Qué son los gemelos digitales (y algunos ejemplos transformadores)

Vivimos en un mundo en el que las fronteras entre lo digital y lo físico son cada vez más difusas, con una interacción creciente entre ambas esferas. Ya hemos hablado del poder de la realidad aumentada en campos como la construcción o la gestión del agua, pero si hay un área que refleja este nuevo paradigma son los gemelos digitales. Esta herramienta se usa ya cotidianamente en el sector de las energías renovables y está ayudando a entender mejor lo que sucede en el mundo físico, y en ocasiones a intervenir directamente en él. Sigue leyendo si quieres conocer a fondo en qué consiste esta tecnología y algunos ejemplos de sus aplicaciones.

En este artículo te explicamos:

• Qué son los gemelos digitales
• Cómo funcionan
• Sus principales beneficios
• Ejemplos de aplicaciones
• El futuro de los gemelos digitales

¿Qué son los gemelos digitales?

De forma resumida, un gemelo digital es una réplica virtual de un objeto, un sistema o un proceso físico que se actualiza continuamente con datos del mundo real. Es decir, más que una maqueta es una representación de la realidad física en el tiempo que permite comprobar su evolución de forma fácil y accesible.

Así, hablaríamos de un gemelo digital de las arboledas de una ciudad, tal como permite la tecnología Tree-D Fusion desarrollada por el MIT estadounidense en el que la representación virtual va modificándose a medida que los árboles crecen y mueren.

Los gemelos digitales pueden representar desde un parque éolico hasta ciudades enteras con niveles de precisión casi ilimitados. Entre sus principales características se cuentan las siguientes:

• Integración de datos en tiempo real procedentes de sensores presentes en el modelo físico. Los datos se transmiten de forma inalámbrica a la nube donde se procesan y analizan.
• Simulación y modelado para la creación de modelos predictivos que optimicen el rendimiento. Por ejemplo, es posible anticipar el desgaste de una máquina o un vehículo.
• Bucles de retroalimentación que introducen mejoras por medio de aprendizaje automático o machine learning. Así, se pueden introducir distintos parámetros para encontrar la configuración óptima tras analizar los distintos escenarios.

¿Cómo funciona un gemelo digital?

Los gemelos digitales combinan múltiples tecnologías para lograr estos resultados. Principalmente, requieren sensores para enlazarlos con el mundo real, pero también software de IA y renderizado 3D entre otros.

• Internet of Things (IoT). Estos sensores capturan información de los sistemas físicos, con parámetros como temperatura, humedad, movimiento o posición en el espacio.
• Simulación y modelado 3D. Este software permite generar una representación visual detallada que facilita el análisis.
• Inteligencia artificial y aprendizaje automático. El uso de modelos predictivos por medio de IA permite comprender cómo un modelo se comportará en diversas circunstancias a lo largo del tiempo.
• Almacenamiento en la nube. Los gemelos digitales suponen una ingente cantidad de datos que almacenar y procesar. Además, esto posibilita el acceso por parte de usuarios en distintas ubicaciones.
• Conectividad 5G. El uso de tecnologías de transmisión de baja latencia permite obtener diagnósticos prácticamente en tiempo real.

Principales beneficios

Se trata de una tecnología que ya está demostrando su potencial en diversos aspectos. En la actualidad las empresas están utilizando los gemelos digitales para introducir estas mejoras:

• Mejora de eficiencia, ya que permite identificar cuellos de botella y optimizar procesos.
• Mantenimiento predictivo, al anticipar fallos antes de que se produzcan, lo que redunda en una mejor seguridad.
• Reducción de costes, al mejorar el uso de recursos.
• Ayuda en la toma de decisiones, al aportar datos relevantes.
• Sostenibilidad en los procesos, al reducir el consumo de energía y el impacto medio ambiental de las acciones.

Ejemplos de áreas de impacto de los gemelos digitales

Tal como hemos señalado, los gemelos digitales ya están contribuyendo en distintos campos de la economía. Estos son algunos de los ejemplos más destacados:

• Energía renovable. En el mundo energético se utilizan los gemelos digitales para monitorizar parques eólicos, predecir necesidades de mantenimiento y optimizar la producción de energía bajo distintos escenarios de demanda.
• Gestión del agua. Compañías como ACCIONA llevan años explorando esta tecnología en el sector del tratamiento de agua. Por ejemplo, al crear una réplica de una depuradora o una desaladora para detectar averías o puntos de mejora en la eficiencia.
• Ciudades inteligentes. La posibilidad de replicar ciudades en un entorno virtual facilita la gestión del tráfico y el consumo de energía, así como la gestión de incidencias meteorológicas y el mantenimiento de infraestructuras. Singapur sería un ejemplo de ciudad que ha apostado por esta tecnología.
• Arquitectura. Dentro de las ciudades inteligentes, también es posible crear gemelos digitales de edificios, ya sea en el proceso de construcción o de edificios inteligentes ya completados, lo que ofrece mejoras en el mantenimiento y la eficiencia energética.
• Industria aeroespacial y de automoción. El uso de gemelos digitales de vehículos permite llevar a cabo pruebas de integridad y resistencia en escenarios extremos. Un ejemplo de ello es el uso que hace la NASA de gemelos digitales de sus naves  
• Medicina y hospitales. Ya es posible replicar cuerpos de pacientes para llevar a cabo intervenciones quirúrgicas de prueba sin peligro para las personas.

¿Cuál es el futuro de los gemelos digitales?

Los gemelos digitales ya no son una tecnología del futuro; son una realidad que está transformando sectores clave como la industria, la salud, la energía y las ciudades inteligentes. Su capacidad para optimizar procesos, reducir costes y mejorar la toma de decisiones basada en datos ha convertido esta herramienta en un elemento esencial para la eficiencia operativa.

A medio plazo, la evolución de la inteligencia artificial, el Internet de las Cosas y la computación en la nube impulsará el desarrollo de gemelos digitales aún más avanzados, capaces de operar de forma autónoma y aprender de su entorno en tiempo real.

La expansión de esta tecnología a nuevos sectores, como la agricultura, el comercio minorista y la logística, permitirá optimizar aún más los recursos y reducir el impacto ambiental de numerosas actividades. En un mundo cada vez más digitalizado, los gemelos digitales no solo serán una ventaja competitiva, sino que constituirán una pieza clave en la transición hacia un futuro más eficiente, sostenible en el que los datos sirvan como base para la toma de decisiones.  

Fuentes:

• MIT