SIANI: la solución de problemas complejos con la computación
Más de 50 personas trabajan de forma permanente en el Instituto Universitario de Sistemas Inteligentes y Aplicaciones Numéricas en Ingeniería (SIANI). Todos ellos buscan, desde distintas áreas específicas de la ingeniería, resolver problemas complejos con la utilización de métodos computacionales.
Resolver problemas complejos tales como definir la optimización de un recurso, la contaminación marina, la evaluación de catástrofes o realizar análisis energéticos en distintos territorios, en muchos casos, escapan al razonamiento humano. Por eso, una de las herramientas más efectivas en estos casos es la ingeniería computacional, que aborda estos problemas con la utilización de sistemas numéricos, algoritmos o lo que se denomina inteligencia artificial. Es, en definitiva, usar el razonamiento humano y trasladarlo al lenguaje de una máquina, para que ésta pueda simular situaciones y modelos de comportamientos en un proceso complejo, para, posteriormente, ofrecernos soluciones.
Estos sistemas computacionales incluyen no sólo los algoritmos numéricos y el software requeridos para la solución de problemas, sino también las herramientas y técnicas basadas en el uso de la Inteligencia Artificial para el diseño y construcción de sistemas inteligentes integrados que den respuesta a estos problemas. Éste es el principal objetivo del Instituto Universitario de Sistemas Inteligentes y Aplicaciones Numéricas en Ingeniería (SIANI), de la ULPGC, que se constituyó en el año 2001 mediante la asociación de diversos grupos de investigación de la Universidad que tenían en común la utilización de métodos computacionales para resolver problemas en el ámbito de la ciencia y la ingeniería.
El nacimiento del SIANI ha impulsado una estrecha colaboración de investigadores de diversas ramas de conocimiento en el seno de una misma institución, lo que ha permitido maximizar el uso y eficiencia de los recursos humanos y computacionales y, por otro lado, ha enriquecido las actividades de cada equipo facilitando la transferencia de conocimiento, conscientes en todo momento que la multidisciplinariedad es el mejor camino para abordar el tratamiento de los sistemas complejos en ingeniería.
Divisiones
El Instituto trabaja, por tanto, de manera multidisciplinar combinando los trabajos de cinco divisiones: la División de Inteligencia Artificial y Sistemas, la División de Álgebra Numérica Avanzada, la División de Mecánica de los Medios Continuos y Estructura; la División de Discretización y Aplicaciones y la División de Computación Evolutiva y Aplicaciones. Dependientes de estas divisiones de investigación se encuentran los laboratorios de I+D, donde los resultados de investigación que son rentables para la sociedad toman cuerpo en proyectos y productos específicos.
Entre estos, el Instituto Universitario SIANI cuenta, en la División de Computación Evolutiva, con un laboratorio en funcionamiento que se dedica a investigar en torno a temas tan cruciales como la logística y el transporte, la prevención de riesgos, la simulación de evolución de catástrofes marinas, o analizando los modelos energéticos de cada territorio.
Junto a este laboratorio, el SIANI también cuenta con dos laboratorios más que emanan de la División de Inteligencia Artificial. Por un lado, el Laboratorio de Visualización se dedica a desarrollar técnicas on line para incorporarlas a los entornos educativos. De hecho, en este laboratorio nació el Proyecto Prometeo, la plataforma que permite a la ULPGC ofrecer sus enseñanzas on line con la incorporación, incluso, de imágenes y soportes multimedia. El otro laboratorio, denominado Laboratorio de Ingeniería de Software, se centra en desarrollar aplicaciones de gestión que permiten automatizar procedimientos administrativos en empresas e instituciones de forma automatizada. Este proyecto ha permitido la creación de dos empresas spin-off que dedican su labor al mantenimiento e instalaciones de estos programas de gestión.
La División de Inteligencia Artificial también trabaja en torno a la robótica, donde el objetivo es que las máquinas actúen como agentes inteligentes y se adapten a las condiciones humanas a través de técnicas que permitan el reconocimiento visual o por sonidos. En esta división además se utilizan los agentes inteligentes para simular procesos de negociación electrónica y subastas, propias de un sistema complejo como es el mercado energético.
Las otras tres divisiones, a diferencia de las anteriores, trabajan aspectos centrados en la mejora de las herramientas computacionales y numéricas que modelizan y simulan problemas complejos, y de sus resultados se aprovechan los estudios de los laboratorios. Así, la División de Discretización y Aplicaciones modela situaciones reales con mallas de números. “La complejidad de un sistema puede fragmentarse y modelarse desde lo pequeño”, explica el director del SIANI, Antonio Falcón, “y las mallas realizadas con estos números no son más que trozos de la realidad donde se pueden aplicar técnicas locales de resolución de problemas”.
En la División de Álgebra Numérica Avanzada se estudian la resolución de grandes sistemas de ecuaciones, “porque disponer de técnicas que nos permitan resolver estos grandes sistemas de ecuaciones es esencial en ingeniería, para analizar, entre otros aspectos, los sistemas energéticos, por ejemplo”.
En la División de Mecánica de los Medios Continuos y Estructura el análisis se basa en la modelización de estructuras concretas como edificios, presas, construcciones en general, y se estudia la mejora de técnicas y herramientas que permitan analizar determinados comportamientos en estos elementos, como problemas sonoros, apantallamientos acústicos, procesos sísmicos, etcétera.
El SIANI, además, cuenta con un área dedicada a la formación avanzada, de vital importancia para nutrir de investigadores y profesionales a las distintas divisiones y laboratorios de I+D que trabajan conjuntamente. De hecho, este Instituto acoge el primer Máster Oficial de la ULPGC en el área tecnológica, que, además tiene una mención de calidad. Es el Máster Oficial en Sistemas Inteligentes y Aplicaciones Numéricas en Ingeniería, y en él se aprenden técnicas avanzadas de la ingeniería basadas en la modelización numérica y en la inteligencia artificial para abordar sistemas complejos en ingeniería.
