Gêmeos digitais são representações virtuais de objetos reais. Essas réplicas são utilizadas para simular situações e gerar oportunidades de melhoria e otimização de processos, além de antecipar gargalos em operações.
A aplicação de tal tecnologia é promissora: a expectativa é de que o mercado de tecnologia voltado para o desenvolvimento de gêmeos digitais cresça 10 vezes até 2030, de acordo com informações da Forbes.
A seguir, entenda o conceito de gêmeos digitais, suas características, exemplos de aplicação e as vantagens que oferecem para os negócios.
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O que são gêmeos digitais
Os gêmeos digitais podem ser entendidos como representações virtuais precisas e dinâmicas de objetos, sistemas ou processos do mundo real.
Como o próprio nome indica, sua criação se dá inicialmente em meio virtual, a partir da combinação de dados coletados utilizando recursos adicionais como sensores, Internet das Coisas (IoT), IA e modelagem computacional avançada.
É a partir da compilação e posterior síntese de informações que os gêmeos digitais simulam o comportamento, a performance e até mesmo a interação com o ambiente do seu correspondente físico.
Basicamente, o gêmeo digital se trata de uma cópia virtual de um objeto físico ou sistema. Sua operacionalização serve para reproduzir seu funcionamento, reagir a variáveis ambientais e prever comportamentos futuros. Tudo isso deve levar em conta modelos matemáticos e algoritmos sofisticados.
Tipos de gêmeos digitais
Existem diferentes formas de gêmeos digitais que podem ser usados nos negócios:
- peças gêmeas: quando se trata de um mesmo objeto, porém considerado com menor importância para o funcionamento de um produto ou de um processo;
- ativos gêmeos: é a interação entre dois ou mais ativos idênticos e que funcionam simultaneamente;
- unidades e sistemas gêmeos: aqui não apenas unidades como sistemas inteiros podem ser replicados no ambiente digital, tornando a dinâmica mais complexa;
- processos gêmeos: como o próprio nome sugere, seria uma experimentação macro, com o poder de mudar toda uma estrutura, tornando-a ágil e aperfeiçoada.
Gêmeos digitais: um pouco de história
A ideia em torno dos gêmeos digitais não é tão antiga assim. Estima-se que essa tecnologia tenha sido referenciada teoricamente pela primeira vez no início da década de 1990, quando foi lançado o livro Mirror Worlds: Or the Day Software Puts the Universe in a Shoebox...How It Will Happen and What It Will Mean escrito por David Gelernter.
Na ocasião, Gelernter previu o uso de softwares que, no ambiente virtual, teriam a capacidade de testar e avaliar situações idênticas, antes ou ao mesmo tempo em que eram aplicadas no mundo físico.
No entanto, foi apenas quase uma década depois, em 2002, que o conceito saiu da teoria para a ciência propriamente dita. Os responsáveis pelo feito foram os pesquisadores Michael Grieves e John Vickers com o artigo Digital Twin: Mitigating Unpredictable, Undesirable Emergent Behavior in Complex Systems.
Outro pesquisador que também estuda sobre gêmeos digitais de longa data é John Vickers, com o apoio da Nasa, para entender de que forma a tecnologia pode auxiliar missões espaciais.
Características elementares dos gêmeos digitais
Entre as principais características que definem um gêmeo digital estão as seguintes:
Precisão e fidelidade
Um dos aspectos mais distintivos dos gêmeos digitais é sua capacidade de representar fielmente os detalhes e características do objeto ou do sistema que estão modelando.
O grande “X da questão” é que, diferente do seu “irmão” físico, o digital consegue simular e prever ações e inclusive falhas. Tudo de forma controlada, o que acarreta maior confiança e posterior utilidade nas tomadas de decisão.
Por exemplo, ao criar uma turbina eólica no mundo real e aplicar a ela uma série de sensores, é possível por meio da tecnologia entender o funcionamento do objeto. Posteriormente, dentro do ambiente digital, estimam-se variáveis e eventuais riscos que podem ser considerados ao desenvolver uma versão aperfeiçoada do que é tangível.
Atualização em tempo real
O poder dinâmico dos gêmeos virtuais permite que eles sejam atualizados em tempo real com base em dados novos que são continuamente coletados ao longo do tempo.
Dessa forma, a versão digital pode refletir mudanças a serem posteriormente replicadas no ambiente físico ou no próprio objeto em fase de modelação. Assim sendo, um gêmeo digital tem a vantagem de permitir uma análise contínua e adaptativa de todo o processo.
Escalabilidade
Diferente de um teste que pode ser feito considerando apenas um produto ou processo, o gêmeo digital consegue avaliar e simular de forma autônoma vários deles simultaneamente.
