Tecnologías Específicas

Computación

Descripcion y Objetivos

Descripción

En los últimos años, el concepto de “Gemelos Digitales” ha emergido como un paradigma revolucionario que sirve como puente entre el mundo virtual con el mundo físico. El término fue acuñado por Grieves y Vicker en el año 2002 como una conjunción de tres elementos: “un espacio real, un espacio virtual y un flujo de datos bidireccionales entre ambos espacios para conseguir la convergencia entre el objeto físico y el virtual” ​[1]​. 

Entre todos los campos de aplicación posibles de los Gemelos Digitales, el ámbito de la informática y concretamente la posibilidad de dotar a los sistemas de características como la dependability o la antifragility, han emergido con fuerza [2]. Los Gemelos Digitales facilitan la posiibilidad de monitorizar y registrar eventos y relevantes para su contrapartida física, así como actuar sobre la misma para controlar su comportamiento así como para prevenir posibles daños al sistema. Gracias a la Inteligencia Artificial, y muchos otros avances tecnológicos, es viable desarrollar Gemelos Digitales que capacidades no sólo para reaccionar sino también para aprender de sus acciones pasadas para mejorar especialmente sus facilidades de prevención. Dichos Gemelos Digitales deberán aprender a adaptar las estrategias a aplicar a fin de para evitar la degradación del sistema, dotandole así de capacidades de antifragilidad [3], 

La finalidad principal de este trabajo será el desarrolo de un Gemelo Digital que permita dotar a los sistemas de dichas capacidades de antifragilidad.

Objetivos

• Comprender el concepto de Gemelo Digital, su función y su posible arquitectura. 

• Comprender el concepto de antifragilidad en el desarrollo de sistemas.

• Comprender el sistema de ejemplo sobre el que se va a desarrollar el Gemelo Digital [4].

• Entender y evaluar los diferentes marcos de trabajo, como Eclipse Ditto o Asset Administration Shell, aparte de seleccionar el más conveniente para implementar un Gemelo Digital. 

• Evaluar qué tipo de algoritmo genético es más adecuado para el problema de adaptación de las estrategias de gestión de la degradación.

• Diseñar y Desarrollar un Gemelo Digital, atendiendo al proceso de Domain-Driven Design [5], para soportar la capacidad de antifragilidad.

• Diseñar y Desarrollar el algoritmo genético que dé soporte a la característica de antifragilidad e integrarlo en el Gemelo Digital.

• Evaluar la propuesta desarrollada en el contexto de un sistema de ejemplo [5].

 

 

Metodología y Competencias

Metodología:

Para el desarrollo de este TFG se utilizará la metodología SCRUM a fin de facilitar el desarrollo del Gemelo Digital mediante diferentes incrementos.

Competencias:

[CM1] Capacidad para tener un conocimiento profundo de los principios fundamentales y modelos de la computación y saberlos aplicar para interpretar, seleccionar, valorar, modelar, y crear nuevos conceptos, teorías, usos y desarrollos tecnológicos relacionados con la informática.
[CM3] Capacidad para evaluar la complejidad computacional de un problema, conocer estrategias algorítmicas que puedan conducir a su resolución y recomendar, desarrollar e implementar aquella que garantice el mejor rendimiento de acuerdo con los requisitos establecidos.
[CM4] Capacidad para conocer los fundamentos, paradigmas y técnicas propias de los sistemas inteligentes y analizar, diseñar y construir sistemas, servicios y aplicaciones informáticas que utilicen dichas técnicas en cualquier ámbito de aplicación.
[CM5] Capacidad para adquirir, obtener, formalizar y representar el conocimiento humano en una forma computable para la resolución de problemas mediante un sistema informático en cualquier ámbito de aplicación, particularmente los relacionados con aspectos de computación, percepción y actuación en ambientes o entornos inteligentes.
[CM7] Capacidad para conocer y desarrollar técnicas de aprendizaje computacional y diseñar e implementar aplicaciones y sistemas que las utilicen, incluyendo las dedicadas a extracción automática de información y conocimiento a partir de grandes volúmenes de datos.

 

Medios a utilizar

PC

Visual Studio/VS Code

 

Bibliografía

[1] Grieves, M., & Vickers, J. (2017). Digital twin: Mitigating unpredictable, undesirable emergent behavior in complex systems. Transdisciplinary perspectives on complex systems: New findings and approaches, 85-113.

[2] Tao, F., Zhang, M., Liu, Y., & Nee, A. Y. (2018). Digital twin driven prognostics and health management for complex equipment. Cirp Annals, 67(1), 169-172.

[3] Grassi, V., Mirandola, R., & Perez-Palacin, D. (2024). A conceptual and architectural characterization of antifragile systems. Journal of Systems and Software, 112051.

[4] Macías, A., Navarro, E., Cuesta, C. E., & Zdun, U. (2023, March). Architecting digital twins using a domain-driven design-based approach. In 2023 IEEE 20th International Conference on Software Architecture (ICSA) (pp. 153-163). IEEE.

[5] G. A. Moreno, B. Schmerl and D. Garlan, "SWIM: An Exemplar for Evaluation and Comparison of Self-Adaptation Approaches for Web Applications," 2018 IEEE/ACM 13th International Symposium on Software Engineering for Adaptive and Self-Managing Systems (SEAMS), Gothenburg, Sweden, 2018, pp. 137-143