บทความโดย : ผศ.ดร.พร วิรุฬห์รักษ์
นักวิชาการอิสระด้าน Property Technology
ประธานเจ้าหน้าที่บริหาร แอสเซ็ท แอคทิเวเตอร์ (Asset Activator)
อุปนายกสมาคม BIM แห่งประเทศไทย
ผู้เชี่ยวชาญเทคโนโลยี Digital Twin Thailand

คนทั่วไปคงไม่รู้ว่า ปี 2022 นี้ คือ ครบรอบปีที่ 52 ของเทคโนโลยี Digital Twin ใครเคยดูภาพยนต์เรื่อง Apollo 13 (1995) หนังดังสร้างจากเหตุการณ์จริงของอุบัติเหตุยานอวกาศชื่อเดียวกันของ NASA ที่มีภารกิจไปดวงจันทร์ แต่มีเหตุให้ไปไม่ถึง เนื่องจากเกิดระเบิดขึ้นกลางทางเสียก่อนนำแสดงโดย Tom Hanks และนักแสดงระดับฮอลลีวู้ดมากฝีมือคับจอ ภาพยนตร์เรื่องนี้ออกฉาย ปี 1995 ถึงวันนี้ผ่านมาจะ 30 ปี แล้ว แต่เหตุการณ์จริงของสถานการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อปี 1970 นับถึงปัจจุบันคือ 52 ปี

แล้ว Apollo 13, NASA มาเกี่ยวอะไรกับเทคโนโลยี Digital Twin?
Asset Activator ในฐานะองค์กรที่ทำงานใกล้ชิดกับ Digital Twin ขอเปิดพื้นที่ย้อนเส้นทางประวัติศาสตร์แห่งมนุษยชาตินี้สักหน่อย

เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นกับ Apollo 13 เมื่อเส้นทางของยานอวกาศระยะ 330,000 กิโลเมตรจากโลก จู่ๆ เกิดเหตุระเบิดดังขึ้นนอกยาน สัญญาณเตือนภัยดังขึ้น แต่นักบินอวกาศทุกคนไม่สามารถมองหรือออกไปด้านนอกได้

สิ่งที่นักบินอวกาศไม่รู้ คือ การระเบิดนั้นมีส่วนหนึ่งกระทบกับเครื่องยนต์หลักของยาน มีผลต่อเนื่องให้ถังออกซิเจนรั่วทีละน้อย คงไม่ต้องบอกว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับนักบินในยาน…การส่งยานอวกาศไปดวงจันทร์นั้น เป็นการผสมผสานระหว่าง ‘แรงส่งตามธรรมชาติ’ และ ‘เครื่องยนต์’ ที่ทำงานร่วมกัน ปัญหา คือ การเสียหายของเครื่องยนต์นี้ แม้จะทำให้ยานอวกาศวนอ้อมดวงจันทร์ กลับมาในทิศทางเข้าสู่โลกได้ (ตามธรรมชาติ) แต่กำลังส่งไม่สามารถทำให้เครื่องยนต์นี้ถึงโลก และจะลอยค้างเติ่งอยู่ในอวกาศ ถ้าเป็นเช่นนี้ นักบินอวกาศทั้งหมด จะขาดอากาศหายใจตายในที่สุด

และนั่นคือโจทย์ คุณจะแก้สถานการณ์ฉุกเฉินช่วยคนที่อยู่ห่างออกไป 3 แสนกว่ากิโลเมตรได้อย่างไร?

วิธีเดียวที่จะช่วยพวกเขาได้ คือ ออกแบบวิธีการแก้ปัญหาบนพื้นโลก โดย ‘สมมุติ’ ข้อจำกัดที่มีในอวกาศอย่างชัดเจน ‘ให้ได้’ และภายใต้ข้อจำกัดนั้น หาวิธีที่แก้ให้เจอ แล้วกำกับให้เขา (นักบินบนยาน) ดำเนินการ

