10 Trend Membuat Gelombang dalam Kejuruteraan Digital pada 2024

Trend Terkini dalam Kejuruteraan Digital pada 2024 

1. Kembar Digital Autonomi 

Kembar digital autonomi mewakili evolusi yang ketara dalam konsep kembar digital, menggabungkan AI lanjutan dan pembelajaran mesin untuk mencipta replika sistem fizikal masa nyata yang dikemas kini sendiri.

Model lanjutan ini boleh meramalkan kegagalan, mengoptimumkan prestasi dan mengurangkan kos operasi dengan belajar secara berterusan daripada data operasi. 

Kembar digital ialah perwakilan maya objek atau sistem fizikal yang digunakan untuk mensimulasikan dan menganalisis prestasinya dalam masa nyata. Kembar digital autonomi mengambil langkah lebih jauh dengan menyepadukan AI untuk membolehkan model mengemas kini sendiri secara autonomi berdasarkan data masa nyata daripada rakan fizikalnya.

Interaksi dinamik ini membolehkan pengoptimuman berterusan dan penyelenggaraan ramalan. 

1.1. Aplikasi dalam Pelbagai Industri 

• Manufacturing: Kembar digital autonomi digunakan secara meluas dalam pembuatan untuk memantau dan mengoptimumkan proses pengeluaran.

Sebagai contoh, General Electric (GE) menggunakan kembar digital untuk penyelenggaraan ramalan enjin jet mereka, dengan ketara mengurangkan masa henti dan kos penyelenggaraan. 

• Penjagaan kesihatan: Dalam penjagaan kesihatan, kembar digital boleh mensimulasikan pelan rawatan khusus pesakit, membenarkan ubat yang diperibadikan.

Teknologi ini sedang diterokai untuk memodelkan organ manusia dan meramalkan tindak balas kepada rawatan yang berbeza, meningkatkan ketepatan dan keberkesanan campur tangan penjagaan kesihatan.

• Bandar Pintar: Perancang bandar menggunakan kembar digital untuk memodelkan keseluruhan bandar, membantu mengoptimumkan aliran trafik, mengurus utiliti dan merancang projek infrastruktur baharu.

Model ini boleh mensimulasikan kesan pelbagai senario, seperti pertumbuhan populasi atau perubahan alam sekitar, membolehkan membuat keputusan yang lebih termaklum. 

1.2. Kesan terhadap Kecekapan dan Keberkesanan Kos 

Pelaksanaan kembar digital autonomi boleh membawa kepada peningkatan yang ketara dalam kecekapan dan keberkesanan kos.

Dengan memantau dan mengoptimumkan sistem secara berterusan, model digital ini boleh meramalkan kegagalan peralatan sebelum ia berlaku, mengurangkan masa henti yang tidak dirancang dan kos penyelenggaraan.  

Sebagai contoh, sistem pesawat Boeing yang mengoptimumkan sendiri menggunakan data masa nyata untuk melaraskan dan meningkatkan prestasi, menghasilkan penjimatan kos yang ketara dan meningkatkan kecekapan operasi. 

2. Reka Bentuk Generatif yang Dipertingkatkan AI 

Reka bentuk generatif yang dipertingkatkan AI sedang mengubah landskap kejuruteraan digital dengan memanfaatkan algoritma termaju untuk mencipta penyelesaian reka bentuk yang dioptimumkan.

Aliran ini amat ketara dalam industri di mana inovasi dan kecekapan adalah diutamakan, seperti automotif, aeroangkasa dan seni bina. 

Reka bentuk generatif ialah proses di mana pereka bentuk atau jurutera memasukkan matlamat reka bentuk ke dalam perisian yang menggunakan algoritma AI untuk meneroka semua pilih atur penyelesaian yang mungkin, menjana alternatif reka bentuk dengan cepat.  

Algoritma ini boleh mengambil kira kekangan seperti bahan, kaedah pembuatan dan kos, membolehkan penciptaan reka bentuk yang sangat dioptimumkan dan inovatif. 

2.1. Integrasi dengan Alat CAD 

Penyepaduan AI dengan alatan Reka Bentuk Bantuan Komputer (CAD) meningkatkan keupayaan pereka bentuk dan jurutera.

