Você ficou assustado assistindo Black Mirror? Já pensou no futuro com apreensão? Temos uma mensagem para você – existe uma tecnologia que deve fazer você pensar. O mundo irreal de Black Mirror se torna uma realidade. Vamos falar sobre gêmeos digitais.
Um gêmeo digital é um modelo em realidade virtual que é projetado para refletir outro objeto físico que existe no mundo real. O gêmeo digital é uma réplica exata de um objeto, não apenas uma imagem ou um esquema, ou nem mesmo uma simulação do objeto, mas uma réplica que reflete todas as características do objeto. A réplica ou o conceito digital que contém as informações sobre o objeto real pode ser criado e existir como o objeto por conta própria e ser vinculado ao seu modelo físico permanentemente.
Tudo isso significa que o conceito de gêmeos digitais contém três elementos principais: espaço real com o objeto real, espaço virtual com objetos virtuais, e a conexão entre eles que permite um fluxo constante de informações entre o espaço virtual e o espaço real.
A ideia de usar a tecnologia de gêmeos digitais foi introduzida pela primeira vez em 1991 na publicação intitulada Mundos Espelhados: ou o Dia em que o Software Colocou o Universo em uma Caixa de Sapatos pelo especialista em computação da Yale David Gelernter. Na publicação, Gelernter argumenta que representações exatas do mundo acessíveis através da tela do computador estarão disponíveis para todos em um futuro próximo. Em sua visão, as pessoas poderão interagir com imagens da mesma forma que interagem com a realidade vivida todos os dias. Gelernter prevê que os computadores serão usados de maneira diferente e explica como é possível construir uma réplica do mundo com as tecnologias de hoje.
O conceito de gêmeos digitais também foi desenvolvido pelo professor Michael Grieves, que é creditado com a primeira aplicação da ideia a ser usada na manufatura. Ele apresentou o conceito em 2002 em um evento dedicado à Gestão do Ciclo de Vida do Produto. Inicialmente, o conceito foi referido como o Modelo de Espaços Espelhados. Seus artigos e publicações elogiam a perfeição e a usabilidade de produtos digitais que não são apenas indistinguíveis de seus modelos reais e ótimos para fins de teste e simulação.
No entanto, a tecnologia de gêmeos digitais não é tão recente quanto parece. A NASA já usou a tecnologia de gêmeos digitais na década de 1960 durante suas missões de exploração espacial, quando naves espaciais eram replicadas na Terra e usadas para testes e pesquisas. O mero termo “gêmeos digitais”, como o entendemos hoje, foi usado pelo especialista da NASA John Vickers em 2010.
Existem vários tipos de gêmeos digitais, mas a principal diferença está na área ou profundidade de aplicação, portanto, podemos falar sobre: gêmeos de partes, gêmeos de ativos, gêmeos de sistemas ou gêmeos de processos. Gêmeos de partes são gêmeos muito básicos, pequenos gêmeos de componentes de trabalho. Gêmeos de ativos são usados para os chamados ativos formados por dois componentes separados que trabalham juntos. Gêmeos de ativos permitem a observação e medição dos dois componentes em ação.
Gêmeos de sistemas estão no próximo nível de complexidade. Esses gêmeos replicam sistemas inteiros em funcionamento e permitem o estudo de objetos físicos maiores. Gêmeos de processos refletem o trabalho de grandes sistemas, como fábricas ou outras grandes estruturas. Gêmeos de processos ajudam a observar interações complicadas e permitem a sincronização de elementos para alcançar a maior eficiência possível de operação.
Os conceitos de simulações e gêmeos digitais são às vezes usados em referência aos mesmos objetos digitais, mas são coisas diferentes e os conceitos subjacentes são diferentes. A simulação é geralmente criada em uma plataforma como software CAD ou outro e não precisa ter qualquer relação com qualquer objeto físico real.
Um gêmeo digital, ao contrário, deve ser criado em conexão com o objeto físico real. Todo o processo de criação de gêmeos digitais é baseado em dados reais relacionados ao objeto. A réplica digital está vinculada ao objeto real através de sensores IoT e recebe dados em tempo real, o que significa que os dados são constantemente atualizados. O fluxo de informações entre o gêmeo digital e o objeto é bidirecional. Os resultados dos processos que ocorrem nos gêmeos digitais podem ser usados de volta com o objeto real e original.
A criação de gêmeos digitais ainda é muito cara e trabalhosa e atualmente, o uso de gêmeos digitais é limitado a certas áreas. Eles são usados extensivamente em áreas como:
Gêmeos digitais das cidades podem mostrar dados espaciais realistas em sistemas 3D e 4D. A aplicação de gêmeos permite um planejamento urbano mais consistente do ambiente. Atualmente, cada vez mais cidades decidem se juntar a Xangai e Cingapura e criar seus gêmeos. Todos os dados estão disponíveis em tempo real o que melhora muito todas as operações relacionadas ao design de ruas, edifícios e sistemas de transporte. A maioria das novas cidades que estão sendo construídas recentemente no Oriente Médio têm seus gêmeos digitais criados ao mesmo tempo.
