正如醫(yī)學(xué)研究人員希望利用DNA分析幫助病人活得更長(zhǎng)和更健康一樣，Sentient Science公司的工程師希望能更好地了解機(jī)器是由什么材料做的，以使機(jī)器壽命最大化。
這家紐約州布法羅公司的CEO及總裁沃德·托馬斯（Ward Thomas）表示：“我們要做的事情真的很難。我們將著手破解材料的基因組?！睗撛诘幕貓?bào)是巨大的。這將有助于指導(dǎo)如何使用機(jī)器以及如何設(shè)計(jì)壽命最長(zhǎng)、最節(jié)能系統(tǒng)的決策。相比以前的物理測(cè)試模型，這種將信息編入數(shù)字系統(tǒng)中的方法可更快、更全面和更節(jié)約成本地完成任務(wù)。
為此，該公司與NASA的埃姆斯研究中心簽署了一系列小企業(yè)創(chuàng)新研究（SBIR）合同，收集大量有關(guān)機(jī)器零部件生產(chǎn)材料性能的數(shù)據(jù)。該公司認(rèn)為，由此開發(fā)出的軟件DigitalClone可精確預(yù)測(cè)機(jī)器的使用壽命。但Sentient Science需要測(cè)試DigitalClone，因此他們需要一種有很長(zhǎng)歷史和數(shù)據(jù)記錄完整的機(jī)器零部件。
數(shù)字雙胞胎
在另一份2010年與NASA的格倫研究中心簽署的SBIR合同中，格倫研究中心的機(jī)械部件工程師蒂姆·克蘭茨（Tim Krantz）主持建立了有不同形狀、材料、潤(rùn)滑劑和加工參數(shù)的齒輪測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)。有一種齒輪設(shè)計(jì)——用于直升機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)研究的正齒輪——有25年的數(shù)據(jù)，被證明是DigitalClone完美的測(cè)試對(duì)象。
克蘭茨稱，“NASA的齒輪性能數(shù)據(jù)是獨(dú)一無(wú)二的”，公司常常不會(huì)發(fā)布產(chǎn)品的性能數(shù)據(jù)。正如其名稱所暗示的一樣，DigitalClone是制作數(shù)字化的部件或系統(tǒng)雙胞胎?；趯?duì)其物理摩擦、潤(rùn)滑和磨損的數(shù)據(jù)，該軟件可預(yù)測(cè)研究對(duì)象的未來(lái)性能、壽命和失靈情況。為證明其有用，該公司的工程師制作了NASA挑選的正齒輪的數(shù)字模型，將他們的預(yù)測(cè)與NASA已經(jīng)收集的性能數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。
該公司CEO托馬斯稱：“結(jié)果完全一致?！边@是重要的時(shí)刻：在聽到測(cè)試結(jié)果后，他退出了研究生院并商業(yè)發(fā)布該公司的產(chǎn)品。Sentient Science還與波音、西科斯基和通用電氣合作進(jìn)行了11次測(cè)試。該公司還在繼續(xù)開發(fā)DigitalClone Live產(chǎn)品，將傳感器裝入齒輪箱，并使用實(shí)地測(cè)試的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驗(yàn)證和更新機(jī)器的性能及失靈預(yù)測(cè)結(jié)果。
DigitalClone Live在2013年6月上市，能源公司First Wind利用該技術(shù)裝備了218個(gè)風(fēng)能發(fā)動(dòng)機(jī)的齒輪箱。到2014年底，Sentient Science公司與北美8家公司簽署協(xié)議，為超過5000臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)提供預(yù)測(cè)和延長(zhǎng)壽命服務(wù)。對(duì)該公司使用計(jì)算機(jī)而非物理測(cè)試的新方法，人們做出了迅速和熱烈的響應(yīng)。托馬斯稱：“以前用物理測(cè)試1年只能獲得3個(gè)測(cè)試點(diǎn)，我們幾天就可獲得數(shù)千個(gè)測(cè)試點(diǎn)。你能獲得世界上測(cè)試最多的產(chǎn)品，可在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試以最低的成本操作?！?/p>
到2014年底，該技術(shù)應(yīng)用到哈勃太空望遠(yuǎn)鏡上。美國(guó)軍方也將其應(yīng)用到最新的F35聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)和黑鷹、阿帕奇及超級(jí)海上種馬直升機(jī)。醫(yī)療設(shè)備公司Zimmer將其用于分析髖關(guān)節(jié)移植。8家風(fēng)力發(fā)電公司能使用DigitalClone Live優(yōu)化機(jī)器，將風(fēng)電價(jià)格從11美分/度下降到3.5美分/度。