Investigadores del CAR (UPM-CSIC) y GTD desarrollan MAMIC, una arquitectura de software para la manipulación remota en instalaciones de fusión como ITER. Este modelo busca flexibilidad y adaptabilidad, integrando interfaces humano-máquina avanzadas para garantizar el mantenimiento seguro y eficiente de los sistemas durante más de 30 años.
Investigadores del Centro de Automática y Robótica (CAR, UPM-CSIC) y miembros del grupo de empresas GTD están llevando a cabo avances en software avanzado, manipulación remota y robótica. Estos desarrollos enfrentan el complejo reto que suponen las operaciones de manipulación remota en instalaciones de fusión, las cuales tienen una vida útil operativa que supera los 30 años.
La diversidad y la constante evolución de las interfaces de hardware han generado una necesidad crítica: crear una arquitectura de software única, flexible y adaptable. Esta arquitectura debe basarse en experiencias previas y en una planificación cuidadosa para futuras actualizaciones.
MAMIC integra interfaces humano-máquina para el futuro energético
El desarrollo de MAMIC (Multiple Agent Managerial Intelligent Control) se fundamenta en esta necesidad, ofreciendo un modelo que establece una estrategia robusta para la creación de software que sea flexible, mantenible y comprobable.
El reciente desarrollo es parte del acuerdo establecido entre GTD y Fusion for Energy (F4E) relacionado con el proyecto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Este ambicioso proyecto cuenta con la colaboración de diversas naciones, incluyendo la Unión Europea, Estados Unidos, Japón, China, India, Corea del Sur y Rusia. El propósito principal de esta iniciativa es «llevar el Sol a la Tierra», demostrando así la viabilidad tanto científica como tecnológica de la energía de fusión. Esta reacción nuclear, que es la misma que alimenta al sol, tiene como meta proporcionar una fuente de energía limpia e inagotable, contribuyendo así a la conservación y protección de nuestro planeta.
La gestión y el control de estos complejos sistemas en entornos críticos exigen no solo un diseño que sea robusto, sino también que sea flexible y seguro a largo plazo. Como resultado, ha surgido una creciente necesidad de implementar interfaces gráficas humano-máquina que sean eficientes, lo que ha llevado al desarrollo de una arquitectura innovadora conocida como MAMIC. Este modelo asegura una integración y compatibilidad excepcionales entre los sistemas y el operador de una manera única, rápida y sencilla.
Asimismo, la importancia de la repetibilidad para la industrialización resalta la necesidad de establecer un modelo estándar de referencia, en lugar de optar por construir cada implementación de forma personalizada.
MAMIC combina diversos enfoques, incluyendo el antropomórfico, la modelización predictiva y la arquitectura cognitiva, junto con métodos más modernos como la arquitectura hexagonal. El objetivo es crear sistemas que sean más completos y eficaces. Este enfoque integra de manera holística los aspectos tanto técnicos como cognitivos y humanos.
La generación e integración del modelo MAMIC se estructura en varias capas. En la capa de aplicación, se encuentran las interfaces de usuario y los componentes que facilitan la interacción. Por otro lado, la modelización predictiva, que abarca tanto la capa de aplicación como la de dominio, alberga la lógica empresarial junto con los componentes dedicados al procesamiento y análisis de datos. Finalmente, en la capa de dominio, se lleva a cabo la arquitectura cognitiva, donde se simulan y modelan los procesos cognitivos que se integran en la lógica empresarial, permitiendo así un comportamiento que imita al humano.
Fuente: Tamara Benito y Antonio Barrientos.
De manera similar a otras instalaciones que se dedican a la investigación en fusión nuclear y física de plasmas, el proyecto ITER enfrenta un desafío complejo relacionado con el mantenimiento de los sistemas dentro del edificio que contiene la vasija de contención. Debido a que los niveles de radiación son extremadamente elevados, la capacidad de realizar trabajos de mantenimiento dependerá en gran medida de la manipulación remota.
Para hacer frente a este desafío, es esencial integrar ingeniería de alta precisión, robótica avanzada y tecnología de control remoto. Esto garantizará que estos sistemas permanezcan operativos durante toda la duración del proyecto, que se prevé será superior a los 30 años.
Se llevó a cabo la validación de la arquitectura MAMIC mediante su aplicación en un caso práctico del Sistema de Mantenimiento Remoto de ITER. Este sistema está diseñado para proporcionar una capacidad integral de manipulación a distancia, lo que incluye el rescate de material degradado dentro del área interna del reactor.
Según lo expone Tamara Benito, investigadora del CAR (UPM-CSIC) que ha colaborado en este estudio, “la validación del modelo con los requerimientos del ITER demuestra que la arquitectura MAMIC es completamente adecuada para satisfacer las demandas presentes y futuras de estas instalaciones de gran envergadura. Además, al tener en cuenta las necesidades de operación remota para futuras instalaciones de fusión, sería posible actualizar el modelo incorporando nuevos contextos específicos en la capa de dominio, así como nuevos puertos y adaptadores en las capas de aplicación e infraestructura.”
Tamara Benito y Antonio Barrientos han propuesto una arquitectura de interfaz humano-máquina inteligente para el manejo remoto a largo plazo de robots en entornos de reactores de fusión. Este trabajo fue publicado en Applied Sciences en 2024, volumen 14, número 11, artículo 4814; puedes acceder al documento completo en el siguiente enlace: https://doi.org/10.3390/app14114814.