A segunda aplicação muito importante de gêmeos digitais que podemos encontrar na indústria automotiva. Os carros têm uma estrutura complicada que envolve muitos sistemas que precisam trabalhar juntos sem o risco de quebra. Gêmeos digitais ajudam a aumentar o desempenho e a eficiência dos veículos. No caso de carros que funcionam com o uso do suporte de IA, gêmeos digitais permitem uma verificação antecipada da validade de prognósticos.
Inicialmente, todos os gêmeos digitais usados na indústria da saúde eram réplicas de produtos e equipamentos. Atualmente, o conceito de gêmeo digital na saúde está sendo aplicado a pacientes que precisam ser diagnosticados e monitorados. Modelos totalmente personalizados de pacientes estão sendo construídos. Essas réplicas permitem o armazenamento e rastreamento de parâmetros de estilo de vida. Gêmeos digitais de toda a população permitirão uma maior busca por padrões.
Gêmeos digitais mostram o funcionamento do objeto ao longo de todo o seu ciclo de vida. A primeira aplicação da tecnologia de gêmeos digitais foi na manufatura. Todos os produtos complicados podem ser produzidos com o uso de gêmeos digitais e esses podem ser utilizados em cada etapa da produção.
Gêmeos digitais ajudam a definir a programação para entidades tão grandes e complexas como usinas de energia. Todos os tipos de grandes motores e turbinas precisam ser mantidos regularmente e seu funcionamento depende fortemente de processos cíclicos que precisam ser gerenciados de forma ordenada para mantê-los em operação. Gêmeos digitais parecem ser indispensáveis aqui.
A saúde e segurança dos funcionários, bem como do meio ambiente, podem ser protegidas pelo uso de software de gêmeos digitais. Os objetivos empresariais podem ser mantidos através da redução de acidentes durante o processo de produção. Com a tecnologia de gêmeos digitais, é muito mais fácil evitar paradas dispendiosas.
Com a melhor visão proporcionada por simulações executadas através da tecnologia de gêmeos digitais, as empresas podem melhorar a qualidade de seus produtos e personalizá-los em tempo real, quando a necessidade surgir.
Gêmeos digitais fornecem à empresa previsões relacionadas a todo o processo de produção. Isso permite que programem reparos ou mudanças de peças antes que algo quebre.
Não há limite para a futura aplicação de gêmeos digitais. Atualmente, gêmeos digitais ainda estão aprendendo suas novas habilidades, mas a quantidade de dinheiro investido e a quantidade de poder cognitivo aumentam a cada ano exponencialmente. Hoje, o mercado de gêmeos digitais está crescendo principalmente em vários setores líderes, como manufatura, automotivo, aviação, energia, saúde e logística, mas prevê-se que seu desenvolvimento futuro abrangerá todas as áreas possíveis da atividade humana.
A principal razão para os cientistas que desejam criar gêmeos digitais para cidades e vilas é a emissão de carbono gerada por enormes estruturas urbanas. Estima-se que as cidades produzem aproximadamente 70% do carbono e consomem mais de dois terços da energia do mundo. Espera-se que muitas cidades, como Miami, Nova York, San Diego e Jacarta, juntamente com uma área significativa de terra na China e na Índia, estejam submersas até 2050.
Um planejamento urbano mais sustentável e um melhor controle sobre o tempo e os recursos utilizados pela indústria da construção (atualmente altamente ineficiente) podem ajudar a reduzir o desperdício de energia e a emissão de carbono na atmosfera. Gêmeos digitais de cidades são a solução para o problema – eles podem ajudar a otimizar todos os processos de urbanização, como design, planejamento, construção e gestão do dia a dia. Gêmeos digitais podem reduzir o desperdício de energia proveniente de edifícios antigos e mal isolados, bem como diminuir a emissão proveniente do fluxo de tráfego ineficaz.
Atualmente, existem muitos projetos urbanos em andamento em todo o mundo. Essas cidades ainda não têm seus gêmeos digitais, mas isso está por vir se os governos e estados locais esperam mantê-los perfeitamente. A escala do projeto é imensa – a maioria das grandes cidades visa se tornar inteligente mais cedo ou mais tarde. O Ministério da Habitação e Assuntos Urbanos do Governo da Índia selecionou 100 cidades para se tornarem inteligentes até 2023. Os estados e o governo são os principais investidores e iniciadores do projeto das cidades inteligentes indianas. Todas as cidades inteligentes indianas devem permitir a participação de pessoas inteligentes através do uso de TIC (ferramentas baseadas em dispositivos móveis).
A China tem um número maior de projetos de cidades inteligentes em operação – quase 500. Existem 100 cidades líderes, com as mais conhecidas na lista, como Pequim, Xangai, Shenzhen, Hangzhou, Chengdu e Wuhan. A maioria delas ainda está em construção, mas espera-se que a China seja o primeiro dos países da Terra a ser totalmente inteligente no futuro.
