Archivo por meses: abril 2015

Pau Fonseca, investigador de InLAB FIB: “La suma de distintas disciplinas es clave en la transferencia de conocimiento”

Pau Fonseca i Casas es doctor en Estadística e Investigación Operativa por la Universitat Politècnica de Catalunya·Barcelona Tech, y forma parte del grupo de investigación Modelización y Procesamiento de la Información, integrado en InLab FIB, centro miembro de CIT UPC.

Donghaksa-8

Pau Fonseca i Casas

A partir del trabajo de su tesis doctoral sobre modelos de simulación de la representación gráfica del conocimiento, y con la ayuda de su hermano Antoni, arquitecto, ha creado un software capaz de evaluar el consumo energético en las edificaciones y mejorar los procesos de construcción y mantenimiento de acuerdo a la normativa europea. NECADA, que es el nombre comercial del desarrollo, ya está siendo utilizado por empresas del sector, culminando así un proceso de investigación y transferencia que ha durado siete años.

¿Cómo empezó todo?
De la convergencia de mi tesis doctoral y la de mi hermano surgió un primer software que permite realizar simulaciones a partir de representaciones completas y no ambiguas de los modelos de construcción. Sobre este software implementamos algoritmos de optimización para analizar los procesos de construcción de edificios, atendiendo a la directiva europea de sostenibilidad CEN TC 350. Los desarrollos posteriores nos han llevado a NECADA.

_16

Pau Fonseca (derecha) y Antoni Fonseca.

¿Cómo funciona?
A partir de la forma y el diseño del edificio, que se modela en tres dimensiones, el sistema propone diferentes soluciones constructivas en función de los materiales que se pueden emplear. También se tiene en cuenta la orientación del edificio y la climatología del lugar. El software integra aspectos clave como el precio de los materiales, su transporte, montaje y desmontaje, de forma que la empresa constructora puede calcular el coste integral del edificio.

¿Qué aporta este software respecto a lo que se ha utilizado hasta el momento?
En el mercado existen soluciones informáticas capaces de calcular el gasto de energía, pero sin tener en cuenta aspectos de la construcción y del diseño, que son clave para obtener una estimación exacta, y sin atender a todos los impactos ambientales y sociales, aspectos básicos para un sistema sostenible. NECADA tiene integrada una base de datos de materiales, de forma que se puede utilizar para optimizar la construcción y diseñar edificaciones adaptadas a la normativa europea. Hemos estado usando clústers de ordenadores para hacer los cálculos, pero ahora lo estamos subiendo a la nube para facilitar la gestión en remoto.

Web - Dashboard

¿Cuánta gente ha trabajado en el proyecto?
El programa tiene dos partes. En el motor de simulación hemos trabajado tres personas desde el año 2008. Y en NECADA otras seis. Antoni y yo somos los codirectores.

¿Cómo se ha financiado el proyecto de investigación?
A partir de nuestra participación en proyectos competitivos con empresas, usando en los mismos el producto y trabajando en su ampliación en paralelo para poder dar respuesta a lo que nos pedían las empresas.

¿Qué ha sido lo más difícil de todo el proceso?
Compaginar el desarrollo de la herramienta con el trabajo docente y con las fechas de entrega de los proyectos en los que participamos, sin descuidar la necesidad de publicar… Un equilibrio complejo no exento de sacrificios y renuncias.

¿No te preocupa que durante el proceso de desarrollo del software y su paso a la nube surja otro similar o más completo y le reste interés?
Seguro que a la larga tendremos competencia, pero lo que nos interesa es crear un buen producto, que dé respuestas a las necesidades actuales del mercado, e innovar continuamente para estar siempre a la cabeza. Como universidad es nuestra obligación estar ahí, por lo tanto la preocupación es muy relativa.

Las empresas que se dedican a la construcción ¿Son ahora más sensibles al desarrollo sostenible? ¿Has notado un cambio a lo largo de los años?
Absolutamente, no sólo por la crisis que sufre el sector de la construcción, sino también por la tendencia que está siguiendo el mercado y por el agotamiento de las fuentes de energía no renovables. No diría que las empresas de la construcción son más sensibles a este desarrollo sostenible, diría que la sociedad empieza a entender que sin desarrollo sostenible no hay desarrollo posible.

