Hướng tới tương lai bền vững với công nghệ bản sao số và AI

Một phương pháp để các tổ chức có thể đạt phát thải net-zero và đáp ứng các nhu cầu phát triển bền vững khác là kết hợp sức mạnh của các công nghệ bản sao số (digital twins) và trí tuệ nhân tạo (AI). Các công nghệ này cung cấp cho các doanh nghiệp những thấu hiểu sâu sắc về quá trình vận hành, giúp họ thực hiện nâng cao tính bền vững và đạt được các mục tiêu về khí hậu.

Chẳng hạn, công nghệ bản sao số có thể được sử dụng để kiểm thử các kịch bản khác nhau và giúp các doanh nghiệp xác định chiến lược tốt nhất để giảm mức độ tiêu thụ năng lượng và phát thải.

Ảnh: Silo.ai

Tiến bộ công nghệ đẩy nhanh ứng dụng bản sao số

Ngoài ra, bản sao số cũng đã được triển khai dưới nhiều hình thức. Chẳng hạn, trợ giúp các nhà nghiên cứu y tế tạo ra các mô hình chính xác của tim, phổi và các bộ phận cơ thể khác để cải thiện chẩn đoán lâm sàng, giáo dục và đào tạo. Ngành năng lượng cũng có một số phương án sử dụng bản sao số, bao gồm xây dựng các mô hình số để hướng dẫn khoan dầu theo thời gian thực.

Những tiến bộ công nghệ hiện nay về năng lực mô phỏng và lập mô hình, gia tăng triển khai các bộ cảm biến IoT và hạ tầng điện toán ngày càng phổ biến cũng đồng nghĩa việc các doanh nghiệp có thể ứng dụng nhiều hơn công nghệ bản sao số. Các tổ chức còn có thể thu được nhiều lợi ích bổ sung khi ứng dụng AI để tăng cường cho công nghệ bản sao số - chẳng hạn, mô phỏng nhằm nghiên cứu các kịch bản "nếu - thì' để hiểu sâu hơn về quan hệ nguyên nhân và kết quả.

Có rất nhiều ví dụ về cách các công nghệ này hỗ trợ tăng cường quá trình vận hành, bao gồm khả năng cung cấp thông tin để tạo ra một thế giới xanh hơn. Trong bối cảnh đó, dưới đây là một số phương án sử dụng minh hoạ về cách thức công nghệ bản sao số và AI đang thúc đẩy việc nâng cao tính bền vững trong nhiều lĩnh vực.

Ngành công nghiệp thông minh

Tới năm 2025, 89% các nền tảng IoT sẽ bao gồm công nghệ bản sao số, giúp chuyển đổi cách thức vận hành của các cơ sở công nghiệp và sản xuất, cung cấp thông tin chuyên sâu chi tiết để tăng cường hiệu quả của các nỗ lực bền vững. Ví dụ:

• Điều tra các phương thức giảm tiêu thụ năng lượng nhờ hiểu rõ hơn về quá trình tổn thất năng lượng
• Sử dụng phân tích dự báo để xác định các thay đổi có thể giúp giảm phát thải
• Đánh giá rủi ro để xác định các điểm yếu trong vận hành có thể gây ra sự cố ảnh hưởng tới môi trường

GE Digital là một tổ chức tiên phong trong việc sử dụng công nghệ bản sao số và AI để cải thiện tính bền vững. Với phần mềm tự tinh chỉnh Autonomous Tuning Software, doanh nghiệp này đã tạo một bản sao số của các động cơ tuabin khí để tìm nhiệt độ đốt và phân phối nhiên liệu tối ưu. Công nghệ này nhận biết những thay đổi suy giảm về môi trường và vật lý theo thời gian thực, kích hoạt tự động điều chỉnh để bảo đảm các
động cơ tuabin khí vận hành hiệu quả với mức phát thải và tiếng ồn thấp. Với công nghệ này, các nhà máy điện có thể giảm 14% phát thải oxyd carbon và giảm 10 - 14% phát thải oxit nitơ.

Cheryl Ajluni, Giám đốc bộ phận Giải pháp công nghiệp, Keysight Technologies. 

Thành phố thông minh

Quy hoạch, quản lý và tối ưu hóa đô thị là một lĩnh vực khác có thể được chuyển đổi nhờ sức mạnh tổng hợp của các bản sao số và AI. Các đô thị thông minh này mang lại một số lợi ích như - giải quyết vấn đề an ninh lương thực, cải tiến giao thông và nhận diện các hoạt động tội phạm. Các đô thị thông minh có thể hỗ trợ đáng kể quá trình thực hiện các mục tiêu phát triển bền vững.
 
