Matemáticas para la eficiencia energética

La teoría de juegos modela situaciones estratégicas en las que interactúan varios elementos

Teoría de juegos para aumentar la eficiencia energética

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Investigadores financiados por la Unión Europea han aplicado la teoría de juegos para desarrollar formas nuevas de controlar con eficiencia sistemas complejos como los de calefacción y electricidad.

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Los sectores que podrían beneficiarse de esta labor son la robótica, los dispositivos de alta tecnología y el diagnóstico médico

Cordis / El proyecto financiado con fondos de la Unión Europea CASSTING ha ideado un método nuevo y eficaz para investigar y conformar sistemas adaptativos colectivos. Estos sistemas complejos cuentan con varias unidades autónomas capaces de interactuar de distintas formas y como ejemplo se pueden mencionar los ecosistemas, el encéfalo, las fábricas e Internet.

El desarrollo de métodos matemáticos para descubrir modos de aumentar su eficacia podría dar lugar al diseño de sistemas más ordenados que impulsen la industria dedicada a la alta tecnología en Europa. Los sectores que podrían beneficiarse de esta labor son la robótica, los dispositivos de alta tecnología y el diagnóstico médico.

El proyecto CASSTING comenzó su labor con la caracterización de sistemas adaptativos colectivos desde el punto de vista de la teoría de juegos. Esta rama de las matemáticas ya se emplea en ámbitos como la economía, las ciencias sociales, la biología, las ciencias políticas, la ingeniería y la informática.

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La teoría de juegos modela situaciones estratégicas en las que interactúan varios elementos, predice las decisiones que tomará cada elemento en una situación dada y presupone racionalidad en las decisiones. Los componentes se consideran jugadores; sus comportamientos, estrategias; y las especificaciones, condiciones para ganar.

El objetivo del proyecto fue dar con maneras de conformar los componentes de tal modo que se genere el mejor de los resultados mediante la aplicación de esta teoría matemática. Esto, por supuesto es más sencillo en la teoría que en la práctica, pues los sistemas adaptativos poseen componentes que interactúan continuamente entre sí y con su entorno y que podrían colaborar o bien enfrentarse. Además pueden adaptarse con el paso del tiempo a las condiciones propuestas e incluso desaparecer, como es el caso, por ejemplo, de los que forman un ecosistema.

El equipo del proyecto CASSTING aplicó teoría de juegos para desarrollar nuevos métodos de análisis basados en algoritmos con los que predecir el comportamiento de sistemas complejos. Uno de sus estudios prácticos fue el desarrollo de un sistema complejo para calefacción de suelos (o gloria). Se propusieron varias innovaciones con las que lograr una comunicación completamente automática con los componentes del hardware de la gloria.

Uno de sus estudios prácticos fue el desarrollo de un sistema complejo para calefacción de suelos (o gloria)

Tras desarrollar un algoritmo de síntesis en línea adaptativo capaz de calcular continuamente estrategias óptimas a corto plazo, se construyó la herramienta y se probó en la práctica. Los resultados mostraron que su capacidad para controlar la vivienda era considerablemente mejor que la de los controladores de calefacción convencionales.

Un segundo caso práctico fue el análisis de un bloque de viviendas dotadas de paneles solares conectados a la red eléctrica. Cada vivienda consume y produce energía y tiene la capacidad de comprarla y venderla. Se aplicó teoría de juegos a esta situación de tal modo que cada vivienda constituía un jugador cuyas acciones eran vender, comprar y consumir energía. Los algoritmos programados se dedicaron a dar con comportamientos de consumo y comercio para cada vivienda en distintos contextos.

Ahora se pretende desarrollar algoritmos adicionales y componentes programables para otros sistemas complejos. De este modo se crearán oportunidades nuevas para sistemas complejos como los empleados en domótica, viviendas inteligentes y fabricación eficaz, por mencionar algunos ejemplos.

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Fuente:

Basado en información del proyecto

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