Gémeos digitais marinhos inauguram uma nova era de oceanos inteligentes e transparentes
Revisão científica liderada pela Universidade de Tsinghua propõe um roteiro para o desenvolvimento de gémeos digitais marinhos, tecnologias que prometem transformar a forma como os oceanos são monitorizados, explorados e protegidos, com ganhos em segurança, eficiência e sustentabilidade.
Os oceanos cobrem cerca de 71% da superfície do planeta e concentram vastos recursos minerais, biológicos e energéticos, desempenhando um papel central no crescimento económico e na investigação científica. No entanto, a engenharia marinha enfrenta condições extremas – desde corrosão e fadiga estrutural até tufões e ondas de grande intensidade – enquanto os métodos tradicionais de análise e simulação revelam crescentes limitações face à complexidade das operações em mar profundo.
A fragmentação dos dados marinhos, dispersos por diferentes formatos, escalas temporais e níveis de precisão, tem dificultado a interoperabilidade da informação, a fiabilidade das previsões e a eficiência da tomada de decisão. Embora as aplicações de aprendizagem automática estejam a crescer, continuam condicionadas pela escassez de dados de elevada qualidade e pelos elevados custos computacionais das simulações. É neste contexto que surge a necessidade de tecnologias inteligentes como os gémeos digitais marinhos.
Numa revisão publicada em 2025 na revista Ocean, investigadores da Universidade de Tsinghua apresentam um enquadramento abrangente e um roteiro de desenvolvimento para sistemas de gémeos digitais marinhos (Marine Digital Twins – MDT). O trabalho analisa os fundamentos técnicos, casos de aplicação e tendências futuras desta tecnologia, apontando-a como uma ferramenta-chave para monitorização, simulação, previsão e apoio à decisão em tempo real na engenharia oceânica.
Os autores refinam o conceito de gémeo digital marinho e propõem uma arquitetura de cinco camadas. A camada de perceção integra sensores marinhos diversos para recolha contínua de dados; a camada de dados assegura o armazenamento de grande capacidade e a gestão de bases de dados; a camada de modelos cria representações virtuais estruturais, hidrodinâmicas, elétricas ou ambientais, recorrendo a métodos como elementos finitos, dinâmica de fluidos computacional e algoritmos orientados por dados. A camada de fusão sincroniza os modelos digitais com o retorno dos sensores, permitindo a atualização contínua do estado dos sistemas. Por fim, a camada de aplicação suporta visualização, diagnóstico de falhas, previsão da vida útil, controlo otimizado e avaliação de riscos.
A revisão sintetiza aplicações em áreas como parques eólicos offshore, navios, oleodutos, estruturas submarinas, veículos autónomos subaquáticos e sistemas de monitorização ambiental. Estudos de caso demonstram como os gémeos digitais permitem acompanhar o estado das estruturas, atualizar modelos com base em dados reais, estimar a fadiga dos materiais e otimizar estratégias de manutenção e eficiência energética.
Segundo os investigadores, tecnologias como computação em nuvem, internet das coisas, inteligência artificial, realidade virtual e aumentada, sistemas de informação geográfica e edge computing são fundamentais para garantir a escalabilidade dos MDT e a automatização da decisão. Persistem, contudo, desafios relevantes, como a heterogeneidade dos dados, a integração multi-escala, os custos computacionais em tempo real e a fidelidade dos modelos.
“A convergência entre sensores, simulação e computação inteligente está a redefinir a forma como compreendemos e operamos o oceano”, sublinham os autores. Mais do que réplicas virtuais, os gémeos digitais marinhos são descritos como sistemas dinâmicos, capazes de percecionar, prever e otimizar processos de engenharia oceânica em tempo real.
No futuro, esta tecnologia poderá acelerar a instalação de parques eólicos offshore, reduzir custos de operação e manutenção, apoiar a navegação autónoma e reforçar a monitorização de desastres e a proteção ambiental. Ao integrar dados marinhos heterogéneos e simular sistemas oceânicos dinâmicos, os gémeos digitais abrem caminho a oceanos mais transparentes, ao desenvolvimento de energia neutra em carbono e a operações em mar profundo mais seguras. Com a maturação dos sensores avançados, da inteligência artificial e da computação em nuvem, os MDT poderão tornar-se um pilar central da governação digital dos oceanos e da indústria marítima inteligente.
