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

¿Te asustó ver Black Mirror? ¿Has pensado en el futuro con aprensión? Tenemos un mensaje para ti: hay una tecnología que debería hacerte reflexionar. El mundo irreal de Black Mirror se convierte en una realidad. Hablemos de gemelos digitales.

Gemelos digitales – tabla de contenido:

1. ¿Qué es un gemelo digital?
2. ¿Cuáles son los principales tipos de gemelos digitales?
3. ¿Cuál es la diferencia entre gemelos digitales y simulación?
4. Principales áreas de aplicación de los gemelos digitales
5. Ventajas de los gemelos digitales para la industria
6. Aplicaciones futuras 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 ser creado y existir como el objeto por sí mismo y estar vinculado con su modelo físico de manera permanente.

Todo esto significa que el concepto de gemelos digitales contiene tres elementos principales: espacio real con el objeto real, espacio virtual con 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 gemelos digitales fue introducida por primera vez en 1991 en la publicación titulada Mundos Espejo: o el Día en que el Software Pone el Universo en una Caja de Zapatos por el experto en computación de Yale David Gelernter. En la publicación, Gelernter argumenta que 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 imágenes de la misma manera que interactúan con la realidad que experimentan cada día. Gelernter predice que las computadoras se utilizarán 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, quien es acreditado con la primera aplicación de la idea en la fabricación. Presentó el concepto en 2002 en un evento dedicado a la Gestión del Ciclo de Vida del Producto. Inicialmente, el concepto se refería como el Modelo de Espacios Espejados. Sus artículos y publicaciones elogian la perfección y la usabilidad de los productos digitales que no solo son indistinguibles de sus modelos reales y son excelentes para pruebas y simulaciones.

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

¿Cuáles son los principales tipos de gemelos digitales?

Existen varios tipos de gemelos digitales, pero la principal diferencia radica en el área o profundidad de aplicación, por lo que podemos hablar de: gemelos de partes, gemelos de activos, gemelos de sistemas o gemelos de procesos. Los gemelos de partes son gemelos muy básicos, pequeños gemelos 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 gemelos de sistemas están en el siguiente nivel de complejidad. Esos gemelos replican sistemas funcionales enteros y permiten estudiar objetos físicos más grandes. Los gemelos de procesos reflejan el trabajo de enormes sistemas como fábricas u otras grandes estructuras. Los gemelos de procesos ayudan a observar interacciones complicadas y permiten la sincronización de elementos para lograr la máxima eficiencia operativa posible.

¿Cuál es la diferencia entre gemelos digitales y simulación?

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

Un gemelo digital, por el contrario, debe ser creado 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 está vinculada 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 ser utilizados de nuevo 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 extensamente en áreas como:

• Planificación urbana

Los gemelos digitales de las ciudades pueden mostrar datos espaciales realistas en sistemas 3D y 4D. La aplicación de gemelos permite una planificación urbana más coherente del entorno. Actualmente, cada vez más ciudades deciden unirse a Shanghái y Singapur y crear sus gemelos. Todos los datos están disponibles en tiempo real 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 el Medio Oriente tienen sus gemelos digitales creados al mismo tiempo.

• Industria automotriz

La segunda aplicación muy importante de los gemelos digitales la encontramos en la industria automotriz. Los automóviles tienen una estructura complicada que involucra muchos sistemas que deben trabajar juntos sin el riesgo de fallos. Los gemelos digitales ayudan a aumentar el rendimiento y la eficiencia de los vehículos. En el caso de los automóviles que funcionan con el apoyo de IA, 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 la salud se está aplicando a pacientes que necesitan ser diagnosticados y monitoreados. Se están construyendo modelos totalmente personalizados de pacientes. Estas réplicas permiten almacenar y rastrear 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 pueden ser producidos con el uso de gemelos digitales y estos pueden ser utilizados en cada etapa de la producción.

• Plantas de energía

Los gemelos digitales ayudan a establecer el cronograma para entidades tan enormes y complejas como las plantas de energía. Todo tipo de grandes motores y turbinas deben ser mantenidos regularmente y su funcionamiento depende en gran medida de procesos cíclicos que deben ser gestionados de manera ordenada para mantenerlos en funcionamiento. Los gemelos digitales parecen ser indispensables aquí.

