La inteligencia artificial está revolucionando la manera en que se proyectan puentes y edificaciones. Un equipo de científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha creado un modelo computacional capaz de generar estructuras que emplean hasta un 90% menos de material en ciertos casos, sin sacrificar su solidez. Este avance promete disminuir los costos de construcción y el impacto ecológico del sector.
El sistema fusiona algoritmos de IA con técnicas de optimización topológica para producir diseños más eficientes desde el punto de vista estructural. A diferencia de métodos previos, esta herramienta también incorpora las limitaciones reales de la obra, lo que facilita la fabricación y el ensamblaje de las propuestas.
La investigación, publicada en la revista científica Automation in Construction, busca responder una pregunta fundamental para la ingeniería moderna: ¿cuál es la cantidad mínima de material necesaria para levantar una estructura segura y funcional?
Un nuevo enfoque para construir con menos recursos
La construcción es una de las industrias con mayor huella ambiental. Según los investigadores del MIT, la producción mundial de materiales de construcción representó más del 7% de las emisiones globales de carbono durante 2022.
Ante esta realidad, el nuevo modelo busca reducir el consumo de acero, madera, cemento y otros materiales desde la etapa de diseño, incluso antes de que comience la obra.
La base del proyecto es la optimización topológica, una técnica empleada desde hace décadas para distribuir el material solo donde es indispensable desde el punto de vista estructural.
El problema es que muchos diseños obtenidos mediante este proceso terminan siendo demasiado complejos para convertirse en construcciones reales. Suelen incluir uniones difíciles de fabricar, piezas extremadamente pequeñas o geometrías que funcionan en simulaciones por computadora, pero resultan poco prácticas para la industria.
La inteligencia artificial incorpora las limitaciones de la construcción
La principal innovación del trabajo del MIT consiste en incorporar desde el inicio las restricciones propias de una obra.
El algoritmo permite establecer parámetros como el número máximo de piezas que pueden unirse en un mismo nodo, el tamaño mínimo de cada componente o los ángulos aceptables entre los distintos elementos estructurales.
De esta forma, la inteligencia artificial no solo busca reducir la cantidad de material empleado, sino que también genera propuestas que puedan transportarse, ensamblarse y construirse mediante técnicas ya utilizadas por el sector.
Josephine Carstensen, profesora de ingeniería civil del MIT y autora sénior del estudio, explicó que el desafío consiste en encontrar un equilibrio entre los materiales elegidos, la posibilidad real de construir el diseño y la optimización estructural.
El sistema decide qué material utilizar en cada parte
Otra característica del modelo es su capacidad para trabajar con distintos materiales de manera simultánea. La herramienta puede diseñar estructuras completamente de acero, íntegramente de madera o combinar ambos materiales según las necesidades de cada elemento.
Para ello utiliza algoritmos de enteros mixtos, capaces de determinar qué material resulta más conveniente para cada barra, cable o componente de una estructura.
En lugar de repartir porcentajes arbitrarios, el sistema decide de forma específica si una pieza debe fabricarse en acero o en madera, teniendo en cuenta su función mecánica, la resistencia requerida y el impacto ambiental asociado a cada opción.
Un puente sirvió como prueba del nuevo modelo
Para comprobar el funcionamiento de la herramienta, los investigadores utilizaron como referencia el puente Lockport, ubicado cerca de Buffalo, en Nueva York.
A partir de esa estructura desarrollaron varias versiones alternativas: una construida únicamente con acero, otra exclusivamente con madera y una tercera que combinaba ambos materiales.
Los resultados demostraron que pequeños cambios en variables como el ángulo entre los elementos o el tamaño mínimo de las piezas pueden modificar significativamente tanto el consumo de materiales como las emisiones de carbono generadas durante la construcción.
Según Zane Schemmer, estudiante de doctorado en ingeniería civil y ambiental y primer autor del estudio, una estructura completamente de acero puede ofrecer una gran resistencia, aunque no siempre representa la alternativa más favorable desde el punto de vista ambiental.
Del mismo modo, una solución basada únicamente en madera puede disminuir las emisiones de carbono, pero no necesariamente constituye la mejor opción para todos los componentes de una obra.
El siguiente paso será probar estructuras reales
Los investigadores consideran que el modelo puede convertirse en una herramienta de apoyo para arquitectos e ingenieros durante las primeras etapas de diseño, ayudándoles a encontrar soluciones que combinen seguridad, eficiencia y sostenibilidad.
El equipo trabaja ahora en validar sus resultados mediante estructuras físicas a escala para comprobar que el comportamiento observado en las simulaciones también se mantiene en condiciones reales.
Si las pruebas confirman su eficacia, este tipo de inteligencia artificial podría contribuir a reducir significativamente el uso de recursos en futuros proyectos de infraestructura, disminuyendo tanto los costos de construcción como la huella de carbono de una industria responsable de una parte importante de las emisiones globales.
Fuente: Infobae
