INTELIGENCIA ARTIFICIAL APLICADA A LA ARQUITECTURA: - José Luis Reátegui

Definición: La inteligencia artificial es la inteligencia exhibida por máquinas, se muestra a través de la capacidad de la máquina de tomar decisiones autónomas, aprender de su entorno y de sus acciones para lograr un objetivo.

Existe una amplia gama de tipos de avances ligados a la inteligencia artificial, su clasificación depende del objetivo para el cual es creado. Desde los desarrollados para interactuar en tiempo real con el ser humano, hasta los que descubren y toman acciones en función a entornos cambiantes (explorar nuevos territorios, determinar la dirección en autos self-driving). 

AUTOS DE GOOGLE CONDUCIDOS POR INTELIGENCIA ARTIFICIAL.

Google desarrolla un auto que puede conducirse de manera autónoma. El nombre de la tecnología es  Waymo. Tiene la capacidad de tomar decisiones gracias a la gran cantidad de sensores incorporados al auto que brindan información del entorno en tiempo real.

CUPULA DE LA SALA DE LECTURA DEL MUSEO BRITÁNICO

Esta estructura fue desarrollada buscando la optimización de los componentes a través de un sistema experto, es decir, mediante una herramienta computacional se redujo la cantidad de elementos diferentes de tipo barra para reducir los costos e incrementar la velocidad constructiva.

__________________________________________

El objetivo del presente artículo es mostrar de forma general el procedimiento para la construcción de agentes autónomos para sistemas expertos, una de las formas de inteligencia artificial. Este procedimiento es aplicado en el desarrollo de herramientas computacionales en nuestra empresa .

Existen muchas metodologías, entre las más usadas se encuentran CommonKads y Gaia. Éstas tienen como objetivo ayudar a definir las características de los agentes (elementos computacionales diseñados para ejecutar acciones que permitan la búsqueda autónoma y la toma de decisiones autónoma) y a determinar la forma en que van a trabajar en relación a las otras partes del sistema.

En nuestra empresa usamos el método CommonKads (Metodología que será ampliada en el próximo artículo), así mismo trabajamos en la construcción de las siguientes partes:

El entorno: Está definido por las características del problema a resolver (si es un sistema de planificación de obras por ejemplo, está compuesto por las partidas, su tiempo de duración, los recursos de cada una, y su relación de tipo predecesora), para la Arquitectura el entorno computacional está definido por el espacio tridimensional y los objetos contenidos en ella, siendo la característica número uno las posiciones en el espacio de los elementos, es común que la definición se realice por vectores (están definidos por tres datos, x ,y, z) en tercera dimensión.

El Buscador: En nuestro trabajo se trata de un conjunto de entidades computacionales que trabajan en conjunto como hormigas en el campo, cada uno de ellas es capaz de utilizar la información del entorno y la proporcionada por sus compañeros para definir estados de búsqueda, un estado de búsqueda permite acceder a la memoria interna del agente, y en conjunto permite acceder al marcador de tendencias para la toma de decisiones autónoma.

La Memoria: En nuestro trabajo está compuesto por patrones conductuales de primer y segundo orden, en el primer orden están los patrones de acción para la reacción en función al entorno, en el segundo orden están los patrones de reacción del agente con otro, estos patrones son automodificables en función al aprendizaje que se desarrolla, este aprendizaje es gestionado por el marcador de tendencias. También contamos con una memoria de aprendizaje profundo que lleva registro de las decisiones finales en el entrenamiento y los datos del marcador de tendencias.

El marcador de tendencias: Esta característica del sistema permite a los agentes poder aprender ya que se trata de una memoria flexible que se actualiza en función a una tendencia del entorno y a la probabilidad de ocurrencia de sucesos. Por su naturaleza plástica es necesario el entrenamiento con casos reales para establecer valores dinámicos que permitan mejorar las respuestas.

José Luis Reátegui: Con estudios de Arquitectura, Ingeniería Civil, y desarrollo de Sistemas Informáticos. Desarrollador Principal y formulador de proyectos de inversión en tecnologías de la información y fabricación digital en la empresa Reasch Consultores. Forma parte del equipo de desarrollo de dos proyectos ganadores del concurso nacional de innovación en el Programa Innóvate Perú, los proyectos están dirigidos a la creación de sistemas informáticos para el diseño y fabricación digital en disciplinas como la Arquitectura, Ingeniería Civil, Ingeniería Industrial entre otros.

Acercarnos a una Idea de Biomimética, paradigma de diseño, materia y computación - B. Arq. Jose Luis Reategui S.

Buscando la mejor manera de diseñar nos encontramos con una fuente de enseñanza que estuvo en el asunto durante más de 3 mil 500 millones de años, hago referencia  a la vida, el máximo exponente de sostenibilidad en el planeta.

Mucha de nuestra tecnología comenzó buscando obtener ciertos niveles de desempeño  con referencia a características del mundo vivo, y durante el desarrollo de nuestra técnica, se obtuvo  sin lugar a dudas avances en esas capacidades, pero; ¿son mas sostenibles?, ¿somos más inteligentes en tomar alternativas y caminos de desarrollo tecnológico para nosotros?

Una vieja y a la vez nueva manera de ver las estrategias de la naturaleza,  apoyadas en estas últimas décadas por sistemas computacionales, es la Biomimética. “Bios” que significa Vida, y “mímesis” que quiere decir imitar*, siendo importante para este enfoque dejar de lado algunas maneras de ver el diseño, en especial la idea de que para que algo este bien diseñado se necesite del criterio divino del diseñador.

