O que são gêmeos digitais? Quando Black Mirror se torna realidade

Você ficou com medo assistindo Black Mirror? Já pensou no futuro com apreensão? Temos uma mensagem para você – existe uma tecnologia que deve fazer você pensar. O mundo irreal de Black Mirror se torna realidade. Vamos falar sobre gêmeos digitais.

Gêmeos digitais – índice:

1. O que é um gêmeo digital?
2. Quais são os principais tipos de gêmeos digitais?
3. Qual é a diferença entre gêmeos digitais e simulação?
4. Principais áreas de aplicação dos gêmeos digitais
5. Vantagens dos gêmeos digitais para a indústria
6. Aplicações futuras de gêmeos digitais
7. Ameaças e preocupações

O que é um gêmeo digital?

Um gêmeo digital é um modelo em realidade virtual projetado para refletir outro objeto físico que existe no mundo real. O gêmeo digital é uma réplica exata de um objeto, não apenas uma imagem ou um esquema, ou nem mesmo uma simulação do objeto, mas uma réplica que reflete todas as características do objeto. A réplica ou o conceito digital que contém as informações sobre o objeto real pode ser criado e existir como o objeto por si só e estar permanentemente vinculado ao seu modelo físico.

Tudo isso significa que o conceito de gêmeos digitais contém três elementos principais: espaço real com o objeto real, espaço virtual com objetos virtuais e a conexão entre eles que permite um fluxo constante de informações entre o espaço virtual e o espaço real.

A ideia de usar a tecnologia de gêmeos digitais foi introduzida pela primeira vez em 1991 na publicação intitulada Mirror Worlds: or the Day Software Puts the Universe in a Shoebox pelo especialista em computação de Yale David Gelernter. Na publicação, Gelernter defende que representações exatas do mundo acessíveis pela tela do computador estarão disponíveis para todos em um futuro próximo. Em sua visão, as pessoas poderão interagir com os magos da mesma forma que interagem com a realidade vivenciada todos os dias. Gelernter prevê que os computadores serão usados ​​de forma diferente e explica como é possível construir uma réplica do mundo com as tecnologias atuais.

O conceito de gêmeos digitais também foi desenvolvido pelo professor Michael Grieves, que é creditado com a primeira aplicação da ideia a ser usada na fabricação. Ele apresentou o conceito em 2002 no evento dedicado ao Product Life Management. Inicialmente, o conceito foi referido como o Modelo de Espaços Espelhados. Seus artigos e publicações elogiam a perfeição e usabilidade de produtos digitais que não são apenas indistinguíveis de seus modelos reais e ótimos para fins de teste e simulação.

No entanto, a tecnologia dos gêmeos digitais não é tão recente quanto parece. A NASA usou a tecnologia de gêmeos digitais já na década de 1960 durante suas missões de exploração espacial, quando as naves espaciais foram replicadas na Terra e usadas para testes e pesquisas. O mero termo “gêmeos digitais”, como o entendemos hoje, foi usado pelo especialista da NASA John Vickers em 2010.

Quais são os principais tipos de gêmeos digitais?

Existem vários tipos de gêmeos digitais, mas a principal diferença está na área ou profundidade de aplicação, por isso podemos falar sobre: ​​gêmeos de parte, gêmeos de ativos, gêmeos de sistema ou gêmeos de processo. As peças gêmeas são muito básicas, pequenas gêmeas de componentes de trabalho. Gêmeos de ativos são usados ​​para os chamados ativos formados por dois componentes separados trabalhando juntos. Gêmeos de ativos permitem a observação e medição dos dois componentes em ação.

Sistemas gêmeos estão no próximo nível de complexidade. Esses gêmeos replicam sistemas funcionais inteiros e permitem estudar objetos físicos maiores. Os gêmeos de processo refletem o trabalho de grandes sistemas, como fábricas ou outras grandes estruturas. Os gêmeos de processo ajudam a observar interações complicadas e permitem a sincronização de elementos para alcançar a maior eficiência de operação possível.

Qual é a diferença entre gêmeos digitais e simulação?