Algoritma AI yang dibenamkan dalam perisian CAD boleh mengautomasikan tugas yang kompleks, mencadangkan pengubahsuaian reka bentuk, dan juga meramalkan potensi kecacatan reka bentuk sebelum prototaip fizikal dicipta.  

2.2. Kesan terhadap Kitaran Pembangunan Produk 

Reka bentuk generatif yang dipertingkatkan AI mengurangkan dengan ketara masa dan kos yang berkaitan dengan kitaran pembangunan produk.

Dengan mengautomasikan proses lelaran reka bentuk, simulasi dan pengoptimuman, syarikat boleh membawa produk ke pasaran dengan lebih pantas dan pada kos yang lebih rendah.  

Pendekatan ini bukan sahaja mempercepatkan fasa reka bentuk tetapi juga meningkatkan kualiti keseluruhan dan prestasi produk akhir. 

2.3. Penggunaan Dunia Sebenar 

• Alat reka bentuk generatif Autodesk telah menjadi penting dalam industri automotif, di mana ia digunakan untuk mencipta komponen yang ringan lagi kuat.  

Sebagai contoh, General Motors telah bekerjasama dengan Autodesk untuk membangunkan pendakap tali pinggang keledar yang inovatif dan bahagian lain yang lebih ringan dan lebih kuat daripada yang dihasilkan menggunakan kaedah reka bentuk tradisional. Ini telah membawa kepada kecekapan bahan api dan prestasi yang lebih baik dalam kenderaan GM. 

3. Pengkomputeran Kuantum dalam Simulasi Kejuruteraan 

Pengkomputeran kuantum bersedia untuk merevolusikan simulasi kejuruteraan dengan menyelesaikan masalah kompleks yang kini sukar diatasi untuk komputer klasik.

Teknologi baru muncul ini menjanjikan untuk menyampaikan kuasa pengiraan yang tidak pernah berlaku sebelum ini, membolehkan simulasi yang lebih tepat dan cekap dalam pelbagai bidang. 

Pengkomputeran kuantum memanfaatkan prinsip mekanik kuantum untuk memproses maklumat dengan cara yang berbeza secara asas daripada pengkomputeran klasik.  

Bit kuantum, atau qubit, boleh mewakili dan memproses berbilang keadaan serentak, membolehkan komputer kuantum melakukan pengiraan tertentu secara eksponen lebih pantas daripada rakan klasiknya. 

3.1. Algoritma Kuantum untuk Sains Bahan dan Analisis Struktur 

Pengkomputeran kuantum memegang janji khusus untuk sains bahan dan analisis struktur, di mana ia boleh mengendalikan kerumitan besar interaksi molekul dan atom.  

Algoritma kuantum boleh mensimulasikan gelagat bahan pada tahap kuantum, memberikan cerapan yang tidak dapat dicapai pada masa ini. Ini boleh membawa kepada penemuan bahan baharu dengan sifat unggul dan pengoptimuman bahan sedia ada. 

3.2. Potensi Terobosan dalam Keupayaan Kejuruteraan 

Penyepaduan pengkomputeran kuantum ke dalam simulasi kejuruteraan boleh membawa kepada beberapa kejayaan: 

• Ketepatan Simulasi Dipertingkat: Komputer kuantum boleh memodelkan sistem yang kompleks dengan ketepatan yang lebih tinggi, yang membawa kepada simulasi fenomena fizikal yang lebih tepat. 
• Penyelesaian Masalah yang Lebih Cepat: Masalah yang mengambil masa bertahun-tahun untuk diselesaikan dengan superkomputer klasik boleh ditangani dalam sebahagian kecil daripada masa menggunakan algoritma kuantum. 
• Paradigma Reka Bentuk Baharu: Keupayaan untuk meneroka ruang reka bentuk yang luas dengan pantas membolehkan penemuan penyelesaian inovatif yang sebelum ini tidak dapat dicapai. 

3.3. Penggunaan Dunia Sebenar 

IBM telah berada di barisan hadapan dalam mengaplikasikan pengkomputeran kuantum kepada kejuruteraan aeroangkasa.

Dengan bekerjasama dengan syarikat aeroangkasa terkemuka, IBM telah menunjukkan cara pengkomputeran kuantum boleh meningkatkan ketepatan dan kecekapan simulasi yang digunakan dalam mereka bentuk pesawat dan kapal angkasa.  

