¿De verdad necesita tu ciudad un gemelo digital?

Un gemelo digital de una ciudad puede simular cómo podría cambiar el tráfico tras el cierre de una carretera, qué barrios se enfrentan al mayor riesgo de inundaciones o si una torre propuesta privará de luz natural a las viviendas cercanas. Esto lo convierte en una propuesta atractiva para alcaldes y urbanistas que se ven presionados para construir viviendas, adaptarse al cambio climático y mantener unas infraestructuras que se están quedando obsoletas. Sin embargo, crear un impresionante modelo tridimensional de la ciudad no es lo mismo que mejorar la ciudad. La tecnología solo merece la pena cuando ayuda a los responsables a tomar una decisión concreta de forma más precisa, transparente o económica que los sistemas de los que ya disponen.

¿Qué es realmente un gemelo digital de una ciudad?

Un gemelo digital es una representación digital de un activo, un proceso o un sistema físico. En una ciudad, puede combinar mapas tridimensionales con información sobre edificios, carreteras, servicios públicos, transporte público, consumo energético, calidad del aire, agua o movimientos de peatones.

La palabra “gemelo” puede resultar engañosa, ya que el modelo nunca es una réplica perfecta de la vida urbana. Solo contiene los elementos y la información que sus diseñadores han elegido y han logrado incluir. Algunos modelos de ciudad se actualizan con información en tiempo real procedente de sensores, mientras que otros se basan principalmente en registros históricos y encuestas periódicas.

Un mapa 3D detallado no es necesariamente un gemelo digital. Para que el término sea aplicable, el modelo debería representar, por lo general, el funcionamiento de un sistema urbano y permitir a los usuarios analizar cambios, simular escenarios o supervisar las condiciones.

El valor práctico radica en conectar información que, de otro modo, permanecería en bases de datos departamentales independientes. De este modo, un planificador de transporte, un ingeniero hidráulico y un equipo de vivienda pueden examinar el mismo proyecto de desarrollo utilizando una representación común de la ciudad.

Empieza por una decisión

A menudo se anima a las ciudades a crear plataformas integrales capaces de simular todo tipo de aspectos, desde el tráfico hasta el consumo energético. Esto da lugar a un programa tecnológico de gran envergadura y elevado coste antes de que las autoridades hayan determinado qué decisiones mejorará.

Un mejor punto de partida es una única pregunta práctica. ¿Dónde debería ubicarse un nuevo carril bus? ¿Qué calles necesitan un sistema de drenaje adicional? ¿Cómo afectaría un proyecto de construcción de viviendas al tráfico, a la sombra y a la presión sobre los servicios locales?

Una vez que la decisión esté clara, el ayuntamiento podrá determinar los datos mínimos y la capacidad de modelización necesarios. Un proyecto de planificación contra inundaciones puede requerir información sobre altitudes, precipitaciones, drenaje y suelo. No es necesario, necesariamente, disponer de un modelo detallado de cada escaparate o farola.

Empezar a pequeña escala también permite realizar una evaluación. Los responsables pueden comparar las predicciones del modelo con los resultados reales, determinar si ha influido en alguna decisión y decidir si el enfoque merece una mayor inversión.

Un gemelo digital que intente representar toda la ciudad desde el principio puede acabar convirtiéndose en un recurso técnicamente impresionante, pero sin una relevancia suficiente para el usuario.

Las inundaciones son uno de los casos de uso más destacados

La adaptación al cambio climático constituye una razón de peso para interconectar los datos urbanos. Las inundaciones dependen de las precipitaciones, la altitud, el drenaje, las superficies, los cursos de agua y la ubicación de los edificios vulnerables. Estos factores suelen estar bajo la competencia de diferentes autoridades.

Un gemelo digital puede simular dónde podría acumularse el agua en diferentes escenarios de precipitaciones y mostrar cómo una nueva urbanización, una mejora del sistema de drenaje o un parque podrían modificar el resultado. Los ingenieros pueden probar diferentes alternativas antes de dar luz verde a la construcción.