Algumas das maiores cidades inteligentes estão localizadas nos Estados Unidos, e essas são Nova York, Los Angeles, São Francisco, Phoenix, Salt Lake City, Denver, Miami e Minneapolis. Londres e Dubai também estão se tornando inteligentes, assim como Paris, Jacarta, Melbourne, Barcelona e Taipei. Como vemos, a maioria das maiores cidades visa se tornar inteligente no futuro mais próximo, e todas elas terão seus gêmeos digitais eventualmente.
Para um controle adicional sobre a emissão de dióxido de carbono, o gêmeo da Terra está sendo desenvolvido. Afirma-se que o gêmeo digital deve ajudar a prever mudanças climáticas e prever os resultados de tais mudanças. O projeto começou em meados de 2021 e espera-se que dure pelo menos dez anos. No final, o modelo digital completo e altamente preciso da Terra será projetado. A réplica da Terra visa representar todos os processos que ocorrem na superfície da Terra. Alimentos, água e energia também serão monitorados através deste gêmeo.
Algumas das soluções relacionadas a gêmeos digitais já estão sendo usadas na agricultura para aumentar a produção de culturas como milho, trigo e soja. Os sensores monitoram o clima e a qualidade do solo. Eventos naturais como tornados, inundações e secas representam um risco para a segurança alimentar; previsões precisas fornecidas pela tecnologia de gêmeos digitais podem ser a solução para a agricultura.
Um mundo digital de cidades digitais inteligentes pode precisar de habitantes humanos digitais para prosperar. Os humanos podem ter seus gêmeos digitais e a tecnologia já permite a criação de tais entidades. Espera-se que gêmeos digitais de humanos que levarão uma vida digital sejam utilizados antes do final da década, o que é bastante em breve. Esses gêmeos digitais devem ser pensantes e aprender com modelos reais – humanos.
Gêmeos digitais de humanos podem ser úteis para empregadores, negócios e empresas, mas seria igualmente benéfico para indivíduos? Pode se provar altamente antiético e prejudicial às interações humanas. Gêmeos digitais humanos que aprenderão as habilidades necessárias podem substituir humanos e torná-los redundantes. Empregadores podem decidir empregar um humano digital em vez de uma pessoa real, o que é compreensível ao comparar os custos de vida de ambas as criaturas.
O fim da liberdade e do livre arbítrio. Entre os elogios às funcionalidades dos gêmeos digitais das cidades, existem aqueles que podem não ser tão benéficos para os humanos. Diz-se que governos ou outras entidades gerenciadoras podem ser capazes de controlar todos os aspectos vitais da vida no espaço urbano. O gêmeo digital poderá controlar o fluxo de tráfego – o que significa que uma pessoa pode não ser capaz de viajar para onde deseja e controlar a temperatura dos cômodos e da água usada nos apartamentos dos cidadãos – o que significa que você pode não ser capaz de tomar banhos longos novamente.
A quantidade de poder e controle concedida pela tecnologia de gêmeos digitais a autoridades desconhecidas e imprevisíveis que governarão nossas cidades é excessiva e perigosa – haverá um milhão de maneiras de punir indivíduos desobedientes, apenas manipulando o ambiente imediato da pessoa (falta de acesso a serviços, quantidade restrita de recursos, capacidade limitada de viajar).
Humanos reais podem ser forçados a viver em lugares pequenos e confinados, sem acesso à natureza ou a outras criaturas vivas. À medida que as empresas de varejo planejam se mudar para a realidade virtual, as compras serão realizadas através de meios virtuais também. Parece que alguns dos principais designers da tecnologia de gêmeos digitais esqueceram que comprar não se trata apenas de adquirir bens, mas tem mais a ver com: socialização, entretenimento e renovação para a mente.
Atualmente, existem exemplos vivos de cidades inteligentes que podem ser analisados em relação a questões éticas e de liberdade. Pequim está sendo elogiada por seu sistema de pagamento que permite a existência sem dinheiro em toda a cidade – todos os cidadãos do mundo seriam forçados a ter um dispositivo inteligente? Guangzhou substituiu os cartões de identificação por smartphones – o sistema está totalmente operacional, mas permite um maior controle sobre os cidadãos individuais do que jamais foi possível. Pessoas que criticam o governo não têm mais chance de se esconder em Guangzhou.
A questão mais crucial sobre gêmeos digitais do espaço real (cidades, Terra, objetos) e gêmeos digitais de humanos é sobre a ligação entre o humano e sua réplica que é necessária para todo o processo – seria um smartphone ou outro dispositivo. A mudança para a realidade digital parece ser necessária para algumas áreas da vida humana, mas a tecnologia de gêmeos digitais é muito consumidora de energia. Não deveríamos nos perguntar se todas as aplicações da tecnologia de gêmeos digitais são realmente necessárias em todos os aspectos de nossas vidas e quem exatamente deseja se beneficiar de ter protótipos humanos vivendo com gêmeos pensantes em um mundo irreal, antinatural e totalmente controlável?
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Especialista em JavaScript e instrutor que orienta departamentos de TI. Seu principal objetivo é aumentar a produtividade da equipe, ensinando os outros a cooperar efetivamente enquanto codificam.
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