O que é gêmeo digital? A cópia virtual que pode mexer no mundo real

Minha parte favorita de fazer esta coluna é a chance de aprender coisas novas literalmente todo dia. Recentemente, por exemplo, conheci os gêmeos digitais industriais. Já ouviu falar?

Bem, talvez você conheça, mas num sentido diferente do que vou contar aqui hoje.

Geralmente a primeira associação que as pessoas fazem ao ouvir falar em gêmeos digitais é com o filme O Dilema das Redes. Nesse contexto, ele é um clone dos usuários de plataformas de mídias sociais. Um perfil criado a partir dos dados do que a gente vê, curte e compartilha.

E significa isso TAMBÉM. Mas não só.

Nas indústrias, gêmeo digital é outra coisa, como me explicou Geraldo Luiz Rochocz, cofundador e diretor de tecnologia (CTO) da Radix, empresa especializada em engenharia, desenvolvimento de software e automação industrial.

O que é um gêmeo digital nas empresas, então?

Acabei de mencionar o clone que as redes sociais fazem das pessoas, certo? É mais ou menos por aí. O gêmeo digital na indústria é uma espécie de recriação virtual de determinadas máquinas, componentes, sistemas.

Ou seja, um gêmeo digital é uma representação virtual de algo que existe no mundo real, como uma turbina, uma fábrica ou um sistema de trânsito, alimentada com dados sobre seu funcionamento.

Como funciona um gêmeo digital na prática?

Para acompanhar o que acontece com a máquina de verdade, a cópia virtual recebe dados de sensores que medem, por exemplo, temperatura e pressão. Essas informações permitem ajustar o modelo conforme as condições da máquina mudam. Você atualiza os dados frequentemente, você sincroniza o seu modelo, porque todo modelo contém pequenos erros, explica Geraldo. Dependendo da aplicação, essa atualização acontece em tempo real.

Essa ligação com um equipamento específico permite estudar o que aconteceria se alguma condição fosse alterada. Uma equipe pode testar no computador diferentes temperaturas de funcionamento de um reator, por exemplo, e comparar os resultados antes de mexer na instalação de verdade. Assim, se tiver chance de algum equipamento dar problema, melhor que isso aconteça no gêmeo digital do que na máquina do mundo físico. Você simula futuros, diz Geraldo.

Previsão de futuros realmente possíveis

E não são futuros quaisquer. Mas, sim, possíveis, porque calculados a partir do que se sabe sobre aquele processo, que ajudam a escolher um caminho com menos tentativa e erro na operação. Testar no equipamento real pode custar caro, interromper a produção ou expor pessoas a riscos.

Essa cópia virtual também pode dar ordens à máquina de verdade. Na versão mais completa descrita por Geraldo, o gêmeo digital usa as informações que recebe para avaliar se vale a pena aumentar a temperatura ou fechar uma válvula, por exemplo, e pode enviar o comando para que isso aconteça. É o que os engenheiros chamam de controle em circuito fechado. Você não quer só olhar o seu ativo, você quer melhorar a performance dele, explica. Na prática, isso pode significar produzir mais, gastar menos energia ou trabalhar com mais segurança.

Qual é o papel da inteligência artificial nos gêmeos digitais?

Certo, mas onde entra a inteligência artificial, já que a coluna tem esse foco, não, leitor?

A IA pode ajudar a construir e aperfeiçoar esses modelos, embora o gêmeo digital também possa existir sem ela. Na abordagem que Geraldo descreve, entram equações da física e da química e aprendizado de máquina: as primeiras representam o comportamento esperado do equipamento, enquanto a IA aprende com os dados de operação e ajuda a corrigir diferenças entre a previsão e o que acontece de fato. É mais uma ferramenta superpoderosa que eu coloco na minha caixa de ferramentas, diz.

Onde os gêmeos digitais são usados?

Essa tecnologia é usada em diferentes indústrias. No setor de óleo e gás, a Radix conta que reuniu documentos de engenharia e dados de operação para facilitar o acompanhamento dos equipamentos. No químico e petroquímico, combinou IA e equações da física para antecipar falhas e orientar a manutenção. Numa fábrica de papel e celulose, criou um modelo para simular cenários de produção e prever falta de estoques ou gargalos. Na mineração, conectou informações da extração à entrega para rastrear cada lote e identificar em que etapa a qualidade foi comprometida, segundo a empresa.

Um gêmeo digital pode tomar decisões sozinho?

O grau de autonomia do gêmeo digital depende da tarefa que ele vai executar e das consequências de um erro. Rochocz explica que algumas decisões podem ser automatizadas, enquanto outras precisam da aprovação de um supervisor, conforme a confiança no modelo e o risco envolvido se aquela tomada de decisão for errada. Afinal, um ajuste que reduza um pouco a eficiência da máquina e outro que possa provocar um acidente exigem cuidados bem diferentes.

Alvaro Leme é doutorando e mestre em Ciências da Comunicação pela ECA-USP, jornalista e criador do podcast educativo Aprenda