ساخت دوقلوهای دیجیتال در دانشگاه شریف؛ هوش مصنوعی جای مقاله را می‌گیرد

بابک خلج در گفتگو با خبرنگار مهر، در مورد زمینه فعالیت‌های علمی دانشکده مهندسی برق دانشگاه شریف گفت: بخشی از تحقیقات ما در حوزه مخابرات و به‌ویژه شبکه‌های مخابراتی است. بخش دیگر به بحث هوش مصنوعی و به‌کارگیری آن در حوزه‌های مختلف مرتبط با مهندسی برق، زمینه‌های زیستی مرتبط است. همچنین اخیراً نیز وارد حوزه کاربردهای صنعتی شده‌ایم. در آزمایشگاه در دانشکده و هم در مرکز خدمات فناوری، زیرساخت‌هایی از جمله فضای 5G Lab را با همکاری همراه اول راه‌اندازی کرده‌ایم.

وی با اشاره به تحقیقات حوزه هوش مصنوعی گفت: یکی از حوزه‌هایی که اخیراً به آن ورود کردیم، کاربرد هوش مصنوعی در شبکه‌های انتقال انرژی یا شبکه‌های هوشمند (Smart Grid) است. یکی از حوزه فعال دیگر در آزمایشگاه ما رباتیک و ترکیب آن با هوش مصنوعی است. حدود دو تا سه سال است که با ظهور مدل‌هایی مانند ChatGPT به‌شدت روی استفاده از مدل‌های زبانی بزرگ متمرکز شده‌ایم. این‌که چگونه می‌توان از این مدل‌ها در کاربردهای مختلف مانند رباتیک، شبکه‌های مخابراتی، شبکه‌های انتقال انرژی و… استفاده کرد.

رئیس دانشکده برق دانشگاه صنعتی شریف با اشاره به ظهور این مدل‌های زبانی بزرگ و حوزه‌هایی که تحت تأثیر این ابزارها دچار تغییرات جدی می‌شوند، گفت: حوزه نرم‌افزار و برنامه‌نویسی یکی از مهم‌ترین نمونه‌هاست. در این سال‌ها فرآیند کدنویسی به سمت «اتومیشن و خودکارسازی» رفته و ابزارهای هوش مصنوعی می‌توانند بخش بزرگی از کار را انجام دهند. در بعضی حوزه‌ها مثل کدنویسی این ابزارهای هوش مصنوعی خیلی قوی ظاهر می‌شوند و اگر قبلاً تیمی ۱۰ نفره کاری را پیش می‌برد، امروز شاید دو یا سه نفر با کمک مدل‌هایی مثل ChatGPT قادر به انجام همان کار باشند. به همین دلیل، خیلی مهم است دانشکده برق و در کل حوزه مهندسی روی زمینه‌هایی متمرکز شوند که هم بتوانند از این ابزارها بهره بگیرند و هم همچنان ارزش تولید کنند.

وی ادامه داد: برهمین اساس ما نیز در دانشکده مهندسی برق دانشگاه صنعتی شریف سعی کردیم زمینه‌هایی را شناسایی کنیم تا بتوانیم از ابزارهای جدید استفاده کنیم ولی در عین حال خیلی متأثر از آن ابزارها نباشیم و در عین حال ارزش تولید کنیم. یکی از زمینه‌هایی که به این صورت در آن وارد شدیم، زمینه رباتیک است و سعی کردیم ترکیبی از نرم‌افزار و سخت‌افزار داشته باشیم تا در کنار هم بتوانند ارزش واقعی تولید کنند. بخش نرم‌افزاری که استفاده از مدل‌های زبانی بزرگ مثل چت جی‌پی‌تی است و بخشی از کار ماهیت سخت‌افزاری دارد. برای مثال، در حوزه شبکه‌های مخابراتی از تجهیزات سخت‌افزای مانند BTSهای موبایل و سوئیچ‌های مخابراتی کمک می‌گیریم و در شبکه‌های انتقال انرژی نیز با همان سیستم‌هایی سروکار داریم که انرژی را تولید و منتقل می‌کنند. در رباتیک هم با روبات کار می‌کنیم.

