Siete aplicaciones de la inteligencia artificial en las ciencias nucleares
La primera reunión del OIEA sobre el uso de la inteligencia artificial (IA) para aplicaciones nucleares se celebró de manera virtual en un acto paralelo a la sexagésima cuarta reunión ordinaria de la Conferencia General del OIEA. En la reunión se pusieron de relieve las formas en que los enfoques basados en la IA para la ciencia nuclear pueden redundar en beneficio de la salud humana, la gestión de los recursos hídricos y la investigación de la fusión nuclear. El acto, abierto al público, congregó a más de 300 personas de 43 países y sirvió para iniciar un diálogo mundial sobre el potencial de la IA en la ciencia nuclear y las implicaciones conexas de su empleo, por ejemplo, en lo que concierne a la ética y la transparencia.
Por IA se entiende un conjunto de tecnologías que combinan datos numéricos y algoritmos de procesamiento y tienen una potencia de cálculo en continuo aumento para desarrollar sistemas capaces de rastrear problemas complejos de manera similar a la lógica y el razonamiento humanos. Las tecnologías de la IA pueden analizar grandes cantidades de datos para “aprender” a llevar a cabo una tarea concreta, técnica que se conoce como aprendizaje automático.
“La inteligencia artificial está avanzando exponencialmente”, dijo Najat Mokhtar, Directora General Adjunta y Jefa del Departamento de Ciencias y Aplicaciones Nucleares del OIEA. “La capacidad de la IA para reconocer patrones de datos y analizar imágenes de alta resolución procedentes de satélites, aeronaves no tripuladas o escáneres médicos puede mejorar las respuestas a las emergencias humanitarias, ayudar a los médicos a detectar el cáncer y otras enfermedades, aumentar la productividad agrícola y seguir las migraciones animales y marinas”.
Aplicada a la ciencia nuclear, la IA tiene el potencial de, por ejemplo, hacer avanzar la estadificación del cáncer en la medicina nuclear y el tratamiento oncológico, acelerar los avances para hacer realidad la producción de energía de fusión y ayudar a proteger los recursos hídricos mundiales de la sobreexplotación y la contaminación [1].
La inteligencia artificial puede impulsar el avance de la ciencia, la tecnología y las aplicaciones nucleares.
En los últimos diez años, la inteligencia artificial se ha transformado radicalmente. Es cada vez más sofisticada y hoy permite resolver problemas de una complejidad sin precedentes. Se emplea en diversos sectores, como la industria, el transporte, las finanzas, la educación y la medicina, y puede impulsar al avance de la ciencia, la tecnología y las aplicaciones nucleares. Si aprovechamos su potencial, la inteligencia artificial constituirá una herramienta para enfrentar algunos de los problemas más acuciantes de la actualidad, como la inseguridad alimentaria y el cambio climático.
En este artículo se explican brevemente algunas de sus posibles aplicaciones en el ámbito de los usos pacíficos de la tecnología nuclear. Para ampliar esta información, puede consultar la nueva publicación del OIEA Artificial Intelligence for Accelerating Nuclear Applications, Science and Technology.
1. Medicina
La inteligencia artificial puede emplearse para diagnosticar y tratar enfermedades. En el caso del cáncer, permite interpretar mejor las imágenes y delimitar con precisión los contornos de los tumores. Gracias a ella, los médicos pueden planificar tratamientos como la “radioterapia adaptativa”, un proceso diseñado a la medida sobre la base de las características y la evolución del paciente. Dado que varios países están explorando estas posibilidades, el OIEA ha dado inicio recientemente a un proyecto coordinado de investigación en ese ámbito.
La inteligencia artificial también será fundamental en el marco de la iniciativa Medidas Integradas contra las Enfermedades Zoonóticas (ZODIAC), que busca ayudar a los expertos a entender las repercusiones de este tipo de enfermedades en la salud humana, a fin de predecir, evaluar y contener brotes.
2. Alimentación y agricultura
Si se combina la inteligencia artificial con las tecnologías nucleares, es posible diseñar sistemas de alimentación más sostenibles y resilientes al cambio climático para combatir la inseguridad alimentaria.
Los expertos emplean la inteligencia artificial en el procesamiento de datos que les permiten mejorar el rendimiento de los cultivos, calcular la humedad del suelo, rehabilitar terrenos contaminados por radiaciones, detectar y predecir el fraude alimentario y mejorar la irrigación.
3. Agua y medio ambiente
Los expertos en una ciencia denominada “hidrología isotópica” estudian, por ejemplo, los movimientos del agua en las diferentes etapas del ciclo hidrológico y los efectos del cambio climático en los recursos hídricos. En ese tipo de investigaciones, han empleado la inteligencia artificial para analizar grandes cantidades de datos recogidos en registros internacionales, como la Red Mundial sobre Isótopos en la Precipitación, administrada por el OIEA, y la Organización Meteorológica Mundial.
