Investigación que sirve en bandeja gemelos digitales a la industria o el 'agro' gracias al código abierto

Málaga (Andalucía) es ya un ecosistema tecnológico reconocido como uno de los más potentes de nuestro país. No es de extrañar, en consecuencia, que su universidad mantenga el pulso a la disrupción o que incluso lidere algunos proyectos para que el posicionamiento de la ciudad siga creciendo.

La unión de este contexto ecosistémico con la imparable proyección global de tendencias como los gemelos digitales ha hecho eclosionar y crecer a un grupo de investigación malagueño que podría revolucionar sectores por la industria 4.0 y la agricultura.

Se trata de ERTIS (Embedded Real-Time Systems), una élite de investigadores que centra su actividad en la mejora de la gestión, accesibilidad e integración de dispositivos embebidos en el contexto del internet de las cosas (IoT), según ellos mismos explican. 

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"También investigamos la integración de los paradigmas Edge, Fog y Cloud para optimizar los tiempos de respuesta, la tolerancia a fallos y la seguridad en IoT", añaden.

ERTIS pertenece al Instituto de Tecnologías e Ingeniería del Software (ITIS), ubicado en el edificio Ada Byron del campus de Teatinos y, de sus principales áreas de investigación, destaca una que, como el lector ya habrá deducido, tiene que ver con los gemelos digitales.

Desde este grupo de investigación, admiten que "aunque los gemelos digitales han surgido recientemente como una alternativa clara para la representación confiable de activos, la mayoría de las soluciones y herramientas disponibles para su desarrollo se adaptan a entornos específicos".

Esto quiere decir que no existen sistemas genéricos aplicables a cualquier ámbito en cualquier momento y para cualquier sector. Además, "lograr gemelos digitales confiables a menudo requiere la orquestación de tecnologías y paradigmas como el aprendizaje automático, el internet de las cosas y la visualización 3D, que rara vez están perfectamente alineados". 

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Advertido este vacío, ERTIS se puso manos a la obra para desarrollar una plataforma de código abierto, accesible y versátil que permitiera el diseño de gemelos digitales. A esta plataforma la han llamado Open Twins.

Se trata del primer ecosistema abierto de gemelos digitales de manera integrada, "capaz de combinar las últimas tecnologías:  internet de las cosas, inteligencia artificial, monitorización, modelos de simulación y visualización en 3D".

¿Cuál es el valor añadido de esta plataforma? Responde el catedrático de la Escuela de Informática de la UMA y director del Instituto de Investigación Ada Byron, Manuel Díaz: "Hasta ahora la mayoría de las plataformas existentes en este sentido eran de pago y no podían modificarse; Open Twins supera estas limitaciones y, además, suma composicionalidad, es decir, hace posible que los gemelos se puedan conectar entre ellos de manera más sencilla, consiguiendo estructuras más complejas".

Por su parte, la doctoranda Julia Robles, autora principal de este trabajo destaca que, "precisamente, el hecho de poder integrar todos los componentes en una única plataforma, creando un ecosistema abierto, permite predecir comportamientos futuros y, con ello, la detección de anomalías con antelación".

Hoy en día, "la simulación y modelado de sistemas son herramientas imprescindibles en muchas industrias, como la manufactura y la automoción, ya que dejan prever cómo funcionarían sistemas reales en diferentes situaciones, evitando riesgos", remarca en esta línea el profesor del departamento de Lenguajes y Ciencias de la Computación Cristian Martín.

Este investigador reflexiona con D+I sobre la importancia que tiene el proyecto "desde el punto de vista de la democratización" de los códigos para desarrollar gemelos digitales, pero también sobre el añadido de que estos gemelos digitales "son ahora mismo tendencia global".

Detrás de esta tecnología hay empresas más eficientes, que cambian sus pautas de comportamiento en tiempo real a partir de la información que ofrecen los gemelos digitales.

"Gracias a ellos es posible acceder a una especie de clon digital de un objeto real y conocer su estado en el pasado, presente y futuro sin tener que interactuar directamente con él. Esto facilita la toma de decisiones más inteligentes, reduce los costes y aumenta la calidad", coinciden los autores.

Cultura en las pymes

Es la definición clásica de lo que es un gemelo digital. Los autores reconocen que este término se creó en 2010 pero no fue hasta hace aproximadamente cinco años cuando empezó a popularizarse y a utilizarse con aplicaciones empresariales.

A pesar de que en el trabajo de investigación, publicado por la revista científica 'Computers in Industry', sólo incluía un caso práctico de aplicación de esta plataforma - un modelo predictivo elaborado para la industria petroquímica 4.0-, Open Twins también ha trabajado en otros campos para garantizar su viabilidad.

Así, se ha probado el uso de este código abierto para el desarrollo de un gemelo digital de un proyecto agrónomo para medir la presión de un plan de riego, desarrollado junto a la Universidad de Córdoba; o de un robot que se comunica con tecnología 5G para controlar el movimiento en la finca experimental La Mayora, con el objetivo de predecir la maduración y el punto óptimo de los frutos.

Cristian Martín reconoce que, desde la publicación del paper de la plataforma, "nos han contactado algunas empresas" en materia turística, de seguridad o incluso de 6G.

Además, en el éxito de la plataforma tiene que ver el hecho de que sea una herramienta pública, sin visos de comercialización, "a la que cualquier pyme puede acceder de forma gratuita".

Hablando de pymes, es inevitable no referirse al necesario cambio cultural necesario para modificar procesos. "Ir a una empresa petroquímica a implantar un gemelo digital que obliga a realizar un proceso que lleva haciéndose de la misma manera 40 años es algo que cuesta asumir, pero los resultados acaban por revertir esa cultura", admite Martín.

De lo que no hay duda es de que la labor de las universidades en el crecimiento tecnológico de una región es clave. Lo demuestran proyectos de investigación como el mencionado. Es por ello que el esfuerzo de las administraciones públicas para mimar a estas entidades educativas debe ser proporcional.

Precisamente en Andalucía, la Junta ha iniciado una ronda de contactos con las empresas tecnológicas para conocer sus necesidades de cara a la confección de la nueva oferta universitaria.