Kemajuan ini berpotensi untuk merevolusikan kejuruteraan aeroangkasa, membawa kepada reka bentuk yang lebih selamat, cekap dan inovatif. 

4. IoT Industri Didayakan 5G 

Penggunaan teknologi 5G sedang merevolusikan Internet Perindustrian Perkara (IIoT) dengan menyediakan kelajuan yang tidak pernah berlaku sebelum ini, kependaman ultra-rendah dan ketersambungan yang dipertingkatkan.

Kemajuan teknologi ini adalah penting untuk pemprosesan data masa nyata, automasi dan penciptaan kilang pintar. 

Teknologi 5G, piawaian komunikasi wayarles generasi kelima, menawarkan peningkatan ketara berbanding generasi sebelumnya dari segi kelajuan, kependaman dan bilangan peranti yang boleh disambungkan secara serentak.  

Dalam tetapan industri, 5G membolehkan komunikasi masa nyata antara peranti, mesin dan sistem, yang penting untuk operasi lancar aplikasi IIoT. 

4.1. Aplikasi dalam Tetapan Perindustrian 

• Kilang Pintar: 5G membolehkan penciptaan kilang pintar di mana mesin dan sistem boleh berkomunikasi dan menyelaras dalam masa nyata. Ini meningkatkan automasi, kecekapan dan fleksibiliti dalam proses pembuatan.

Siemens, sebagai contoh, sedang melaksanakan rangkaian 5G dalam inisiatif kilang pintarnya untuk membolehkan pemantauan masa nyata dan kawalan barisan pengeluaran. 

• Kenderaan Autonomi dan Robotik: Di gudang dan kilang pembuatan, 5G menyokong penggunaan kenderaan dan robot autonomi dengan menyediakan komunikasi kependaman rendah yang boleh dipercayai yang diperlukan untuk pergerakan dan operasi yang tepat.

Ini meningkatkan produktiviti dan keselamatan dengan mengurangkan keperluan untuk campur tangan manusia. 

• Penyelenggaraan Ramalan: Penderia dan peranti yang didayakan 5G boleh memantau peralatan secara berterusan dan menghantar data masa nyata kepada sistem penyelenggaraan ramalan.

Ini membolehkan pengesanan awal masalah yang berpotensi dan penyelenggaraan tepat pada masanya, dengan itu mengurangkan masa henti dan memanjangkan jangka hayat jentera. General Electric (GE) menggunakan teknologi 5G untuk meningkatkan keupayaan penyelenggaraan ramalannya dalam sektor tenaga. 

4.2. Pemantauan Masa Nyata dan Pengumpulan Data 

Keupayaan 5G berkelajuan tinggi dan kependaman rendah adalah penting untuk pemantauan masa nyata dan pengumpulan data dalam persekitaran industri. Ini membolehkan membuat keputusan yang lebih tepat dan tepat pada masanya, yang membawa kepada kecekapan operasi yang lebih baik.  

Contohnya, dalam grid pintar, 5G memudahkan pemantauan masa nyata penggunaan dan pengedaran tenaga, membantu utiliti mengoptimumkan operasi mereka dan mengurangkan pembaziran. 

4.3. Kebimbangan dan Penyelesaian Keselamatan 

Walaupun 5G menawarkan banyak faedah, ia juga memperkenalkan cabaran keselamatan baharu. Peningkatan bilangan peranti yang disambungkan dan sifat kritikal aplikasi industri menjadikan keselamatan siber sebagai keutamaan.

Penyelesaian termasuk penyulitan teguh, protokol pengesahan selamat dan pemantauan berterusan untuk anomali.  

4.4. Penggunaan Dunia Sebenar 

Siemens telah menjadi perintis dalam melaksanakan teknologi 5G di kilang pintarnya. Projek perintis ini telah menunjukkan peningkatan yang ketara dalam kecekapan pengeluaran, fleksibiliti dan prestasi operasi keseluruhan.  

Keupayaan masa nyata 5G telah membolehkan Siemens mencipta persekitaran pengeluaran yang sangat automatik dan saling berkaitan, menetapkan penanda aras untuk masa depan pembuatan. 

5. Blockchain untuk Pengurusan Rantaian Bekalan 

Teknologi Blockchain meningkatkan ketelusan, kebolehkesanan dan keselamatan dalam pengurusan rantaian bekalan.

