结构健康监测(SHM)是对航空航天、土木和机械工程基础设施实施损伤识别策略的过程。机械工程副教授Banerjee Sourav使用无损评估(NDE)和SHM进行研究，在不破坏系统部件的有用性的情况下检查特性的差异。

Banerjee在无损检测技术和超声波传播方面的研究可以追溯到21世纪初他还是一名研究生的时候。2015年，他获得了NASA的第一笔研究资金，用于开发超声波传感器的计算NDE模型。现在，他还在与美国海军合作研究一项利用数字双胞胎(原始结构的副本)和人工智能的新技术，他称之为数字无损双胞胎(digi-NDTwin)2020年出版的关于计算无损检验。该领域的应用包括细胞内的嵌入式机器人扫描。

数字双胞胎是一个对象或系统的虚拟表示，它使用模拟、机器学习和推理。在他对美国国家航空航天局在美国，开发数字双胞胎是困难的，人工智能组件需要大量数据，而这些数据是缺乏的。再加上在实验室中测试具有不同缺陷的容器的挑战，Banerjee需要对结构进行NDE计算。

Banerjee说:“我提出了一种计算NDE技术，主要用于理解超声波数据，以及如何将传感器安装在太空中监测的任何结构上。”“它将主要用于火星任务计划，届时装有大量传感器的探测器将被送入太空。传感器发送信息，但没人能理解发回的是什么。”

班纳吉提出了同样的概念美国海军因为他认为人工智能可以利用计算模型来确定真实世界的数据。海军拥有众多传感器，如全球健康标记、温度、加速度计和导波传感器。与他之前在NASA的研究类似，海军的传感器也很难理解和解释。但班纳吉的解决方案是实现内部数字图像，也被称为数字- ndtwin。

“这就像一场数字化的濒死体验。它将输入模型来处理所有数据，同时使用人工智能告诉我们真相的有效来源，”班纳吉说。“无损检测是工程领域非常重要的一部分，所有航空航天、海军结构以及我们创造或制造的一切都需要质量保证，以确保安全运行。”

班纳吉一直在和海军研究办公室去年他们接受了他的数字ndtwin提议，这一概念引起了海军的兴趣。结构健康监测提供持续的检查和观察。当结构正在使用时，结构健康监测以无损的方式确保它可以在下一个周期或更长时间内运行。

班纳吉说:“数字ndtwin可以确定哪里需要修理，以及它在下一次任务中是否健康。”“它还可以判断某些区域是否更脆弱，并确定在使用前是否需要修复。”

Banerjee的目标之一是建立一个反馈循环，即利用人工智能输出和相应的最终用户行动，随着时间的推移重新训练和改进模型的过程。他认为，利用人工智能和数字ndt创建一个模型来确定结构的健康状况是有可能的。

“接收和发送数据的附加传感器如果有缺陷，就会受到影响。在我的整个学术生涯中，我一直在做不同类型的算法开发来检测这些不同的损害。在濒死体验中，我们不是通过破坏结构来了解损伤是什么。相反，我们配备了传感器，并对损失进行法医调查，”班纳吉说。

尽管有很多未知因素，但班纳吉的算法可以在传感器收到数据后运行，它们可以检测到不同类型的缺陷，超出了班纳吉在实验室中所能制造的缺陷。

班纳吉说:“例如，在盘子上制造裂缝的方法可能有数百万种，但我只能在实验室里做几个实验。”“这就是为什么我们开发了一个虚拟模型来模拟不同类型的损伤。这些特征让我们能够为创造AI生成数据，而AI必须符合这些数据。数据模型产生的破坏越多，我们就越能预测结构的健康状况。”

Banerjee和他的研究团队目前正在创建一个数字模型，并将传感器放置在一个虚拟的船舶结构中。为了防止灾难性的故障，传感器在结构内发送超声波，同时如果发现任何缺陷，另一个传感器就会激活。

班纳吉说:“我们不仅可以检测到损伤，还可以检测不同类型的损伤，并模拟整个信号。”“当我建立一个模型时，它就变成了一个数字调谐器，变成了数字双胞胎。我的专业领域是声学和超声波，所以我也在其他领域进行研究，比如从振动中获取能量。”

Banerjee已经在有限的情况下部署了一些数字ndt。但他承认，它们的全部潜力还需要10到15年才能发挥出来，因为它仍处于起步阶段。

班纳吉说:“这是人们提出的一个新概念，我是贡献者之一。”“我也向空军和国防部他们正在推广这个模型，所以我知道他们正在努力。”

Banerjee知道他在无损检测和数字无损检测方面的研究将在他的学术生涯中继续下去。他帮助创建了ndt的思想流派，尽管它还需要30到40年的成熟，Banerjee和他的同事们将继续说服组织和军事单位现在就实施这项技术。

班纳吉说:“我很兴奋，因为我在这个领域已经工作了很长一段时间，我正在开发的一些想法和概念已经被一些机构接受了。”“数字双胞胎几乎无处不在，我们的理念和概念是作为一个长期项目来发展的。”