การสร้างภาพสะท้อนของสถานการณ์ ‘เสมือนจริงที่สุด’ เกิดขึ้น ‘เป็นครั้งแรก’ บนพื้นโลกมี เครื่องจำลองการบิน (Flight Simulator) ของยานอวกาศอยู่ 15 แบบ รวมถึงในสถานการณ์ฉุกเฉินด้วย ซึ่งเครื่องทั้งหมดถูกงัดเอามาใช้กันใหม่ เพื่อทำความเข้าใจสิ่งที่นักบินประสบอยู่ข้างบนให้มากที่สุด

นั่นจึงเป็น จุดกำเนิดของเทคโนโลยี Digital Twin ที่เริ่มจากภารกิจช่วยชีวิต & ซ่อมบำรุง จากคำกล่าวของพยานคนสำคัญในเหตุการณ์ 

“The simulators were some of the most complex technology of the entire space program: the only real things in the simulation training were the crew, cockpit, and the mission control consoles, everything else was make-believe created by a bunch of computers, lots of formulas, and skilled technicians” Gene Kranz, NASA Chief Flight Director for Apollo 13

“การจำลองเหตุการณ์ (Simulator) คือ เทคโนโลยีที่ซับซ้อนที่สุดในโครงการอวกาศทั้งหมด สิ่งที่เป็นจริงในการจำลองมีเพียง คนขับ แผงบังคับยาน และแผงการควบคุมการปฏิบัติการ ที่เหลือเป็นเรื่องที่เราสร้างจำลองขึ้นโดยใช้คอมพิวเตอร์จำนวนมาก และสมการมากมาย กับนักวิทยาศาสตร์ มาช่วยกันรุมทำ” ก่อนที่จะลงไปลึกกว่านี้ เราต้องทำความเข้าใจว่า “การทำระบบการจำลอง” หรือ Simulation นั้น ได้ป้องกันความเสียหายของทั้งยาน Apollo 11 และ Apollo 13 ก่อนจะออกไปสู่อวกาศเสียอีก

ก่อนเกิดเหตุ Apollo 13

ก่อนหน้าเหตุการณ์ Apollo 13 นั้น NASA ได้มีการจำลองเหตุการณ์สำหรับนักบิน เพื่อใช้ในการฝึก โดยเฉพาะการจำลองเหตุการณ์ฉุกเฉินที่คาดไม่ถึง และให้นักบินทำการฝึกฝนแก้ไขแบบ Realtime ไม่มีคู่มือ ดูว่านักบินจะแก้อย่างไร - ตรงนี้เปรียบเทียบได้กับการเล่นเกม แต่ไม่มีคำตอบใดๆ ที่ถูกต้อง มีแค่ทำให้รอด!  นักบินต้องหาวิธี และความคิดสร้างสรรค์ในเวลาอันรวดเร็ว - ระบบการจำลองดังกล่าวมีใช้ใน Apollo 10 - 11 - 12

สำหรับนักบินผลที่ต้องการ คือการสร้างความเคยชินกับสภาวะวิกฤติที่เกิดได้ตลอดเวลา สัญญาณเตือนภัยที่ดังขึ้น นักบินจะต้องมีสภาวะทางจิตปกติและแก้ปัญหาได้อย่างสงบ ตั้งใจ มีสมาธิ นั่นคือการไปให้สุดของศักยภาพนักบิน อีกด้านหนึ่ง หากมีเหตุการณ์ที่ไม่ว่าจะลองกี่รอบ นักบินก็แก้ไม่ได้ ทางวิศวกรผู้ออกแบบก็ตองมาพิจารณากันใหม่ว่า ควรจะปรับยานให้มีศักยภาพสูงขึ้น เพื่อป้องกันประเด็นนั้นได้อย่างไร? สิ่งหนึ่งที่ได้รับการออกแบบใหม่ อันเป็นแนวคิดที่ได้มาจากความล้มเหลวของการแก้ปัญหา คือ เรื่องการเอายานลงจอดบนดวงจันทร์ มากลายเป็นยานชูชีพเพื่อกลับสู่พื้นโลกเลย

การจะเอานักบินอวกาศกลับมาได้ ทีมช่วยเหลือบนพื้นโลกจะต้องเข้าใจสถานการณ์ที่เกิดขึ้นข้างบนอวกาศอย่างลึกซึ้ง ข้อจำกัดของการบังคับยานคืออะไร? ข้อจำกัดด้านพลังงานเป็นอย่างไร? ข้อจำกัดด้านน้ำดื่มเป็นอย่างไร?