Dengan menyediakan lejar yang terdesentralisasi dan tidak berubah, blockchain menangani banyak ketidakcekapan dan kelemahan yang terdapat dalam sistem rantaian bekalan tradisional. 

Blockchain ialah teknologi lejar teragih yang merekodkan urus niaga merentas berbilang komputer supaya rekod itu tidak boleh diubah surut.

Ini memastikan ketelusan dan keselamatan, kerana setiap transaksi disahkan dan direkodkan secara kronologi dengan cara terpencar. 

5.1. Meningkatkan Ketelusan dan Kebolehkesanan 

Transaksi Telus: Blockchain membenarkan semua peserta dalam rantaian bekalan mengakses maklumat yang sama, mengurangkan percanggahan dan meningkatkan kepercayaan.

Setiap transaksi direkodkan secara telus, memudahkan untuk mengesan pergerakan barangan dari asal ke destinasi. 

• Kebolehkesanan Barang: Blockchain menyediakan rekod tidak berubah bagi setiap langkah dalam rantaian bekalan, daripada sumber bahan mentah hingga penghantaran akhir. Kebolehkesanan ini adalah penting untuk industri seperti makanan dan farmaseutikal, di mana ketulenan dan keselamatan produk adalah diutamakan.

Platform TradeLens IBM dan Maersk ialah contoh yang ketara, menyediakan kebolehkesanan yang dipertingkatkan dan mengurangkan penipuan dalam penghantaran global. 

5.2. Perkongsian Data Selamat dalam Projek Kejuruteraan 

Blockchain memastikan perkongsian data selamat di kalangan pemegang kepentingan yang berbeza dalam projek kejuruteraan. Ini amat penting dalam projek besar dan kompleks di mana pelbagai pihak perlu bekerjasama dan berkongsi maklumat sensitif.

Sifat terdesentralisasi blockchain melindungi daripada pelanggaran data dan akses tanpa kebenaran. Blockchain boleh mengurangkan pemalsuan dengan ketara dengan menyediakan rekod yang boleh disahkan tentang asal usul dan pergerakan produk.  

Ini penting untuk industri seperti barangan mewah, elektronik dan farmaseutikal. Selain itu, rantaian blok membantu syarikat memastikan pematuhan terhadap keperluan kawal selia dengan menyediakan rekod yang telus dan boleh diaudit.

6. Edge AI untuk Pemprosesan Masa Nyata 

Edge AI menggabungkan kuasa pengiraan kecerdasan buatan dengan kedekatan pengkomputeran tepi, membolehkan pemprosesan data masa nyata secara langsung di sumber penjanaan data.

Pendekatan ini meminimumkan kependaman, mengurangkan penggunaan lebar jalur dan meningkatkan keselamatan data, menjadikannya trend penting dalam kejuruteraan digital. 

Edge AI merujuk kepada penggunaan algoritma AI pada peranti tepi, seperti penderia, peranti IoT dan pelayan tempatan, dan bukannya bergantung pada pusat data berasaskan awan terpusat.  

Desentralisasi ini membolehkan pemprosesan data dan membuat keputusan segera di pinggir rangkaian, lebih dekat dengan tempat data dijana. 

6.1. Analitis Masa Nyata dan Membuat Keputusan 

Penyelenggaraan Ramalan: AI Edge amat bermanfaat untuk penyelenggaraan ramalan dalam industri seperti pembuatan dan tenaga.

Dengan memproses data daripada penderia pada jentera dalam masa nyata, sistem AI tepi boleh meramalkan potensi kegagalan sebelum ia berlaku dan mengesyorkan tindakan penyelenggaraan, mengurangkan masa henti dan kos penyelenggaraan. 

• Infrastruktur Pintar: Di bandar pintar, edge AI memproses data daripada pelbagai penderia (cth, kamera trafik, penderia alam sekitar) untuk mengurus infrastruktur bandar dengan lebih cekap.

Ini termasuk mengoptimumkan aliran trafik, mengurus kemudahan awam, dan meningkatkan keselamatan awam melalui pemantauan dan analisis masa nyata. 