Os conceitos de simulações e gêmeos digitais às vezes são usados ​​em referência aos mesmos objetos digitais, mas são coisas diferentes e os conceitos subjacentes são diferentes. A simulação geralmente é criada em uma plataforma como um software CAD ou outro e não precisa ter nenhuma relação com nenhum objeto físico real.

Um gêmeo digital, pelo contrário, deve ser criado em conexão com o objeto físico real. Todo o processo de criação de gêmeos digitais é baseado em dados reais relacionados ao objeto. A réplica digital é vinculada ao objeto real por meio de sensores IoT e obtém dados em tempo real, o que significa que os dados são constantemente atualizados. O fluxo de informações entre o gêmeo digital e o objeto é bidirecional. Os resultados dos processos que ocorrem em gêmeos digitais podem ser usados ​​de volta com o objeto real e original.

Principais áreas de aplicação dos gêmeos digitais

A criação de gêmeos digitais ainda é muito cara e trabalhosa e, atualmente, o uso de gêmeos digitais é limitado a determinadas áreas. Eles são amplamente utilizados em áreas como:

• Planejamento urbano

Os gêmeos digitais das vilas e cidades podem mostrar dados espaciais realistas em sistemas 3D e 4D. A aplicação de gêmeos permite um planejamento urbano mais consistente do meio ambiente. Atualmente, mais e mais cidades decidem se juntar a Xangai e Cingapura e criar seus gêmeos. Todos os dados estão disponíveis em tempo real, o que melhora muito todas as operações relacionadas ao desenho de ruas, edifícios e sistemas de transporte. A maioria das novas cidades que estão sendo construídas recentemente no Oriente Médio tem seus gêmeos digitais criados ao mesmo tempo.

• Indústria automobilística

A segunda aplicação muito importante de gêmeos digitais que podemos encontrar na indústria automotiva. Os carros têm uma estrutura complicada que envolve muitos sistemas que precisam trabalhar juntos sem o risco de quebra. Os gêmeos digitais ajudam a aumentar o desempenho e a eficiência dos veículos. No caso de carros que rodam com o uso do suporte de IA, os gêmeos digitais permitem uma verificação antecipada da validade dos prognósticos.

• Assistência médica

Inicialmente, todos os gêmeos digitais usados ​​no setor de saúde eram réplicas de produtos e equipamentos. Atualmente, o conceito de gêmeos digitais na área da saúde está sendo aplicado a pacientes que precisam ser diagnosticados e monitorados. Modelos totalmente personalizados de pacientes estão sendo construídos. Essas réplicas permitem armazenamento e rastreamento de parâmetros de estilo de vida. Gêmeos digitais de toda a população permitirão maior busca de padrões.

• Indústria de transformação

Os gêmeos digitais mostram o funcionamento do objeto durante todo o seu ciclo de vida. A primeira aplicação da tecnologia de gêmeos digitais foi na fabricação. Todos os produtos complicados podem ser produzidos com o uso de gêmeos digitais e podem ser utilizados em todas as etapas da produção.

• Usinas de energia

Os gêmeos digitais ajudam a definir o cronograma para entidades enormes e complexas como usinas de energia. Todos os tipos de motores e turbinas grandes precisam ser mantidos regularmente e sua operação depende fortemente de processos cíclicos que devem ser gerenciados de forma ordenada para mantê-los em operação. Os gêmeos digitais parecem ser indispensáveis ​​aqui.

Vantagens dos gêmeos digitais para a indústria

• Redução de risco

A saúde e a segurança dos funcionários, bem como do meio ambiente, podem ser protegidas pelo uso do software de gêmeos digitais. Os objetivos de negócio podem ser mantidos através da redução de acidentes durante o processo produtivo. Com a tecnologia de gêmeos digitais, é muito mais fácil evitar tempos de inatividade dispendiosos.

• Qualidade dos produtos

Com o melhor insight proporcionado pelas simulações executadas por meio da tecnologia de gêmeos digitais, as empresas podem melhorar a qualidade de seus produtos e personalizá-los em tempo real, quando necessário.

