Los gemelos digitales irrumpieron en la vanguardia de la historia durante el infame incidente del Apolo 13 de 1970. Cuando el destino de tres astronautas pendía de un hilo en el frío mortal del abismo cósmico, fue la magia de los gemelos digitales la que ayudó a encontrar la única forma posible de salvar a las personas y aterrizar con éxito la nave espacial. Ahora, medio siglo después, los gemelos digitales siguen siendo una de las tecnologías más prometedoras e indican el camino hacia una nueva era de la civilización humana.
En este artículo, definiremos el término "gemelos digitales" y lo ilustraremos con un ejemplo canónico del campo de la domótica. También veremos la rica historia de los gemelos digitales y veremos por qué están atrayendo tanto interés en la actualidad. En conclusión, tocaremos las maravillosas perspectivas que nos prometen los gemelos digitales y veremos cómo nosotros, profesionales de las tecnologías innovadoras, podemos acercar este brillante futuro, utilizando gemelos digitales y tecnologías exponenciales cercanas: inteligencia artificial, Internet de las cosas, realidad mixta, robótica y otros. ...
Que son los gemelos digitales
Para evitar el destino de la antigua Babilonia, debemos hablar el mismo idioma cuando hablamos de gemelos digitales. Esta es mi definición favorita de gemelos digitales, que, desde mi punto de vista, es sucinta y captura con precisión su esencia:
Un gemelo digital es un modelo virtual sincronizado de cualquier objeto, sistema, personas, procesos y entornos. El gemelo digital rastrea el pasado y predice el futuro.
Esta breve definición contiene varias ideas importantes que deben ser desarrolladas:
- Objetos abstractos
Los gemelos digitales no se limitan al ámbito de los objetos físicos; también pueden representar conceptos muy complejos como sistemas y procesos. Por ejemplo, una de las áreas de desarrollo prometedoras en 2020 es el gemelo digital del gobierno. Otro ejemplo relevante es el gemelo digital de la propagación de un virus. -
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Por lo tanto, la definición anterior nos ayudó a identificar la relación de tres vías entre los gemelos digitales, el Internet de las cosas, la inteligencia artificial y el aprendizaje automático: el gemelo digital utiliza la inteligencia artificial para el procesamiento de información de los datos, y el Internet de las cosas proporciona un flujo masivo de información para la inteligencia artificial hambrienta de datos. A su vez, la inteligencia artificial le da al Internet de las cosas un comportamiento más inteligente, que es necesario para un funcionamiento seguro en el mundo real, donde el costo del error es mayor debido al riesgo físico para las personas y la propiedad. Recordemos esta relación; veremos su impacto más adelante.
Ejemplo canónico de gemelos digitales
Un ejemplo clásico de gemelos digitales es el concepto de edificio inteligente. Imagine una sala de conferencias con numerosos dispositivos IoT: un sensor de presencia, un sensor de entrada / salida, un termostato inteligente, mobiliario inteligente (capaz de detectar si los asientos están ocupados), una cámara de conferencias que puede contar personas, etc. Todas estas tecnologías son valiosas, pero es posible que necesitemos una respuesta a una pregunta simple: "¿Está la sala de conferencias ocupada o libre?" Por lo tanto, podemos crear un gemelo digital de esta sala de conferencias, que recopilará datos de todos los dispositivos inteligentes en ella y podrá describir la sala con un nivel superior de abstracción del dominio de un edificio inteligente, lo que ayuda a responder la pregunta original.Podemos ir más arriba en la jerarquía de edificios inteligentes y agrupar todas las habitaciones de un piso en un gemelo digital de ese piso, por ejemplo, para controlar los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado. A continuación, pasamos al nivel del gemelo digital de todo el edificio, donde se regularán temas importantes de protección y seguridad. También está el aspecto dinámico de los gemelos digitales: ascensores que pueden viajar de un piso al siguiente y personas que se mueven de una habitación a otra o comparten trabajos. Los datos recopilados por los gemelos digitales tendrán capacidades predictivas para predecir la congestión del ascensor y la demanda de habitaciones según la hora del día y el día de la semana.A continuación, pasamos al nivel del gemelo digital de todo el edificio, donde se regularán temas importantes de protección y seguridad. También está el aspecto dinámico de los gemelos digitales: ascensores que pueden viajar de un piso al siguiente y personas que se mueven de una habitación a otra o comparten trabajos. Los datos recopilados por los gemelos digitales tendrán capacidades predictivas para predecir la congestión del ascensor y la demanda de habitaciones según la hora del día y el día de la semana.A continuación, pasamos al nivel del gemelo digital de todo el edificio, donde se regularán temas importantes de protección y seguridad. También está el aspecto dinámico de los gemelos digitales: ascensores que pueden viajar de un piso al siguiente y personas que se mueven de una habitación a otra o comparten trabajos. Los datos recopilados por los gemelos digitales tendrán capacidades predictivas para predecir la congestión del ascensor y la demanda de habitaciones según la hora del día y el día de la semana.recopilados por gemelos digitales, tendrán capacidades predictivas que predicen la congestión del ascensor y la demanda de habitaciones según la hora del día y el día de la semana.recopilados por gemelos digitales, tendrán capacidades de predicción que predicen la congestión del ascensor y la demanda de habitaciones según la hora del día y el día de la semana.
Este ejemplo demuestra que los gemelos digitales están diseñados para lograr objetivos comerciales específicos, como maximizar el espacio de oficina, junto con una mayor satisfacción del cliente a través de predicciones precisas de la disponibilidad de espacio (lo que evita a los clientes una mala experiencia cuando llegan a una oficina llena). Entre otras cosas, cuando cambian los objetivos comerciales, el mismo objeto del mundo real tendrá un gemelo digital diferente.