• Penjagaan kesihatan: Edge AI membolehkan pemantauan dan diagnostik pesakit masa nyata dalam penjagaan kesihatan. Peranti boleh pakai dan penderia pintar boleh menjejaki tanda-tanda penting dan mengesan anomali serta-merta, memberi amaran kepada penyedia penjagaan kesihatan untuk campur tangan dengan segera.

Keupayaan tindak balas segera ini penting untuk menguruskan penyakit kronik dan situasi kecemasan. 

6.2. Menggabungkan AI dengan Pengkomputeran Tepi 

Gabungan AI dan pengkomputeran tepi memanfaatkan kekuatan kedua-dua teknologi.

AI menyediakan analisis data yang canggih dan keupayaan membuat keputusan, manakala pengkomputeran tepi menawarkan kelebihan memproses data secara tempatan, sekali gus mengurangkan keperluan kependaman dan lebar jalur.  

Sinergi ini amat berguna dalam persekitaran yang masa tindak balas yang pantas adalah penting. 

6.3. Kes Penggunaan dalam Pemantauan dan Kawalan Jauh 

• IoT Perindustrian: Dalam tetapan industri, edge AI boleh memantau peralatan dan proses dalam masa nyata, mengesan anomali dan mengoptimumkan operasi.

Contohnya, GE menggunakan edge AI untuk memantau turbin dalam masa nyata, membolehkan pelarasan segera untuk meningkatkan kecekapan dan mencegah. 

• Pertanian: Edge AI sedang mengubah pertanian dengan membolehkan pertanian ketepatan. Penderia yang diletakkan di medan mengumpul data tentang keadaan tanah, cuaca dan kesihatan tanaman.

Data ini diproses di tapak untuk menyediakan petani dengan pandangan yang boleh diambil tindakan, seperti jadual penyiraman optimum dan langkah kawalan perosak. 

7. Integrasi Benang Digital 

Penyepaduan benang digital merevolusikan pengurusan kitaran hayat produk dengan mencipta aliran data yang lancar merentasi pelbagai peringkat hayat produk, daripada reka bentuk awal hingga kepada pembuatan, perkhidmatan dan pelupusan.  

Aliran yang saling berkaitan ini meningkatkan kerjasama, mengurangkan ralat dan mempercepatkan masa ke pasaran, menjadikannya trend penting dalam kejuruteraan digital untuk 2024. 

Benang digital ialah rangka kerja komunikasi yang membolehkan paparan data bersepadu merentas keseluruhan kitaran hayat produk. Ia memautkan data daripada pelbagai peringkat, termasuk reka bentuk, pembuatan dan perkhidmatan, memberikan pandangan holistik yang meningkatkan pembuatan keputusan dan kerjasama.  

Dengan menyambungkan peringkat ini, rangkaian digital memastikan setiap pemegang kepentingan mempunyai akses kepada maklumat terkini, sekali gus meningkatkan kecekapan dan mengurangkan risiko ralat.  

7.1. Meningkatkan Kerjasama Antara Reka Bentuk, Pembuatan dan Perkhidmatan 

• Reka Bentuk dan Pembuatan Bersepadu: Benang digital membolehkan integrasi yang lebih padu antara reka bentuk dan proses pembuatan. Perubahan dalam reka bentuk boleh dimaklumkan serta-merta kepada pasukan pembuatan, memastikan pelarasan pengeluaran dibuat dengan segera dan tepat.  

Ini meminimumkan ralat dan memastikan bahawa produk akhir mematuhi spesifikasi reka bentuk asal. 

• Perkhidmatan dan Penyelenggaraan: Pasukan perkhidmatan mendapat manfaat daripada akses kepada sejarah produk terperinci, termasuk pengubahsuaian reka bentuk dan rekod penyelenggaraan yang lalu.  

Pandangan komprehensif ini memudahkan diagnostik yang lebih tepat dan operasi penyelenggaraan yang cekap, yang membawa kepada jangka hayat dan kebolehpercayaan produk yang lebih baik. 

7.2. Kesan terhadap Kualiti Produk dan Masa ke Pasaran 

Penyepaduan benang digital meningkatkan kualiti produk dengan ketara dengan mengurangkan kejadian ralat dan ketidakkonsistenan. Dengan penyegerakan data masa nyata merentas semua peringkat pembangunan produk, sebarang percanggahan boleh dikenal pasti dan diperbetulkan dengan cepat.  