4. Fusión nuclear
Otro de los campos en los que se aprovecha la inteligencia artificial es el de investigación sobre la fusión. Debido a que la inteligencia artificial puede emplearse para resolver problemas complejos y de gran escala, los expertos pueden emplearla en simulaciones y modelos de experimentos.
Dichas aplicaciones de la inteligencia artificial se abordan en un nuevo proyecto coordinado de investigación del OIEA, que tendrá una duración de cinco años.
5. Energía eléctrica
La energía nucleoeléctrica es una fuente de energía baja en carbono, para la que también es posible utilizar la inteligencia artificial. Si se combina esta última con simulaciones digitales de instalaciones nucleares reales, se pueden optimizar complejos procesos industriales y mejorar el diseño, el rendimiento y la seguridad de los reactores, lo que aumenta la eficacia de las operaciones y reduce los costos de mantenimiento.
El aprendizaje automático, un proceso en el que la inteligencia artificial modifica su propio funcionamiento tras procesar grandes cantidades de datos, permite automatizar tareas, evitar errores y obtener resultados más precisos. Además, la inteligencia artificial tiene capacidades analíticas y predictivas considerables, que pueden aplicarse en la monitorización de procesos en las centrales y la detección de anomalías.
6. Seguridad física nuclear y protección radiológica
Cada vez más países eligen emplear la tecnología nuclear para fines pacíficos y adoptar programas de energía nucleoeléctrica y, para atender a esta demanda, el OIEA trabaja sin cesar con el fin de proteger al público y el medioambiente de los efectos nocivos de la radiación ionizante.
En el ámbito de la seguridad nuclear tecnológica y física, la inteligencia artificial sirve para analizar datos provenientes de los sistemas de detección de radiaciones, lo que mejora los procesos de hallazgo y caracterización de materiales nucleares y otros materiales radiactivos. Además, puede constituir un instrumento de análisis de datos de los sistemas de protección física con los que se detecta la presencia de intrusos. También contribuye a revelar anomalías que pueden indicar que una instalación nuclear es objeto de un ciberataque.
Por lo que respecta al ámbito de la protección radiológica, la inteligencia artificial puede integrarse en los programas informáticos relacionados con las normas de seguridad. Con ello se fortalece la protección de millones de personas que trabajan en sectores en los que puede existir una exposición ocupacional a la radiación ionizante, como la medicina, la construcción, la minería, la navegación, la agricultura y la energía nuclear.
7. Salvaguardias
Las salvaguardias son medidas de verificación técnica mediante las cuales el OIEA da garantías creíbles de que los países cumplen sus obligaciones jurídicas de utilizar el material nuclear únicamente para fines pacíficos. El OIEA examina el material nuclear y las actividades relacionadas con el ámbito nuclear declaradas por el país y hace todo lo posible para verificar que no haya nada sin declarar, mediante diversas labores, como las inspecciones a instalaciones o emplazamientos nucleares.
Las salvaguardias se sirven de grandes cantidades de datos obtenidos por diversos medios, como las imágenes satelitales, el muestreo ambiental, la espectroscopia de rayos gamma y la videovigilancia. Los inspectores y los analistas de salvaguardias pueden examinar dichos datos mediante la inteligencia artificial. Los métodos de aprendizaje automático ya se han aplicado en la detección de valores atípicos en conjuntos de datos de gran tamaño y pueden ser útiles para verificar el combustible gastado e interpretar las grabaciones de las cámaras de seguridad. Se anticipa que la inteligencia artificial mejore aún más la eficacia de la aplicación de salvaguardias, ya que puede reducir el número de tareas repetitivas de los inspectores.
Perspectivas para el futuro
El OIEA ofrece foros interdisciplinarios durante los cuales los profesionales intercambian ideas y colaboran en el uso de la inteligencia artificial en la tecnología, la ciencia y las aplicaciones nucleares. En su plataforma AI for Atoms, el Organismo divulga información y promueve alianzas sobre la inteligencia artificial. Asimismo, coopera con la Unión Internacional de Telecomunicaciones, el Grupo de Trabajo Interinstitucional de las Naciones Unidas sobre Inteligencia Artificial y alrededor de 40 organismos de Naciones Unidas para sentar las bases de un desarrollo sostenible impulsado por la inteligencia artificial [2].
[1]https://www.iaea.org/es/newscenter/news/el-futuro-de-los-atomos-inteligencia-artificial-para-aplicaciones-nucleares
[2] https://www.iaea.org/es/newscenter/news/aplicaciones-inteligencia-artificial-nuclear
