زندگی در امواج

سفر با بدل‌های مجازی

 پژوهش‌ها نشان داده است که مردم به ویژه جوان‌ها بیش از آنکه به فکر خرید خودروهای گرانقیمتی باشند که استهلاک دارند و مدت‌ها بی‌استفاده می‌مانند به شرکت‌های ارایه‌دهنده خدمات حمل و نقل روی آورده‌اند. به دلیل اقبال مردم به این خدمات، تامین توان محاسباتی که شرکت‌های خدمات حمل و نقل نیاز دارند بازاری بکر را پیش روی سرمایه‌گذاران قرار داده است.  شرکت ژاپنی فوجیتسو و سرویس وب آمازون (AWS) برای فتح این بازار با یکدیگر همکاری می‌کنند. در همکاری مشترک بین این دو، فوجیتسو متعهد به تامین و مدیریت ابزارهای دیجیتالی شده‌ است که بر بستر ابری AWS کار می‌کنند. فوجیستو از ماه اکتبر برای نخستین بار عرضه این ابزارها در ژاپن را آغاز کرده است و تا پیش از پایان سال جاری میلادی،  آمریکا و اروپا را نیز پوشش خواهد داد. این فناوری‌ها می‌توانند هم بطور مستقل بکار روند و هم اینکه در قالب همتای دیجیتالی حمل و نقل (Mobility Digital Twin) و نقشه‌برداری از محیط اطراف رانندگان مورد استفاده قرار گیرند.  همتای دیجیتال حمل و نقل از شبکه توزیع‌شده‌ای استفاده می‌کند که منطقه وسیعی را پوشش می‌دهد. با جمع‌آوری داده‌ها به کمک این شبکه توزیع‌شده، داده‌هایی برای ساخت یک همتای دیجیتال از جاده‌ها و خودروها تهیه می‌شود.

از این داده‌ها می‌توان استفاده‌های زیادی کرد بطور مثال یافتن پمپ بنزین‌های نزدیک و قیمت سوخت آنها، نواحی پرترافیک، مسیریابی، پارک هوشمند، کارشناسی تصادفات و هشدارهای ترافیکی. چنین امکاناتی در لحظه و بطور زنده در دسترس هستند. برای دستیابی به این هدف، تصاویر ویدیویی بدست آمده از دوربین‌های خودرو، پس از فشرده‌سازی، بطور بی‌سیم در قالب داده‌های H.264 برای پردازنده‌های ابری AWS ارسال می‌شوند. در آنجا با کمک الگوریتم فشرده‌سازی اختصاصی فوجیتسو تصاویر فشرده‌تر می‌شوند بطوریکه حجم نهایی به یک دهم درصد اندازه اصلی می‌رسد. هوش مصنوعی با استفاده از این داده‌ها، مواردی نظیر علایم راهنمایی و رانندگی، ساختمان‌ها، انسان و حتی نوع وسیله نقلیه‌ای که در جاده تردد می‌کند را در تصاویر تشخیص داده و دسته‌بندی می‌کند. پس از آن نوبت به ابزار دیگری می‌رسد که‌ آن هم متعلق به فوجیتسو است و قادر است با کمک نتایج این تجزیه و تحلیل‌های کامپیوتری، مکان، جهت و سرعت وسیله نقلیه را تخمین زده و نقشه‌ای سه‌بعدی از محیط اطراف وسیله نقلیه را نیز تهیه کند.  اگرچه ایده همتاهای دیجیتال (digital twin) در حمل و نقل شهری موضوع جدیدی نیست ولی پیاده کردن این مدل‌ها در مقیاس‌های بزرگ چالش‌برانگیز است. شرکت‌های فوجیتسو و آمازون قصد دارند با تجمیع تجربیاتشان در زمینه یکپارچه‌سازی سیستم‌ها، هوش مصنوعی و تجزیه و تحلیل داده، راهکاری برای این چالش عرضه کنند. فناوری فوجیتسو با کمک فناوری ابری این امکان را فراهم می‌کند که جریانی نامحدود از داده بین دو خودرو بطور موازی و زنده وجود داشته باشد. فوجیتسو ۷۵۰ مهندس مسلط به AWS را برای این منظور آموزش خواهد داد.