Ini membawa kepada pengeluaran produk yang lebih berkualiti. Tambahan pula, komunikasi yang diperkemas yang difasilitasi oleh rangkaian digital mengurangkan masa pembangunan, membolehkan masa ke pasaran yang lebih pantas untuk produk baharu. 

7.3. Penggunaan Dunia Sebenar 

Lockheed Martin ialah contoh utama integrasi benang digital yang berjaya dalam pembuatan aeroangkasa. Dengan melaksanakan rangkaian digital yang komprehensif, Lockheed Martin telah meningkatkan kerjasama antara reka bentuk, pembuatan dan pasukan perkhidmatannya.  

Penyepaduan ini telah menghasilkan kualiti produk yang lebih baik dan mengurangkan masa pembangunan dengan ketara. Aliran data berterusan yang disediakan oleh rangkaian digital telah membolehkan Lockheed Martin menyelaraskan operasinya dan membawa produk aeroangkasa yang inovatif ke pasaran dengan lebih cekap. 

8. Algoritma Bio-Inspirasi dalam Reka Bentuk Kejuruteraan 

Algoritma bio-inspirasi, juga dikenali sebagai algoritma bio-mimetik atau alam semula jadi, mendapat inspirasi daripada proses semula jadi untuk menyelesaikan masalah kejuruteraan yang kompleks.  

Algoritma ini semakin digunakan dalam kejuruteraan digital untuk mengoptimumkan reka bentuk, meningkatkan kecekapan dan menginovasi penyelesaian yang berkesan dan mampan. 

Algoritma yang diilhamkan oleh bio meniru proses yang terdapat dalam alam semula jadi untuk menyelesaikan masalah kejuruteraan. Algoritma ini adalah berdasarkan prinsip pemilihan semula jadi, genetik, tingkah laku kawanan dan proses biologi yang lain.  

Dengan mencontohi strategi semula jadi ini, jurutera boleh membangunkan penyelesaian inovatif kepada masalah kompleks yang mungkin sukar ditangani oleh kaedah tradisional. 

8.1. Teknik Pengoptimuman Diilhamkan Alam Semula Jadi 

• Algoritma genetik: Algoritma ini mensimulasikan proses pemilihan semula jadi dengan mencipta populasi penyelesaian, memilih yang terbaik, dan menggunakannya untuk menghasilkan penyelesaian baharu melalui silang dan mutasi.

Pendekatan ini sangat berkesan dalam mengoptimumkan sistem yang kompleks di mana pelbagai pembolehubah berinteraksi. 

• Kecerdasan Swarm: Diilhamkan oleh tingkah laku kolektif serangga sosial seperti semut dan lebah, algoritma kecerdasan kawanan digunakan untuk menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan pengoptimuman dan carian.

Algoritma ini amat berguna dalam persekitaran dinamik yang kebolehsuaian dan tindak balas masa nyata adalah kritikal. 

• Rangkaian Neural: Dimodelkan mengikut otak manusia, rangkaian saraf terdiri daripada nod yang saling berkaitan yang memproses maklumat secara selari.

Rangkaian ini digunakan dalam pelbagai aplikasi, daripada pengecaman imej kepada pemodelan ramalan, dan adalah penting kepada banyak sistem AI yang digunakan dalam reka bentuk kejuruteraan. 

8.2. Aplikasi dalam Kejuruteraan Struktur dan Mekanikal 

Algoritma yang diilhamkan oleh bio mempunyai pelbagai aplikasi dalam kejuruteraan struktur dan mekanikal. Contohnya, ia boleh digunakan untuk mereka bentuk struktur ringan dan kukuh dengan mengoptimumkan pengagihan bahan berdasarkan analisis tegasan dan terikan.  

Algoritma ini juga boleh meningkatkan sifat aerodinamik kenderaan dan pesawat dengan meniru bentuk dan tingkah laku burung dan serangga. 

8.3. Faedah Pendekatan Bio-Inspired 

Algoritma yang diilhamkan oleh bio menawarkan beberapa faedah: 

• Pengoptimuman: Mereka menyediakan penyelesaian optimum kepada masalah yang kompleks dengan meneroka ruang reka bentuk yang luas dengan lebih cekap daripada kaedah tradisional. 
• Kebolehsuaian: Algoritma ini sangat boleh disesuaikan dan boleh menyesuaikan diri dengan keadaan yang berubah-ubah dalam masa nyata. 
• Inovasi: Dengan mendapat inspirasi daripada alam semula jadi, algoritma ini boleh membawa kepada penyelesaian yang inovatif dan mampan yang mungkin tidak boleh dicapai melalui pendekatan konvensional. 

