GCRI · Ciencia de sistemas y modelización
Gemelos digitales: método y límites
A gemelo digital is a model of a real system that is continuously updated with data from it, used to monitor, predict and test decisions. Twins of cities, grids, water networks and factories are widely proposed, and many are dashboards or static models under a new name. This page sets out what makes a digital twin, how twins are built and validated, and what evidence serves the institutions considering them.
Digital twins: method and limits on the record.
Digital twins: method and limits: how the risk develops.
What a twin can and cannot represent, and how it is kept honest. The dossier below sets out how the risk develops, what is measured, where the data come from, how it is modelled and who decides.
Data keep the model current
A twin assimilates sensor and operational data so that its state tracks the real system, which needs reliable data flows and quality control.
Models must be fit for purpose
A twin is only as good as its underlying models. Visualisation without validated models is a dashboard, not a twin.
Decisions close the loop
Twins add value when used to test options and inform action, and when outcomes are fed back to improve the model.
Integration creates risk
Connecting models to live data and to controls raises cybersecurity, data protection and accountability questions.
Connected activity in North America.
Night lights, population density and land cover over North America, from NASA GIBS. Each layer carries its own date.
El mapa interactivo requiere JavaScript; la lista de capas y las fuentes figuran a continuación.
Capas 3
Actividad conectada, para esta página
Acerca de esta capa
- Evidencia
- Observado
- Fuente
- VIIRS Black Marble (VNP46A2) (NASA LAADS DAAC)
- Proveedor
- NASA LAADS DAAC
- Licencia
- Datos abiertos de la NASA
- Año de referencia
- diario; radiancia satelital, corregida por la luz de la luna y la atmósfera
- Más recientes en la compilación
- 2026-10-12
- Resolución
- cuadrícula de unos 500 m
- Incertidumbre
- Radiancia nocturna satelital de la fecha indicada; las luces son un indicador indirecto del uso de electricidad y de los apagones, no una medición del suministro ni del acceso.
- Se accede a través de
- gibs.earthdata.nasa.gov, solo después de que usted permita el mapa en vivo
Acerca de esta capa
- Evidencia
- Estimado
- Fuente
- Gridded Population of the World v4.11 (NASA SEDAC (CIESIN, Universidad de Columbia))
- Proveedor
- NASA SEDAC (CIESIN, Universidad de Columbia)
- Licencia
- CC BY 4.0
- Año de referencia
- null; estimación basada en el censo, estática (2020)
- Resolución
- cuadrícula de unos 1 km
- Incertidumbre
- Estimación basada en censos de personas por kilómetro cuadrado en 2020, mostrada como contexto de exposición; no es un recuento de las personas afectadas por ninguna amenaza.
- Se accede a través de
- gibs.earthdata.nasa.gov, solo después de que usted permita el mapa en vivo
Acerca de esta capa
- Evidencia
- Observado
- Fuente
- VIIRS NOAA-20, reflectancia corregida (NASA LANCE)
- Proveedor
- NASA LANCE
- Licencia
- Datos abiertos de la NASA
- Año de referencia
- diario; imagen satelital
- Más recientes en la compilación
- 2026-10-14
- Resolución
- cuadrícula de unos 250 m
- Incertidumbre
- Imagen satelital. Ráster satelital o de modelo tal como lo publica el proveedor. Las nubes, los huecos de franja y el error de recuperación dejan lagunas y ruido; los valores son indicadores, no mediciones en un lugar.
- Se accede a través de
- gibs.earthdata.nasa.gov, solo después de que usted permita el mapa en vivo
Acerca de esta capa
- Evidencia
- Modelado (último año que publica GIBS)
- Fuente
- MODIS Terra y Aqua, cobertura del suelo (MCD12Q1) (NASA LP DAAC)
- Proveedor
- NASA LP DAAC
- Licencia
- Datos abiertos de la NASA
- Año de referencia
- anual; clasificación satelital; último año que publica GIBS
- Más recientes en la compilación
- 2024-01-01
- Resolución
- cuadrícula de unos 500 m
- Incertidumbre
- Clases satelitales de cobertura del suelo del año indicado, incluidas las tierras de cultivo; una clasificación con errores conocidos, no un registro de explotaciones agrícolas.
