¿Qué son los gemelos digitales? Cuando Black Mirror se hace realidad

¿Tuviste miedo viendo Black Mirror? ¿Has pensado en el futuro con aprensión? Tenemos un mensaje para ti: hay una tecnología que debería hacerte pensar. El mundo irreal de Black Mirror se hace realidad. Hablemos de los gemelos digitales.

Gemelos digitales – índice:

1. ¿Qué es un gemelo digital?
2. ¿Cuáles son los principales tipos de gemelos digitales?
3. ¿Cuál es la diferencia entre los gemelos digitales y la simulación?
4. Principales áreas de aplicación de los gemelos digitales
5. Ventajas de los gemelos digitales para la industria
6. Futuras aplicaciones de los gemelos digitales
7. Amenazas y preocupaciones

¿Qué es un gemelo digital?

Un gemelo digital es un modelo en realidad virtual que está diseñado para reflejar otro objeto físico que existe en el mundo real. El gemelo digital es una réplica exacta de un objeto, no solo una imagen o un esquema, ni siquiera una simulación del objeto, sino una réplica que refleja todas las características del objeto. La réplica o el concepto digital que contiene la información sobre el objeto real puede crearse y existir como el objeto por sí mismo y vincularse con su modelo físico de forma permanente.

Todo esto significa que el concepto de gemelos digitales contiene tres elementos principales: el espacio real con el objeto real, el espacio virtual con los objetos virtuales y la conexión entre ellos que permite un flujo constante de información entre el espacio virtual y el espacio real.

La idea de utilizar la tecnología de los gemelos digitales se introdujo por primera vez en 1991 en la publicación titulada Mirror Worlds: or the Day Software Puts the Universe in a Shoebox del experto en informática de Yale, David Gelernter. En la publicación, Gelernter argumenta que las representaciones exactas del mundo accesibles a través de la pantalla de la computadora estarán disponibles para todos en un futuro cercano. En su visión, las personas podrán interactuar con los magos de la misma manera que interactúan con la realidad que experimentan todos los días. Gelernter predice que las computadoras se usarán de manera diferente y explica cómo es posible construir una réplica del mundo con las tecnologías actuales.

El concepto de gemelos digitales también fue desarrollado por el profesor Michael Grieves, a quien se le atribuye la primera aplicación de la idea en la fabricación. Presentó el concepto en 2002 en el evento dedicado a Product Life Management. Inicialmente, el concepto se denominó Modelo de espacios espejados. Sus artículos y publicaciones alaban la perfección y usabilidad de los productos digitales que no solo son indistinguibles de sus modelos reales y excelentes para fines de prueba y simulación.

Sin embargo, la tecnología de los gemelos digitales no es tan reciente como parece. La NASA ya utilizó la tecnología de gemelos digitales en la década de 1960 durante sus misiones de exploración espacial cuando las naves espaciales se replicaron en la Tierra y se usaron para pruebas e investigación. El mero término “gemelos digitales”, tal como lo entendemos hoy, fue utilizado por el especialista de la NASA John Vickers en 2010.

¿Cuáles son los principales tipos de gemelos digitales?

Existen varios tipos de gemelos digitales, pero la principal diferencia está en el área o profundidad de aplicación, por lo que podemos hablar de: gemelos parciales, gemelos de activos, gemelos de sistema o gemelos de proceso. Los gemelos parciales son gemelos muy básicos y pequeños de componentes de trabajo. Los gemelos de activos se utilizan para los llamados activos formados por dos componentes separados que trabajan juntos. Los gemelos de activos permiten la observación y medición de los dos componentes en acción.

Los sistemas gemelos están en el siguiente nivel de complejidad. Esos gemelos replican sistemas funcionales completos y permiten estudiar objetos físicos más grandes. Los gemelos de proceso reflejan el trabajo de grandes sistemas como fábricas u otras grandes estructuras. Los gemelos de proceso ayudan a observar interacciones complicadas y permiten la sincronización de elementos para lograr la mayor eficiencia de operación posible.

¿Cuál es la diferencia entre los gemelos digitales y la simulación?

