Dự án ‘Xây dựng mô hình bản sao số (Digital Twin) cho công tác theo dõi sức khỏe kết cấu các công trình trọng điểm tại Việt Nam’ được tài trợ bởi chương trình Newton Fund Institutional Links thông qua Hội Đồng Anh và thực hiện bởi hai đối tác là trường ĐH Middlesex London và trường ĐH Giao thông Vận tải, đã đang vào giai đoạn kết thúc. Kết quả của dự án sẽ được trình bày đến các nhà khoa học, các đối tác và đơn vị quan tâm tại trường ĐH Giao thông Vận tải trong Hội thảo Quốc tế về chuyển đổi số được tổ chức vào ngày 3/3/ 2021 tại Hà Nội.

Khái niệm về Bản Sao Số / Digital Twin (DT) được sơ khai từ những năm 60/70 khi NASA lập mô phỏng cấp tốc hệ thống ảo cho tàu vũ trụ Apolo 13 để giải cứu con tàu khi trở lại trái đất. Mặc dù vậy, phải đến gần 40 năm sau thì viêc phát triển kỹ thuật này mới thật sự được quan tâm, bắt đầu dưới những tên gọi khác nhau như Virtual Space, Digital Mirror, Digital Copy, và cuối cùng là “Digital Twin”. Trong cuộc cách mạng công nghệ 4.0, công nghệ bản sao số đã bứt phá, trở thành một trong những hướng chiến lược công nghệ quan trọng hàng đầu cho rất nhiều lĩnh vực, từ sản xuất thông minh, năng lượng, xây dựng, hàng không, dầu khí, cho đến giao thông vận tải và viễn thông. Sự vươn lên mạnh mẽ của công nghệ Bản Sao Số được góp công không nhỏ bởi những công nghệ tiên tiến và thông minh hàng đầu được tích hợp trong DT như Internet Vạn Vật (Internet of Things), Trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence), Điện toán đám mây (Cloud computing), Học Máy (Machine Learning),...

Công nghệ Bản Sao Số DT là bản sao kỹ thuật số ảo của một vật thể hay một mô hình trên thực tế, nhưng khác với những mô phỏng số thông thường, bản sao số này rất thông minh và có khả năng thu nhận và phân tích nguồn dữ liệu lớn, đa dạng từ vật thể thực tế. Giữa bản sao và vật thể thực tế có một luồng dữ liệu (dataflow) và thông qua các cảm biến trên hệ thống thực tế, bản sao được cập nhật để có thể theo dõi trạng thái của hệ thống theo thời gian thực, Nói cách khác, CN bản sao số được tích hợp Trí tuệ nhân tạo và Học Máy và phân tích phần mềm với dữ liệu để tạo một mô hình mô phỏng số sống cập nhật và thay đổi khi các đối tượng vật lý thay đổi. Một bản sao kỹ thuật số liên tục học hỏi và cập nhật từ nhiều nguồn để mô tả trạng thái gần thời gian thực, điều kiện làm việc hoặc vị trí của nó, từ đó giúp đưa ra những chuẩn đoán chính xác về trạng thái của vật thể khi có bất kì biến động bất thường xảy ra. Mô hình số giúp cải thiện rất nhiều vật thể thực tế (như tối ưu hoá thiết kế của máy bay, ô tô, hay tự động hoá và tăng năng suất cho một dây chuyền sản xuất), nhưng đồng thời cũng tự cải thiện mình dựa vào dữ liệu mới cập nhật từ mô hình thực. Mô hình bản sao số trong công trình giao thông được bắt đầu với một vài điểm đo đặt ở các vị trí trọng yếu, dữ liệu đo đạc thu thập được theo thời gian càng nhiều và huấn luyện (training) ngày càng thông minh cùng kết hợp với mô hình máy tính phần tử hữu hạn. Như thế cùng với quá trình chuyển đổi số ở các hệ thống mới, công nghệ bản sao số có thể được áp dụng cho các công trình đang khai thác như cầu, đập thủy điện,… giúp cho đơn vị quản lý có khả năng biết trước được những hư hỏng tiềm tàng của công trình một cách chính xác nhất, từ đó đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời để đảm bảo an toàn khai thác, góp phần giảm thiểu chi phí duy tu, bảo trì cũng như đảm bảo độ bền lâu cho công trình.