- Se accede a través de
- gibs.earthdata.nasa.gov, solo después de que usted permita el mapa en vivo
Acerca de esta capa
- Evidencia
- Observado (las nubes dejan lagunas)
- Fuente
- MODIS Terra EVI (NASA LANCE)
- Proveedor
- NASA LANCE
- Licencia
- Datos abiertos de la NASA
- Año de referencia
- diario; índice satelital; las nubes dejan lagunas
- Más recientes en la compilación
- 2026-10-13
- Resolución
- cuadrícula de unos 250 m
- Incertidumbre
- Índice satelital de vegetación durante los 8 días hasta la fecha indicada, un indicador del estado de los hábitats; no es una medida de las especies ni de la biodiversidad.
- Se accede a través de
- gibs.earthdata.nasa.gov, solo después de que usted permita el mapa en vivo
Acerca de esta capa
- Evidencia
- Observado (las nubes dejan lagunas)
- Fuente
- MODIS Terra NDVI (NASA LANCE)
- Proveedor
- NASA LANCE
- Licencia
- Datos abiertos de la NASA
- Año de referencia
- diario; índice satelital; las nubes dejan lagunas
- Más recientes en la compilación
- 2026-10-13
- Resolución
- cuadrícula de unos 250 m
- Incertidumbre
- Índice satelital de verdor durante los 8 días hasta la fecha indicada; un indicador del estado de cultivos y pastos, no una estimación de rendimiento ni una alerta de seguridad alimentaria.
- Se accede a través de
- gibs.earthdata.nasa.gov, solo después de que usted permita el mapa en vivo
Teclado, con el mapa seleccionado
Mantenga pulsado Ctrl o ⌘ y desplace para ampliar
Último disponible
NASA GIBS / EOSDIS · ASTER GDEM (METI, NASA) · Blue Marble (NASA) · © colaboradores de OpenStreetMap (ODbL) · Natural Earth
Cargando las imágenes más recientes de la NASA.
Arrastre para desplazar. Ctrl o ⌘ y desplazamiento, pellizco o los botones para ampliar; pase el puntero para ver los valores; restablecer devuelve a la región.
Connected activity, framed on North America.Productos satelitales y de modelos tal como los publica la NASA, cada uno con su propia fecha. Son indicadores, no evaluaciones de ningún lugar.
Datos: NASA GIBS · ASTER GDEM · Blue Marble · © colaboradores de OpenStreetMap · Natural Earth · NASA EONET · NASA/NOAA VIIRS · NASA JPL OPERA DIST-ALERTFuentes y licencias
- We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified). Datos abiertos de la NASA
- We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified). Datos abiertos de la NASA
- Luces nocturnas VIIRS Black Marble, NASA Goddard Space Flight Center; distribuidas por el NASA Level-1 and Atmosphere Archive and Distribution System (LAADS DAAC); imágenes mediante NASA GIBS. Colores redibujados a partir del mapa de colores publicado; valores promediados en celdas hexagonales donde se muestran (modificado). Datos abiertos de la NASA
- Center for International Earth Science Information Network (CIESIN), Columbia University. 2018. Gridded Population of the World, Version 4 (GPWv4): Population Density, Revision 11. NASA Socioeconomic Data and Applications Center (SEDAC). Con licencia CC BY 4.0. Colores redibujados a partir de la paleta publicada; valores promediados en celdas hexagonales cuando se muestran (modificado). doi:10.7927/H49C6VHW. CC BY 4.0
- Productos VIIRS en tiempo casi real (inundaciones, temperatura de la superficie terrestre, cubierta de nieve, reflectancia corregida), NASA LANCE; imágenes mediante NASA GIBS. Colores redibujados a partir del mapa de colores publicado; valores promediados en celdas hexagonales donde se muestran (modificado). Datos abiertos de la NASA
- Productos terrestres MODIS (índices de vegetación, producción primaria bruta, cobertura del suelo), NASA LP DAAC y LANCE; imágenes mediante NASA GIBS. Colores redibujados a partir del mapa de colores publicado; valores promediados en celdas hexagonales donde se muestran (modificado). Datos abiertos de la NASA
- ASTER GDEM es un producto del METI y la NASA (ASTER Global Digital Elevation Model V003, NASA LP DAAC); imágenes mediante NASA GIBS. Colores redibujados a partir del mapa de colores publicado; valores promediados en celdas hexagonales donde se muestran (modificado). Cítese como: NASA/METI/AIST/Japan Spacesystems and U.S./Japan ASTER Science Team (2019). ASTER Global Digital Elevation Model V003. doi:10.5067/ASTER/ASTGTM.003. Datos abiertos de la NASA
- Elaborado con Natural Earth. Datos cartográficos vectoriales y ráster gratuitos en naturalearthdata.com. Dominio público
- © Colaboradores de OpenStreetMap (ODbL), mediante NASA GIBS (costas, límites, carreteras y nombres de lugares). Colores redibujados a partir del mapa de colores publicado; valores promediados en celdas hexagonales donde se muestran (modificado). ODbL
- Blue Marble, NASA Earth Observatory; imágenes mediante NASA GIBS. Colores redibujados a partir del mapa de colores publicado; valores promediados en celdas hexagonales donde se muestran (modificado). Datos abiertos de la NASA
- Contexto en el globo y el mapa plano: costas, límites, carreteras y topónimos de las capas de referencia de NASA GIBS (datos de OpenStreetMap, ODbL, © colaboradores de OpenStreetMap); imágenes Blue Marble como base opcional; relieve 3D y lectura de elevación a partir del índice de color de elevación ASTER GDEM (clases de 5 m a 200 m, exageradas para facilitar la lectura). Los límites se representan tal como se publican y no implican posición alguna sobre ningún territorio.