شکل۱ -  شرکت ژاپنی فوجیتسو با کمک سرویس وب آمازون (AWS) قصد دارد بدل‌های دیجیتال را در حوزه حمل و نقل پیاده‌سازی کند.

ارتباطات زیرآبی

استفاده از ارتباطات نوری برای انتقال داده در آب‌های آزاد و همین‌طوررساندن توان به دستگاه‌های زیر آب همیشه مورد توجه محققان بوده است. حالا گروهی از محققان ترکیه‌ای گامی جدید برای دست‌یابی به این هدف برداشته‌اند. در اکتشافات زیر دریاها و اقیانوس‌ها به منظور جمع‌آوری اطلاعات، به شبکه‌هایی از حسگرهای زیرآبی نیاز داریم. در حال حاضر روش مرسوم برای مخابره داده‌ها در زیر آب استفاده از امواج صوتی است. امواج صوتی تا به امروز بعنوان بهترین گزینه برای انتقال داده‌ها در زیر آب و در مسافت‌های طولانی مطرح بوده‌اند. با این حال امواج صوتی در مقایسه با نور قادر به حمل داده‌های بسیار کمتری هستند. ظرفیت انتقال ارتباطات مبتنی بر نور چندین برابر روش‌های صوتی مرسوم است و این در کاربردهایی به‌ویژه در ارتباطات زیرآب بسیار به کمک می‌آید. از سوی دیگر رساندن توان به حسگرها و سایر دستگاه‌های زیر آب چالش دیگری در این زمینه است. زیرا تعویض باتری در محیط زیرآب بسیار دشوار است. هر دستگاهی که قادر باشد از صفحات خورشیدی برای دریافت داده‌‌های سیگنال‌های نوری استفاده کند را می‌توان به‌طور همزمان برای تأمین برق دستگاه هم بکار برد. 
در این صورت یک زیردریایی حین عبور از کنار یک حسگر زیرآبی، علاوه بر اینکه قادر است با استفاده از یک لیزر داده‌های آن حسگر را جمع‌آوری کند می‌تواند توان لازم را به آن دستگاه بفرستد. در حال حاضر کارآمدترین روش پیاده‌سازی چنین ایده‌ای عبارت است از جداسازی جریان متناوب  (AC) و جریان مستقیم (DC) از سیگنال نوری  به‌طوری‌که سیگنال  AC برای انتقال داده استفاده می‌شود و سیگنال  DC هم برق دستگاه را تامین خواهد کرد. این روش به جداسازی AC-DC یا به اختصار ADS مشهور است. محققان ترکیه‌ای روشی دیگر را پیشنهاد داده‌اند. ایده آن‌ها این است که به منظور بهینه‌سازی عملکرد، بر حسب نیاز بین حالت‌های تأمین توان و انتقال داده دست به انتخاب بزنیم. آن‌ها این روش را «انتقال همزمان اطلاعات و توان» یا به اختصار SLIPT نامیده‌اند. هرچند این ایده بسیار جذاب است اما هنوز موفق نشده از نظر کارآمدی، روش ADS را پشت سر گذارد. محققان یک الگوریتم بهینه‌سازی SLIPT تدارک دیده‌اند که اجازه می‌دهد انرژی بطور بهینه‌تری از طیف نوری جمع‌آوری شود. آن‌ها معتقدند تجاری‌سازی دستگاه‌های تامین‌ توان بی‌سیم قابل نصب در زیر دریا و نیز پیشرفت در حوزه مودم‌های زیرآبی نوری برای موفق شدن چنین ایده‌هایی بسیار اهمیت دارد.

شکل۲ - برقراری ارتباط با دستگاه‌های زیر آب از جمله چالش‌هایی است که محققان با‌ آن روبه‌رو هستند.