Tal fato garante escalabilidade e agilidade para introduzir um novo produto no mercado ou mesmo ajustar a rota operacional, em caso de necessidade.
Interconexão com o mundo físico
Como mencionado anteriormente, o gêmeo digital funciona a partir do seu irmão físico, que oferece os dados necessários para a otimização e aperfeiçoamento da versão virtual.
Sensores e dispositivos de monitoramento são, portanto, uma necessidade a ser aplicada nas versões tangíveis do que é analisado. É por meio desses recursos adicionais que é possível capturar informações do mundo real.
Simulação e previsão de situações
A principal característica e que também é convertida em vantagem dos gêmeos digitais é sua capacidade de simulação.
Nesse sentido, o comportamento do objeto físico é replicado em ambiente digital, por meio do qual as pessoas que lideram a operação conseguem prever o desempenho futuro em diferentes cenários. O que não deixa de ser considerado um teste virtual tanto de produtos quanto de processos.
O mesmo pode ser feito na fase de prototipagem, antes mesmo de serem implementados no mundo real, fator que pode vir a economizar tempo, recursos financeiros e materiais.
Os gêmeos digitais podem ser considerados excelentes formas de testar produtos e processos antes mesmo de serem concretizados no mundo real. (Fonte: Getty Images/Reprodução)
5 exemplos de gêmeos digitais e sua aplicação
Pelo que você pôde conferir até aqui, a versatilidade dos gêmeos digitais tem o poder de garantir ao negócio um vasto leque de possibilidades de aplicação.
E para mostrar esse potencial, confira a seguir alguns exemplos de como essa tecnologia inovadora pode ser mais bem aproveitada:
1. Desenvolvimento de produtos
Nesse caso, startups ou corporações que desenvolvem produtos físicos podem usar a tecnologia de gêmeos digitais para realizar testes virtuais de protótipos, otimizar o design e antecipar possíveis problemas de fabricação ou desempenho.
Ao fazer isso, possibilita-se um ciclo de desenvolvimento mais rápido e eficiente. A medida pode reduzir, assim, o tempo de lançamento do produto no mercado.
2. Manufatura inteligente
Na indústria, os negócios podem implementar gêmeos digitais para monitorar e otimizar processos de manufatura.
Ao criar modelos virtuais de linhas de produção e equipamentos, identificam-se gargalos e melhora-se a eficiência. Ainda: permite-se prever falhas, minimizando o tempo de inatividade operacional.
3. Saúde e bem-estar
As healthtechs podem usar os gêmeos digitais para criar modelos personalizados do corpo humano. Tal fato pode viabilizar a ocorrência de simulações precisas que podem ser replicadas em tratamentos médicos, cirurgias e terapias reais.
Além disso, o uso do recurso para essas e outras finalidades no segmento de saúde pode, ainda, oportunizar avanços significativos na medicina personalizada. Outro fator que é beneficiado pela tecnologia é o desenvolvimento de dispositivos médicos inovadores.
4. Cidades inteligentes
A preocupação crescente em torno de questões como aquecimento global, descarbonização da indústria e melhorias na mobilidade tem engajado governos e indústrias. O objetivo é atuar no desenvolvimento de tecnologias que tornem o conceito de cidades inteligentes uma realidade crescente.
Dessa forma, os negócios podem aproveitar os gêmeos digitais para criar modelos virtuais de infraestrutura urbana. Desde redes de transporte e sistemas de energia até o gerenciamento de resíduos.
Tais modelos digitais podem ser aplicados para otimizar o planejamento urbano, melhorar a mobilidade e aumentar a sustentabilidade.
5. Agricultura de precisão
As agtechs também podem ser outro nicho entre as startups a serem beneficiadas com o uso dos gêmeos digitais. Na agricultura, o recurso pode ser empregado para monitorar e gerenciar fazendas de forma mais eficiente. Ao criar modelos virtuais de campos agrícolas, analisam-se dados de sensores para otimizar o uso de recursos, contribuindo também com o aumento de produtividade.
Vantagens de usar gêmeos digitais nos negócios
De modo geral, a adoção de gêmeos digitais pode oferecer uma série de vantagens, entre as quais estão as seguintes:
Redução de custos e de tempo
Ao realizar testes virtuais de produtos e processos, os gêmeos digitais ajudam as startups a identificarem e corrigir problemas. Dessa forma, economiza-se tempo e recursos financeiros com protótipos físicos ou ao implementar mudanças no mundo real.
Melhoria da qualidade e desempenho
A capacidade de simular o comportamento de produtos e processos em diferentes condições usando gêmeos digitais permite aos negócios otimizarem seu design e funcionamento.
