Gêmeos digitais estrondearam na vanguarda da história durante o infame incidente da Apollo 13 em 1970. Quando o destino de três astronautas estava pendurado por um fio no frio mortal do abismo cósmico, foi a magia dos gêmeos digitais que ajudou a encontrar a única maneira possível de salvar pessoas e pousar com sucesso a espaçonave. Agora, meio século depois, os gêmeos digitais continuam sendo uma das tecnologias mais promissoras e apontam o caminho para uma nova era da civilização humana.
Neste artigo, definiremos o termo “gêmeos digitais” e o ilustraremos com um exemplo canônico do campo da automação residencial. Também veremos a rica história dos gêmeos digitais e ver por que eles estão atraindo tanto interesse hoje. Em conclusão, vamos abordar as perspectivas maravilhosas que os gêmeos digitais nos prometem e ver como nós - profissionais de tecnologias inovadoras - podemos aproximar esse futuro brilhante usando gêmeos digitais e tecnologias exponenciais próximas a eles: inteligência artificial, a Internet das coisas, realidade mista, robótica e outros. ...
O que são gêmeos digitais
Para evitar o destino da antiga Babilônia, precisamos falar a mesma língua quando falamos sobre gêmeos digitais. Aqui está minha definição favorita de gêmeos digitais, que, do meu ponto de vista, é sucinta e captura com precisão sua essência:
Um gêmeo digital é um modelo virtual sincronizado de quaisquer objetos, sistemas, pessoas, processos e ambientes. O gêmeo digital rastreia o passado e prevê o futuro.
Esta breve definição contém várias idéias importantes que precisam ser elaboradas sobre:
- Objetos abstratos
Os gêmeos digitais não se limitam ao reino dos objetos físicos; eles também podem representar conceitos altamente complexos, como sistemas e processos. Por exemplo, uma das áreas promissoras de desenvolvimento em 2020 é o gêmeo digital do governo. Outro exemplo relevante é o gêmeo digital da propagação de um vírus. -
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Assim, a definição acima nos ajudou a identificar a relação de três vias entre gêmeos digitais, a Internet das coisas, inteligência artificial e aprendizado de máquina: o gêmeo digital usa inteligência artificial para processamento de informações de dados, e a Internet das coisas fornece um fluxo massivo de informações para a inteligência artificial faminta por dados. Por sua vez, a inteligência artificial dá à Internet das Coisas um comportamento mais inteligente, necessário para uma operação segura no mundo real, onde o custo do erro é maior devido ao risco físico para pessoas e propriedades. Vamos nos lembrar dessa relação - veremos seu impacto mais tarde.
Exemplo canônico de gêmeos digitais
Um exemplo clássico de gêmeos digitais é o conceito de construção inteligente. Imagine uma sala de conferências com vários dispositivos IoT: um sensor de presença de sala, um sensor de entrada / saída, um termostato inteligente, móveis inteligentes (capaz de detectar se os assentos estão ocupados), uma câmera de conferência que pode contar as pessoas presentes, etc. Todas essas tecnologias são valiosas, mas podemos precisar de uma resposta a uma pergunta simples: "A sala de conferências está ocupada ou livre?" Portanto, podemos criar um gêmeo digital dessa sala de conferências, que coletará dados de todos os dispositivos inteligentes nela e será capaz de descrever a sala em um nível mais alto de abstração do domínio de um edifício inteligente, o que ajuda a responder à pergunta original.Podemos subir na hierarquia do edifício inteligente e reunir todos os quartos de um andar em um gêmeo digital daquele andar, por exemplo, para controlar os sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado. Em seguida, vamos para o nível do gêmeo digital de todo o edifício, onde serão regulamentadas questões importantes de proteção e segurança. Há também o aspecto dinâmico dos gêmeos digitais: elevadores que podem viajar de um andar para o outro e pessoas que se mudam de uma sala para outra ou compartilham empregos. Os dados coletados pelos gêmeos digitais terão recursos preditivos para prever o congestionamento do elevador e a demanda da sala com base na hora do dia e no dia da semana.Em seguida, vamos para o nível do gêmeo digital de todo o edifício, onde serão regulamentadas questões importantes de proteção e segurança. Há também o aspecto dinâmico dos gêmeos digitais: elevadores que podem viajar de um andar para o outro e pessoas que se movem de uma sala para outra ou compartilham empregos. Os dados coletados pelos gêmeos digitais terão recursos de previsão para prever a utilização do elevador e a demanda da sala com base na hora do dia e no dia da semana.Em seguida, passamos ao nível do gêmeo digital de todo o edifício, onde serão regulamentadas questões importantes de proteção e segurança. Há também o aspecto dinâmico dos gêmeos digitais: elevadores que podem viajar de um andar para o outro e pessoas que se mudam de uma sala para outra ou compartilham empregos. Os dados coletados pelos gêmeos digitais terão recursos preditivos para prever a utilização do elevador e a demanda da sala com base na hora do dia e no dia da semana.coletados por gêmeos digitais, terão habilidades preditivas que prevêem o congestionamento do elevador e a demanda por quartos dependendo da hora do dia e do dia da semana.coletados por gêmeos digitais, terão habilidades preditivas que prevêem o congestionamento do elevador e a demanda por quartos dependendo da hora do dia e do dia da semana.
Este exemplo demonstra que os gêmeos digitais são projetados para atender a objetivos de negócios específicos, como maximizar o espaço do escritório, juntamente com o aumento da satisfação do cliente ao prever com precisão a disponibilidade de espaço (o que salva os clientes de uma experiência ruim quando chegam a um escritório cheio). Entre outras coisas, quando as metas de negócios mudam, o mesmo objeto do mundo real terá um gêmeo digital diferente.