Historia de los gemelos digitales
El primer uso del término "gemelo digital" se originó en un informe de la NASA de 2010 sobre modelado y simulación ( https://www.nasa.gov/pdf/501321main_TA11-MSITPDRAFT-Nov2010-A1.pdf). La técnica descrita en el informe se desarrolló en vista de la necesidad de construir una simulación ultrarrealista de una nave espacial durante la construcción, las pruebas y los vuelos. El gemelo digital fue el resultado natural de la investigación de la NASA durante el programa Mercury, que ha estado creando gemelos desde finales de la década de 1950. En aquellos días, las simulaciones se realizaban en computadoras analógicas, que luego se actualizaron a mainframes digitales en la primera mitad de la década de 1960. La foto de abajo muestra el centro de simulación de lanzamiento de la nave espacial Apollo de fines de la década de 1960; en ese momento tenía 15 simuladores funcionando en 8 computadoras centrales.
Además de las capacidades de simulación avanzadas, la NASA tenía un sistema para transmitir datos de telemetría altamente detallados desde la nave espacial Apollo. La simulación de alta calidad, combinada con la función de "copia en vivo" creada por telemetría en tiempo real, nos permite, sin exagerar, considerar el caso de la NASA como el primer verdadero gemelo digital.
Gemelos digitales hoy
Volviendo a los tiempos modernos, cabe señalar que la creciente popularidad de los gemelos digitales en su sentido moderno coincidió con el pico de popularidad del Internet de las cosas y la inteligencia artificial en una especie de ciclo de madurez tecnológica (Hype Cycle) de Gartner. Tenga en cuenta que tanto IoT como el aprendizaje automático ocupan un lugar destacado en el ciclo Gartner Hype 2015.
En 2016, los gemelos digitales ingresaron al ciclo Gartner Hype y en 2018 estaban en la parte superior de la curva.
La estrecha relación entre Internet de las cosas y los gemelos digitales, sin embargo, no es una coincidencia. Como descubrimos anteriormente, la Internet de las cosas es lo que da vida al gemelo digital a través de la telemetría en tiempo real transmitida por los dispositivos correspondientes. Es el Internet de las cosas que conecta una entidad física y su gemelo digital, ayudándolos a trabajar juntos para lograr los objetivos comerciales de un escenario particular.
¿Qué puedes crear con gemelos digitales?
Los gemelos digitales pudieron demostrar sus superpoderes en el siglo pasado, y los astronautas del Apolo 13 son un ejemplo vivo de ello. Imaginemos cuántas vidas pueden mejorar los gemelos digitales con la ayuda de tecnologías tan modernas como la inteligencia artificial con su magia de aprendizaje profundo, las "nubes" con sus recursos informáticos ilimitados y el Internet de las cosas, que pronto se acercará más a todos los habitantes de la tierra. La civilización humana necesita la ayuda de tecnologías poderosas como los gemelos digitales para hacer frente a sus problemas más graves: enfermedades graves y cambio climático, escasez de alimentos y viviendas, sistemas de salud y atención a los ancianos imperfectos, pobreza y desigualdad, etc.
Para nosotros, los profesionales de la alta tecnología, esta es una oportunidad para llevar los increíbles beneficios de los gemelos digitales tanto a las personas como a las grandes empresas. Comenzar con los gemelos digitales no es tan difícil y hay muchas formas de hacerlo: aplique su experiencia con las tecnologías en la nube o use su conocimiento del procesamiento de datos. Puede ser un experto en el dominio que intenta implementar gemelos digitales en un escenario vertical. Trabajar con gemelos digitales requiere los esfuerzos combinados de una amplia variedad de personas, y no solo técnicas, ya que las soluciones tecnológicas exponenciales de hoy prosperan en un entorno colaborativo. El nuevo aumento de interés en los gemelos digitales, que comenzó el año pasado, solo crecerá en el futuro.Ya se han presentado los primeros ejemplos de la implementación de gemelos digitales modernos, y podemos esperar nuevos en el día a día. Algunos proveedores de tecnología ya tienen gemelos digitales en sus plataformas, como Azure:https://azure.microsoft.com/services/digital-twins/ La
generación actual de servicios de gemelos digitales en Azure admite los modelos de dominio complejos que se muestran en el diagrama de arquitectura anterior. Además, el lanzamiento inminente de la próxima generación de servicios de gemelos digitales de Azure se anunció en el reciente evento Microsoft Build 2020.
Para terminar, debemos estar preparados para ayudar a nuestros clientes a implementar con éxito sus iniciativas de gemelos digitales como creadores de tecnología. ¿Qué creará USTED con gemelos digitales para mejorar su vida?
Autor: Podnozov Andre, consultor senior
Andrey vive en Seattle y trabaja como arquitecto de IoT en Luxoft, una empresa de tecnología DXC. Ayuda a los clientes a implementar con éxito soluciones de IoT en apoyo de sus iniciativas de transformación digital. Andrey tiene más de 20 años de experiencia en tecnologías distribuidas y en la nube, así como experiencia en investigación en entornos científicos y comerciales. Como resultado de trabajar para dos de los proveedores de nube más grandes, Andrey está certificado como arquitecto tanto en Azure como en AWS. Recientemente, ayudó a Microsoft a crear un nuevo examen de certificación, AZ-220: Azure IoT Developer Specialty.