Este extraño invento diseñado por una IA puede ser la llave de la electricidad 'gratis'

Un sistema de inteligencia artificial ha diseñado una turbina eólica por primera vez en la historia, según su desarrollador, EvoPhase. La compañía británica afirma que la IA no sólo ha tirado por la ventana todas las convenciones establecidas para la ingeniería de este tipo de dispositivos sino que, según sus pruebas, es siete veces más eficiente que los diseños existentes. Por eso es capaz de generar electricidad con vientos flojos, de tan solo 3,6 metros por segundo, incluso entre los edificios de las grandes ciudades, aseguran. Si realmente es así, el diseño puede abrir la puerta a la producción local de electricidad ilimitada en oficinas y residencias a un coste prácticamente gratuito.

"El uso de la IA fue esencial para liberarse de los sesgos que han influido en los diseños de turbinas durante el último siglo. La IA nos permitió explorar las posibilidades de diseño más allá del alcance de la experimentación humana tradicional", afirma Leonard Nicusan, el jefe de tecnología de EvoPhase, en una nota de prensa. Según Nicusan, pudieron "generar, probar y refinar más de 2.000 diseños de turbinas eólicas en solo unas pocas semanas, acelerando significativamente nuestro proceso de desarrollo y logrando lo que habría tomado años y millones de libras a través de métodos convencionales".

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La magia del diseño evolutivo

El diseño evolutivo guiado por inteligencia artificial es una metodología que se basa en la misma idea de la selección natural. El proceso comienza generando miles de variantes de diseño que se evalúan según una función de "idoneidad", la cual determina lo bien que cada variante cumple con los objetivos del proyecto. La IA selecciona las mejores alternativas para usarlas como base de nuevas iteraciones, recombinando y variando características para desarrollar versiones mejoradas. “Generar, seleccionar y recombinar” son los pasos fundamentales, que se repiten hasta alcanzar un diseño que optimiza múltiples parámetros de forma simultánea, como la eficiencia aerodinámica, la estabilidad estructural, el peso, o la compactibilidad.

El proceso evita los sesgos humanos presentes en la ingeniería tradicional. Por naturaleza, esta última se ve limitada por ideas preconcebidas y el conocimiento anterior. La IA, en cambio, explora una amplia gama de posibilidades sin las limitaciones habituales. Combinado con la iteración evolutiva, esto permite obtener resultados innovadores que muchas veces desafían el sentido común pero que funcionan.

Esta aproximación de diseño evolutivo no es nuevo en otras industrias. Ha sido aplicada con éxito en otros campos, como el aeronáutico: Airbus, en colaboración con Autodesk, utilizó un proceso similar para el diseño de un tabique de cabina ultraligero para su avión A320. El resultado parecía inspirado en estructuras óseas naturales, obteniendo un 45% menos de peso que las mismas estructuras diseñadas con métodos convencionales. General Electric también aplicó algoritmos evolutivos en el rediseño de un soporte de motor a reacción, logrando reducir el peso de la pieza en un 80%. La NASA lleva varios años usando esta técnica. En 2006 usó un algoritmo evolutivo para diseñar una ‘antena evolucionada’ con una forma orgánica que recordaba más a una rara rama de un árbol que a la geometría de una antena clásica para la misión Space Technology 5. Los ingenieros de la agencia espacial se sorprendieron cuando esta extraña estructura deformada resultó más eficiente que las normales.

Pero como me contó Ryan McClelland, no todo es magia. El ingeniero de investigación del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, me dijo que sus piezas de nave espacial 'alienígenas' diseñadas íntegramente con inteligencia artificial evolutiva todavía necesitan el ojo experto de un ingeniero para ver si van a funcionar o no. "Todavía tienes que aplicar la intuición humana", dice, señalando que las herramientas generativas de IA tienden a hacer que las piezas sean demasiado delgadas. "Podemos mirar una rama de árbol y pensar, no me voy a colgar de esa rama de árbol porque no parece lo suficientemente fuerte",dice McClelland. “Eso no es algo que la IA pueda hacer”.

El caso de la Birmingham Blade

El equipo de EvoPhase, liderado por el Dr. Kit Windows-Yule de la Universidad de Birmingham, aplicó este proceso evolutivo para resolver un problema que muchos diseños de turbinas no consiguen resolver: cómo funcionar de manera eficiente en entornos urbanos, donde los vientos son más lentos y turbulentos debido a los edificios. "Necesitábamos una turbina que pudiera aprovechar la velocidad del viento bastante baja de Birmingham y manejar la turbulencia causada por los edificios cercanos", explica Nicusan. El diseño también necesitaba ser compacto y ligero para adecuarse a instalaciones en tejados.

“Los simuladores evolutivos confirmaron que la Birmingham Blade es hasta siete veces más eficiente que los diseños utilizados actualmente en Birmingham”, apunta Nicusan. El diseño evolutivo optimiza varios factores a la vez para llegar a una eficiencia, coste y estabilidad óptima en una ciudad que presenta vientos de muy baja velocidad, con un promedio de 3,6 metros por segundo.

El resultado fue la Birmingham Blade, una turbina eólica que gira alrededor de un eje central con un diseño de palas curvas que optimiza la captura de la energía cinética del viento en ciudades. Este diseño tiene la capacidad de generar energía con velocidades de viento que son significativamente menores a las que requieren las turbinas convencionales, lo cual representa un cambio fundamental respecto a los modelos tradicionales, que habitualmente se diseñan para condiciones óptimas en zonas rurales y expuestas a los elementos.

Kwik Fab Ltd, una empresa inglesa especializada en la fabricación en metal de piezas de alta precisión, produjo la versión inicial con el propósito de validar la viabilidad técnica del diseño y comprobar su factibilidad de su producción en serie, utilizando aluminio por sus propiedades de ligereza y resistencia a la corrosión. La turbina será instalada ahora en un tejado en Birmingham para pruebas de evaluación y verificación de las pruebas de laboratorio en un entorno real.

Si se confirman los datos, el producto final estará disponible a finales de 2025, afirman sus desarrolladores.