• O custo de manutenção é menor

Os gêmeos digitais fornecem à empresa previsões relacionadas a todo o processo de produção. Isso permite que eles programem reparos ou trocas de peças antes que algo quebre.

Aplicações futuras de gêmeos digitais

Não há limite para a futura aplicação de gêmeos digitais. Atualmente, os gêmeos digitais ainda estão aprendendo suas novas habilidades, mas a quantidade de dinheiro investido e a quantidade de poder cognitivo aumentam exponencialmente a cada ano. Atualmente, o mercado de gêmeos digitais está crescendo principalmente em vários setores líderes, como manufatura, automotivo, aviação, energia, saúde e logística, mas prevê-se que seu desenvolvimento futuro abranja todas as áreas possíveis da atividade humana.

• Cidades inteligentes

A principal razão para os cientistas que desejam criar gêmeos digitais para cidades e vilas é a emissão de carbono gerada por enormes estruturas urbanas. Estima-se que as cidades produzem aproximadamente 70% de carbono e consomem mais de dois terços da energia mundial. Espera-se que muitas cidades como Miami, Nova York, San Diego e Jacarta, juntamente com a significativa área de terra na China e na Índia, fiquem submersas até 2050.

Um planejamento mais sustentável do desenvolvimento urbano e um melhor controle do tempo e dos recursos utilizados pela indústria da construção (atualmente altamente ineficiente) podem ajudar a reduzir o desperdício de energia e a emissão de carbono para a atmosfera. Os gêmeos digitais das cidades são a solução para o problema – eles podem ajudar a otimizar todos os processos de urbanização, como projeto, planejamento, construção e gerenciamento do dia-a-dia. Os gêmeos digitais podem reduzir o desperdício de energia proveniente de prédios antigos e mal isolados, bem como diminuir a emissão proveniente do fluxo de tráfego ineficaz.

Atualmente, existem muitos projetos de cidades urbanas em todo o mundo em andamento. Essas cidades ainda não têm seus gêmeos digitais, mas está por vir se os governos e os estados locais esperam mantê-los perfeitamente. A escala do projeto é imensa – a maioria das grandes cidades pretende ser inteligente mais cedo ou mais tarde. O Ministério da Habitação e Assuntos Urbanos do Governo da Índia selecionou 100 cidades para se tornarem inteligentes até 2023. Os estados e o governo são os principais investidores e iniciadores do projeto de cidades inteligentes indianas. Espera-se que todas as cidades indianas inteligentes permitam a participação de pessoas inteligentes por meio do uso de TIC (ferramentas baseadas em dispositivos móveis).

A China tem um número maior de projetos de cidades inteligentes em operação – quase 500. São 100 cidades líderes, com as mais conhecidas da lista como Pequim, Xangai, Shenzhen, Hangzhou, Chengdu e Wuhan. A maioria deles ainda está em construção, mas espera-se que a China seja o primeiro dos países da Terra a ser totalmente inteligente no futuro.

Algumas das maiores cidades inteligentes estão localizadas nos Estados Unidos, e são Nova York, Los Angeles, São Francisco, Phoenix, Salt Lake City, Denver, Miami e Minneapolis. Londres e Dubai também estão se tornando inteligentes, assim como Paris, Jacarta, Melbourne, Barcelona e Taipei. Como vemos, a maioria das maiores cidades pretende se tornar inteligente no futuro próximo, e todas elas terão seus gêmeos digitais eventualmente.

• A Terra e a Agricultura

Para maior controle sobre a emissão de dióxido de carbono, o gêmeo da Terra está sendo desenvolvido. Afirma-se que o gêmeo digital deve ajudar a prever mudanças no clima e prever os resultados de tais mudanças. O projeto começou em meados de 2021 e espera-se que dure pelo menos dez anos. No final, o modelo digital completo e altamente preciso da Terra será projetado. A réplica da Terra visa representar todos os processos que ocorrem na superfície da Terra. Alimentos, água e energia também serão monitorados por esse gêmeo.