Với công nghệ bản sao số và AI, chính quyền các thành phố có thể tìm hiểu, định lượng và dự báo tác động của các quyết định của họ đến môi trường và kiểm thử các kịch bản tiềm năng để xác định tình huống có lợi nhất cho môi trường.
 
Chẳng hạn, cơ quan giao thông Transport for London (TfL) đang sử dụng công nghệ bản sao số để thu thập dữ liệu về tiếng ồn, nhiệt độ và mức phát thải carbon của hệ thống tàu điện ngầm Tube của thành phố. Trước khi triển khai công nghệ này, nhân viên của TfL chỉ có thể kiểm tra thiết bị khi hệ thống tàu điện ngầm đóng cửa trong khoảng thời gian từ 1 - 5 giờ sáng. Nhờ khả năng tiếp cận mạng lưới theo thời gian thực do công nghệ bản sao số cung cấp, TfL có thể tiếp cận các địa điểm trong giờ làm việc, và còn phát hiện được những dữ liệu mà mắt thường không thể phát hiện, như sai lỗi, các điểm có nhiệt độ và tiếng ồn cao. Các quan chức tin tưởng rằng dự án này sẽ là một cấu phần quan trọng nhằm đạt mục tiêu hệ thống đường sắt phát thải zero-carbon vào năm 2030 của thị trưởng Sadiq Khan.

Trong bối cảnh trung hòa carbon đã trở thành ưu tiên của các thành phố trên toàn thế giới, dự kiến mức độ ứng dụng bản sao số và AI sẽ tiếp tục được nâng cao.

Công trình thông minh

Tương tự như việc trợ giúp các đô thị trong các hoạt động nâng cao tính bền vững, công nghệ bản sao số và AI cũng ngày càng được sử dụng rộng rãi để tạo ra các công trình thông minh. Các công nghệ này đảm bảo tính bền vững luôn được quan tâm ngay từ đầu, giúp cho các nhà quản lý xây dựng và các bên liên quan khác phát triển các mô hình đại diện ảo để đánh giá mức độ phát thải dự kiến của công trình ngay từ khâu thiết
kế.

Đó chính là cách các nhà phát triển xây dựng đã sử dụng khi thiết kế công trình The Hickman tại London, tòa nhà đầu tiên trên thế giới được SmartScore đánh giá mức Bạch Kim cho các công trình thông minh. Trong quá trình xây dựng, bản sao số này được kết nối với hệ thống quản lý tòa nhà thông qua các loại cảm biến khác nhau, cung cấp một cái nhìn tổng hợp về các dữ liệu như mức độ lấp đầy, nhiệt độ, chất lượng không khí, cường độ ánh sáng và mức tiêu thụ năng lượng. Điều này không chỉ cho phép các nhà phát triển tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm phát thải carbon, mà còn tạo nên khung khổ (framework) về tăng cường tính bền vững trong tương lai, vì các tính năng tăng cường này có thể được mô phỏng qua mô hình số của công trình The Hickman.

Áp lực quy định pháp lý lên ngành xây dựng ngày càng cao, đòi hỏi thiết kế các công trình xanh hơn, vì vậy sẽ ngày càng có nhiều nhà phát triển địa ốc sẽ đi theo hình mẫu của The Hickman, giải quyết các quan ngại về phát triển bền vững trước khi động thổ công trình.
 
Vài năm vừa qua, phát triển công nghiệp bền vững, và hướng tới hành tinh bền vững luôn là một mục tiêu khó khăn. Nhưng nhờ những tiến bộ gần đây về công nghệ AI và quy mô ứng dụng các bản sao số ngày càng lớn, tầm nhìn này có thể trở thành hiện thực. Bây giờ là lúc để các tổ chức khai thác sức mạnh tổng hợp của các công nghệ này để có thể thấu hiểu về từng giai đoạn vận hành, giúp tạo dựng nền kinh tế bền
vững hơn, phát thải ít carbon ở cấp vi mô - và hướng tới một thế giới xanh hơn.

Tác giả: Cheryl Ajluni, Giám đốc bộ phận Giải pháp công nghiệp, Keysight Technologies

Theo tạp chí Điện tử & Ứng dụng