Los conceptos de simulaciones y gemelos digitales a veces se usan en referencia a los mismos objetos digitales, pero son cosas diferentes y los conceptos subyacentes son diferentes. La simulación generalmente se crea en una plataforma como un software CAD u otro y no tiene que tener ninguna relación con ningún objeto físico real.

Un gemelo digital, por el contrario, debe crearse en conexión con el objeto físico real. Todo el proceso de creación de gemelos digitales se basa en datos reales relacionados con el objeto. La réplica digital se vincula con el objeto real a través de sensores IoT y obtiene datos en tiempo real, lo que significa que los datos se actualizan constantemente. El flujo de información entre el gemelo digital y el objeto es bidireccional. Los resultados de los procesos que ocurren en los gemelos digitales pueden volver a utilizarse con el objeto real y original.

Principales áreas de aplicación de los gemelos digitales

La creación de gemelos digitales sigue siendo muy costosa y laboriosa y actualmente, el uso de gemelos digitales está limitado a ciertas áreas. Se utilizan ampliamente en áreas tales como:

• Urbanismo

Los gemelos digitales de pueblos y ciudades pueden mostrar datos espaciales realistas en sistemas 3D y 4D. La aplicación de gemelos permite una planificación urbanística más coherente del entorno. Actualmente, cada vez más ciudades deciden unirse a Shanghái y Singapur y crear sus ciudades gemelas. Todos los datos están disponibles en tiempo real por lo que mejora enormemente todas las operaciones relacionadas con el diseño de calles, edificios y sistemas de transporte. La mayoría de las nuevas ciudades que se están construyendo recientemente en Medio Oriente tienen sus gemelos digitales creados al mismo tiempo.

• Industria automotriz

La segunda aplicación muy importante de los gemelos digitales la podemos encontrar en la industria automotriz. Los automóviles tienen una estructura complicada que involucra muchos sistemas que tienen que trabajar juntos sin riesgo de rotura. Los gemelos digitales ayudan a aumentar el rendimiento y la eficiencia de los vehículos. En el caso de los automóviles que funcionan con el uso del apoyo de AI, los gemelos digitales permiten una verificación temprana de la validez de los pronósticos.

• Cuidado de la salud

Inicialmente, todos los gemelos digitales utilizados en la industria de la salud eran réplicas de productos y equipos. Actualmente, el concepto de gemelo digital en el cuidado de la salud se está aplicando a pacientes que necesitan ser diagnosticados y monitoreados. Se están construyendo modelos totalmente personalizados de pacientes. Esas réplicas permiten el almacenamiento y seguimiento de parámetros de estilo de vida. Los gemelos digitales de toda la población permitirán una mayor búsqueda de patrones.

• Industria manufacturera

Los gemelos digitales muestran el funcionamiento del objeto a lo largo de todo su ciclo de vida. La primera aplicación de la tecnología de gemelos digitales fue en la fabricación. Todos los productos complicados se pueden producir con el uso de gemelos digitales y se pueden utilizar en cada etapa de la producción.

• Plantas de energía

Los gemelos digitales ayudan a establecer el cronograma para entidades tan grandes y complejas como las centrales eléctricas. Todo tipo de grandes motores y turbinas deben recibir mantenimiento con regularidad y su funcionamiento depende en gran medida de procesos cíclicos que deben gestionarse de manera ordenada para mantenerlos en funcionamiento. Los gemelos digitales parecen ser indispensables aquí.

Ventajas de los gemelos digitales para la industria

• La reducción de riesgos

La salud y la seguridad de los empleados, así como la del medio ambiente, pueden protegerse mediante el uso de software de gemelos digitales. Los objetivos comerciales se pueden mantener a través de la reducción de accidentes durante el proceso de producción. Con la tecnología de gemelos digitales, es mucho más fácil evitar costosos tiempos de inactividad.

• Calidad de los productos

Con la mejor información proporcionada por las simulaciones ejecutadas a través de la tecnología de gemelos digitales, las empresas pueden mejorar la calidad de sus productos y personalizarlos en tiempo real, cuando sea necesario.

• El costo de mantenimiento es menor

Los gemelos digitales proporcionan a la empresa predicciones relacionadas con todo el proceso de producción. Esto les permite programar reparaciones o cambios de piezas antes de que algo se descomponga.

