Robots e IA ayudan a diseñar y construir «jardines colgantes»
La arquitectura y la construcción siempre han avanzado de forma bastante lenta y discreta en cuanto a tendencias tecnológicas y de materiales. Por eso no sorprende que en una universidad técnica tan conocida como ETH Zurich haya surgido un proyecto que utiliza inteligencia artificial y robótica en un nuevo enfoque de estas disciplinas. El diseño y la construcción automatizados, con los que están experimentando, muestran cómo podrían levantarse casas y oficinas dentro de diez años.
El proyecto es una especie de enorme maceta escultórica —un «jardín colgante»— inspirada en las legendarias estructuras de la antigua ciudad de Babilonia.
Semiramis (Semíramis, el jardín lleva el nombre de la reina de Babilonia), creado en 2019, es el resultado de la colaboración entre personas y diseñadores de inteligencia artificial. La idea general, por supuesto, surgió de las mentes creativas de sus creadores, los profesores de arquitectura Fabio Gramazio y Matthias Kohler. Pero el diseño se logró al definir los requisitos básicos, como el tamaño, la necesidad de riego y el estilo de construcción, con ayuda de un conjunto de modelos informáticos y algoritmos de aprendizaje automático.
Por ejemplo, durante el proceso de diseño, el equipo puede ajustar la posición de una de las grandes «cápsulas» que forman la estructura de 22 metros, o cambiar la disposición de los paneles que componen su superficie. El software que han creado ajustaría de inmediato la geometría de toda la estructura y de los demás paneles para adaptarse a estos cambios, garantizando que siga soportando con seguridad su propio peso.
La estructura está formada por cinco bloques de madera de geometría compleja, ligeramente desplazados entre sí y sostenidos por ocho columnas finas de acero. La escultura se diseña y construye utilizando métodos digitales innovadores desarrollados en el marco del proyecto.
«En el proceso de diseño habitual para proyectos de este tipo, los arquitectos intentan tener en cuenta en su diseño los distintos requisitos del edificio o estructura y luego ajustan ese diseño hasta que todos los requisitos se cumplen de la mejor manera posible. Pero con Semiramis no es así: un algoritmo especial de aprendizaje automático, desarrollado en colaboración con el Centro Suizo de Ciencia de Datos, proporcionó a los investigadores opciones de diseño complejas. Las propuestas variaban en la forma de las cápsulas y en su disposición espacial respecto a las demás. También destacaron cómo cada diseño afecta a variables objetivo concretas, como el riego de las vainas», explicaron los investigadores.
Por supuesto, en la arquitectura hay muchos procesos automatizados, pero este proyecto amplía los límites en el nivel del control final que, aparentemente, se les concede. Al fin y al cabo, el objetivo es que sea una colaboración genuina y no solo una especie de «corrección ortográfica» arquitectónica para asegurarse de que la estructura no se derrumbe.
«El modelo informático nos permite cambiar por completo el proceso de diseño tradicional y explorar todo el espacio de diseño del proyecto. Esto da lugar a una geometría nueva y, a menudo, sorprendente»
En el laboratorio de diseño inmersivo —un laboratorio de realidad aumentada en el campus de Hönggerberg— los científicos podían explorar los proyectos en tres dimensiones y ajustarlos en conjunto en tiempo real. El software, desarrollado junto con el laboratorio de robótica computacional de ETH, facilita la adaptación de la estructura de los módulos de madera: por ejemplo, si los científicos mueven un punto de la geometría de uno de los módulos, que se compone de unos 70 paneles de madera, el software ajusta toda la geometría.
Al mismo tiempo, el software tiene en cuenta los parámetros de producción pertinentes, como el peso máximo posible de un panel, lo que significa que siempre genera la configuración más eficiente y con mayor capacidad de carga. Cada una de las cinco cajas de madera de Semiramis está formada por entre 51 y 88 paneles de madera.
Una vez obtenido el diseño final, la construcción la realiza otro equipo encargado de la automatización del trabajo: un conjunto de cuatro robots manipuladores, que funcionan con una única inteligencia, sujetan en su lugar varias piezas pesadas (en cada cápsula hay decenas), mientras las personas aplican la resina que sirve para mantenerlas unidas. El algoritmo calcula los movimientos de los robots de manera que no se produzcan colisiones durante la ejecución de la tarea.
A diferencia de la construcción tradicional en madera, la producción robotizada tiene varias ventajas: en primer lugar, los robots liberan a las personas del trabajo pesado y del posicionamiento preciso, y en segundo lugar, el proceso de montaje no requiere subestructuras costosas y que consuman muchos recursos.
La construcción robótica está actualmente en plena marcha. Los segmentos individuales de las cápsulas se entregan periódicamente en camiones a Tech Cluster Zug, donde la escultura arquitectónica será instalada y terminada en la primavera de 2022. Ya en verano, la gente podrá ver la estructura de madera desde el suelo o desde los edificios cercanos, y también vislumbrar las plantas en crecimiento.
Mientras tanto, para Kohler el proyecto ya ha demostrado su valor: «Semiramis fue un proyecto emblemático para la investigación en arquitectura, que reunió a personas dentro y fuera de ETH y impulsó temas de investigación clave del presente, como el diseño arquitectónico interactivo y la producción digital».