- Eventos en vivo: Rastreador de Eventos Naturales del Observatorio de la Tierra de la NASA (EONET); los eventos son indicativos y conservan sus enlaces de origen.
- Observed (EO): NASA/NOAA VIIRS (Suomi NPP). We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
- Observed (EO): NASA JPL OPERA DIST-ALERT (contains modified Copernicus Sentinel data 2026). We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
- NASA GIBS: We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
- Las capas opcionales (5 fuentes en la lista de capas: en vivo, pronóstico, observado y contexto) muestran el crédito de su proveedor en el mapa y aquí cuando se activan; los pronósticos son salidas de modelos y los índices derivados son estimaciones.
Capas y fechas
- Luces nocturnas, diario: VIIRS Black Marble (VNP46A2), NASA LAADS DAAC · 12 oct 2026
- Densidad de población, 2020: Población: CIESIN, Columbia University, Gridded Population of the World v4.11 (2018), NASA SEDAC, CC BY 4.0 · estático
- Color verdadero: reflectancia corregida VIIRS NOAA-20, NASA LANCE · 13 oct. 2026
- Tipo de cobertura terrestre (IGBP), anual: MODIS Terra and Aqua land cover (MCD12Q1), NASA LP DAAC · 2024
- Índice de vegetación mejorado, móvil de 8 días: MODIS Terra EVI, NASA LANCE · 13 oct. 2026
- Verdor de la vegetación (NDVI), ventana móvil de 8 días: MODIS Terra NDVI, NASA LANCE · 13 oct. 2026
Digital twins mirror systems in each domain, with limits.
Method studies are designed for the serie Methods and Technical. ISO 23247 frames twins for manufacturing; a twin is only as good as its data and validation, recorded under NS-12 of the proposed Nexus Standards.
- Twin validation studies.
- Data latency measurements.
Ejecutor de modelos acoplados.
La pantalla que utilizaría un equipo para seguir esta materia: sus mediciones, estados y decisiones. Los nombres son ejemplos y los valores son ilustrativos.
Ejecutor de modelos acoplados
Digital twins: method and limits · Coupled model A · Scenario set 3
Grafo de acoplamiento de modelos
nodos: modelos · aristas: variables intercambiadas
Componentes acoplados
| Hidrología | 1 day | escorrentía | Sí |
| Sistema eléctrico | 1 h | demanda, apagones | Sí |
| Economía | 1 trimestre | producción, precios | Parcial |
| Población | 1 year | exposición | Sí |
Salida del conjunto
Qué se mide y con qué calidad.
Cada indicador lleva su unidad, su periodicidad, el tipo de fuente que lo respalda y la etiqueta de evidencia que llevaría un valor. No se muestran valores: un programa los aporta bajo su propia autoridad.
| Indicador | Unidad | Cadencia | Tipo de fuente | Etiqueta |
|---|---|---|---|---|
| Data latency from system to twin | minutes | continuo | Data pipeline monitoring | OBSERVADO |
| State estimation error | error metric | per evaluation | Validation against measurements | ESTIMADO |
| Decisions informed by the twin | recuento | per period | Registros de decisiones | NOTIFICADO |
| Sensor coverage of the system | percent of key variables measured | por evaluación | Sensor inventory | DECLARADO |
| Model components validated | percent | por evaluación | Validation records | NOTIFICADO |
| Security assessments completed | recuento | por evaluación | Security records | NOTIFICADO |
Model digital twins: method and limits as a system. Run the cascade.