Futuras aplicaciones de los gemelos digitales

No hay límite de la futura aplicación de gemelos digitales. Actualmente, los gemelos digitales aún están aprendiendo sus nuevas habilidades, pero la cantidad de dinero invertido y la cantidad de poder cognitivo aumentan exponencialmente cada año. Hoy en día el mercado de los gemelos digitales está creciendo principalmente en varios sectores líderes como la fabricación, la automoción, la aviación, la energía, la sanidad y la logística, pero se prevé que su desarrollo futuro abarque todas las áreas posibles de la actividad humana.

• Ciudades inteligentes

La principal razón por la que los científicos desean crear gemelos digitales para ciudades y pueblos es la emisión de carbono que generan las enormes estructuras urbanas. Se ha estimado que las ciudades producen aproximadamente el 70% del carbono y consumen más de dos tercios de la energía mundial. Se espera que muchas ciudades como Miami, Nueva York, San Diego y Yakarta, junto con la importante área de tierra en China e India, queden bajo el agua para 2050.

Una planificación más sostenible del desarrollo urbano y un mejor control del tiempo y los recursos utilizados por la industria de la construcción (actualmente muy ineficiente) pueden ayudar a reducir el desperdicio de energía y la emisión de carbono a la atmósfera. Los gemelos digitales de las ciudades son la solución al problema: pueden ayudar a optimizar todos los procesos de urbanización, como el diseño, la planificación, la construcción y la gestión diaria. Los gemelos digitales pueden reducir el desperdicio de energía proveniente de edificios antiguos mal aislados, así como reducir las emisiones provenientes del flujo de tráfico ineficaz.

Actualmente, hay muchos proyectos de ciudades urbanas en todo el mundo en progreso. Esas ciudades aún no tienen sus gemelos digitales, pero está por venir si los gobiernos y los estados locales esperan mantenerlos sin problemas. La escala del proyecto es inmensa: la mayoría de las grandes ciudades aspiran a ser inteligentes tarde o temprano. El Ministerio de Vivienda y Asuntos Urbanos del Gobierno de India ha seleccionado 100 ciudades para convertirse en inteligentes para 2023. Los estados y el gobierno son los principales inversores e iniciadores del proyecto de ciudades inteligentes indias. Se espera que todas las ciudades indias inteligentes permitan la participación de personas inteligentes mediante el uso de las TIC (herramientas basadas en dispositivos móviles).

China tiene una mayor cantidad de proyectos de ciudades inteligentes en operación: casi 500. Hay 100 ciudades líderes, y las más conocidas en la lista son Beijing, Shanghai, Shenzhen, Hangzhou, Chengdu y Wuhan. La mayoría de ellos todavía están en construcción, pero se espera que China sea el primero de los países de la Tierra en ser completamente inteligente en el futuro.

Algunas de las ciudades inteligentes más grandes se encuentran en los Estados Unidos, y esas son Nueva York, Los Ángeles, San Francisco, Phoenix, Salt Lake City, Denver, Miami y Minneapolis. Londres y Dubái también se están volviendo inteligentes, al igual que París, Yakarta, Melbourne, Barcelona y Taipéi. Como vemos, la mayoría de las ciudades más grandes tienen como objetivo volverse inteligentes en el futuro más cercano, y todas ellas tendrán eventualmente sus gemelos digitales.

• La tierra y la agricultura

Para un mayor control sobre la emisión de dióxido de carbono, se está desarrollando el gemelo de la Tierra. Se afirma que el gemelo digital debería ayudar a predecir cambios en el clima y predecir los resultados de dichos cambios. El proyecto comenzó a mediados de 2021 y se espera que tenga una duración mínima de diez años. Al final, se diseñará el modelo digital completo y de alta precisión de la Tierra. La réplica de la Tierra pretende representar todos los procesos que ocurren en la superficie terrestre. Los alimentos, el agua y la energía también se controlarán a través de este gemelo.

Algunas de las soluciones relacionadas con los gemelos digitales ya se utilizan en la agricultura para impulsar la producción de cultivos como el maíz, el trigo y la soja. Los sensores monitorean el clima y la calidad del suelo. Eventos naturales como tornados, inundaciones y sequías representan un riesgo para la seguridad alimentaria, las predicciones precisas proporcionadas por la tecnología de gemelos digitales pueden ser la solución para la agricultura.

