Aitor Arnaiz: “Los modelos digitales permiten simular cirugías con precisión y reducir riesgos, además de prever catástrofes naturales”

Este 11 de febrero, los gemelos digitales se convirtieron en el tema central de la Comisión de Transformación Digital de la Cámara de Comercio de Bilbao. En este encuentro, Aitor Arnaiz, Director de la Unidad de Sistemas de Información Inteligentes de Tekniker, impartió una ponencia que introdujo a los asistentes en este concepto y en las posibilidades que abre para las empresas de nuestro entorno. En la exposición repasó la historia del concepto y sus posibles aplicaciones en el mundo real.

Un gemelo digital es una representación virtual de un objeto, sistema o proceso real, que permite simular, analizar y optimizar su comportamiento en distintos escenarios. “Los gemelos digitales pueden servir para modelar sistemas, pero también para optimizar su operación en tiempo real mediante retroalimentación de datos”, afirmó Arnaiz. Esta idea parte del caso del Apolo 13, cuando la NASA utilizó simulaciones para predecir el comportamiento de los módulos espaciales y resolver problemas críticos a distancia y al momento.

Antes de que existieran los sistemas modernos, se usaban simuladores para probar diferentes configuraciones operativas. Gracias a estos simuladores, se pudieron establecer parámetros clave y evaluar maniobras sin necesidad de realizar pruebas físicas. En la actualidad, la tecnología ha avanzado, permitiendo la integración de inteligencia artificial y modelos de simulación en entornos más complejos. Estos modelos sirven para hacer “evaluaciones de riesgo, incluso previsiones sobre catástrofes naturales. Todo eso es susceptible de convertirse en un modelo digital”.

La inteligencia artificial juega un papel fundamental en la evolución de los gemelos digitales, ya que permite procesar grandes volúmenes de datos en tiempo real y generar predicciones más precisas. “Los sistemas de inteligencia artificial generativa pueden complementar los gemelos digitales, pero aún queda mucho por explorar en su integración”, cree Arnaiz. Sin embargo, la implementación de estos sistemas requiere un equilibrio entre modelos basados en datos y modelos físicos fundamentados en conocimientos científicos. A pesar de todo, piensa Arnaiz que “es posible que los sistemas híbridos de IA y gemelos digitales sean la mejor solución”.

¿En qué campos se pueden emplear los gemelos digitales?

Los gemelos digitales tienen una amplia variedad de aplicaciones posibles. Gracias a su cada vez mayor capacidad para replicar y analizar entornos físicos en un espacio virtual es posible emplearlos en sectores que van desde la ingeniería hasta la salud. Su implementación está transformando industrias y ofreciendo nuevas oportunidades para la innovación en campos como:

• Industria y fabricación: Se pueden emplear para mejorar la eficiencia de las plantas de producción. Empresas de automoción, por ejemplo, utilizan esta tecnología para simular el ensamblaje de vehículos, optimizando procesos y reduciendo desperdicios. Además, en la manufactura avanzada, ayudan a predecir el desgaste de maquinaria y prevenir fallos antes de que ocurran.
• Aeronáutica y transporte: En el ámbito de la aviación, las aerolíneas y fabricantes como Boeing y Airbus emplean gemelos digitales para monitorear el estado de sus aviones en tiempo real, permitiendo un mantenimiento más eficiente. De igual manera, en la gestión del tráfico aéreo, ayudan a prever congestionamientos y optimizar rutas de vuelo.
• Medicina y salud: En el sector médico están revolucionando la forma en que se diagnostican y tratan enfermedades. Desde modelos 3D de órganos para cirugías de precisión hasta simulaciones de enfermedades para personalizar tratamientos, esta tecnología ofrece nuevas oportunidades para mejorar la atención al paciente.
• Infraestructura y urbanismo: En ciudades como Singapur se han implementado modelos digitales de su entorno urbano para gestionar el tráfico, la energía y los servicios públicos de manera eficiente. Asimismo, en la arquitectura, se utilizan para predecir el comportamiento de estructuras y optimizar diseños. Mediante los gemelos digitales es posible planificar el tráfico, gestionar recursos y mejorar la calidad de vida de los ciudadanos de una urbe.

Desafíos y futuro de los gemelos digitales

A pesar de su enorme potencial, la implementación de gemelos digitales presenta ciertos desafíos en el corto plazo. “La interconectividad y la interoperabilidad son desafíos clave para los gemelos digitales en su aplicación a gran escala”, cree Arnaiz. Algunos de los principales desafíos que presenta el desarrollo de esta tecnología son:

• Gestión y calidad de los datos: “La gestión en tiempo real de grandes cantidades de datos se está consiguiendo, pero sigue siendo el principal cuello de botella”, afirmó Arnaiz. Este proceso requiere de tecnología avanzada como sensores de alta precisión, infraestructuras de almacenamiento robustas y algoritmos capaces de filtrar datos irrelevantes. La calidad y confiabilidad de los datos es crucial para que los modelos digitales sean efectivos.
• Interoperabilidad: En un entorno donde existen numerosas plataformas tecnológicas y estándares distintos, lograr la integración fluida entre sistemas es un desafío técnico clave. Empresas y gobiernos están trabajando en normativas y protocolos para facilitar la conectividad y el intercambio de datos entre diferentes soluciones digitales.
• Coste y escalabilidad: Desarrollar y mantener un Gemelo Digital puede ser costoso, lo que limita su aplicación en pequeñas y medianas empresas. Sin embargo, el avance de la computación en la nube y el abaratamiento de la tecnología está permitiendo que cada vez más organizaciones accedan a estas herramientas.

A pesar de estos desafíos, la evolución de la inteligencia artificial, el aprendizaje automático y la computación cuántica están facilitando la adopción de los gemelos digitales en diversas industrias. Con la integración de tecnologías avanzadas su impacto seguirá creciendo en los próximos años, acercándonos cada vez más a una nueva era de simulación y optimización en el mundo digital y físico.