Los gemelos digitales en la educación superior tienen utilidad particularmente en el estudio de la ingeniería. Consisten en modelos virtuales de un proceso, producto o servicio, emparejados con su contraparte del mundo real. Este emparejamiento de los ámbitos virtual y físico permite que los estudiantes aprendan análisis de datos y monitoreo de sistemas para evitar problemas antes de que se produzcan, además de cómo prevenir tiempos de inactividad, desarrollar nuevas oportunidades y planificar mediante simulaciones.
El origen de esta tecnología puede rastrearse a medio siglo atrás, hasta el programa Apolo de la NASA. De cada vehículo espacial se construyeron al menos dos ejemplares. Uno era enviado al espacio y el otro, réplica exacta (llamado “gemelo), permanecía en la Tierra. El objetivo era que los ingenieros en el planeta pudieran buscar soluciones a los posibles problemas que enfrentaran los astronautas en vuelo. Esta estrategia cobró relevancia particularmente con la misión Apolo 13, que pudo ser salvada gracias a las reparaciones discurridas por los ingenieros en Houston y ejecutadas por los tripulantes a cientos de miles de kilómetros de distancia.
Digitalizaciones manipulables
Con el tiempo, por supuesto, los modelos pudieron virtualizarse. Originalmente el modelo virtual contenía toda la información del objeto o sistema físico y operaba de manera independiente en las simulaciones. A partir de 2002 se comenzó a perfilar la concepción actualmente utilizada, la cual estipula que el sistema físico está en permanente comunicación con el virtual, al cual alimenta datos. Hoy eso se consigue mediante sensores y dispositivos conectados a la Internet de las Cosas (IoT). De esa manera, las condiciones del gemelo físico son replicadas en tiempo real en el gemelo virtual. Este se construye a su vez con herramientas de diseño, modelado 3D, programación y realidad aumentada.
El uso de gemelos digitales en la educación permite mostrar a los alumnos de ingeniería las estructuras de diversos sistemas y analizar cómo trabajan. En los laboratorios universitarios se pueden emplear para explorar el comportamiento de los sistemas en numerosas condiciones simuladas. Ello permite comprender los límites y vulnerabilidades de los gemelos reales. Dado que los modelos virtuales pueden ser fácilmente manipulados por los estudiantes, el aprendizaje tiende a ser más profundo y exacto que el logrado sólo con modelos teóricos.
Otra ventaja pedagógica radica en que, conforme los estudiantes desarrollan sus propios gemelos digitales, pueden profundizar su comprensión de las herramientas de software y hardware (al construir los sensores a emplear), así como de los conceptos asociados con la IoT.
Gemelos digitales y educación: un ejemplo
Una aplicación concreta de los gemelos digitales en la educación podría ser, por ejemplo, el estudio de los componentes de un automóvil. Se puede crear un gemelo digital de cualquier sistema mecánico del vehículo y montar sensores en el objeto físico. Dichos dispositivos recopilan información sobre el desempeño de la maquinaria en condiciones reales y la alimentan al gemelo digital. Así, los estudiantes pueden aprender las condiciones de uso y desgaste de los componentes sin la necesidad de utilizar automóviles reales, lo cual sería mucho más caro y menos eficiente.
La adopción de los gemelos digitales ha ido en aumento en los últimos años. Por ejemplo, en la educación en universidades como la Universidad del Sur de California la utilizan en cursos de ingenierías estructural, hidráulica, ambiental y costera, así como de mecánica de suelos y dinámica de estructuras.