A medida resulta em produtos de maior qualidade e desempenho antes mesmo de serem lançados no mercado. De alguma forma, essa previsão e testagem dos produtos antes de sua produção em escala pode aumentar a satisfação do cliente e, consequentemente, a reputação da marca.
Inovação constante
Os gêmeos digitais capacitam as startups e as corporações a experimentarem e inovarem de forma mais rápida e eficiente. Isso é possível justamente pela realização de testes rápidos e interativos de novas ideias.
Assim, a tecnologia encoraja o aprendizado constante, fator que pode impulsionar a inovação e a diferenciação competitiva do negócio.
Tomada de decisão comprovada
Os gêmeos digitais também favorecem uma tomada de decisão pautada em análise de dados e não em “achismos”. Com acesso a dados em tempo real e simulações precisas, as lideranças podem decidir de forma estratégica.
Desse modo, quem toca o projeto pode gerir recursos com eficiência e, na sequência, permitir um alinhamento mais preciso de expectativas. Tanto de quem desenvolve os produtos ou processos quanto dos clientes que os utilizam.
Escalabilidade e flexibilidade
Os gêmeos digitais são altamente escaláveis e flexíveis, permitindo que as startups adaptem e expandam seus modelos conforme necessário.
Ao avaliar que o ambiente de negócios tem enfrentado transformações de forma cada vez mais dinâmica e rápida, a capacidade de se adaptar às mudanças é essencial, em termos de sucesso e de competitividade.
Os gêmeos digitais demonstram que a tecnologia está continuamente em evolução e que há muito mais potencial a ser testado, para além da Inteligência Artificial. (Fonte: Getty Images/Reprodução)
Case de aplicação dos gêmeos digitais
O potencial de uso dos gêmeos digitais vem sendo observado em diversos setores. Não apenas nos negócios, mas inclusive para alcançar a sustentabilidade nas relações entre humanidade e meio ambiente. Um dos casos mais notáveis é feito no Havaí.
Anne Cohen, cientista do Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), propôs o uso de gêmeos digitais para entender de que forma os recifes de corais podem ser preservados. Esses ecossistemas marinhos servem para proteger a costa e, consequentemente, as pessoas de possíveis problemas que podem ser iniciados nos oceanos e posteriormente transpostos para a terra.
Poluição, pesca predatória e dragagem, no entanto, são alguns dos desafios orquestrados intencionalmente ou não pelos seres humanos que tem diminuído as possibilidades de existência dos recifes, os quais ocupam menos de 1% da área oceânica total.
Dessa forma, para evitar que os recifes de corais sejam ainda mais degradados, a WHOI, The Nature Conservancy, Marshall Islands Conservation Society, as universidades de Stanford, San Diego e Guam, e os especialistas da Siemens, uniram-se para criar gêmeos digitais. Até o momento, foi criada uma réplica do Atol de Palmyra, localizado nos EUA na região do Pacífico tropical central.
A ideia, no entanto, é dar escala ao estudo, a fim de criar uma vasta rede digital internacional de recifes. Dessa forma, acredita-se que gestores ambientais, comunidades costeiras, pescadores e investigadores possam, posteriormente, ser munidos de informações para auxiliar no processo de preservação desses habitats marinhos.
Outro exemplo de aplicação dos gêmeos digitais que chama a atenção é o projeto conduzido pela companhia de telefonia móvel Vodafone para melhorar a cobertura de sinal no Reino Unido.
Para tanto, a Vodafone desenvolveu junto do recurso de gêmeo digital um sistema com informações geográficas, o Geographic Information System (GIS). Assim sendo, replicou no ambiente virtual toda sua infraestrutura, que passou a ser constantemente atualizada a partir dos dados coletados e analisados.
Gêmeo digital GIS
A mesma proposta de gêmeo digital GIS foi aplicada no Aeroporto Internacional de São Francisco, nos Estados Unidos. Por lá, os passageiros são informados em tempo real sobre a situação dos seus voos, bem como do tempo de espera de cada um deles.
O porto de Roterdã é outro que se beneficia da tecnologia de gêmeo digital GIS, de acordo com a Forbes. Sensores aplicados ao longo de todo o cais atualizam dados na versão virtual do local, auxiliando a verificar condições climáticas e até reduzir a incidência de falhas.
O que se observa é que, ao criar cópias virtuais precisas e dinâmicas de objetos e sistemas do mundo real, é possível acelerar o desenvolvimento de produtos, otimizar processos internos e impulsionar a inovação de forma significativa.
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Referências:
Forbes, IBM, Research Gate, NASA Technical Reports Server, Monocle.
