•Notícia

La simulació és una disciplina de la recerca operativa que utilitza tècniques estadístiques i computacionals per intentar representar una realitat. En funció de la complexitat que aquesta tingui, es defineix un sistema i els agents que l’integren per poder provar virtualment si les hipòtesis formulades són vàlides.

Els sistemes analitzats poden ser molt diversos, des del trànsit de carrers fins als fluxos de persones en una estació de tren o la cadena de producció d’una fàbrica de cervesa. Fins ara, la majoria de models de simulació s’aplicaven a sistemes industrials, tot i que durant els últims anys ha crescut l’interès per estudiar els sistemes socials i mediambientals.

Aquests últims, segons Pau Fonseca, professor del Departament d’Estadística i Investigació Operativa de la Universitat Politècnica de Catalunya. BarcelonaTech (UPC), són sistemes molt complexos perquè el nombre d’elements que hi intervenen acostuma a ser molt elevat. En els models mediambientals, per exemple, s’han de tenir en compte totes les dades climàtiques i les propietats del territori. I en els models socials, a més, entra en joc un element clau: el factor humà. “És molt complicat introduir i representar les persones en els sistemes de simulació perquè no sabem com actuaran davant d’una determinada situació”, reconeix Fonseca.
Les primeres simulacions van sorgir després de la Segona Guerra Mundial, quan la recerca operativa militar va fer el salt a la indústria per facilitar la presa de decisions i, en conseqüència, optimitzar els recursos. Alhora, el sorgiment dels primers ordinadors va permetre augmentar la potència de càlcul per solucionar els problemes que plantejaven els investigadors. Aquests dos factors van comportar l’auge de les simulacions en entorns industrials.

És el cas del primer projecte en què va participar Fonseca, que també forma part de l’equip del Laboratori de Càlcul de la Facultat d’Informàtica de Barcelona (FIB), el qual consistia a estudiar la viabilitat de fusionar dues empreses farmacèutiques. A partir de la simulació s’havia de comprovar el funcionament d’una nova planta de recepció, expedició i picking (extracció, en aquest cas, de caixes de medicaments). Després d’estudiar el model, ambdues empreses es van fusionar.

Un altre dels projectes que s’han fet al Laboratori de Càlcul de la FIB és el disseny d’un nou sistema perquè a la sala de pintat d’una fàbrica de cotxes no es perdi tant de temps ni diners a l’hora de canviar el color de la pintura. Amb la simulació s’ha observat que la solució no comporta haver de canviar els injectors, sinó reorganitzar les comandes i la cadena de producció perquè els canvis de color de pintura siguin mínims.

En tots dos projectes el comportament dels actors (en aquest cas, les màquines) està prou definit perquè prèviament s'han descrit les accions i, per tant, el comportament és força conegut. El sistema de simulació es complica quan hi ha persones en joc, com en el cas de la T1, la nova terminal de l'Aeroport de El Prat.

Durant tres anys, diversos equips formats per enginyers en informàtica, tècnics aeroportuaris i arquitectes van combinar totes les dades de què disposaven per intentar distribuir els elements de la terminal de la millor manera possible: els taulells de facturació, les portes d’embarcament, les cintes transportadores, l’aparcament, els restaurants, etc. Per fer-ho, des del Laboratori de Càlcul de la FIB es va definir un sistema amb 60.000 agents intel·ligents que es movien per la terminal a partir de la informació que trobaven en els panells d’informació. Evidentment, aquests agents no eren persones reals, sinó que eren el producte de milions d’operacions simultànies que permetien simular possibles situacions del dia a dia de la terminal.

“Del projecte de la T1 —explica Fonseca—, en vam extreure dues conclusions que ens han condicionat la resta de projectes. D’una banda, després de treballar amb tants professionals de diferents sectors, vam veure la necessitat d’emprar un llenguatge formal que tothom pogués compartir.” Per això van treballar amb l’SDL (specification and description language), un llenguatge que permet definir com un sistema respon, per exemple, als canvis de l’entorn. I, d’altra banda, “aquest repte ens va obrir les portes a incorporar elements socials en els models industrials que estàvem fent fins aleshores”, diu Fonseca.

Un exemple d’aquest component humà es palesa en la simulació de mercats financers. El comportament dels agents borsaris depèn, a banda dels factors externs, dels trets psicològics del broker (si és més arriscat, més poruc, més reflexiu, etc.). Amb la simulació es pot traduir el caràcter d’un agent al llenguatge SDL i preveure com actuaria davant d’una situació de risc.

A part de les situacions antropogèniques, derivades de l’activitat humana, les simulacions també es poden aplicar al medi ambient. Si bé les inundacions, els terratrèmols i les erupcions volcàniques no es poden preveure amb total seguretat, la simulació pot facilitar la detecció precoç de possibles efectes en cadena i millorar l’efectivitat a l’hora de mitigar-ne efectes.

Per això, Fonseca ha creat un software per predir l’evolució de les marees negres causades per vessaments accidentals al mar. A través d’autòmats cel·lulars, es representa una propagació del vessament sobre una superfície finita. Per aconseguir aquest escenari virtual cal introduir variables naturals com ara els corrents, els vents i les marees i també les dades del producte que causa la contaminació, com ara la densitat, la tipologia i la composició. Amb tot, recorda l’investigador, “un model de simulació només és bo si les dades són correctes i acurades”. La informació actualitzada, per tant, és la base de tota simulació.

La supercomputació facilita el tractament de la gran quantitat de dades amb què treballen l'equip de recerca i per això es poden plantejar sistemes cada vegada més ambiciosos que no es limiten, per exemple, a estudiar la sostenibilitat d’un únic edifici, sinó de tota la ciutat. Així, la simulació pot afavorir la transformació de les ciutats cap a smart cities, que suposarien una reducció de la despesa energètica i una millor qualitat de vida dels habitants.

En aquest sentit, l’equip amb el qual treballa Fonseca està vinculat al macroprojecte FuturICT (Information and Communication Technology), una de les sis propostes que aspiren a ser el projecte estrella que la Comissió Europea finançarà amb cent milions d’euros anuals durant deu anys. L’objectiu és aplicar tot el potencial de la supercomputació i el tractament de quantitats monumentals de dades per analitzar les relacions humanes que governen el món i, així, poder evitar escenaris de desastres financers, crisis mediambientals o pandèmies.

A Espanya el projecte té el suport de més de 20 institucions, entre centres de recerca, universitats i empreses. Una d’aquestes institucions és el Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), que disposa del MareNostrum, un dels ordinadors més potents d’Europa. Els seus 10.000 processadors proporcionen una capacitat de càlcul de fins a 94,21 trilions d’operacions per segon, un instrument que pot ser molt útil si, finalment, la Comissió Europea selecciona el FuturICT. La decisió es farà pública abans del mes de juny.