Una nueva herramienta para construir y reparar puentes y carreteras: la inteligencia artificial

En Pensilvania, donde el trece por ciento de los puentes han sido calificados como deficientes en cuanto a su estructura, los ingenieros están usando la inteligencia artificial con el propósito de crear bloques de concreto más livianos para nuevas construcciones. Otro de los proyectos está usando la inteligencia artificial para desarrollar un muro de la autopista que pueda absorber el sonido de los automóviles, así como también una parte de las emisiones de gas de efecto invernadero que despide el tráfico.

En un momento en que la asignación de miles de millones de dólares a nivel federal para proyectos de infraestructura solo ayudaría con una mínima parte del costo necesario para reparar o remplazar los puentes, túneles, edificios y carreteras viejos del país, algunos ingenieros están recurriendo a la inteligencia artificial para que contribuya a la construcción de proyectos más resilientes por menos dinero.

"Con las herramientas con las que contamos, son estructuras que ahorran materiales, costos y todo lo demás", señaló Amir Alavi, profesor de Ingeniería en la Universidad de Pittsburgh y miembro del consorcio que desarrolla estos dos proyectos gracias a la inteligencia artificial junto con el Departamento de Transporte de Pensilvania y la comisión de la autopista Pennsylvania Turnpike.

El potencial es enorme. Tan solo la fabricación de cemento constituye al menos el ocho por ciento de las emisiones de carbono del mundo y cada año se usan en todo el mundo 30.000 millones de toneladas de concreto, así que una producción de concreto más eficiente tendría implicaciones ambientales extraordinarias.

Además, es posible que la inteligencia artificial --que en esencia son máquinas capaces de sintetizar información y encontrar patrones y conclusiones de manera muy parecida a lo que podría hacer la mente humana-- tenga la capacidad de acelerar y mejorar a un grado incalculable algunas labores tales como los problemas de ingeniería. La inteligencia artificial trabaja analizando una inmensa cantidad de información para ofrecer opciones que les brinden a los seres humanos mejores datos, modelos y alternativas para la toma de decisiones.

También cuenta con el potencial para ser más eficaz en materia de costos --una máquina hace el trabajo de decenas de ingenieros-- y más creativa al idear nuevos enfoques para tareas ya conocidas.

No obstante, los especialistas advierten sobre la adopción de la tecnología con demasiada rapidez cuando aún está muy poco regulada y sus beneficios no están demostrados a cabalidad. A algunas personas les preocupa, sobre todo, que la inteligencia artificial no tenga la capacidad para diseñar la infraestructura en un proceso en el que hay varios reguladores y participantes que operan durante un periodo prolongado. A otras, les preocupa que la capacidad de la inteligencia artificial de extraer al instante datos de todo el internet pueda conducir a información equivocada que genere resultados poco confiables.

Los problemas de la infraestructura estadounidense se han vuelto más evidentes en los últimos años: la red eléctrica de Texas falló durante la devastadora tormenta de nieve de 2021 y sigue teniendo dificultades para satisfacer las necesidades el estado; las comunidades que están en toda la campiña que va desde Flint, Míchigan, hasta Jackson, Misisipi, han tenido problemas con la falta de suministro de agua; y hay más de 42.000 puentes en malas condiciones a lo largo de todo el país.

Una inmensa mayoría de los puentes y carreteras del país fueron construidos hace varias décadas y, como resultado, "son considerables los problemas de infraestructura en muchas dimensiones", señaló Abdollah Shafieezadeh, profesor de Ingeniería Civil, Ambiental y Geodésica en la Universidad Estatal de Ohio.

Las colaboraciones en Pensilvania reflejan el potencial de la inteligencia artificial para abordar algunos de estos problemas.

En el proyecto del puente, los ingenieros están usando la tecnología de la inteligencia artificial para desarrollar nuevas formas de bloques de concreto que utilicen 20 por ciento menos material al mismo tiempo que conservan su durabilidad. El Departamento de Transporte de Pensilvania usará estos bloques para construir un puente; en este estado, hay más de 12.000 puentes que requieren reparación, de acuerdo con la Asociación Estadounidense de Constructores de Carreteras y Transporte.

Los ingenieros de Pittsburg también están trabajando con la comisión de la autopista Pennsylvania Turnpike en el diseño de un muro que absorba mejor el ruido y que también atrape parte del óxido nitroso que emiten los vehículos. Tienen pensado construirlo en una zona que se ve afectada de manera desproporcionada por la contaminación acústica de la autopista. Dichos diseños ahorrarán cerca del 30 por ciento en el costo de los materiales.

Estos proyectos nuevos aún no se han probado en el campo, pero han tenido éxito en el entorno del laboratorio, comentó Alavi.

Además de la velocidad con la que la inteligencia artificial desarrolla diseños nuevos, uno de sus grandes atractivos en la ingeniería civil es su potencial para evitar y detectar daños.

Según los especialistas, en vez de invertir grandes sumas de dinero en proyectos de reparación, los ingenieros y las agencias de transporte podrían identificar a tiempo problemas como alguna grieta que se esté formando en un puente antes de que se tuerza la estructura misma.

Esta tecnología es capaz de ofrecer un análisis de lo que está ocurriendo en tiempo real en incidentes como el desplome de un puente en la carretera interestatal 95 en Filadelfia el verano pasado o el incendio por el que este mes se tuvo que cerrar una parte de la carretera interestatal 10 en Los Ángeles, y también se podría desarrollar con el objetivo de implementar respuestas automatizadas para las emergencias, señaló Seyede Fatemeh Ghoreishi, una ingeniera y profesora de Ciencias Informáticas en la Universidad Northeastern.

Sin embargo, como sucede en muchos campos, cada vez hay más debates --e inquietudes-- acerca de la relación entre la inteligencia artificial, el trabajo de los seres humanos y la seguridad física.

Pese a que se ha demostrado que la inteligencia artificial es útil para muchas aplicaciones, ha habido líderes en tecnología que se han presentado ante el Congreso para impulsar la normatividad y, el mes pasado, el presidente Joe Biden emitió un decreto en favor de una serie de criterios relacionados con la inteligencia artificial, entre ellos acerca de la seguridad, la privacidad y la ayuda para los trabajadores.

A los especialistas también les preocupa la propagación de desinformación procedente de los sistemas de inteligencia artificial. La inteligencia artificial trabaja integrando información ya disponible, así que, si esa información no es correcta o está sesgada, la inteligencia artificial generará conclusiones equivocadas.

La incertidumbre en torno a la inteligencia artificial podría traer más dificultades para financiar proyectos como los de Pittsburgh, pero un vocero del Departamento de Transporte de Pensilvania comentó que a esta agencia le entusiasmaba ver cómo el concreto que Alavi y su equipó están diseñando podría ampliar el campo de la construcción de puentes.

Alavi señaló que el trabajo que había realizado a lo largo de toda su carrera le había mostrado lo graves que son los posibles riesgos derivados de la inteligencia artificial.

Pero Alavi tiene confianza en la seguridad de los diseños que él y su equipo están creando y le entusiasma el futuro de esta tecnología.

“Esto va a cambiarnos la vida en unos 10, 12 años”, aseveró Alavi.