Esto no significa que la previsión sea segura. Los patrones de precipitaciones, las obstrucciones en los desagües y el comportamiento humano pueden diferir de las hipótesis en las que se basa el modelo. El cambio climático también implica que las condiciones históricas pueden haber dejado de ser una referencia fiable para predecir fenómenos extremos en el futuro.

Por lo tanto, el modelo debería presentar distintos escenarios y niveles de incertidumbre, en lugar de una imagen definitiva de lo que va a suceder. Su objetivo es mejorar la preparación y comparar las intervenciones, no dar a entender que la ciudad ha logrado un control total sobre la naturaleza.

El resultado más útil puede ser relativamente sencillo: una lista, ordenada por prioridades, de los lugares en los que es necesario realizar una inspección física, tareas de mantenimiento o inversiones.

Los modelos de transporte deben tener en cuenta el comportamiento humano

El tráfico es otra de las aplicaciones más populares. Una ciudad puede simular qué podría ocurrir si modificara un cruce, eliminara plazas de aparcamiento, estableciera una zona de bajas emisiones o añadiera un carril bici.

El resultado depende de las hipótesis sobre cómo reacciona la gente. Los conductores pueden cambiar de ruta, desplazarse a otras horas, optar por el transporte público o seguir utilizando una carretera congestionada a pesar de que el modelo prevea que la evitarán.

Un sistema de tráfico inteligente basado en gran medida en los datos de los vehículos también puede pasar por alto a los peatones, a las personas con discapacidad, a los niños y a quienes no llevan dispositivos conectados. La eficiencia de los coches no es lo mismo que la accesibilidad o la calidad del espacio público.

Por lo tanto, la modelización del transporte debería combinarse con la observación, las encuestas y la consulta pública. Un modelo informático puede estimar los tiempos de desplazamiento, pero no puede determinar qué grupo debe tener mayor peso político a la hora de valorar el tiempo.

Una medida que agiliza los desplazamientos regionales pero que, al mismo tiempo, aumenta el peligro en una calle local no supone un resultado objetivamente mejor por el mero hecho de que mejore el flujo total del tráfico.

Singapur demuestra el valor de la escala

«Virtual Singapore» se convirtió en uno de los ejemplos más destacados de modelo digital a escala de ciudad. Su plataforma tridimensional se desarrolló para combinar información sobre el entorno construido con datos demográficos y medioambientales, lo que permite a los organismos y a los investigadores poner a prueba distintos escenarios de planificación.

Singapur cuenta con varias ventajas que resultan difíciles de replicar en otros lugares. Es a la vez una ciudad y un Estado, su administración pública está relativamente integrada y el Gobierno dispone de sólidas capacidades geoespaciales y digitales.

Sus proyectos posteriores de gemelos digitales también han sido más específicos. El gemelo de la red eléctrica de Singapur combina información sobre los activos y el funcionamiento de la red, mientras que su gemelo marítimo modela la actividad en torno al puerto. El Distrito Digital de Punggol utiliza las capacidades de los gemelos digitales para gestionar sistemas como la refrigeración, el aparcamiento y la seguridad.

Esta evolución resulta instructiva. Es posible que los gemelos más útiles no sean un único modelo gigantesco que intente gestionar toda la vida urbana, sino gemelos interconectados diseñados para sistemas concretos, que utilicen estándares comunes cuando sea necesario compartir información.

Las ciudades deberían aprender de la infraestructura bien organizada de Singapur, en lugar de dar por sentado que adquirir una plataforma visual similar les permitirá obtener los mismos resultados.

Róterdam está sentando las bases en materia de datos

La Plataforma Urbana Abierta de Róterdam reúne información digital sobre la ciudad e incluye un gemelo digital tridimensional. Su objetivo es facilitar la combinación y el uso de los datos urbanos en los ámbitos de la planificación y la gestión.

Para una ciudad portuaria expuesta a inundaciones, a cambios industriales y a una compleja infraestructura subterránea, esta visión compartida puede servir de base para la toma de decisiones en materia de agua, construcción, servicios públicos y espacio público.

La parte menos visible del trabajo puede ser más importante que el modelo visual. Róterdam también está mejorando la forma en que registra los objetos situados tanto en superficie como bajo tierra, incluidos cables y tuberías. Es fundamental disponer de registros precisos de los activos, ya que un gemelo digital no puede simular una infraestructura cuya ubicación no conozca con fiabilidad.