La vida en primer lugar, “no busca una forma determinada como fin último”, la prioridad número uno, es la supervivencia y la generación de descendencia para poder perpetuarse en el tiempo. Podemos acercarnos a esta capacidad a través de conceptos propios de la biología, como la embriogénesis, metabolismo, evolución, entre otros.

Muchos autores sostienen una explicación de la forma de la vida como aquella que busca el máximo desempeño con las variables y exigencias internas y externas, casi se podría decir que la forma del mundo vivo es un diagrama fiel de las fuerzas  y esfuerzos a la que están sometidos, a los que sus materiales son capaces de responder, y a su metabolismo comprendido como el intercambio de materia y energía del interior al exterior y viceversa.

Es así que el conocimiento de las capacidades de sus sistemas se hace evidente a través del uso de Sistemas Materiales.  Los sistemas materiales más que una denominación específica para utilizar un material hace referencia a todo un sistema de conceptualización que involucra aspectos sobre el comportamiento del material, las características físicas, los procesos de fabricación, los procesos de diseño computacional asociado y todos los efectos de desempeño que emergen de la interacción de estas variables. 

Estos sistemas materiales permiten tener respuestas específicas del material para un lugar específico y un momento específico. Características que no están presentes en la arquitectura del siglo XX, y que propiciaron gran parte de los graves problemas ecológicos que hoy se presentan.

Estos sistemas materiales propician además el entendimiento de un paradigma de diseño contemporáneo, los Sistemas Emergentes, que están más relacionados a la interrelación e interacción más que a la consecuencia determinista de las variables, como lo define Michael Weinstock: “In the simplest commonly used definition, emergence is applied to the properties of a system that cannot be deduced from its components. Properties emerge that are more than sum of the parts. This is the oldest understanding of the word emergence, perhaps derived from Aristotle, the wholes have distinctive properties that emerge through the processes of successive interactions between different levels of organization and integration” **. 

En la más simple definición comúnmente usada, “emergencia” es aplicada a las propiedades de un sistema que no pueden ser deducidas de sus componentes. Las propiedades emergentes son más que la suma de las partes. Esto es la comprensión más vieja de la aparición de palabra, quizás extraída de Aristóteles, el todo tiene propiedades distintivas que surgen por los procesos de interacciones sucesivas entre los niveles diferentes de organización e integración. Estos sistemas emergentes están muy presentes en los seres vivos, y en especial en su capacidad de organizar la materia desde niveles atómicos y moleculares. 

Estos retos planteados solo son posibles de ser abordados con la  valiosa ayuda de los sistemas digitales, que permiten la gestión y manejo de una gran cantidad de datos, algo que no estuvo presente en la historia y que es propio de nuestros tiempos. En primer lugar la idea de tener una extensión del tablero de dibujo está teniendo menos relevancia  (el uso de canvas para la representación de “dibujos”), así como también el uso de tecnologías relacionadas solo a la generación de geometría compleja en la tercera dimensión; ahora se tiene nueva geometría creada desde conceptos más cercanos a la capacidad de computo presentes en todas las computadoras (la capacidad de iteración), y al entendimiento de sistemas emergentes como parte sustancial de lograr eficiencia en el diseño. 

Esta capacidad está muy vinculada al uso de códigos computacionales a través de estructuras básicas desde las cuales podemos construir una idea del espacio.

Esta posibilidad de explorar nuevas maneras de entender muchos aspectos del diseño, y vinculándolos a capacidades del mundo vivo, en los sistemas computacionales,  son posibles gracias a la independencia en las rutas de creación, estas rutas normalmente presentes en los programas de uso con “botones”, determinan la manera de construir un modelo digital, que no necesariamente obedece a una manera de entender el diseño original del creador. 

Es así como sistemas digitales, con relación a la programación de código, permiten acercarnos a los sistemas evolutivos personalizados para problemas específicos, que de por sí mismos ya  plantean un nuevo paradigma en el diseño, ya que su uso muestra una independencia del diseñador y en caso concreto del programador, el control solo se puede ejercer desde los “bordes”, ligado de manera muy intensa a procesos de búsqueda del mejor desempeño conocido como  “Form Finding”; esto quiere decir buscar los mejores valores para variables criticas del diseño a través de constante iteración (repetir determinada orden) y discernimiento competitivo mediante evaluaciones presente en cada iteración. 

Los procesos de materialización, ahora vinculados a procesos de fabricación por control numérico operado por ordenadores y en conjunto con los sistemas digitales, incrementan el nivel de exactitud, y todo lo que esto implica, desde reducción de costos, hasta obtención de capacidades de desempeño más elevadas en el objeto construido. 

Estas tecnologías se presentan hoy en el mercado de muchas formas, la primera es por deposición de material, donde la 3D Printer (impresión 3D a través de deposición de plástico) es la más sobresaliente, tenemos también la extracción de material (a través de routerizado CNC), y la de corte por laser, en un futuro se espera maquinas capaces de fabricar desde otros medios y materiales.

Cabe señalar que lo mas importante en consideración de lo anterior dicho es la exploración en muchos casos manual del material, acercándonos a una idea de Natural Crafting, que hace evidencia de sus capacidades, y a la aparición de los sistemas emergentes capaces de ser construidos y llevados a un sistema computacional explorando nuevas capacidades en combinación con otros objetos computacionales y sistemas evolutivos.

JOSE LUS REATEGUI S.

B. Arquitecto

Universidad Ricardo Palma

Fuentes consultadas:
.* California Institute of Technology, Biomimetics, Biologically Inspired Technologies, Taylor & Francis Group, 2006.
.** Weinstock Michael, The Architecture of Emergence: The Evolution of Form in Nature and Civilisation, Jhon Wiley & Sons Ltd, 2010, pag.31.
 

Fuente de imágenes:  www.plethora-project.com ,  www.achimmenges.net