O que é gêmeo digital (digital twin) [GA]

Considere a existência de dois tipos de dados associados ao ativo construído: os dados obtidos do edifício real, capturados de sua manifestação concreta (dados reais), e os dados gerados no ambiente digital, virtual ou de simulações da máquina (dados sintéticos). O processo de idealização, projeto, viabilização, construção, operação, manutenção, recondicionamento e desativação do edifício envolve inúmeros processos de interação entre esses dois tipos de dados.

Idas e vindas são comuns, não apenas nos processos da arquitetura, mas também nos demais processos envolvendo outros agentes e contextos. O resultados dessas interações têm impactos diretos na qualidade construtiva, na sustentabilidade do ativo, nos custos e nos prazos.

A abordagem baseada nos resultados inicia os processos de projeto a partir dos benefícios esperados para usuários, comunidade e ambiente, travando-os como metas a serem atingidas, e trabalha com dados granulares de melhor qualidade e em ambiente conectado de forma a aplicar adequadamente no mundo real, sobre o qual se acumula conhecimento digital. Utiliza a cocriação com ferramentas de inteligência artificial (IA), simulando muitos cenários diferentes e selecionando aquele que apresentar melhor desempenho nos aspectos de interesse. Os resultados dessas interações deverão ter impactos não apenas em qualidade, sustentabilidade, custos e prazos, mas também em habitabilidade do ativo ou contexto, diversidade de soluções para a diversidade da demanda, considerar a receita operacional líquida do ativo, melhorar a experiência humana e ser acessível.

Gêmeos digitais (digital twins) representam o caminho mais curto, do ponto de vista atual, para chegarmos a este tipo de processo de desenvolvimento de ativos. São cada vez mais utilizados para operação e manutenção (O&M) de ativos, e estão gerenciando e acionando medidas de manutenção simples, para só posteriormente informar o monitoramento humano. A ideia é bastante simples: da mesma forma que perseguimos, desde o Renascimento, o conceito de reproduzir no mundo real e tangível em uma projeção abstrata (o projeto, dado sintético), agora fazemos também o oposto de forma padronizada. A ideia é haver a maior correspondência possível entre o que está acontecendo no edifício real e o que está sendo registrado num equivalente virtual – no gêmeo digital.

Existe uma função diferente ao gêmeo digital em cada fase do ciclo de vida do ativo. Durante a idealização e projeto do edifício, gêmeos digitais alimentam uma base de dados acessada pelos projetistas, que gerenciam, controlam e reutilizam esses dados para a melhoria contínua do conjunto total de projetos desenvolvidos. Já na fase de operação e manutenção (O&M), são usados com o objetivo de executar tarefas com menor risco e de forma mais eficiente e assertiva.

O gêmeo digital acumula um grande conjunto de dados, que incluem:

Dados georreferenciados do ativo, localizando com precisão no globo terrestre.

Dados da construção em si, de equipamentos, sistemas e de outros ativos incorporados.

Dados de processos permanentes, como fluxos de tarefas de O&M, cronogramas, datas previstas de manutenção programada, configurações e ajustes de ativos etc.

Dados de internet das coisas (IoT) obtidos a partir de sensores e outros medidores de dados em tempo real, dados de ocupação do edifício, dados do ambiente interno etc.

Dados do ativo enquanto negócio, como aluguéis atuais, informações de zeladoria, unidades ou andares livres, receita por andar ou por metro quadrado etc.

Dados da construção (AEC), incluindo informações BIM, desenhos e projetos do edifício, ambiente comum de dados (CDE) etc.

Dados externos alimentados por terceiros.

Veja que o gêmeo digital é capaz de acompanhar o conforto ambiental e a salubridade do edifício em tempo real, permanentemente, e tomar as ações necessárias para que se mantenha dentro de um padrão adequado. Ele também pode acessar informações de circuito fechado de câmeras (CFTV) e reconhecer pessoas, comportamentos e fluxos humanos com o apoio da IA. Esses recursos e ferramentas já estão disponíveis. Com isso, a própria IA já está otimizando o fluxo de pessoas em edifícios para reduzir tempo de espera por elevadores, por exemplo. Já existem edifícios nos quais a IA escalona os horários de saída para almoço para que os deslocamentos de pessoas dentro do edifício sejam otimizados.

Quando o gêmeo digital atinge determinado patamar de maturidade, absorve outras funções adicionais. O primeiro nível de maturidade o torna autônomo, e o edifício passa a ser gerido pela IA, inicialmente monitorado por humanos, depois pela própria IA. Isso acontece quando a IA adquire a habilidade de aprender sobre o edifício com eficiência. Neste estágio, a IA age de forma autônoma para corrigir problemas e mantém supervisão de todos os sistemas automáticos do edifício para garantir que não haja falhas.

O segundo nível de maturidade é chamado de gêmeo digital abrangente, caracterizado pela inclusão de simulações em tempo real para cenários hipotéticos atuais ou futuros. Neste nível, a IA passa a utilizar ferramentas de análise prescritiva e de projeto generativo (generative design) para otimizar a operação, manutenção ou alongar o ciclo de vida do edifício.

O próximo passo (terceiro nível) é o gêmeo digital preditivo, quando a IA passa a se utilizar de muito mais informações de feedback para alimentar ferramentas de análise avançadas e aprendizagem de máquina (machine learning) com o objetivo de fazer previsões por meio de análise multivariada de dados. Isso faz com que o gêmeo digital passe a fazer alertas sobre riscos potenciais e dê insights ao gestor humano sobre possíveis melhorias.

O quarto patamar de maturidade é atingido quando o gêmeo digital adquire o papel informativo, alimentando sistemas e sensores IoT do edifício com suas próprias informações e direcionando os “sentidos” do edifício para a priorização inteligente.

Por fim, o quinto patamar identificado até o momento é o do gêmeo digital descritivo, capaz de modelar em BIM ou em modelos 3D alterações captadas por câmeras e sensores, alimentar bases georreferenciadas (GIS) e divulgar atualizações de informações em tempo real de forma completamente autônoma. Todos esses sistemas já existem e são utilizados em edifícios reais, como no Aeroporto Internacional de Seul, na Coréia do Sul.

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