8.4. Penggunaan Dunia Sebenar 

NASA telah berada di barisan hadapan dalam menggunakan algoritma bio-inspirasi untuk mereka bentuk struktur angkasa. Dengan meniru struktur ringan lagi kukuh yang terdapat di alam semula jadi, NASA telah membangunkan reka bentuk inovatif untuk kapal angkasa dan modul habitat.

Reka bentuk yang diilhamkan oleh bio ini telah mengurangkan berat struktur ruang dengan ketara, membawa kepada penjimatan kos dan prestasi yang lebih baik dalam misi angkasa lepas. 

9. Realiti Campuran untuk Kerjasama Jauh 

Realiti Campuran (MR), yang merangkumi Realiti Tertambah (AR) dan Realiti Maya (VR), sedang merevolusikan kerjasama jauh dalam kejuruteraan dan reka bentuk.  

Dengan menindankan maklumat digital ke dunia fizikal atau mencipta persekitaran maya yang mengasyikkan, teknologi MR meningkatkan cara pasukan bekerjasama, mereka bentuk dan menyemak projek tanpa mengira lokasi fizikal mereka. 

Realiti Campuran merujuk kepada gabungan dunia fizikal dan digital, di mana objek fizikal dan digital wujud bersama dan berinteraksi dalam masa nyata. AR meningkatkan dunia fizikal dengan menindih maklumat digital, manakala VR mencipta persekitaran digital yang mengasyikkan sepenuhnya.  

Teknologi MR membolehkan pasukan jauh bekerja bersama seolah-olah mereka berada dalam ruang fizikal yang sama, meningkatkan kerjasama dan produktiviti. 

9.1. Aplikasi dalam Ulasan Reka Bentuk dan Prototaip Maya 

• Ulasan Reka Bentuk: MR membenarkan ulasan reka bentuk yang mendalam di mana ahli pasukan boleh memvisualisasikan dan berinteraksi dengan model 3D dalam masa nyata. Ini meningkatkan pemahaman tentang reka bentuk yang kompleks dan memudahkan membuat keputusan yang lebih baik.  

Sebagai contoh, syarikat automotif menggunakan VR untuk menjalankan tinjauan maya bahagian dalam kenderaan, membolehkan pereka bentuk membuat pelarasan sebelum prototaip fizikal dibina. 

• Prototaip Maya: MR membolehkan penciptaan prototaip maya, yang boleh diuji dan diperhalusi tanpa memerlukan model fizikal. Ini mengurangkan kos dan mempercepatkan proses pembangunan.  

Dalam aeroangkasa, simulasi VR membolehkan jurutera menguji ergonomik dan kefungsian reka bentuk kokpit, memastikan ia memenuhi semua keperluan sebelum pembuatan bermula. 

9.2. Meningkatkan Kerjasama dan Kerja Jauh 

• Mesyuarat Jauh: Teknologi MR memudahkan mesyuarat jarak jauh di mana peserta boleh berinteraksi dengan model digital dan satu sama lain dalam ruang maya yang dikongsi. Ini amat berguna untuk pasukan global yang bekerja pada projek yang kompleks.  
• Latihan dan Pendidikan: MR sedang digunakan untuk melatih jurutera dan juruteknik dengan mensimulasikan senario dunia sebenar. Pendekatan latihan yang mendalam ini meningkatkan hasil pembelajaran dan mengurangkan masa yang diperlukan untuk mencapai kecekapan.  

Sebagai contoh, modul latihan VR untuk pengendalian jentera membolehkan pengguna berlatih dalam persekitaran bebas risiko sebelum mengendalikan peralatan sebenar. 

9.3. Penggunaan Dunia Sebenar 

• Microsoft HoloLens: HoloLens Microsoft ialah peranti MR terkemuka yang menyepadukan AR untuk aplikasi perusahaan.

Ia telah digunakan dalam industri daripada pembinaan kepada penjagaan kesihatan, membolehkan pasukan menggambarkan data yang kompleks, menjalankan pemeriksaan jauh dan bekerjasama dalam projek dalam masa nyata. 