تمرکز بر کاربرد هوش مصنوعی در سیستم‌های واقعی به جای مقاله‌نویسی

خلج با اشاره به حضور دانشجویان تحصیلات تکمیلی در آزمایشگاه‌های دانشکده مهندسی برق گفت: با وجود این‌که هدف دانشجویان این است که به مقاله و انتشارات برسند ولی تمرکز ما فقط بر مقاله دادن نیست، بلکه هدف مهم‌تر داشتن خروجی‌های قابل ارائه و ملموس است. در دانشگاه‌های معتبر دنیا نیز وضعیت مشابهی وجود دارد؛ حداقل در حوزه‌های ما، تأکید صرف بر انتشار مقاله نیست، بلکه بسیار مهم است که مقاله ارائه شده واقعاً روی یک سیستم واقعی پیاده شده باشد.

وی ادامه داد: به همین دلیل سیستم‌های فیزیکی که هوش مصنوعی بر روی آن‌ها پیاده شده‌اند، بسیار اهمیت پیدا کرده‌اند و این روزها در نشریات معتبر هم تأکید زیادی وجود دارد که پژوهشگر باید مدل هوش مصنوعی را روی سیستم واقعی آزمایش کند و دیتای واقعی ارائه دهد. ما نیز همین مسیر را دنبال و تلاش کردیم سخت‌افزارهای لازم را فراهم کنیم تا بتوانیم داده‌های واقعی را از ربات‌ها و از شبکه‌های مخابراتی جمع‌آوری کنیم و سپس تحلیل‌ها را بر روی این داده‌های واقعی انجام دهیم و دوباره نتایج را به سیستم واقعی برمی‌گردانیم.

ساخت دوقلوهای دیجتال در دانشگاه شریف

رئیس دانشکده برق دانشگاه شریف با اشاره به تلاش برای جا انداختن مفهوم دوقلوی دیجتال در صنعت گفت: یکی دیگر از حوزه‌های مهمی که اکنون روی آن متمرکز هستیم، مفهوم «دوقلوهای دیجیتال» یا digital twin است. در رویکرد سنتی مهندسی، سیستم‌های نرم‌افزاری شبیه‌ساز وجود دارد که رفتار یک سیستم مثلاً یک موتور یا یک شبکه مخابراتی را مدل می‌کند. برای مثال اگر یک کارخانه داشته باشیم، در کنار آن نرم‌افزاری وجود دارد که رفتار آن را شبیه‌سازی می‌کنند.

وی ادامه داد: در گذشته این مدل‌های شبیه‌سازی معمولاً به صورت یک نرم‌افزار روی کامپیوتر اجرا می‌شدند و مهندس پس از طراحی، نتیجه را روی سیستم واقعی اعمال می‌کرد. اما در دوقلوی دیجیتال، شبکه شبیه‌ساز و سیستم واقعی به یکدیگر متصل می‌شوند و داده‌های واقعی از حسگرهای کارخانه، موتور یا هر سیستم دیگر دریافت و به شبیه‌ساز منتقل می‌شود. شبیه‌ساز با استفاده از این داده‌های واقعی، یاد می‌گیرد که مدل سیستم واقعی چیست و آن مدل را دائماً به‌روز می‌کند. سپس بر اساس مدل به‌روز شده، تغییراتی در سیستم واقعی اعمال می‌شود.

خلج با اشاره به افزایش کارایی دوقلویی دیجیتال، گفت: تنها مشکلی که وجود دارد این است که باید هزینه اضافی انجام شود؛ چون باید اطلاعات را با سنسورها و حسگرها گرفت، بنابراین نیاز به نصب سنسور و حسگر وجود دارد. همچنین به شبکه‌ای نیاز است که اطلاعات را به نرم‌افزار وارد کند.