História dos gêmeos digitais
O primeiro uso do termo "Gêmeo Digital" originou-se em um relatório da NASA de 2010 sobre modelagem e simulação ( https://www.nasa.gov/pdf/501321main_TA11-MSITPDRAFT-Nov2010-A1.pdf) A técnica descrita no relatório foi desenvolvida tendo em vista a necessidade de construir uma simulação ultra-realista de uma espaçonave durante a construção, testes e voos. O gêmeo digital foi um resultado natural da pesquisa da NASA durante o programa Mercury, que tem criado gêmeos desde o final dos anos 1950. Naquela época, as simulações eram realizadas em computadores analógicos, que posteriormente foram atualizados para mainframes digitais na primeira metade da década de 1960. A foto abaixo mostra o centro de simulação de lançamento da espaçonave Apollo no final dos anos 1960 - naquela época, ele tinha 15 simuladores rodando em 8 mainframes.
Além de recursos avançados de simulação, a NASA tinha um sistema para transmitir dados de telemetria altamente detalhados da espaçonave Apollo. A simulação de alta qualidade, combinada com a função "live copy" criada pela telemetria em tempo real, permite-nos, sem exageros, considerar o caso da NASA como o primeiro gêmeo digital verdadeiro.
Gêmeos digitais hoje
Voltando aos tempos modernos, deve-se notar que a crescente popularidade dos gêmeos digitais em seu sentido moderno coincidiu com o pico de popularidade da Internet das coisas e da inteligência artificial em uma espécie de ciclo de maturidade tecnológica (Hype Cycle) do Gartner. Observe que a IoT e o Aprendizado de máquina têm uma classificação elevada no Ciclo Hype 2015 do Gartner.
Em 2016, os gêmeos digitais entraram no Ciclo Gartner Hype e em 2018 estavam no topo da curva.
A estreita relação entre a Internet das Coisas e os gêmeos digitais, no entanto, não é uma coincidência. Como descobrimos antes, a Internet das Coisas é o que dá vida ao gêmeo digital por meio da telemetria em tempo real transmitida pelos dispositivos correspondentes. É a Internet das Coisas que conecta uma entidade física e seu gêmeo digital, ajudando-os a trabalhar juntos para atingir os objetivos de negócios de um determinado cenário.
O que você pode criar com gêmeos digitais?
Os gêmeos digitais foram capazes de demonstrar seus superpoderes no século passado, e os astronautas da Apollo 13 são um exemplo vivo disso. Vamos imaginar quantas vidas podem ser mudadas para melhor por gêmeos digitais com a ajuda de tecnologias modernas como inteligência artificial com sua magia de aprendizado profundo, "nuvens" com seus recursos de computação ilimitados e a Internet das coisas, que em breve se tornará mais próxima de cada habitante da Terra. A civilização humana precisa da ajuda de tecnologias poderosas, como gêmeos digitais, para lidar com seus problemas mais graves: doenças graves e mudanças climáticas, escassez de alimentos e moradias, sistemas de saúde imperfeitos e cuidados com os idosos, pobreza e desigualdade, etc.
Para nós, profissionais de alta tecnologia, esta é uma oportunidade de levar os incríveis benefícios dos gêmeos digitais para indivíduos e grandes empresas. Começar com gêmeos digitais não é tão difícil e há muitas maneiras de fazer isso: aplique sua experiência com tecnologias de nuvem ou use seu conhecimento de processamento de dados. Você pode ser um especialista em domínio tentando implementar gêmeos digitais em um cenário vertical. Trabalhar com gêmeos digitais requer os esforços combinados de uma ampla variedade de pessoas - e não apenas técnicas - já que as soluções de tecnologia exponencial de hoje prosperam em um ambiente colaborativo. O novo surto de interesse por gêmeos digitais, que começou no ano passado, só vai crescer no futuro.Os primeiros exemplos de implementação de gêmeos digitais modernos já foram apresentados, e podemos esperar novos a cada dia. Alguns provedores de tecnologia já têm gêmeos digitais em suas plataformas, como Azure:https://azure.microsoft.com/services/digital-twins/ A
geração atual de serviços gêmeos digitais no Azure oferece suporte aos modelos de domínio complexos mostrados no diagrama de arquitetura acima. Além disso, o lançamento iminente da próxima geração de serviços gêmeos digitais do Azure foi anunciado no recente evento Microsoft Build 2020.
Para encerrar, precisamos estar prontos para ajudar nossos clientes a implementar com sucesso suas iniciativas de gêmeos digitais como criadores de tecnologia. O que VOCÊ criará com gêmeos digitais para mudar sua vida para melhor?
Autor: Podnozov Andre, consultor sênior
Andrey mora em Seattle e trabalha como arquiteto de IoT na Luxoft, uma empresa de tecnologia DXC. Ele ajuda os clientes a implementar com sucesso soluções de IoT em apoio às suas iniciativas de Transformação Digital. Andrey tem mais de 20 anos de experiência em tecnologias distribuídas e em nuvem, bem como experiência em pesquisa em ambientes científicos e comerciais. Como resultado de trabalhar para dois dos maiores provedores de nuvem, Andrey é certificado como arquiteto no Azure e AWS. Recentemente, ele ajudou a Microsoft a criar um novo exame de certificação, AZ-220: Azure IoT Developer Specialty.