Trong khuôn khổ dự án Newton Fund Institutional Links, hai nhóm nghiên cứu tại Vương Quốc Anh và Việt Nam đã kết hợp để phát triển mô hình bản sao số cho công tác giám sát sức khỏe kết cấu công trình, với đối tượng nghiên cứu là các công trình cầu trọng điểm tại Việt Nam (cầu Thăng Long, cầu Nhật Tân, cầu Cần Thơ, cầu Mỹ Thuận, cầu Chương Dương, cầu Nam Ô,..). Dự án cũng tham khảo dữ liệu của các cây cầu khác trên thế giới (cầu Z24-Thụy Sỹ, cầu Guadalquivir-Tây Ban Nha, cầu Vasco da Gama, Bồ Đào Nha) để đánh giá độ chính xác của phương pháp nghiên cứu.Mặc dù vấp phải những khó khăn chung do ảnh hưởng của đại dịch Covid-19, các thành viên trong dự án từ hai phía Việt Nam-Vương Quốc Anh đã hết sức nỗ lực nhằm thay đổi, điều chỉnh phương pháp làm việc để hoàn thành các mục tiêu đề ra của đề tài:

• Xây dựng mô hình thống kê và toán học cũng như sử dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo nhằm tìm ra phương thức giám sát độ bền cũng như phát hiện hư hỏng cho các công trình trọng điểm.
• Lập hệ thống bản sao số tích hợp công nghệ Trí tuệ nhân tạo và học máy nhằm nâng tầm công tác giám sát công trình lên một mức mới thông minh và chính xác hơn.
• Kết hợp cộng nghệ Điện toán đám mây (Cloud computing) và Internet Vạn Vật (Internet of Things) để xây dựng hệ thống giám sát trực tuyến có khả năng đưa ra được những định hướng bảo trì dự phòng, bảo trì tiên đoán (predictive maintenance) nhằm góp phần giảm thiểu chi phí duy tu, bảo trì cũng như tăng cường tuổi thọ cho công trình.

Ngoài những kết quả nghiên cứu đạt được, dự án cũng tạo đà cho nhóm nghiên cứu thu hút thêm các nguồn tài trợ khác cho những nghiên cứu về công nghệ Bản Sao Số như dự án UKIERI dành cho Nhà máy thông minh, hay dự án Newton Fund Impact Scheme của nhóm nghiên cứu trường ĐH Middlesex hỗ trợ bảo tồn di sản văn hoá dùng công nghệ Digital Twin. Đặc biệt, dự án đã giúp trường ĐH Middlesex thành lập Trung Tâm Nghiên Cứu mới về Công Nghệ Bản Sao Số Digital Twin (https://dt.mdx.ac.uk/). Đây là trung tâm duy nhất ở Luân Đôn, và là một trong hai trung tâm đầu tiên ở Vương Quốc Anh, tập trung nghiên cứu cho lĩnh vực Digital Twin và chuyển đổi số.

Thông tin chi tiết về hội thảo:

Hội Thảo Quốc Tế về Mô hình Bản sao số trong phát hiện hư hỏng kết cấu công trình hạ tầng giao thông.

Thời gian : 14h30-18h ngày 03/03/2021

Địa điểm:  Trường Đại học Giao thông Vận tải- số 3 Cầu Giấy, Hà Nội

Thông tin liên hệ

PGS.TS Bùi Tiến Thành, Trưởng khoa Công trình-Đại học Giao thông Vận tải

SĐT: 0945 096 555               

Email: btthanh@utc.edu.vn;