El concepto de un gemelo digital es intrigante ya que presenta un enfoque innovador para resolver numerosos desafíos del mundo real. Surgiendo inicialmente de los dominios de la fabricación y la ingeniería, la investigación de gemelos digitales ha trascendido sus orígenes y ahora encuentra aplicaciones en una amplia gama de disciplinas. Esta expansión multidisciplinaria ha demostrado de manera impresionante el potencial de la investigación de gemelos digitales. Si bien se enfatiza con frecuencia el aspecto de simulación de un gemelo digital, el papel de la inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje automático (ML) está gravemente subestudiado. Por esta razón, en este documento destacamos el papel fundamental de la IA y el ML para la investigación de gemelos digitales. Al reconocer que un gemelo digital es un componente de un Sistema de Gemelos Digitales más amplio (DTS), podemos comprender completamente las diversas aplicaciones de la IA y el ML. En este documento, exploramos seis técnicas de IA: (1) optimización (creación de modelos), (2) optimización (actualización de modelos), (3) modelado generativo, (4) análisis de datos, (5) análisis predictivo y (6) toma de decisiones, y su potencial para avanzar en aplicaciones en salud, ciencias climáticas y sostenibilidad.