Gemelos digitales, la tecnología que transforma las ciudades
La transformación digital de las ciudades está incorporando herramientas capaces de ofrecer una representación cada vez más precisa de lo que ocurre en las calles, los edificios y las infraestructuras. Entre ellas destacan los denominados gemelos digitales urbanos, modelos virtuales que reproducen el funcionamiento de una ciudad y se actualizan a medida que cambia el entorno físico.
Según informa BBVA, esta tecnología utiliza información procedente de diferentes fuentes junto con inteligencia artificial para analizar el comportamiento urbano, ensayar posibles modificaciones y mejorar ámbitos como la movilidad, el consumo energético, la gestión del agua, la planificación territorial o la respuesta ante emergencias.
Juan Carlos García Palomares, catedrático del Departamento de Geografía de la Universidad Complutense de Madrid y director de tGIS, el Grupo de Investigación Transporte, Infraestructuras y Territorio, considera que los gemelos digitales representan una evolución de las Tecnologías de la Información Geográfica (TIG). Su finalidad es reproducir la ciudad mediante cartografía digital vinculada a una gran cantidad de datos.
A partir de esa información se construyen mapas digitales con los que es posible estudiar el ciclo de vida completo de los nuevos desarrollos urbanos. Esto permite analizar desde la distribución de equipamientos públicos y privados hasta el transporte, el urbanismo o las condiciones climáticas de cada zona.
Una ciudad virtual que cambia al mismo tiempo que la real
Una de las características fundamentales de esta tecnología es su bidireccionalidad. El modelo no permanece estático después de ser creado, sino que puede recibir continuamente nuevos datos sobre las transformaciones que experimenta la ciudad. De esta manera, los cambios del espacio físico se trasladan a su réplica digital para mantenerla actualizada y mejorar la eficiencia de las decisiones.
El resultado puede visualizarse mediante mapas tridimensionales o cartografías animadas de alta fidelidad, capaces de mostrar tanto las modificaciones del territorio como su evolución temporal.
Para alcanzar ese nivel de precisión se necesita un flujo constante de información. García Palomares distingue entre datos con una elevada resolución espacial, capaces de describir el conjunto de la ciudad cada pocos metros, y aquellos con una alta resolución temporal, recopilados durante horas, días o semanas.
Los sensores y sistemas de monitorización permiten, por ejemplo, conocer la intensidad de iluminación de cada farola, contabilizar peatones en calles de los centros urbanos, medir la contaminación atmosférica, controlar los flujos energéticos o saber cuántas plazas de aparcamiento están disponibles, prácticamente en tiempo real.
De los atascos al consumo de agua y energía
La capacidad de reproducir digitalmente una ciudad amplía las posibilidades de simulación y modelización. Los algoritmos de aprendizaje automático —sistemas capaces de identificar patrones a partir de grandes cantidades de información— ayudan a comprender cómo funciona habitualmente el entorno urbano y, a partir de ese conocimiento, anticipar situaciones futuras o cambios inesperados.
Una de las aplicaciones se encuentra en la movilidad inteligente. Un proyecto desarrollado por la Universidad de Vigo utiliza un modelo que incorpora variables como las condiciones meteorológicas, la densidad del tráfico o el comportamiento de los conductores para generar recomendaciones adaptadas a cada situación e identificar posibles puntos conflictivos en la circulación.
La gestión hídrica constituye otro de los campos de aplicación. Al comparar los consumos reales con un modelo considerado óptimo, los gemelos digitales pueden contribuir a identificar fugas y reducir la huella hídrica. En parques y jardines, además, permiten combinar información meteorológica y datos sobre las condiciones del suelo para ajustar el riego a las necesidades reales.
En materia energética, estos modelos permiten analizar los flujos de energía y buscar fórmulas para gestionarlos de manera más eficiente. La combinación de simulación y machine learning puede ayudar a prever la demanda energética de una ciudad y, de esta forma, evitar sobrecargas en las redes, consumos inadecuados y costes elevados.
Una herramienta para reducir la huella de carbono
La utilidad de estas réplicas virtuales también alcanza los objetivos climáticos de las ciudades. Comprender con mayor precisión cómo funciona el entorno urbano facilita la identificación de medidas destinadas a disminuir progresivamente las emisiones y el consumo de recursos.
Una parte de esa capacidad reside en el análisis de los patrones cotidianos de la población. Los desplazamientos desde los barrios residenciales hacia las zonas de trabajo por la mañana o la utilización de colegios y centros sanitarios en determinados horarios generan comportamientos que el modelo puede reproducir.
“El gemelo digital reproduce ese comportamiento y ayuda a planificar la ciudad para darle servicios”, explica García Palomares. Una vez identificados esos patrones, también es posible simular qué ocurriría si las circunstancias cambian.
Esta capacidad resulta especialmente relevante para la movilidad y su huella de carbono. El sistema puede anticipar cómo se modificará la circulación ante la lluvia, una manifestación o un acontecimiento multitudinario y ayudar a regular el tráfico para reducir los atascos. Para el experto, una de las grandes aportaciones de estas herramientas consiste precisamente en “reducir la incertidumbre” antes de adoptar decisiones.
Simular una ola de calor antes de actuar
Los gemelos digitales también pueden desempeñar un papel importante en la adaptación de las ciudades a los impactos del cambio climático. Al detectar variaciones de temperatura, evaluar infraestructuras verdes y permitir ajustes en tiempo real, ofrecen información para prepararse ante episodios meteorológicos extremos.
En el caso de las olas de calor, los modelos pueden identificar las islas de calor urbanas, es decir, aquellas áreas de la ciudad donde se concentran temperaturas especialmente elevadas. Con esta información es posible estudiar dónde conviene situar refugios climáticos o nuevos espacios verdes para proteger a la población.
Otra ventaja es que las posibles soluciones pueden probarse primero en el entorno virtual. Así, diferentes infraestructuras verdes pueden ser evaluadas mediante simulaciones antes de acometer su implantación en el espacio físico.
Esta capacidad de anticipación se extiende también a inundaciones y otros desastres. Durante una emergencia, el gemelo digital puede funcionar como un centro de mando desde el que visualizar dónde se encuentran los recursos disponibles e identificar qué grupos de población o áreas presentan un riesgo mayor.
Su utilidad continúa incluso después del episodio. García Palomares destaca que estas herramientas también permiten “planificar y evaluar las actuaciones de recuperación una vez haya ocurrido” el desastre.
La posibilidad de observar el presente, reconocer patrones y ensayar escenarios futuros convierte así a los gemelos digitales en una herramienta con potencial para integrar planificación urbana, eficiencia de los recursos y adaptación climática. Su principal aportación no consiste únicamente en reproducir digitalmente una ciudad, sino en utilizar esa representación para evaluar las consecuencias de una decisión antes de trasladarla al mundo real.