Esta es una deficiencia habitual en los proyectos tecnológicos municipales. Es posible que las autoridades adquieran software avanzado mientras que los registros básicos siguen estando fragmentados, son incoherentes o están desactualizados.

Antes de invertir en simulaciones sofisticadas, un ayuntamiento debería preguntarse si sabe dónde se encuentran sus activos, quién es el propietario de los datos y con qué frecuencia se actualizan los registros. El mantenimiento de los datos no es una fase preliminar que finaliza con la puesta en marcha de la ciudad gemela. Se convierte en una responsabilidad pública permanente.

Las decisiones en materia de vivienda podrían ser más transparentes

Los gemelos digitales pueden ayudar a los urbanistas a analizar cómo un proyecto urbanístico afecta a la luz natural, las vistas, el viento, el tráfico, el transporte público y la demanda de centros educativos o sanitarios.

Esto puede facilitar que los residentes comprendan propuestas complejas. En lugar de leer planos técnicos, los ciudadanos podrían ver un proyecto urbanístico desde el nivel de la calle o comparar diseños alternativos.

El realismo visual conlleva sus propios riesgos. Una simulación bien elaborada puede hacer que una propuesta parezca inevitable o más segura de lo que realmente es. Los colores, los ángulos de cámara y las hipótesis sobre los árboles, el tráfico y las condiciones meteorológicas pueden influir en la percepción.

Por lo tanto, los modelos destinados al público deberían indicar qué se ha medido, qué se ha estimado y qué información falta. Los residentes deberían poder comparar diferentes escenarios, en lugar de que se les muestre únicamente el resultado preferido por la autoridad.

Un gemelo digital puede mejorar el proceso de consulta cuando pone de manifiesto las ventajas y desventajas. Se convierte en una herramienta de persuasión cuando su objetivo principal es vender un plan predeterminado.

Los sensores no son necesarios de forma automática

A menudo se considera que los datos en tiempo real son esenciales para una «ciudad gemela» auténtica. En la práctica, no todos los problemas de planificación requieren una supervisión continua.

Un modelo utilizado para analizar las sombras de los edificios puede basarse en datos geométricos estables. La gestión de las inundaciones puede beneficiarse de los sensores actuales de precipitaciones y de nivel del agua. La gestión del tráfico puede requerir información casi en tiempo real, mientras que una estrategia de vivienda a largo plazo quizá no.

La incorporación de sensores aumenta los costes de adquisición, conectividad, mantenimiento y ciberseguridad. Los dispositivos fallan, pierden precisión y, con el tiempo, hay que sustituirlos. Además, pueden recopilar información sobre las personas, incluso cuando el objetivo inicial se refiere a la infraestructura.

Las ciudades deberían recopilar datos con la frecuencia que requiera la toma de decisiones. El tiempo real no es mejor por sí mismo. En algunas aplicaciones, disponer de información mensual o anual fiable resulta más útil que un flujo continuo de mediciones de baja calidad.

El objetivo es contar con una base empírica adecuada, no con el mayor volumen posible de datos.

La privacidad debe integrarse desde el diseño

Un gemelo digital de una ciudad puede combinar información sobre el transporte, la energía, los dispositivos móviles, las cámaras y los edificios. Incluso cuando los conjuntos de datos no contienen nombres, en ocasiones es posible vincular la ubicación detallada y los patrones de comportamiento con personas concretas o hogares.

El ayuntamiento debería definir qué información es necesaria, qué grado de precisión debe tener y durante cuánto tiempo se conservará. La agregación de datos podría permitir a los planificadores comprender los desplazamientos sin realizar un seguimiento de personas identificables.

El acceso también debe estar diferenciado. Es posible que un departamento de urbanismo necesite datos sobre las tendencias a nivel de barrio, pero no registros individuales. Los servicios de emergencia pueden necesitar información más detallada en circunstancias claramente definidas.

Los ciudadanos deben saber qué datos se utilizan en el modelo y con qué finalidad. El hecho de que la información esté disponible desde el punto de vista técnico no implica que todas las autoridades públicas deban combinarla y reutilizarla.

