En dos nuevos papeles, Los ingenieros civiles exploran cómo tomar decisiones utilizando redes sociales cuantificables. directrices económicas y medioambientales.

Se llama algoritmo optimizado basado en la sostenibilidad. Está diseñado para ayudar a los administradores de tierras, urbanistas, los ingenieros y los legisladores toman decisiones sobre proyectos de ingeniería civil. ¿Nuevo puente? ¿Puente viejo que necesita nuevas reparaciones? ¿Qué tal el techo de la escuela o el desarrollo frente al mar? Cada proyecto tiene factores ambientales y sociales a considerar.

"Es una toma de decisiones basada en datos:nos ayuda a poner un número en diferentes aspectos de un proyecto para que podamos tomar decisiones colectivamente más informadas, "dijo Brian Barkdoll, profesor de ingeniería civil y ambiental en la Universidad Tecnológica de Michigan. "Podemos discutir sobre cómo ponerle un número, pero hay formas, y una vez que hay un número, se puede comparar. Se trata de transparencia en las decisiones ".

Barkdoll trabajó con Hossein Tavakoli, Doctor. candidato en ingeniería civil y ambiental en Michigan Tech, diseñar un algoritmo de optimización basado en la sostenibilidad. El algoritmo y un estudio de caso de biocombustibles a base de algas son el tema central de su artículo publicado en el Revista Internacional de Ciencia y Tecnología Ambiental .

"Todo se reduce a que debemos preocuparnos, "Barkdoll dijo, y agregó que en un segundo artículo, publicado en River Research and Applications, su equipo profundizó en un ejemplo particular donde la toma de decisiones es difícil:el aumento del nivel del mar. "Sabemos que las ciudades costeras están en peligro de inundaciones, y también es sorprendente cómo afecta a los ríos y puentes río arriba ".

De la energía al agua y la comida, Los proyectos de ingeniería civil tienen un gran impacto en los recursos naturales. Barkdoll espera que los ingenieros puedan enfrentar el desafío para ayudar a tomar decisiones más claras, si no más fácil:"Los ingenieros y los investigadores obtienen información y hacen sugerencias. No tomamos las decisiones, pero si podemos presentar ideas que ayuden a los tomadores de decisiones a tomar mejores decisiones, entonces deberíamos hacer eso ".

Sostenibilidad algorítmica

Para Barkdoll, la parte más difícil no son los números, aunque dice que hay muchos matices y margen de mejora. En lugar de, el desafío es un cambio fundamental en la forma en que los ingenieros consideran los proyectos.

Típicamente, la seguridad y el costo son las máximas prioridades para los proyectos de ingeniería civil. Lo que Barkdoll teje en el algoritmo de optimización basado en la sostenibilidad es considerar los costos de un proyecto durante toda su vida.

"Como ingenieros, Brindamos una serie de opciones y aún podemos brindar lo que la gente cree que quiere (la opción más barata y segura) y presentamos alternativas que consideran no solo el costo inicial, sino también el costo de un proyecto durante su vida útil y los costos que se externalizan. "Dijo Barkdoll.

Un ejemplo común que señala son los estacionamientos:parece fácil cubrir un espacio y dejarlo así, pero después de contabilizar los costos de mantenimiento, riesgo de escorrentías e inundaciones, emisiones de carbon, luego, las canaletas y el asfalto estándar se ven menos atractivos por los números en comparación con la instalación de un jardín de lluvia, zanjas de infiltración y estanques de bioretención.

La idea es convincente y, como ingeniero, Barkdoll quería asegurarse de que el algoritmo realmente funcionara. Así que él y Tavakoli examinaron de cerca los biocombustibles hechos a partir de algas.

Estudio de caso:biocombustibles de algas

Al utilizar un algoritmo de optimización basado en la sostenibilidad, la clave es mirar el ciclo de vida completo de un proyecto o proceso en términos de técnica, factores ambientales y sociales.

"Los resultados de este algoritmo muestran cómo considerar todos los aspectos de la sostenibilidad juntos puede no ser necesariamente lo mismo que tomar una decisión basada en cualquiera de esos tres criterios individualmente, "Dijo Tavakoli." Por ejemplo, si el estudio se realiza en una región con escasez de agua, la tasa de consumo de agua podría considerarse el factor más importante. O, si el estudio se realiza en una región con alta contaminación del aire, las emisiones de contaminantes atmosféricos podrían considerarse más importantes ".

En el caso de los biocombustibles de algas, la mejor respuesta varía según la ubicación, fuente de las algas, economía y muchos otros factores ponderados. Tomar una decisión utilizando el algoritmo es el equivalente en ingeniería civil de la medicina personalizada, al igual que la genética de una persona, los hábitos y los medicamentos marcan la diferencia, también los matices de un proyecto energético.

Estudio de caso:puentes y aumento del nivel del mar

Ampliando desde un solo proyecto, Los algoritmos de optimización basados ​​en la sostenibilidad pueden ayudar a los responsables de la toma de decisiones a analizar la complejidad de problemas perversos como el cambio climático.

En su artículo River Research and Applications, El equipo de Barkdoll se centra en el aspecto técnico del aumento del nivel del mar. Además de los impactos costeros, los ríos y arroyos también fluirían con el aumento del nivel del mar. Notablemente, como descubrió el equipo, esto afecta la cantidad de sedimentos que transportan los ríos, que afecta a la pesca, control de inundaciones, erosión de los bancos y socavación de puentes. Los océanos suben los ríos se llenan, y la carrera cuesta abajo disminuye, por lo que se puede mover menos sedimento río abajo.

Si bien esto podría ser útil en algunos casos, como hacer frente a una menor acumulación de sedimentos en las presas, los cambios también pueden hacer que algunos procesos sean impredecibles. La socavación de puentes es importante y los ríos más llenos de la subida del nivel del mar podrían raspar las bases de una infraestructura ya debilitada.

"Aquí es donde importa la toma de decisiones, ", Dijo Barkdoll." Estos dos documentos pueden ayudar a utilizar un proceso de toma de decisiones más amplio para tomar decisiones sobre las cuencas hidrográficas, ríos lo que construimos sobre ellos y lo que no, si necesitamos o no diques más altos ".

Es un proceso que se puede aplicar de manera aún más amplia. Los estudios futuros de Barkdoll buscan analizar otros desafíos ambientales y de ingeniería civil como el tratamiento del agua, distribución y almacenamiento de agua mediante algoritmos de optimización basados ​​en la sostenibilidad. Al final del día, los datos son grandes, el impacto es grande, las decisiones son monumentales y Barkdoll quiere que los ingenieros lo ayuden.