• BMW: BMW menggunakan VR untuk reka bentuk dan pembangunan kenderaan, membolehkan pereka bentuk dan jurutera bekerjasama dalam model baharu tanpa memerlukan prototaip fizikal.

Ini telah mengurangkan masa dan kos pembangunan sambil meningkatkan ketepatan dan inovasi reka bentuk. 

10. Keselamatan Sistem Fizikal Siber (CPS). 

Sistem Fizikal Siber (CPS) ialah sistem bersepadu di mana proses fizikal dipantau dan dikawal oleh algoritma berasaskan komputer, disepadukan rapat dengan internet dan penggunanya.  

Memastikan keselamatan sistem ini adalah penting kerana ia menjadi lebih lazim dalam infrastruktur kritikal dan aplikasi perindustrian. 

Keselamatan CPS melibatkan melindungi proses fizikal yang dikawal oleh elemen pengiraan dan memastikan integriti, ketersediaan dan kerahsiaan data yang berkaitan dan algoritma kawalan.  

Sistem ini terdapat dalam pelbagai aplikasi, termasuk sistem kawalan industri, grid pintar dan kenderaan autonomi. 

10.1. Melindungi Sistem Digital dan Fizikal Bersepadu 

• Sistem Kawalan Perindustrian (ICS): ICS digunakan untuk mengurus proses perindustrian seperti pembuatan, penjanaan kuasa dan rawatan air.

Melindungi sistem ini daripada ancaman siber adalah penting untuk mengelakkan gangguan yang boleh membawa implikasi ekonomi dan keselamatan yang teruk. Teknik termasuk pembahagian rangkaian, sistem pengesanan pencerobohan dan audit keselamatan biasa. 

• Grid Pintar: Grid pintar menggunakan CPS untuk mengoptimumkan pengeluaran, pengedaran dan penggunaan elektrik. Memastikan keselamatan grid ini adalah penting untuk melindungi daripada serangan siber yang boleh menyebabkan gangguan bekalan elektrik yang meluas.  

Melaksanakan penyulitan lanjutan, protokol pengesahan dan pemantauan masa nyata ialah beberapa langkah yang digunakan untuk meningkatkan keselamatan grid pintar. 

10.2. Kemajuan dalam Pengesanan dan Pencegahan Pencerobohan 

• Pengesanan Berasaskan Pembelajaran Mesin: Menggunakan algoritma pembelajaran mesin untuk mengesan anomali dalam CPS boleh membantu mengenal pasti potensi ancaman sebelum ia menyebabkan bahaya.

Sistem ini boleh mempelajari corak operasi biasa dan sisihan bendera yang mungkin menunjukkan serangan siber. 

• Blockchain untuk Transaksi Selamat: Teknologi Blockchain boleh meningkatkan keselamatan CPS dengan menyediakan rekod transaksi dan pertukaran data yang selamat dan tidak berubah.

Ini amat berguna dalam pengurusan rantaian bekalan dan aplikasi lain yang integriti data adalah kritikal. 

10.3. Cabaran dalam Keselamatan CPS 

• Kerumitan dan Saling Bergantung: Kerumitan dan saling kebergantungan CPS menjadikan mereka mencabar untuk dilindungi.

Memastikan keselamatan semua komponen, daripada penderia kepada algoritma kawalan, memerlukan pendekatan holistik yang mempertimbangkan keseluruhan seni bina sistem. 

• Sistem legasi: Banyak CPS beroperasi pada sistem warisan yang tidak direka bentuk dengan mengambil kira ancaman keselamatan siber moden.

Menaik taraf sistem ini untuk memenuhi piawaian keselamatan semasa merupakan cabaran penting bagi banyak industri. 

10.4. Penggunaan Dunia Sebenar 

Siemens telah membangunkan penyelesaian keselamatan siber yang komprehensif untuk sistem perindustrian, menyepadukan keupayaan pemantauan, pengesanan dan tindak balas lanjutan. Penyelesaian ini membantu melindungi infrastruktur kritikal daripada ancaman siber, memastikan kesinambungan operasi dan keselamatan.  

Pendekatan keselamatan siber Siemens termasuk pemantauan masa nyata, risikan ancaman dan tindak balas insiden proaktif.