан процес модела. Такође је имао личну мотивацију: „Увек сам био на погрешној локацији или на погрешном месту у то време“ да видим дизалице, дезеле конинг шале. „Овај модел ми је заиста, лично помогао да их чешће види.“

СИМС-Стиле ‘Дигитал Твин’ Модели могу нам рећи да ли ће прехрамбени системи временски кризе

Да би изградили дигитални близанци, научници прво морају да прикупљају релевантне податке за стварну ентитет у стварном свету, да ли то представљају податке у реалном времену или историјским записима. Тада морају да развију алгоритме да опонашају понашање физичког близанаца и тестирају модел – на пример, постављањем историјских података на недавним – пре наношења обученог модела до података у реалном времену.

Створен током целе године и коштати отприлике 15.000-20.000 евра, радилар рада миграције (извори из МовеБанк-а, интернетске базе за праћење животиња), реалне вријеме праћења птица и факторима као што су брзина ветра и смер лета да би се проценила у наредна четири сата (К. Де Конинг) Ецол. Обавестити. 85102938; 2025.).

Регенинген истраживачи у партнерству са сензорним траговима, непрофитној организацији за заштиту у Амстердаму да трансформишу своје моделе на платформе које се могу лако приступити и разумети крајњим корисницима – чланови јавне, креатора политика и других истраживача.

Птицевари могу такође да се бележе виђења (укључујући локацију, време, смер лета и броја дизалица) путем посматрања.орг, платформа грађана и науке о биодиверзитету. Ажурирања дигиталне двоструке дизалице ЦРАНЕ сваки минут; Веб локација има благи заостајање, ажурира се на сваких пет минута са четверосатном прогнозом за свако виђење.

Цране радар је добро примио холандски птичеви. Добија просечно 100.000 дневних посета током достигнуће миграционе сезоне крајем октобра и почетком новембра, потапљено на 1.000 на мирнијим данима. Након тога, међутим, холандске националне вести, међутим, више од 300.000 корисника бавило се сваком дана у наредним викендом, каже ДЕ Конинг.

„То је заиста симпатична, потпуно затворена петља у којој је крајњи корисник такође провајдер података“, каже Дависон, који је развио дигитални близанац за миграцију Белуга Стеурд-а (Хусо Хусо) У Делта Дунавској реци.

Екосистеми за моделирање

Комплекснији дигитални близанци гради се на огледало екосистеме у Националном парку Донана у јужној Шпанији.

„Парк је кључна основна област биолошке разноликости у Европи – међутим, прети више људских активности“, каже Мариа Панив, истраживач у биолошкој станици Донана у Севиљи. Пријетње укључују прекомерну експреситацију воде, пољопривредног развоја ван парка, туризма и климатских промена. „Желели смо да схватимо како сви ови различити фактори утичу на екосистему у сложеном поставку у реалном времену, а не једноставним апроксимацијама на основу појединачних врста које обично радимо у екологији.“

Први напор Модела тима Панив-а интеракције вегетације, зечева и иберијског риса (Линк Пардинес), ‘Кеистоне врсте’ у парку. Његов статус очувања је недавно побољшао – прешао је из угроженог статуса прошле године, захваљујући напорима да повећа своје бројеве, укључујући заштиту станишта и трансформације животиња да прошире своју генетску разноликост.

Поред детаљне базе података о репродукцији Линк-а (сви поново уносе Линк имају овратнике у праћењу ГПС-а) и подаци о зечевима из ловних организација и других националних паркова, истраживачи користе метрику под називом ВЕГЕТИГ ВЕГЕСТА. Ово мери задиржу пејзажа и стално се ажурира коришћењем сателитских слика за процену промена у густини и здрављу биљака. Циљ је да покаже како зечеви реагују на промене вегетације и временске прилике и како РИСК, заузврат одговори на промене у обиљу зеца. Налази ће се обавестити где се рис може најбоље поново увести у животну средину и где би се могли прећи са оних локација за ослобађање.

„У основи смо започели дијелом система који има највише података и најхитнија потреба да се нешто уради“, објашњава Панив. Нада се да ће овај приступ убедити менаџере парка корисности дигиталних близанаца пре него што изграде сложеније моделе. „Морају да виде вредност у томе.“

Остали истраживачи су изградили дигиталне близанце речних система широм Европе, Африке и Азије. Дигитални близанци реке Стиффеике у југоисточној Енглеској саградио је регионална водоводна компанија Англиан Вода и партнери, укључујући Мицрософт и Универзитет у Суффолку, Велика Британија. Циљ је моделирати стратегије за побољшање здравља и биолошке разноликости станишта креда – ретки тип који је угрожено загревањем воде и загађења. Дигитални блискоћи реке Иангте у Кини и делови реке Доуро у Португалу такође су у развоју, заједно са три близанце река у Кенији.

Ријеке су „богато окружење за демонстрирање одрживости ових модела“, објашњава рачунарско научник Лавренце НДруру, председавајући Одељења за рачунање на Кениином Универзитету Јомо Кениатта у близини Наиробија. „Веома су динамични.“

Ндуру развија близанцу базена реке Маре у округу Нарок, југозападна Кенија, као део сарадње између свог универзитета и словеначке свемирске технологије свемир-СИ у Љубљани, која гради апликације за набавку сателитских података.

Подручје Нарок је погођена периодичним тешким поплавом која може бити опасно по живот. НДруров тим дизајнира свој дигитални близанац да упозори заједнице и власти да предвиде поплавене догађаје, интегришући податке од временских станова, сензора и сателита тла, заједно са информацијама о реком систему и околним пејзажом. То би требало да омогући рањиву популацију да планира унапред, каже он. На пример, номадски бодерс може да помера стоку на вишу земљу.

„Иначе ћемо увек говорити о томе шта је требало учинити, што је увек врло скупо разговор“, додаје НДруру.

Твин изазови

Међутим, ослањање на по-минутни подаци, међутим, открива кључни изазов за дигиталне близанце: да су сензори на терену једна ствар, али треба да буду повезани на Интернет да би подаци били корисни. Квалитет података може бити и питање – Де Конинг каже да су грађанска запажања дизалица, на пример, често укључују нетачне временске марке, локације или идентификацију, што може збркати резултирајуће моделе.

За Ндеру постоји и питање складиштења података. Његови дигитални близанци захтевају количине података – укључујући око 2,5 терабала са компримованим видео датотекама годишње – које могу бити скупо складиштење у облаку Кеније (процењује се око 800 УСД годишње). „Покушавамо да приступимо (облаку) компанијама као што ће нам пружити АВС да нам пружимо то“, каже он.

Де Конинг каже да зато што су дигитални близанци толико нови, људи често нису свесни свог потенцијала. Научници морају прво објаснити могуће исходе пре него што корисници могу да изразе како би им се дигитални близанац могао да им помогне.

Интернет ствари долази у лабораторију

Такође изазов, Панив и Дависон кажу, је одрживост – конкретно, балансирање краткорочне природе финансирања истраживања дужине времена потребно је за изградњу дигиталног близанаца и трошкове одржавања.