Em 2010, a NASA, para melhorar a simulação de modelos físicos de espaçonaves passou a utilizar o digital twin, que em bom português significa gêmeo digital, para imitar o comportamento de um item real, no ambiente online, funcionando como se fosse um espelho.
Os gêmeos digitais são, portanto, representações virtuais em tempo real de objetos, processos e sistemas. Eles frequentemente servem como uma ponte entre os domínios físico e digital. O gêmeo digital, por exemplo, possibilita ter uma visão digital das operações de uma fábrica, ou o fluxo de mercadorias por meio de um sistema de logística. Já, em um projeto consegue-se simular virtualmente as mais diversas situações de operação, uma vez que no ambiente virtual é possível efetuar modificações e/ou alterações otimizadas mais rápidas, com custo menor e com mais facilidades, antes do lançamento na produção real. Um exemplo da aplicação do gêmeo digital pode ser citado o da Bayerische Motoren Werke AG, (BMW), uma fabricante multinacional alemã de veículos e motocicletas de luxo com sede em Munique, Baviera, Alemanha, que inicia produção virtual em fábrica dois anos antes do lançamento da produção real da sua futura fábrica de Debrecen, na Hungria, que está programada para abrir em 2025, ou seja, mais de dois anos antes do lançamento oficial da produção em série. A fabricação de veículos já está em andamento na fábrica de Debrecen, mas de modo virtual, já que nesse período, até 2025, a instalação fabril passa a ser planejada e validada totalmente de forma virtual.
Os gêmeos digitais podem ser utilizados nas mais diversas aplicações, desde o desenvolvimento de produtos até a melhoria de processos ou de logística e por ser uma representação virtual, serve como contrapartida digital em tempo real de um objeto ou processo físico e acaba sendo o resultado da melhoria contínua na criação de projetos de produtos e processos.
Na prática, os gêmeos digitais, se popularizaram, devido ao crescente apetite por tecnologia digital, e uma das várias aplicações práticas é usada também no planejamento urbano das cidades inteligentes, pois são propostos na forma de plataformas interativas para capturar e exibir dados espaciais tridimensionais em tempo real que possibilita modelar ambientes urbanos.
Esse conceito requer na prática tecnologias de visualização, como sistemas de realidade aumentada (RA), como ferramentas colaborativas para design, a integração de dados de sensores embutidos em cidades e serviços de API, permitindo que um aplicativo se comunique com outro para formar gêmeos digitais. Por exemplo, RA pode ser usado para criar mapas de realidade aumentada, edifícios e um fluxo de conteúdo pelo qual se pode rolar pelos dados projetados para visualização colaborativa.
O gêmeo digital também pode ser usado para rastrear a origem de um problema. Uma vez que ele é uma representação do sistema, ao detectar um comportamento anormal, pode-se fazer uma série de simulações de falhas em diferentes subsistemas e componentes e confrontar resultados, até se chegar à causa raiz. Assim, em termos práticos, os gêmeos digitais eliminam a necessidade da empresa gastar com protótipos físicos e ter que interromper seus processos internos para testes, uma vez que tudo é feito virtualmente.