Assembled from the Nexus Standards area profile Normas sobre amenazas compuestas y en cascada: the hazards it names, the sistemas and sectors that carry the loss, the controls that dampen it and the data that observe it. Choose the components, pick an initiating hazard and step through the cascade. The Map view places the run on an example geography with open data. Every coupling weight is a stated assumption you can change. A teaching model, not a forecast, an assessment or a certification. To model a place of your own choosing, open the full Constructor de sistemas.
Amenazas
- Natech event
- Chemical spill or leak (desencadenado aguas abajo)
- Emergency-response overload (desencadenado aguas abajo)
- Toxic gas release (set off downstream)
- Industrial fire (set off downstream)
Sistemas y acoplamientos
Controles
NS-0Constitución y principiosNS-3UNI de registros de riesgo (gramática, tabla de correspondencia heredada, autoridad de asignación)NS-9UNI contextuales (despliegues, instancias, instancias de programa)NS-11Verificación y seguimiento (evidencia, atestaciones, observación de la conformidad de confianza cero)NRS-H61Familia de amenazas: fallo en cascada (NHS-1 sys.cascade)NRS-H62Familia de amenazas: eventos compuestos y multiamenaza (NHS-1 sys.compound)NRS-H60Familia de amenazas: perturbación de cadenas de suministro y flujos (NHS-1 sys.supply-chain)NRS-H94Familia de amenazas: eventos cibernéticos sistémicos (NHS-1 cyber.systemic-cyber)NRS-H107Familia de amenazas: concentración y monocultivo de la infraestructura digital (NHS-1 tech.digital-concentration)NRS-H7Familia de amenazas: anomalías de la circulación a gran escala (NHS-1 atmo.climate-mode)
Observación
- Copernicus EMS rapid mapping activations (listed for reference)
- OpenStreetMap planet and replication (listed for reference)
- ERA5 reanalysis (Copernicus Climate Data Store) (listed for reference)
- Pérdidas económicas directas atribuidas a desastres en relación con el PIB mundial
- Number of disruptions to basic services attributed to disasters
Geografía de ejemplo
- Bangladesh: 134 celdas hexagonales
- Luces nocturnas de esta noche, apagones (VIIRS Day/Night Band), NASA GIBS
- Carbon monoxide, smoke transport (AIRS), NASA GIBS
- Vegetation disturbance alerts, 30 m (OPERA DIST-ALERT), NASA GIBS
De dónde procede la evidencia.
Conjuntos de datos públicos y registros institucionales identificados, cada uno con su tipo de licencia. Las fuentes obtenidas por acuerdo solo se utilizan conforme a sus condiciones y nunca se republican.
| Fuente | Lo que aporta | Tipo de licencia |
|---|---|---|
| ISO 23247 Marco de gemelo digital del IRGC | Reference architecture for manufacturing digital twins | Licensed standard, purchase required |
| Digital Twin Consortium definitions and resources | Industry definitions and capability frameworks | Public, terms to check |
| National academies reports on digital twins | Assessment of foundational research gaps | Public, terms per publisher |
| Data assimilation literature | Methods for combining models and observations | Licence per publication |
| Published city and utility digital twin case studies | Applied twins and lessons | Licence per publication |
How digital twins: method and limits is modelled, measured and tested.
El modelo, sus supuestos, sus datos y su incertidumbre, en la forma en que un científico o un ingeniero los comprobaría. Las estructuras siguen métodos publicados. Los valores representados son ilustrativos, no hallazgos.
Modelo, ecuaciones y supuestos
The model structure used for digital twins: method and limits, the assumptions it makes and how each is tested.