La confianza puede verse mermada cuando un sistema creado para gestionar la congestión o el consumo energético se va ampliando progresivamente hasta abarcar la vigilancia policial, el control del comportamiento o la elaboración de perfiles comerciales sin que se haya producido un debate público al respecto.

Los algoritmos pueden reproducir la desigualdad existente

Un gemelo digital refleja la ciudad tal y como la representan sus datos. Los barrios que cuentan con mejores sensores, registros catastrales más claros o residentes más activos en el ámbito digital pueden aparecer representados con mayor precisión que las comunidades informales, más pobres o menos conectadas.

Las decisiones de inversión basadas en el modelo pueden, por tanto, agravar el desequilibrio. Las zonas con datos incompletos pueden parecer que tienen menos necesidades simplemente porque se registran menos problemas.

La información histórica también puede reflejar prioridades anteriores. Un modelo entrenado a partir de decisiones pasadas sobre tráfico o mantenimiento podría reproducir un sistema que favoreciera a las zonas acomodadas y a quienes se desplazan en coche.

Las ciudades deben analizar quién aparece reflejado en los datos, quién está ausente y qué resultados se están optimizando. La participación ciudadana no es un ejercicio de comunicación opcional que se añada tras el trabajo técnico. Es una forma de identificar aquellas circunstancias que los datos no logran reflejar.

Un modelo debe favorecer la toma de decisiones democrática, no sustituir el desacuerdo por un cálculo aparentemente neutral.

La ciberseguridad se convierte en una cuestión de infraestructura

Una «ciudad gemela» puede revelar la ubicación y el estado de las carreteras, los sistemas energéticos, las infraestructuras hidráulicas y los edificios públicos. Parte de esa información ya es de dominio público, pero su integración en una única plataforma accesible puede aumentar su carácter sensible.

Los atacantes podrían intentar robar datos, interrumpir las operaciones o manipular la información que utilizan los responsables de la toma de decisiones. Un sensor comprometido podría introducir lecturas falsas en el modelo, mientras que un programa de ransomware podría dejar el sistema fuera de servicio durante una emergencia.

El diseño de seguridad debe reflejar el funcionamiento de los controles duales. Un modelo de planificación que genere recomendaciones conlleva riesgos distintos a los de un sistema conectado directamente a las señales de tráfico, a los equipos eléctricos o a los controles del edificio.

Las ciudades necesitan controles de acceso, registros de auditoría, planes de copia de seguridad y un método viable para mantener las operaciones sin necesidad de la plataforma. Un gemelo digital no debe convertirse en un punto único de fallo para los servicios esenciales.

Los costes de ciberseguridad y mantenimiento deben incluirse en el análisis de viabilidad a largo plazo, en lugar de considerarse meros detalles técnicos a cargo del proveedor.

Evita depender de un único proveedor

Los gemelos digitales combinan la cartografía, la computación en la nube, los sensores, la simulación y la visualización. Las ciudades pueden verse obligadas a depender de un único proveedor, ya que trasladar los datos, los modelos y las integraciones personalizadas más adelante resulta complicado y costoso.

Los contratos deben establecer quién es el titular de los datos subyacentes, los modelos de simulación y los resultados. La ciudad debe poder exportar la información en formatos documentados y permitir que otros proveedores desarrollen servicios compatibles.

Los estándares abiertos y los componentes interoperables son fundamentales en el enfoque actual de la Comisión Europea respecto a los gemelos digitales locales. Las herramientas compartidas pueden ayudar a los municipios más pequeños a evitar tener que encargar desde el principio una plataforma totalmente propietaria.

Una ciudad no tiene por qué ser propietaria de todas las tecnologías, pero debe mantener el control sobre su información pública y la capacidad de cambiar de proveedor.

Cuanto más importante se vuelve el gemelo para la planificación y las operaciones, menos aceptable resulta que el conocimiento de su funcionamiento recaiga exclusivamente en un contratista externo.

¿Por qué cosas merece la pena pagar?

Merece la pena invertir en registros geoespaciales de alta calidad. Una ciudad necesita disponer de un inventario preciso y actualizado de edificios, carreteras, terrenos, servicios públicos y bienes públicos para que las simulaciones avanzadas puedan ser fiables.