¿Se debería potenciar más la investigación multidisciplinar?
La investigación es multidisciplinar desde siempre. La separación entre las diferentes disciplinas científicas que existen proviene de nuestra lógica falta de habilidad para poder entender de forma holística la realidad. Gracias a los ordenadores esto cambia y las barreras empiezan a desaparecer, pero todavía hay mucho trabajo por hacer. Es evidente que, dado nuestras limitaciones, nos tenemos que especializar, pero se necesitan mecanismos de comunicación entre los diferentes especialistas para poder compartir y usar el conocimiento que está en cada parcela. Los retos a los que nos enfrentamos son globales y multidisciplinares, así que se necesitan enfoques globales y multi o transdisciplinares.

¿Cómo?
Potenciar la investigación multidisciplinar es complejo (y necesario). Se tiene que empezar desde la carrera universitaria, dotando a los estudiantes de algo tan simple, y a la vez tan complejo, como herramientas de comunicación (metodología, lenguajes, etc.) que les permita entenderse entre todos aportando su conocimiento a un modelo común.

Web - Portada

¿La multidisciplinariedad es un valor en los procesos de transferencia de conocimiento?
La suma de las distintas disciplinas es clave en la transferencia de conocimiento. Actualmente no solamente se habla de la necesidad de incorporar en los equipos personal con diferente formación para poder dar respuesta a problemas cada vez más complejos (entendiendo por complejidad no un problema que tiene que ser difícil, sino un problema con muchas i diferentes facetas), sino que se habla de transdisciplinariedad. En nuestro grupo de investigación este siempre ha sido un tema clave. De hecho, hace un año publicamos un libro al respecto que tiene un título muy esclarecedor (Formal Languages for Computer Simulation: Transdisciplinary Models and Applications ). La transdisciplinariedad es el concepto que expresa el hecho de tener que trabajar en grupos multidisciplinares en los que ahora los diferentes actores ya no se limitan a dar respuesta a su área de experiencia, sino que además aprenden de las otras áreas y dan respuestas desde ópticas diferentes. Esto permite desencallar problemas que muchas veces no eras resolubles. Y es que ya sabemos que la forma de definir y encarar los problemas es básica para poder resolverlos.

¿Crees que para poder dar respuesta a las demandas externas más complejas es clave el trabajo conjunto de especialistas de disciplinas distintas?
Absolutamente. Los problemas que vamos a resolver en los próximos años no son pequeños, IoT, BI, analytics, IA, etc, tendrán un impacto cada vez más grande en la sociedad, implicando un cambio en el modelo social como hacía tiempo que no se veía. En este marco no solamente en los equipos han de haber perfiles técnicos, sino que es absolutamente necesario colaborar con otras disciplinas que tradicionalmente se han denominado soft, pero que poco a poco incorporarán conceptos como la simulación, la optimización, el modelado, convirtiéndose en disciplinas más duras de lo que ahora son. Las razones de esta transformación son diversas, pero por ejemplo, sólo hay que observar el cambio de paradigma que en la sociología se ha producido en los últimos años.
Este cambio implica trabajar de forma transdisciplinar, las barreras entre las diferentes disciplinas necesarias para poder entender la realidad, con las nuevas tecnologías se reducen (evidentemente no desaparecen) y, los especialistas se nutren de diferentes fuentes de conocimiento para dar respuesta a problemas más grandes.

¿Cuáles son tus próximos retos en materia de investigación?
NECADA es la punta del iceberg de lo que puede hacerse con la metodología que proponemos. Por un lado nos interesa incrementar semánticamente el modelo, incorporando otros elementos que permitan tener en cuenta nuevos procesos con el objetivo no solo de conseguir un edificio de consumo de energía casi nulo (nZEB), sino también modelos de gestión globales más adecuados. Por otro lado, y desde un punto de vista más centrado en la simulación como disciplina, no nos queremos limitar a la ejecución de los modelos en las plataformas de ejecución que ya tenemos definidas. Nuestra idea es expandir el marco de ejecución a otras plataformas que son de sumo interés, como por ejemplo la supercomputación o la ejecución distribuida entre iguales PeerToPeer, con los problemas inherentes que presentan estos escenarios cuando se habla dentro del ámbito de la simulación.

Más información sobre el Proyecto NECADA.

