Metodología para orientar procesos de extracción de conocimiento basados en computación evolutivaaplicación al desarrollo de modelos y formulaciones en el ámbito del hormigón estructural

Resumen

Uno de los problemas típicos ante los que se enfrenta un investigador cuando aborda el estudio de fenómenos reales es la ingente cantidad de información y de datos que es posible extraer para su análisis. En muchos casos, además, la información y los datos son difíciles de relacionar entre sí. Para descubrir, comprender y entender esa interrelación, una de las posibilidades a disposición de los expertos es el empleo de procedimientos de extracción de conocimiento mediante técnicas de Inteligencia Artificial. Su uso, tal como se conocen hoy en día, presenta diversas limitaciones para la mayoría de problemas ya que, por un lado, en ocasiones la solución no es capaz de predecir el comportamiento con un margen de error asumible y, por otro, puede resultar imposible realizar una interpretación de la solución obtenida. En estos casos el experto desearía influir en el proceso de búsqueda, alternativa que no suelen ofrecer los procedimientos disponibles. La tesis tiene, por tanto, el objetivo de desarrollar una metodología capaz de obtener soluciones de un problema genérico de extracción de conocimiento construido a partir de datos derivados de ensayos de laboratorio. El aporte fundamental es que ello se hace de forma supervisada, es decir, dirigiendo el proceso de búsqueda (basado en la aplicación de técnicas heurísticas) mediante las indicaciones del experto en el fenómeno concreto, lo que se denomina como "proceso de búsqueda guiado por el usuario". Definida la metodología, se implementa mediante un sistema basado en Programación Genética desarrollando un conjunto de funcionalidades organizadas por módulos: módulo de operadores y funciones definidos por el usuario, módulo de probabilidad de aparición de nodos, módulo de coeficientes de seguridad, módulo de restricciones y módulo de ajuste de expresiones. El sistema desarrollado se aplica en primer lugar a un problema de solución teórica conocida y probada (la predicción de la distancia máxima que alcanza un proyectil), lo que permite constatar el buen funcionamiento y las posibilidades del método. En segundo lugar se aborda la aplicación práctica, presentándose para ello tres ejemplos reales de predicción en problemas enmarcados dentro del ámbito del hormigón estructural. El primer caso real elegido es el de la predicción del esfuerzo a cortante que resisten las vigas de hormigón en determinadas condiciones. El segundo corresponde a la predicción de la capacidad adherente entre el hormigón y las barras de acero que actúan como armaduras en las estructuras. Y, por último, se aplica el método a un problema de series temporales, concretamente la predicción de las deformaciones que a lo largo del tiempo sufre el hormigón cuando tiene una carga constante aplicada (deformaciones de fluencia). Tales ejemplos muestran que la metodología definida y desarrollada permite obtener resultados con menor error y más fácilmente interpretables gracias al proceso guiado, lo que puede extenderse a numerosos campos del conocimiento en los que aparecen problemas de regresión simbólica.