Ri = f(Hi, Ei, Vi, Ci)amenaza, exposición, vulnerabilidad y capacidad de afrontamientoEAL = ∑k pk · Lksobre los eventos k con probabilidad anual pkxt+1 = A xt + B ut + εtA carries the couplings, u the shock, ε the error| Supuesto | Por qué se hace | Cómo se prueba |
|---|---|---|
| La amenaza y la exposición son independientes dentro de un evento | Mantiene manejable la integral de pérdidas | Comparar con un ajuste de cópula sobre registros conjuntos |
| Los acoplamientos son lineales cerca del punto de operación | Permite que las perturbaciones se propaguen a través de A | Perturbar más allá del rango lineal y comparar |
| Las curvas de vulnerabilidad se transfieren entre lugares | Las curvas locales rara vez están disponibles | Validar frente a las pérdidas observadas cuando existan |
- Entradas
- conjuntos de datos versionados con procedencia
- Resultados
- distribuciones, nunca cifras únicas
- Código
- publicado con la ficha de modelo y las pruebas
- Reproducción
- mismos datos, código, entorno y semilla
Quién decide y a qué sirve la evidencia.
sistemas Science and Modelling prepares evidence. The decisions below are taken by the authorities named, under their own rules, and never by the platform.
| Quién decide | La pregunta | Evidencia a la que sirve esta página |
|---|---|---|
| Operators and city authorities | Whether a gemelo digital is worth building and for which decisions | Capability assessments |
| Engineering teams | How to validate and secure a twin | Validation designs; architecture reviews |
| Procurement bodies | How to distinguish twins from dashboards in tenders | Capability criteria |
Productos que genera este tema
- Digital twin capability assessments
- Validation designs for twin state estimates
- Architecture and data flow reviews
- Teaching material on twins as a method
What experts ask about digital twins.
- What does the twin represent, at what resolution, and what does it leave out?
- How often is it updated with data, and how is calidad de los datos checked?
- How is the twin’s accuracy tested, and for which purposes?
- How are uncertainties shown to users?
- Who is accountable when decisions rely on the twin?
What twins can and cannot do.
A twin combines models with live or regularly updated data. Data assimilation adjusts the model state to match observations, which can make short-term predictions more accurate. Twins are useful for monitoring, testing interventions virtually and training operators.
A twin is still a model. It represents only the processes and components that were built into it, at the resolution chosen, and it inherits the uncertainties and assumptions of its components. Visual realism can create an impression of completeness that the underlying model does not justify.
Twins can drift. As the real system changes, through new construction, ageing or changing behaviour, the twin must be updated and revalidated. A twin that is not maintained becomes a misleading picture.
Los métodos y sus límites.
- 01
Asimilación de datos
Combining model predictions with observations, using statistical methods. Requires good observation coverage.
- 02
Validation for purpose
Testing the twin against independent data for each intended use, using cuantificación de la incertidumbre.
- 03
Ingeniería de sistemas
Defining scope, interfaces and requirements, using ingeniería de sistemas.
- 04
Computing infrastructure
Running and updating twins, using computación. Costs and security must be managed.
A digital twin is a representation, not reality. Its outputs carry the uncertainty of its models and data, and they are shown with that uncertainty.
Cómo se estudia y lo que los métodos no pueden decir.
- 01Ingeniería de sistemasRequisitos de los modelos de decisión · Control de interfaces para modelos acopladosAplicado aquí
- 02Computación de alto rendimiento, en la nube y en el bordeDiseño de conjuntos dentro de presupuestos · Orquestación de flujos de trabajo · Entornos reproduciblesAplicado aquí
- 03Cuantificación de la incertidumbre y validación de modelosPresupuestos de incertidumbre · Modelos sustitutos para simulaciones costosas · Evaluación de la credibilidadAplicado aquí
- 04Optimización e investigación operativaOrientaciones para la formulación de problemas · Comparaciones robustas y estocásticas · Evaluación comparativa de solucionadoresAplicado aquí
Where this page’s references lead.
Los organismos y documentos con los que se lee esta página. El estado y las ediciones cambian; cada enlace lleva al organismo emisor.
Preguntas y respuestas.
What is a digital twin?
How is a digital twin different from a simulation?
What is data assimilation?
Is a 3D city model a digital twin?
Can a twin predict the future?
How is a twin kept honest?
Does GCRI certify digital twins?
Aporte evidencia desde esta página.
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- Correo electrónicoPasarela GW-GCRIEnvíelo desde esta páginaEvidencia, una corrección, un caso, un método, una revisión, una traducción o un aporte a un perfil. Llega etiquetado con esta página, de modo que lo recibe el editor responsable.
- ZenodoDepósito abiertoDeposítelo y envíelo a la comunidadPublique su propio registro en Zenodo con su ORCID iD y luego envíelo a la comunidad de Reports allí. Los curadores lo revisan; el DOI sigue siendo suyo.
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Documentos jurídicos.
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