Tecnologías Específicas

Computación

Descripcion y Objetivos

Descripción

Gemelo Digital es un concepto que está surgiendo en los últimos años y que presenta muchas utilidades prácticas. Como concepto consiste en un flujo bidireccional de información enviada automáticamente entre un objeto físico y un objeto lógico. Estos Gemelos Digitales, permiten la simulación de un objeto de forma dinámica, su control mediante monitorización y la capacidad de predecir su comportamiento futuro. [1] Con respecto a los Gemelos Digitales, tenemos múltiples campos de actuación, desde las aplicaciones aeroespaciales hasta las ciudades del futuro con la idea de las Ciudades Inteligentes, incluso en el ámbito de los negocios. Sin embargo, donde más relevancia está cogiendo y más expectativas hay es en la rama de la salud. En este ámbito, dichos Gemelos Digitales reciben el nombre de HDT o Human Digital Twin [2] a fin de describir que su objetivo es monitorizar y controlar diferentes aspectos de las funciones humanas utilizando para ello uno o varios Gemelos Digitales. Para la creación de dichos HDT, no es válido la simple superposición de Gemelos Digitales sin ningún tipo de diseño o estructura. Por el contrario, ésta tiene que ser especificada mediante un modelo, como puede ser Domain-Driven Design [1], a fin de delimitar los límites de cada aspecto humano a abordar. Esta aproximación permite abordar el diseño de los HDT utilizando la aproximación basada en microservicios [3]. Así, el HDT va a consistir en una composición de Gemelos Digitales, que a nivel de arquitectura van a estar representados por uno o varios microservicios. Resultando todo estos en una composición de microservicios. Dado que el resultado final del HDT será una composición de Gemelos Digitales, al ser un sistema distribuido ha de encontrarse una forma de facilitar dicha composición que ofrezca sistema optimo y eficiente. Dicha optimización resulta en la búsqueda de soluciones válidas para los múltiples objetivos que se requieran necesarios [4], [5]. La elección de qué objetivos y cómo satisfacerlos vendrá determinadas por las necesidades concretas de cada persona, de acuerdo al contexto concreto, entendido éste como tiempo y localización. Se trata por tanto de un problema de optimización que ha de ser capaz de responder a esas necesidades. Es necesario por tanto identificar qué algoritmos de optimización [6], [7] son los más adecuados a fin de determinar qué composición de microservicios es la más adecuada en cada momento y para cada persona.

 

Objetivos:

• Comprender el concepto de Gemelo Digital y de Human Digital Twin y algunas de las diferentes propuestas que se han hecho.

• Diseñar y proponer un HDT (Human Digital Twin) como una composición de microservicios.

• Estudiar y evaluar diferentes alternativas tecnológicas que permitan automatizar dicha composición de microservicios.

• Identificar y evaluar alternativas de optimización para la composición de acuerdo a las necesidades contextuales.

 

Metodología y Competencias

Metodología:

Scrum: se utilizará mayormente durante el proceso de desarrollo ágil desarrollo y la evaluación del sistema.

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.

[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.

[CM6] Capacidad para desarrollar y evaluar sistemas interactivos y de presentación de información compleja y su aplicación a la resolución de problemas de diseño de interacción persona computadora.

 

Medios a utilizar

Se utilizarán los siguientes medios:

• Visual Studio Code, IDE de programación.
• Un Pc.
• Servidores.

 

Bibliografía

[1]      A. Macías, E. Navarro, C. E. Cuesta, and U. Zdun, “Architecting Digital Twins Using a Domain-Driven Design-Based Approach*,” in 2023 IEEE 20th International Conference on Software Architecture (ICSA), IEEE, Mar. 2023, pp. 153–163. doi: 10.1109/ICSA56044.2023.00022.

[2]      J. Guo and Z. Lv, “Application of Digital Twins in multiple fields,” Multimed Tools Appl, vol. 81, no. 19, pp. 26941–26967, Aug. 2022, doi: 10.1007/s11042-022-12536-5.

[3]      R. Minerva, G. M. Lee, and N. Crespi, “Digital Twin in the IoT Context: A Survey on Technical Features, Scenarios, and Architectural Models,” Proceedings of the IEEE, vol. 108, no. 10, pp. 1785–1824, Oct. 2020, doi: 10.1109/JPROC.2020.2998530.

[4]      G.-G. Wang, X. Cai, Z. Cui, G. Min, and J. Chen, “High Performance Computing for Cyber Physical Social Systems by Using Evolutionary Multi-Objective Optimization Algorithm,” IEEE Trans Emerg Top Comput, pp. 1–1, 2017, doi: 10.1109/TETC.2017.2703784.

[5]      V. M. Mostofi, D. Krishnamurthy, and M. Arlitt, “Fast and Efficient Performance Tuning of Microservices,” in 2021 IEEE 14th International Conference on Cloud Computing (CLOUD), IEEE, Sep. 2021, pp. 515–520. doi: 10.1109/CLOUD53861.2021.00067.

[6]      A. Konak, D. W. Coit, and A. E. Smith, “Multi-objective optimization using genetic algorithms: A tutorial,” Reliab Eng Syst Saf, vol. 91, no. 9, pp. 992–1007, Sep. 2006, doi: 10.1016/j.ress.2005.11.018.

[7]      M. Lin, J. Xi, W. Bai, and J. Wu, “Ant Colony Algorithm for Multi-Objective Optimization of Container-Based Microservice Scheduling in Cloud,” IEEE Access, vol. 7, pp. 83088–83100, 2019, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2924414.