Diseño de una arquitectura de software multimodal para el desarrollo de Gemelos Digitales Humanos, con el propósito de optimizar la interacción humano-máquina

Abstract

El presente proyecto aborda la ausencia de arquitecturas de software estandarizadas para integrar datos multimodales en Human Digital Twins (HDT) orientados a la interacción humano-máquina en el contexto de la Industria 5.0. Desde una investigación aplicada, apoyada en una revisión sistemática de la literatura y en un diseño metodológico fundamentado en Design Science Research (DSR), se identificaron los conceptos, enfoques arquitectónicos y limitaciones más recurrentes del dominio. El análisis confirmó que la principal brecha no radica en la falta de tecnologías de captura o procesamiento, sino en la carencia de una arquitectura capaz de integrar fuentes heterogéneas con criterios claros de interoperabilidad, sincronización temporal, trazabilidad y extensibilidad. Con base en estos hallazgos, se diseñó una arquitectura multimodal sustentada en una combinación de capas y servicios desacoplados, con un flujo explícito de captura, normalización, integración, actualización del HDT, persistencia y consumo. El diseño se refinó mediante iteraciones de Attribute Driven Design (ADD), priorizando atributos de calidad y documentando decisiones arquitectónicas mediante vistas C4, ADRs y un contrato canónico para el intercambio interno de eventos multimodales. Esta propuesta permitió aterrizar la solución a un modelo arquitectónico verificable, coherente con el alcance del proyecto y con posibilidad de evolución hacia escenarios de mayor complejidad. La validación se realizó mediante una prueba de concepto en entorno controlado inicialmente con dos fuentes de datos (fisiológico y contexto) y luego con una fuente adicional (video simulado); se tomaron en cuenta escenarios nominales, de alta carga, alarma y degradación. Los resultados mostraron integración consistente de las fuentes fisiológica y de contexto y la incorporación de la nueva modalidad con impacto localizado; los escenarios degradados mantuvieron continuidad operativa con evidencia suficiente para reconstruir el recorrido del dato. En consecuencia, el proyecto aporta evidencia sólida de factibilidad técnica para la arquitectura propuesta y establece una base arquitectónica consistente para futuras validaciones en entornos reales.