• Gemelos digitales humanos

Un mundo digital de ciudades digitales inteligentes puede necesitar habitantes humanos digitales para prosperar. Los humanos pueden tener sus gemelos digitales y la tecnología ya permite la creación de este tipo de entidades. Se espera que los gemelos digitales de humanos que llevarán la vida digital estén en uso antes del final de la década, que es bastante pronto. Se predice que esos gemelos digitales estarán pensando y aprendiendo de modelos reales: humanos.

Amenazas y preocupaciones

Los gemelos digitales de humanos pueden ser útiles para empleadores, negocios y empresas, pero ¿sería igualmente beneficioso para personas individuales? Puede resultar muy poco ético y perjudicial para las interacciones humanas. Los gemelos digitales humanos que aprenderán la habilidad necesaria pueden reemplazar a los humanos y hacerlos redundantes. Los empleadores pueden decidir contratar a un ser humano digital en lugar de una persona real, lo cual solo es comprensible comparando los costos de vida de ambas criaturas.

El fin de la libertad y el libre albedrío. Entre los elogios sobre las funcionalidades de los gemelos digitales de las ciudades se encuentran aquellos que pueden no ser tan beneficiosos para los humanos en absoluto. Se dice que los gobiernos u otras entidades de gestión pueden controlar todos los aspectos vitales de la vida en el espacio urbano. El gemelo digital podrá controlar el flujo de tráfico, lo que significa que es posible que uno no pueda viajar a donde desee y controlar la temperatura de las habitaciones y el agua utilizada en los apartamentos de los ciudadanos, lo que significa que es posible que ya no pueda tener duchas largas. .

La cantidad de poder y control que otorga la tecnología de los gemelos digitales a autoridades desconocidas e imprevistas que gobernarán nuestras ciudades es excesiva y peligrosa: habrá un millón de formas de castigar a las personas desobedientes, solo mediante la manipulación del entorno inmediato de la persona. (falta de acceso a servicios, cantidad restringida de recursos, capacidad limitada para viajar).

Los humanos reales pueden verse obligados a vivir en lugares pequeños y confinados, sin acceso a la naturaleza ni a otras criaturas vivientes. A medida que las empresas minoristas planean pasar a la realidad virtual, las compras también se realizarán a través de medios virtuales. Parece que algunos de los principales diseñadores de la tecnología de los gemelos digitales han olvidado que comprar no se trata solo de adquirir bienes, sino que tiene más que ver con: socializar, entretenerse y refrescar la mente.

Actualmente, existen ejemplos vivos de ciudades inteligentes que pueden ser analizadas en relación con cuestiones de ética y libertad. Beijing está siendo elogiada por su sistema de pago que permite la existencia sin efectivo en toda la ciudad. ¿ Se obligaría a todos los ciudadanos del mundo a tener un dispositivo inteligente? Guangzhou ha reemplazado las tarjetas de identificación con teléfonos inteligentes: el sistema está en pleno funcionamiento, pero permite una mayor cantidad de control sobre los ciudadanos individuales que nunca antes. Las personas que critican al gobierno ya no tienen la oportunidad de esconderse en Guangzhou.

La pregunta más crucial sobre los gemelos digitales del espacio real (ciudades, la Tierra, objetos) y los gemelos digitales de humanos es sobre el vínculo entre el humano y su réplica que se requiere para todo el proceso, ya sea un teléfono inteligente u otro dispositivo. El cambio a la realidad digital parece ser necesario para algunas áreas de la vida humana, pero la tecnología de los gemelos digitales consume mucha energía. ¿No deberíamos preguntarnos si todas las aplicaciones de la tecnología de los gemelos digitales son realmente necesarias en todos los aspectos de nuestra vida y quién desea exactamente beneficiarse de hacer que los prototipos humanos vivan con gemelos pensantes en un mundo irreal, antinatural y totalmente controlable? ?

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Autor: Robert Whitney

Experto en JavaScript e instructor que entrena a los departamentos de TI. Su objetivo principal es aumentar la productividad del equipo enseñando a otros cómo cooperar de manera efectiva mientras codifican.

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