Los gemelos digitales, un instrumento cada vez más útil para la ciencia y la defensa
La tecnología de gemelos digitales mejora la gestión y operación de sistemas complejos como el telescopio espacial James Webb, integrando datos para simulaciones precisas y optimizando procesos en diversos campos. Artículo publicado en technologyreview.es y recomendado por Digital Skills Institute el 20 de noviembre de 2024.
En los últimos años, la tecnología de gemelos digitales ha emergido como una herramienta invaluable para múltiples campos, desde la ciencia espacial hasta la defensa y la industria. Esta innovación permite crear simulaciones detalladas y precisas de sistemas complejos, lo que a su vez facilita su gestión, mantenimiento y mejora. Uno de los ejemplos más destacados de esta tecnología es su aplicación en el telescopio espacial James Webb (JWST) de la NASA, un proyecto que supuso un desafío técnico monumental, evaluado en unos 10.000 millones de dólares.
El lanzamiento del JWST y su despliegue en el espacio fue un proceso sumamente complicado. Se requería una coordinación perfecta para que su parasol, semejante al tamaño de una pista de tenis, y sus espejos —compuestos por segmentos hexagonales— se desplegaran correctamente. Había 344 posibles fallos que los ingenieros debían evitar. Para gestionar este riesgo, los científicos de Raytheon, encargados del software de control del telescopio, implementaron un gemelo digital, una réplica virtual que les permitió observar y predecir el comportamiento del telescopio en tiempo real.
Los gemelos digitales se basan en modelos de alta fidelidad que integran datos provenientes del objeto real al que representan. En el caso del JWST, esto supuso recibir información del telescopio en tiempo real y simularla en un entorno 3D, facilitando la visualización y el control de sus movimientos. Esta estrategia ha sido clave para asegurar que el JWST funcione como estaba planeado y se ha convertido en un aspecto central de la actividad operativa del telescopio.
La idea de los gemelos digitales no es nueva; se introdujo en 2002 por el investigador Michael Grieves. Su aplicación inicial se centró en la manufactura y los negocios, brindando un modelo digital de un producto que se actualiza constantemente con información del mundo real. El término se popularizó tras ser empleado por la NASA en un informe en 2010. Desde entonces, la tecnología ha evolucionado enormemente, beneficiándose de los avances en conectividad a través del Internet de las cosas y el incremento de la potencia computacional a través de la nube.
Hoy en día, los gemelos digitales incorporan inteligencia artificial y aprendizaje automático, lo que les permite analizar grandes volúmenes de datos para mejorar la toma de decisiones. En el caso del JWST, esta tecnología ha permitido manejar 800 millones de puntos de datos diariamente, ayudando a predecir el impacto de las actualizaciones de software y a formar a los operadores.
Los beneficios de los gemelos digitales trascienden el ámbito de la astronomía. En el CERN, los gemelos digitales han sido utilizados para el desarrollo de detectores y la supervisión de equipos críticos. Del mismo modo, la Agencia Espacial Europea explora la creación de un gemelo digital del planeta Tierra, usando datos satelitales para modelar y prever fenómenos terrestres. Un caso más local y destacable es el del Gran Telescopio Canarias, donde se ha implementado un sistema basado en gemelos digitales que facilita significativamente la operación diaria del observatorio.
La aplicación de esta tecnología no solo está revolucionando cómo se gestionan y operan los sistemas complejos en la ciencia, sino que también está influyendo en la defensa y la industria. Los gemelos digitales permiten la simulación de escenarios diversos, reduciendo el margen de error y optimizando procesos. Así, esta tecnología promete seguir integrándose en muchos otros campos, aportando precisión y eficiencia a múltiples disciplinas que requieren gestión y control de sistemas avanzados.
