Новини науки

Протягом багатьох років цифрові близнюки вважалися наступною великою справою в космічній галузі. Хоча технологія все ще розвивається, компанії в цьому секторі бачать зростаючий попит на цифрові інженерні інструменти для проектування складних супутникових мереж.

"Нарешті ми досягли цього етапу переходу: від модного слова та багато цинізму до того, що люди бачать справжню потребу", — сказав Роббі Робертсон, співзасновник і генеральний директор Sedaro, стартапу, який розробляє цифрову інженерію. програмне забезпечення, орієнтоване на космічні системи.

Компанію, що базується в Арлінгтоні, штат Вірджинія, було засновано в 2016 році. Вона виграла майже 3 мільйони доларів США за дослідження малого бізнесу від Міністерства оборони та NASA, а також залучила венчурний капітал.  Масштаб і складність супутникових угруповань роблять цифрових близнюків необхідністю, сказав Робертсон. Проблема, особливо для військових програм, полягає в тому, що вони були продані застарілими інструментами цифрового проєктування, перейменованими в цифрові близнюки, сказав він.

Під час планування та проектування великих супутникових угруповань, «коли ви поєднуєте віртуальне та фізичне, ви можете керувати складністю до такої міри, якою не можуть керувати люди», — сказав він.

За словами Робертсона, цифрові близнюки набирають обертів у програмах військових супутників, оскільки Міністерство оборони планує наступне покоління космічних систем. За його словами, програмне забезпечення Sedaro використовується організацією вимог Пентагону, яка контролює придбання основних систем. Цифровий двійник супутникової мережі відстеження ракет, наприклад, допомагає особам, які приймають рішення, налаштувати вимоги до придбання супутників.

Космічні сили використовують цифровий двійник для планування експерименту під назвою Tetra 5 для дозаправлення супутників на орбіті. «Це приклад програми, яка вимагає доставлення цифрового двійника разом із фізичною системою», — сказав Робертсон.

Платформа ШІ для цифрової інженерії

Військові космічні програми також є цільовими клієнтами стартапу цифрової інженерії під назвою Istari, який підтримує колишній генеральний директор Google Ерік Шмідт і керує колишній чиновник із закупівель Пентагону Вілл Ропер. Ропер, засновник і генеральний директор Istari, сказав, що розробку військових літаків, супутників та інших систем можна зробити швидшою та дешевшою, якщо платформи можна буде розробити, перевірити та навіть сертифікувати за допомогою моделювання та симуляції.

Сьогодні це неможливо, сказав він, оскільки програми військових закупівель покладаються на суміш моделей і симуляцій від різних підрядників, які не працюють разом в інтегрованому цифровому середовищі. Платформа штучного інтелекту Istari слугувала б загальною операційною системою для моделей і симуляцій. Ідея полягає в тому, щоб дозволити будь-якій моделі підключатися та працювати, незалежно від того, кому вона належить.

Ропер сказав, що космічні сили можуть отримати реальну користь від цієї технології. Супутниковий оператор, наприклад, навчався б на тій самій моделі, на якій проектує інженер. Це буде справжній цифровий потік, який дозволить інженерам постійно оновлювати та вдосконалювати свої проекти за допомогою даних користувачів у реальному часі.

"Справжній" цифровий двійник

Робертсон сказав, що клієнти часто перевантажені модними маркетинговими словами та різними визначеннями цифрового близнюка. Він пояснює це як "високоточное віртуальне представлення фізичної системи, яка існує протягом усього її життєвого циклу, аж до моменту, коли поведінка орбітальної системи та її двійника ідеально синхронізована".

У квітні Sedaro запустила оновлену версію свого хмарного цифрового інженерного інструменту, який, як сподівається, переконає скептиків у тому, що ця технологія — не просто черговий розкручений тренд.

"Багато людей були розчаровані тим, де ми знаходимося з цифровою інженерією для космічних систем", — сказав він. Це зрозуміло, "оскільки ми не використовували програмне забезпечення для значного покращення складності та якості апаратних технологій".

Супутникові програми Міністерства оборони протягом багатьох років покладалися на безладне поєднання власного та десятиліттями старих комерційних програмних продуктів для розробки власних цифрових двійників. Ці застарілі технології, сказав Робертсон, не можуть бути масштабовані до великих супутникових угруповань, які військові планують створити в майбутньому, наприклад, архітектури Агентства космічного розвитку на низькій навколоземній орбіті.

Цифрова інженерія для планування сузір’я

У своєму останньому конкурсі на супутники зв’язку Агентство космічного розвитку просить підрядників надати цифрові представлення своїх супутників, щоб агентство могло створити моделі. "Вони спеціально не закликали до цифрових близнюків", але вони рухаються в цьому напрямку, сказав Робертсон. "Є багато кнопок, які можна ввімкнути, що цифрові близнюки можуть означати для конкретної організації".

Для Міністерства оборони наявність цифрових двійників діючих супутників «є справді найцікавішим майбутнім застосуванням цієї технології», сказав він. Традиційно люди вважають інженерну симуляцію інструментом проєктування «до того, як у вас з’явиться апаратне забезпечення, перш ніж у вас з’явиться фізична система», додав він.

«Але цифрові близнюки в першу чергу використовуватимуться для операцій, імітуючи систему з дійсно високою точністю, щоб ви могли оптимізувати її використання, знаходити вразливі місця з військової точки зору та виконувати прогнозне технічне обслуговування, ось як цифрові близнюки багато використовуються в інших галузях».

Цифрові інженерні платформи, щоб бути життєздатними на оборонному ринку, мають бути сумісними середовищами, схожими на Інтернет, тому Міністерство оборони не залежить від одного постачальника, сказав він. Такі організації, як SDA, які купують супутники від різних виробників, не хочуть платити мільйони доларів за несумісні моделі та програмні засоби.

У Космічних силах є поштовх до впровадження цифрових технологій у кожен аспект їхніх операцій, і це включатиме цифрову інженерію, сказав Робертсон.

За його словами, що це насправді означає на рівні користувача, досі незрозуміло. «Керівництво каже, що ми будемо цифровою службою, але вони покладаються на застарілих постачальників програмних інструментів на замовлення».

Відповідно до нової програми під назвою «Національний космічний випробувальний і тренувальний комплекс » Космічні сили шукатимуть пропозиції промисловості щодо низки технологій, зокрема цифрової інженерії.

«Існують усі ці цифрові інженерні екосистеми та набори інструментів, включаючи цифрові двійники», — сказав Робертсон. «Але явного переможця немає».

Попереду в цій сфері чекають важкі рішення, сказав він: «Вони мають усі ці дублюючі, зайві зусилля. Тож яка з них стане робочою хмарною екосистемою?»

Командування космічних систем у квітні оголосило про плани запустити цифрову інженерну «екосистемну платформу, щоб допомогти Космічним силам США та їх партнерам по місії залишатися попереду загроз». Цифрова платформа, завершення якої очікується у 2025 році, «допоможе інтегрувати існуючі зусилля цифрової інженерії в екосистему USSF».