Ventajas de los gemelos digitales para la industria

• Reducción de riesgos

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

• Calidad de los productos

Con la mejor visión proporcionada por simulaciones realizadas 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 rompa.

Aplicaciones futuras de los gemelos digitales

No hay límite para la futura aplicación de los 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 cada año exponencialmente. Hoy en día, el mercado de gemelos digitales está creciendo principalmente en varios sectores líderes como la fabricación, la automoción, la aviación, la energía, la salud y la logística, pero se predice que su desarrollo futuro abarcará todas las áreas posibles de la actividad humana.

• Ciudades inteligentes

La principal razón para los científicos que 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 una gran área de tierra en China e India, estén bajo el agua para 2050.

Una planificación más sostenible del desarrollo urbano y un mejor control sobre el 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 diseño, planificación, construcción y gestión diaria. Los gemelos digitales pueden reducir el desperdicio de energía proveniente de edificios viejos y mal aislados, así como disminuir la emisión proveniente 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 están por venir si los gobiernos y los estados locales esperan mantenerlas 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 en India. Se espera que todas las ciudades inteligentes indias permitan la participación de personas inteligentes a través del uso de TIC (herramientas basadas en móviles).

China tiene un mayor número de proyectos de ciudades inteligentes en operación: casi 500. Hay 100 ciudades líderes, con las más conocidas en la lista como Pekín, Shanghái, Shenzhen, Hangzhou, Chengdu y Wuhan. La mayoría de ellas aún están en construcción, pero se espera que China sea el primer país en la Tierra en ser completamente inteligente en el futuro.

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

• 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 prever los resultados de tales cambios. El proyecto comenzó a mediados de 2021 y se espera que dure al menos diez años. Al final, se diseñará un modelo digital completo y altamente preciso de la Tierra. La réplica de la Tierra tiene como objetivo representar todos los procesos que ocurren en la superficie terrestre. La comida, el agua y la energía también serán monitoreadas a través de este gemelo.

Algunas de las soluciones relacionadas con los gemelos digitales ya se utilizan en la agricultura para aumentar la producción de cultivos como maíz, trigo y 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 tales entidades. Se espera que los gemelos digitales de humanos que llevarán una vida digital estén en uso antes del final de la década, lo cual es bastante pronto. Se predice que estos gemelos digitales pensarán y aprenderán 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 las personas individuales? Puede resultar altamente no 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 emplear a un humano digital en lugar de a una persona real, lo cual es comprensible al comparar 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 están aquellos que pueden no ser tan beneficiosos para los humanos en absoluto. Se dice que los gobiernos, o otras entidades de gestión, podrían ser capaces de 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 uno puede no ser capaz de viajar a donde desea y controlar la temperatura de las habitaciones y el agua utilizada en los apartamentos de los ciudadanos, lo que significa que puede que ya no puedas tomar duchas largas.

La cantidad de poder y control otorgada por la tecnología de gemelos digitales a autoridades desconocidas e impredecibles que gobernarán nuestras ciudades es excesiva y peligrosa: habrá un millón de formas de castigar a individuos desobedientes, solo manipulando el 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 otros seres vivos. A medida que las empresas minoristas planean trasladarse a la realidad virtual, las compras se realizarán a través de medios virtuales también. Parece que algunos de los principales diseñadores de la tecnología de gemelos digitales han olvidado que comprar no solo se trata de adquirir bienes, sino que tiene más que ver con: socializar, entretenimiento y refresco para la mente.

Actualmente, hay ejemplos vivos de ciudades inteligentes que pueden ser analizados en relación con cuestiones éticas y de libertad. Pekín es elogiada por su sistema de pago que permite la existencia sin efectivo en toda la ciudad: ¿se verían obligados todos los ciudadanos del mundo a tener un dispositivo inteligente? Guangzhou ha reemplazado las tarjetas de identificación con teléfonos inteligentes: el sistema está completamente operativo, pero permite un mayor control sobre los ciudadanos individuales que nunca fue posible. 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, 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: ¿sería 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 gemelos digitales es muy consumidora de energía. ¿No deberíamos preguntarnos si todas las aplicaciones de la tecnología de gemelos digitales son realmente necesarias en todos los aspectos de nuestra vida y quién exactamente desea beneficiarse de tener prototipos humanos viviendo con gemelos pensantes en un mundo irreal, antinatural y completamente controlable?

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