La integración también puede justificar una inversión considerable. La combinación de información compatible procedente de los departamentos de transporte, planificación, agua y energía puede mejorar la toma de decisiones incluso antes de que se cree un gemelo digital visualmente sofisticado.

Merece la pena recurrir a modelos especializados cuando la decisión tiene importantes consecuencias económicas o de seguridad, como en el caso de la protección contra las inundaciones, las grandes infraestructuras o la mitigación del calor urbano.

La capacidad del personal es tan importante como el software. Los empleados municipales deben comprender qué puede deducir el modelo, de dónde proceden sus supuestos y cómo cuestionar los resultados. Una ciudad que dependa por completo de consultores puede disponer de una plataforma sin contar con los conocimientos necesarios para gestionarla.

Las interfaces públicas pueden aportar valor añadido cuando facilitan realmente la comprensión de las propuestas urbanísticas y permiten a los vecinos explorar alternativas, en lugar de limitarse a ver una animación promocional.

Lo que podría ser innecesario

Es posible que una ciudad más pequeña no necesite un modelo fotorrealista de todo su territorio. Es posible que los sistemas de información geográfica y las herramientas de ingeniería especializadas ya existentes permitan responder a las preguntas pertinentes a un coste menor.

Las fuentes de datos en tiempo real son innecesarias cuando las decisiones se toman anualmente o cuando el activo subyacente evoluciona lentamente. Las experiencias de realidad virtual pueden llamar la atención sin mejorar la calidad técnica de la planificación.

Las ciudades también deberían actuar con cautela a la hora de construir una plataforma general en previsión de usos que aún no se han definido. La tecnología tiende a quedar obsoleta más rápidamente que las carreteras, los edificios y las redes de abastecimiento de agua, mientras que los costes de mantenimiento siguen existiendo una vez que el entusiasmo político inicial se ha desvanecido.

A menudo es preferible la herramienta más sencilla y adecuada a la más envolvente.

Una prueba más eficaz antes de la adquisición

Empieza por un problema de interés público e identifica a los responsables de la toma de decisiones que utilizarán el resultado. Determina cómo se toma la decisión en la actualidad y qué deficiencia pretende corregir la solución alternativa.

Define qué se entiende por «éxito cuantificable». Podría tratarse de una mejor predicción de las inundaciones, menos errores en las excavaciones, un análisis de planificación más rápido o un mayor número de residentes capaces de comprender una propuesta.

Revisar los datos disponibles, teniendo en cuenta su exactitud, los permisos legales y las comunidades que faltan. Determinar qué datos se pueden reutilizar y cuáles habría que recopilar.

Llevar a cabo un proyecto piloto de alcance limitado en un distrito o sistema. Comparar las previsiones con los resultados reales y publicar los supuestos y las limitaciones.

Calcula el coste total a lo largo de varios años, incluyendo personal, actualizaciones de datos, servicios en la nube, seguridad, sensores y cambios de proveedor. Exige interoperabilidad y derechos de exportación desde el principio.

Por último, decide qué es lo que nunca debe conectarse al gemelo. Un proyecto responsable define los límites con la misma claridad con la que define las capacidades.

Los gemelos digitales de las ciudades pueden ayudar a las autoridades a comprender sistemas complejos antes de invertir dinero o modificar los barrios físicos. Su valor es mayor en ámbitos específicos como las inundaciones, las infraestructuras, la energía y los grandes proyectos de planificación, en los que es necesario tener en cuenta conjuntamente diversos tipos de información.

No son réplicas objetivas de la realidad urbana, y no pueden decidir qué concesiones debe aceptar una comunidad. Un modelo simulado puede demostrar que un determinado diseño de carretera permite el paso de más coches o que una determinada obra proyecta una sombra más larga. Los dirigentes electos y los residentes siguen teniendo que decidir qué tipo de ciudad quieren.

Por lo tanto, la ciudad más inteligente no es aquella que cuenta con la réplica virtual más detallada, sino aquella que sabe qué decisiones merecen ser modelizadas, gestiona adecuadamente la información y se muestra dispuesta a cuestionar lo que indica el modelo.