และที่สำคัญที่สุดต้องหาวิธี Restart ระบบสั่งการในอวกาศให้ได้ โดยที่ระบบนี้ไม่เคยถูกออกแบบให้ทำการ Restart ได้ เพราะไม่เคยคิดว่าจะต้องมี! .

การแก้ปัญหาทั้งหมดนี้ คือ การใช้งานอย่างแท้จริงของ Digital Twin
การใช้ระบบจำลอง (Simulator) ทั้งหมดนี้ คือ กุญแจสำคัญอย่างมากในการช่วยเหลือนักบินครั้งนี้ และถือว่าเป็นการทำงานที่ ‘ต้องแข่งกับเวลามากที่สุด’ และ ‘วิกฤติที่สุดสถานการณ์หนึ่ง’ แน่นอนว่าระบบการจำลองในคอมพิวเตอร์ (Simulation) นั้น ไม่ใช่ Digital Twin ตามทฤษฎีทางวิชาการ หากไม่ใช่ว่ามี ‘วิกฤติ’ ที่ต้อง ‘เข้าใจ’ ว่าข้างบนเกิดอะไรขึ้นในลักษณะ ‘Real time’ การต้องทำให้เกิด ‘Twin’ บนโลกก็คงไม่มีเหตุให้ต้องทำ

การจำลองดังกล่าวนี้ ต้องทำในระยะเวลาอันสั้นและต้องทำด้วยเงื่อนไขแบบ ‘เหมือนกันเป๊ะๆ’ กับที่นักบินอวกาศเจออยู่ อย่าลืมว่า…นั่นคือเทคโนโลยีปี 1970

เทคโนโลยีอวกาศ สู่เครื่องมือจัดการข้อมูลในแวดวงอุตสาหกรรม
ทั้งหมดนี้ในเชิงวิชาการของ Digital Twin คือการจำลองสถานการณ์ ให้ใกล้เคียงกับสิ่งที่เกิดขึ้นจริงที่สุด (Simulation) นี่คือการทดสอบสินทรัพย์ ทดสอบระบบ ทดสอบกระบวนการ และสามารถเอามาปรับให้เกิดสถานการณ์ใดๆ อย่างประหยัด ไม่ต้องมาลองของจริงให้สิ้นเปลือง (ในสถานการณ์ของยานอวกาศ ไม่ต้องพูดถึง)

เราไม่ต้องเป็น NASA สร้างยานอวกาศ แต่ด้วยวิทยาการอันล้ำสมัย ทุกวันนี้มนุษย์นำเทคโนโลยี Digital Twin มาใช้ได้อย่างแพร่พลายแล้วในอุตสาหกรรมที่มีความซ้ำซ้อนและต้องการความแม่นยำสูงเพื่อยกระดับคุณภาพชีวิตให้ดีขึ้น ไม่ว่าเป็นการแพทย์, ก่อสร้าง, การผลิต จนมาถึงการบริหารจัดการอาคาร-เมือง-โรงงานต่างๆ

ถึงจุดนี้ต้องขอสดุดีและขอบคุณ NASA ที่เป็นผู้ให้กำเนิดแนวคิด-เทคโนโลยี Digital Twin ให้คนรุ่นหลังนำมาประยุกต์และพัฒนาการใช้งานมาถึงวันนี้

สำหรับใครที่ยังไม่เคยดูภาพยนตร์ระดับตำนานเรื่อง Apollo 13 (1995) ขอให้ลองหาชมกันได้ จะทำให้คุณเข้าใจสถานการณ์ และย่อยความสำคัญของเทคโนโลยีนี้ได้ง่ายขึ้น แถมได้ลุ้นระทึกไปกับภาพยนตร์แบบไม่รู้ตัวเลยทีเดียว

เรื่อง : ข้อมูลบางส่วนจาก blogs.sw.siemens.com/simcenter/apollo-13-the-first-digital-twin/
ภาพ : ภาพประกอบเรื่องไม่ได้มีส่วนเกี่ยวข้องกับเนื้อหา