Un gemelo digital es una representación virtual precisa de un objeto, sistema o proceso del mundo real, que permite analizar, simular y predecir su comportamiento mediante datos en tiempo real.
Este concepto se encuentra estrechamente vinculado con el de industria 4.0, la cual integra tecnologías avanzadas como internet de las cosas (IoT), big data, inteligencia artificial (IA) y la computación en la nube (cloud computing).
En la industria 4.0, los gemelos digitales son fundamentales para optimizar procesos de manufactura, realizar mantenimiento predictivo y fomentar la mejora continua, proporcionando una visión detallada y dinámica de los sistemas industriales.
En el contexto de las smart cities, los gemelos digitales emergen como una Tecnología Habilitadora Digital (THD) clave, transformando la gestión y el desarrollo urbano. Al aprovechar datos provenientes de censos, sensores de movilidad, redes de telefonía y transacciones financieras, se puede construir una réplica virtual de la ciudad.
Esta ciudad virtual no solo refleja la infraestructura física, sino también los patrones de comportamiento y las dinámicas sociales y económicas de sus habitantes
La relación entre las smart cities y los gemelos digitales se basa en la capacidad de estos últimos para simular situaciones futuras y anticipar impactos, lo que resulta esencial para un diseño sostenible urbano.
Una smart city puede utilizar su gemelo digital para evaluar el efecto de nuevas infraestructuras de transporte, prever la evolución del tráfico o analizar el impacto de eventos climáticos extremos. Al simular diferentes escenarios, los responsables de la planificación urbana pueden tomar decisiones más informadas, mitigando riesgos y optimizando recursos.
Mientras que las smart cities se han caracterizado por llenar las calles de sensores con el objetivo de recopilar la mayor cantidad de datos posible, los gemelos digitales llevan esta capacidad de monitorización paso más allá, ya que pueden responder a 5 preguntas fundamentales: qué hay, qué pasa, qué pasará, qué pasó y qué pasaría si. Estas preguntas permiten a los administradores de la ciudad comprender no sólo el estado actual de la infraestructura y los servicios, sino también prever futuros desafíos y oportunidades.
El desarrollo de un gemelo digital de una ciudad contribuye significativamente al triple balance de la sostenibilidad: ambiental, social y económica. En términos ambientales, permite optimizar el uso de recursos y reducir emisiones al predecir y gestionar el consumo energético y las redes de transporte. Socialmente, mejora la calidad de vida de los ciudadanos al facilitar la planificación de servicios públicos y la respuesta a emergencias. Económicamente, impulsa la eficiencia operativa y atrae inversiones mediante la creación de un entorno urbano resiliente y adaptativo.
Numerosas ciudades han comenzado a implementar gemelos digitales para mejorar su gestión urbana. En Nueva York (EEUU), por ejemplo, el proyecto de gemelo digital de la ciudad se utiliza para simular el impacto de desastres naturales, mejorar la gestión del tráfico y planificar el desarrollo urbano. Al utilizar datos en tiempo real de múltiples fuentes, Nueva York puede prever problemas y coordinar respuestas de manera más efectiva.
Shanghái (China) también ha adoptado esta tecnología, creando un gemelo digital que abarca la infraestructura de transporte, edificios y redes de servicios públicos. Este modelo virtual permite a los planificadores urbanos de Shanghái analizar el impacto de nuevos proyectos de construcción y gestionar los recursos de manera más eficiente, mejorando la calidad de vida de sus ciudadanos.
En Helsinki (Finlandia), el gemelo digital se utiliza para fomentar la transparencia y la participación ciudadana. Los habitantes pueden acceder a la plataforma virtual para entender cómo se está desarrollando su ciudad y proporcionar retroalimentación en tiempo real. Esto no sólo mejora la planificación urbana, sino que también fortalece la relación entre los ciudadanos y el gobierno local.
Zúrich (Suiza) ha implementado un gemelo digital para optimizar la gestión de su infraestructura y servicios públicos. El gemelo digital de Zúrich se utiliza para monitorizar el consumo energético, gestionar el tráfico y planificar el desarrollo sostenible. Al integrar datos de múltiples fuentes, Zúrich puede anticipar problemas y responder de manera proactiva, garantizando una ciudad más eficiente y sostenible.
El futuro del concepto de gemelo digital en las smart cities es prometedor y está lleno de potencial para transformaciones aún más profundas. Los próximos pasos en su desarrollo incluyen:
- Integración de THD Avanzadas: La incorporación de tecnologías emergentes como la inteligencia artificial avanzada y el 5G permitirá que los gemelos digitales sean más precisos y capaces de procesar grandes volúmenes de datos en tiempo real. Esto mejorará la capacidad predictiva y la toma de decisiones.
- Expansión de datos y fuentes: A medida que más dispositivos IoT se desplieguen en las ciudades, la cantidad y diversidad de datos disponibles aumentarán. Esto permitirá que los gemelos digitales sean más detallados y reflejen con mayor exactitud la realidad urbana.
- Participación ciudadana y transparencia: Fortalecer la participación de los ciudadanos en el desarrollo y el uso de gemelos digitales, mediante plataformas abiertas y accesibles, mejorará la confianza y la colaboración entre los residentes y las autoridades locales.
- Colaboración internacional: La cooperación entre ciudades de diferentes partes del mundo para compartir conocimientos, tecnologías y mejores prácticas en el uso de gemelos digitales acelerará la innovación y la implementación efectiva de estas tecnologías.
- Regulación y estándares: El desarrollo de marcos regulatorios y estándares globales para el uso de gemelos digitales garantizará la privacidad, la seguridad y la interoperabilidad de los datos, facilitando su adopción generalizada.
En conclusión, los gemelos digitales representan una evolución clave en la gestión y desarrollo de las ciudades inteligentes, ofreciendo una herramienta integral para el análisis y la toma de decisiones, pues integra grandes cantidades de datos y simula escenarios futuros, lo que permite a las ciudades anticipar desafíos, optimizar recursos y mejorar la calidad de vida de sus habitantes, alineándose con los principios de sostenibilidad.
Las experiencias de ciudades pioneras revelan el potencial de los gemelos digitales para transformar la vida urbana y asegurar un futuro más ecointeligente.