وی با اشاره به کاربردهای دوقلوی دیجیتال توضیح داد: کاربرد مفهوم دوقلوهای دیجیتال بسیار گسترده است و تقریباً در همه حوزه‌های مهندسی و حتی در علوم انسانی، قابل استفاده است. برای مثال، می‌توان گفت که بزرگ‌ترین دوقلوی دیجیتال دنیا که کاربران بسیار زیادی دارد، توسط هر گوشی اندروید ساخته می‌شود. در واقع اطلاعات فردی ما از طریق تلفن‌های همراه به شرکت گوگل می‌رود و به ازای هر فرد یک دوقلوی دیجیتال ساخته می‌شود که می‌داند هر فرد از چه سایت‌هایی بازدید کرده، چه مکان‌هایی رفته و یک مدل ذهنی از هر فرد ایجاد می‌شود.

همکاری با مجموعه‌های پتروشیمی، نفت و گاز و مخابرات برای ساخت دوقلوهای دیجیتال

رئیس دانشکده برق دانشگاه شریف به همکاری این دانشگاه با صنعت برای ساخت دوقلوهای دیجیتال گفت: دوقلوهای دیجیتال را هم می‌توان برای افراد و هم برای سیستم‌های صنعتی یا کارخانه‌ها و موتورها ساخت. تمرکز اصلی ما در دانشکده مهندسی برق روی سیستم‌های صنعتی است. در این زمینه با مجموعه‌های پتروشیمی، نفت و گاز و حوزه مخابرات همکاری داشته‌ایم و بازدیدهای متنوعی انجام داده‌ایم تا بتوانیم داده‌های واقعی جمع‌آوری و در پروژه‌ها استفاده کنیم و تلاش کردیم مبانی دوقلوهای دیجیتال را در کشور جا بیندازیم ولی این اقدام نیازمند زیرساخت‌هایی است که زمان‌بر است و به تدریج آن‌ها فراهم خواهد شد.

وی اظهار کرد: خوشبختانه در یک سال گذشته، معاونت علمی ریاست‌جمهوری نیز در بخش هوش مصنوعی برای توسعه همین زیرساخت‌ها کمک کرده‌اند و ما در پروژه سکوهای هوش مصنوعی فعال هستیم و امیدواریم با تکمیل این زیرساخت‌ها، امکان اجرای گسترده این الگوریتم‌ها در حوزه‌های مختلف فراهم شود.

ساخت دوقلوی دیجیتال برای پایش سلامت افراد

خلج با اشاره به کاربرد دوقلوی دیجیتال در حوزه سلامت گفت: یکی از کاربردهای مهم دوقلوی دیجیتال، در حوزه سلامت و مدل‌سازی مداوم یک فرد بر اساس داده‌های واقعی اوست. یعنی براساس اطلاعات لحظه‌ای نوار قلب، نوار مغز با استفاده از ساعت یا انگشتر هوشمند جمع‌آوری کرد و مدلی از وضعیت جسمانی و سلامتی فرد ساخت و در صورت مشاهده تغییرات نگران‌کننده، به پزشک هشدار داده شود. این همان مسیری است که ما در آزمایشگاه دنبال می‌کنیم و تاکید من بر این است که ایده‌هایی که در آزمایشگاه دنبال می‌کنیم مباحث به‌روزی باشند.

وی با اشاره به این‌که حوزه دوقلوی دیجیتال کمک کرده تا ارتباط بین دانشگاه و صنعت بسیار ساده‌تر شود، ادامه داد: اگر دسترسی به داده‌ها فراهم باشد، پردازش و تحلیل آن‌ها و سپس بازگرداندن نتایج به صنعت با استفاده از پلتفرم‌ها به‌راحتی قابل انجام است. در حالی که در گذشته اگر دانشگاه قصد داشت با صنعت همکاری کند، نیاز بود که تجهیزات پیچیده و بزرگی طراحی یا ساخته شود؛ ولی امروز مسیری ایجاد شده که این ارتباط بتواند تنگاتنگ باشد و اگر زیرساخت‌ها و دسترسی به داده‌ها ایجاد شود، می‌توان به سادگی این همکاری را شکل داد. البته موضوع حاکمیت داده در کشور همچنان چالش مهمی است و باید در کل کشور این موضوع حل شود.