Dijital İkiz Nedir?

mikkelwilliam/iStockphoto.com

Son yıllarda dijital ikizler, mühendislerden doktorlara, şehir plancılarından enerji uzmanlarına kadar pek çok alanda en çok başvurulan araçlardan biri hâline geldi. Peki bu "dijital ikiz" kavramı tam olarak ne anlama geliyor? Gelin, dijital ikizlerin sanal dünyasının kapılarını birlikte aralayalım.

Dijital ikiz, yalnızca bir nesnenin görüntüsünü değil; işleyişini, sıcaklığını, titreşimini hatta zamanla nasıl değiştiğini bile modelleyebilen, her detayıyla gerçek nesneyi yansıtan bir sistemdir. NASA'nın uzay araçlarının bileşenlerini izlemek ve uçuş senaryolarını test etmek için yararlandığı bu teknoloji, bugün otomobil fabrikalarından hastanelere, şehir altyapılarından enerji ve ulaşım sistemlerine kadar uzanıyor.

gorodenkoff/iStockphoto.com

Düşünün ki bir otomobil şirketi yeni bir model üzerinde çalışıyor. Gerçek bir prototip üretmek hem pahalı hem de zaman alıcı. İşte burada dijital ikiz devreye giriyor: Mühendisler, aracı sanal ortamda "sürüşe" çıkarıyor; yol testleri, çarpışma simülasyonları hatta motorun aşırı ısınması bile ekranda canlandırılabiliyor. Böylece olası hatalar gerçek üretimden önce fark edilebiliyor. Üstelik bu sanal kopya, sensörlerden gelen verilerle gerçek zamanlı olarak "öğreniyor", dolayısıyla sürekli güncellenebiliyor.

Dijital İkiz Nasıl Çalışıyor?

Sanki bilim kurgu sahnelerinden fırlamış gibi görünseler de dijital ikizler tamamen matematiğe, veriye ve yapay zekâya dayanıyor.

Gerçek nesneye yerleştirilen sensörler (örneğin sıcaklık, basınç veya hız ölçen cihazlar), her saniye veri topluyor. Bu veriler bulut sistemine yükleniyor ve burada yapay zekâ algoritmalarıyla işleniyor. Sonuçta ortaya gerçek nesnenin davranışlarını birebir taklit eden dinamik bir sanal “ikiz” çıkıyor. Örneğin bir rüzgâr türbininin rüzgârla etkileşimi gövde ve kanatlarına yerleştirilen sensörler sayesinde dijital ikizi üzerinden sürekli izlenebiliyor. Dijital versiyon sayesinde ise “Rüzgâr hızı artsa ne olur?" gibi sorular, olası senaryolar simüle edilerek cevaplanabiliyor. Böylece rüzgâr türbininin ne zaman bakıma girmesi gerektiği önceden biliniyor ve sistemin maksimum verimle çalışmaya devam etmesi sağlanıyor. Diferansiyel denklemler ve olasılık hesaplamaları ile oluşturulan matematiksel modeller ise kullanılan dijital ikizin adeta olası senaryoları hesaplayabilmesini sağlıyor. Burada iş biraz zorlaşıyor gibi görünebilir ama merak etmeyin, tüm bu karmaşık hesaplamaları da süper bilgisayarlar yapıyor.

Dijital İkizler Günlük Hayatta Nerelerde Kullanılıyor?

Dijital ikizler sadece fabrikalarda mı kullanılıyor? Elbette hayır! Tıp alanında, bir hastanın kalbi dijital olarak modellenebiliyor. Doktorlar, ameliyat öncesi, modellenen bu "sanal kalp" üzerinde prova yapabiliyor. Akıllı şehirlerde ise kavşakların dijital ikizleri, araç akışını optimize ediyor, kaza riskini azaltıyor ve trafik akışını düzenleyebiliyor.

gorodenkoff/iStockphoto.com

2020'lerdeki pandemi sırasında bazı hastaneler, solunum cihazlarının dijital ikizlerini kullanarak yetersiz ekipman sorununu hafifletmişti. Gerçek cihazların ne zaman arızalanabileceğini tahmin eden sistemler, yedek planların hazırlanmasını sağladı. Bugün ise birçok yeni otomobilde, aracın sensör verilerini takip eden ve dijital ikize benzer şekilde çalışan akıllı izleme sistemleri doğrudan telefon uygulamasına bağlanıyor. Lastik basıncı, fren balatalarının durumu, motor performansı ve dahası… Bunların hepsi anlık olarak izlenebiliyor.

Dijital İkizler Gelecekte Hayatımızı Nasıl Değiştirecek?

Dijital ikizler, sadece veriyi yönetmekle kalmıyor; aslında geleceğimizi de şekillendiriyor. Yakın gelecekte evinizin dijital ikizi, enerji tüketiminizi en uygun hâle getirip faturalarınızı düşürebilir. Şehirlerin dijital ikizleri, orman yangınlarını veya sel risklerini önceden tespit ederek acil müdahale planlarını saniyeler geçmeden güncelleyebilir. 

Peki ya bir gün kendi dijital ikizimizi oluşturabilirsek? Vücudumuzun sanal bir modeli sayesinde hastalıkları ortaya çıkmadan önce teşhis etmek belki de mümkün olabilecek. Bilim kurgu gibi geliyor belki ama dijital ikizler sayesinde bu senaryolar her geçen gün gerçeğe biraz daha yaklaşıyor.

Dijital ikizler, gerçek dünyayı sanal ortamda canlandırarak hataları azaltıyor, yenilikleri hızlandırıyor ve sürdürülebilir çözümler geliştirmemize olanak tanıyor. Ne dersiniz, belki bir gün siz de kendi dijital ikizinizi tasarlarsınız. Siz olsanız hangi sistemi modelleyerek işe başlardınız?  

Kaynaklar:

• https://www.wichita.edu/industry_and_defense/NIAR/Laboratories/digital-twin/digital-twin.php
• https://www.smu.edu/news/research/what-is-a-digital-twin
• Katsoulakis, Evangelia; Wang, Qi; Wu, Huanmei; et al., "Digital Twins for Health: A Scoping Review" (2024). Faculty, Staff and Student Publications. 523. https://digitalcommons.library.tmc.edu/uthshis_docs/523

Yazar Hakkında:

Mustafa Barış Emektar

ODTÜ Bilgisayar Mühendisliği Yüksek Lisans Öğrencisi