Algumas das soluções relacionadas aos gêmeos digitais já são usadas na agricultura para impulsionar a produção de culturas como milho, trigo e soja. Os sensores monitoram o clima e a qualidade do solo. Eventos naturais como tornados, inundações e secas representam um risco para a segurança alimentar, previsões precisas fornecidas pela tecnologia de gêmeos digitais podem ser a solução para a agricultura.

• Gêmeos digitais humanos

Um mundo digital de cidades digitais inteligentes pode precisar de habitantes humanos digitais para prosperar. Os humanos podem ter seus gêmeos digitais e a tecnologia já permite a criação de tais entidades. Espera-se que os gêmeos digitais de humanos que levarão a vida digital entrem em uso antes do final da década, que é muito em breve. Prevê-se que esses gêmeos digitais estejam pensando e aprendendo com modelos reais – humanos.

Ameaças e preocupações

Gêmeos digitais de humanos podem ser úteis para empregadores, empresas e empresas, mas seriam igualmente benéficos para pessoas individuais? Pode ser altamente antiético e prejudicial às interações humanas. Gêmeos digitais humanos que aprenderão a habilidade necessária podem substituir os humanos e torná-los redundantes. Os empregadores podem decidir empregar um humano digital em vez de uma pessoa real, o que só é compreensível comparando os custos de vida de ambas as criaturas.

O fim da liberdade e do livre arbítrio. Entre os elogios sobre as funcionalidades dos gêmeos digitais das cidades estão aqueles que podem não ser tão benéficos para os humanos. Diz-se que os governos, ou outras entidades gestoras, podem controlar todos os aspectos vitais da vida no espaço urbano. O gêmeo digital será capaz de controlar o fluxo de tráfego – o que significa que talvez não seja possível viajar para onde deseja e controlar a temperatura dos quartos e da água usada nos apartamentos dos cidadãos – o que significa que você não poderá mais tomar banhos demorados .

A quantidade de poder e controle concedido pela tecnologia dos gêmeos digitais a autoridades desconhecidas e imprevistas que governarão nossas cidades é excessiva e perigosa – haverá um milhão de maneiras de punir indivíduos desobedientes, apenas pela manipulação do ambiente imediato da pessoa (falta de acesso a serviços, quantidade restrita de recursos, capacidade limitada de viajar).

Humanos reais podem ser forçados a viver em lugares pequenos e confinados, sem acesso à natureza ou a outras criaturas vivas. À medida que as empresas de varejo planejam migrar para a realidade virtual, as compras também serão realizadas em mídias virtuais. Parece que alguns dos principais designers da tecnologia de gêmeos digitais esqueceram que fazer compras não é apenas adquirir bens, mas tem mais a ver com: socialização, entretenimento e refresco para a mente.

Atualmente, existem exemplos vivos de cidades inteligentes que podem ser analisadas em relação às questões de ética e liberdade. Pequim está sendo elogiada por seu sistema de pagamento que permite a existência sem dinheiro em toda a cidade – todos os cidadãos do mundo seriam forçados a ter um dispositivo inteligente? Guangzhou substituiu as carteiras de identidade por smartphones – o sistema está totalmente operacional, mas permite um maior controle sobre os cidadãos individuais do que jamais foi possível. As pessoas que criticam o governo não têm mais chance de se esconder em Guangzhou.

A questão mais crucial sobre gêmeos digitais do espaço real (cidades, Terra, objetos) e gêmeos digitais de humanos é sobre a ligação entre o humano e sua réplica que é necessária para todo o processo – seja um smartphone ou outro dispositivo. A mudança para a realidade digital parece ser necessária para algumas áreas da vida humana, mas a tecnologia dos gêmeos digitais consome muita energia. Não deveríamos nos perguntar se todas as aplicações da tecnologia dos gêmeos digitais são realmente necessárias em todos os aspectos de nossa vida e quem exatamente deseja se beneficiar de fazer protótipos humanos viverem com gêmeos pensantes em algum mundo irreal, não natural e totalmente controlável? ?

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Autor: Robert Whitney

Especialista e instrutor em JavaScript que treina departamentos de TI. Seu principal objetivo é aumentar a produtividade da equipe, ensinando outras pessoas a cooperar efetivamente durante a codificação.

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