[1] DOI: 10.4018/978-1-4666-4369-7

Pau Fonseca, researcher of InLab FIB: “The sum of different disciplines is key to knowledge transfer”

Pau Fonseca i Casas holds a doctoral degree in Statistics and Operations Research from the Universitat Politècnica de Catalunya · Barcelona Tech, and is part of the Information Modelling and Processing (MPI) research group, which is attached to InLab FIB, a CIT UPC Member Center.

Donghaksa-8

Pau Fonseca i Casas

On this basis of his doctoral thesis on models that simulate the graphic representation of knowledge, and with the help of his brother Antoni, an architect, Fonseca has created software that can evaluate the energy consumption of buildings and improve construction and maintenance processes, in accordance with European regulations. NECADA, which is the commercial name of the software, is already being used by companies in the sector. This is the culmination of a research and knowledge transfer process that has taken seven years.

How did it all begin?
The initial software emerged from the convergence of my doctoral thesis and that of my brother. This software enables simulations using complete, unambiguous representations of construction models. We then introduced optimization algorithms into this software, to analyse the processes of constructing buildings, taking into account the EU directive on sustainability, CEN TC 350. Subsequent development led to NECADA.

_16

Pau Fonseca (derecha) y Antoni Fonseca.

How does it work?
Depending on the form and design of the building, which is modelled in three dimensions, the system proposes construction systems depending on the materials that can be used. The building’s orientation and the climate in the location are also taken into account. The software includes key aspects such as the price of the materials, their transport, assembly and disassembly, so that the construction company can calculate the full cost of the building.

What new features does this software offer?
There are software solutions on the market that can calculate energy consumption. However, they don’t take into account aspects of construction and design, which are essential to obtain an accurate estimate, or all of the environmental and social impacts, which are vital to a sustainable system. NECADA includes a database of materials and so can be used to optimize the construction and design of buildings, in line with European regulations. Previously, we used clusters of computers for the calculations; now we are uploading the software to the cloud to facilitate remote management.Web - Dashboard

How many people have worked on the project?
The programme is divided into two parts. Three of us have worked on the simulation engine since 2008. A further six people are involved in NECADA. Antoni and I are co-directors.

How was the research project funded?
Through our participation in competitive projects with companies; we use the product in the companies, whilst we work to extend it to meet the companies’ needs.

What was the most difficult aspect of the entire process?
Combining the development of the tool with teaching work and the deadlines for the projects in which we participate, without neglecting the need to publish… A difficult balance to obtain that was not without its sacrifices.

Are you worried that during the process of software development and uploading it to the cloud other similar or more complete software could emerge that reduces interest in your programme?
I’m sure we will have competition in the future, but our main interest is to create a good product that meets current market needs, and to innovate constantly to stay in the lead. As a university our duty is to be there, so concern about competition is relative.

Are construction companies more aware of sustainable development? Have you noticed a change over the years?
Absolutely. The change is due not just to recession in the construction sector, but also to market trends and the exhaustion of non-renewable energy sources. I would not say that construction companies are more sensitive to sustainable development. However, I would say that society is beginning to understand that there is no development unless it is sustainable development.

Should multidisciplinary research be promoted more strongly?
Research has always been multidisciplinary. The separation between existing scientific disciplines comes from our obvious lack of ability to understand reality holistically. However, computers are changing this and barriers are beginning to disappear, but there is still a lot of work to do. Given our limitations, it is clear that we must specialize, but we need mechanisms for communication between specialists to be able to share and use the knowledge in each area. The challenges that we face are global and multi-disciplinary, and therefore need global and multi- or cross-disciplinary approaches.

How?
It’s difficult (but essential) to promote multi-disciplinary research. We need to take university degrees as a starting point, and give students something as simple, but at the same time as complex, as communication tools (methodology, languages, etc.) that enable them to understand each other and share their knowledge in a common model.

Web - Portada

Is multi-disciplinarity an asset in knowledge transfer processes?
The sum of different disciplines is key to knowledge transfer. It is fundamental. We are referring not only to the need to incorporate staff from different educational backgrounds into a team to resolve increasingly complex problems (here complexity refers not to the fact that the problem is difficult, but that it has many, varied facets), but also to trans-discipinarity. In our research group, this has always been a key term. In fact, a year ago we published a book on this topic with a clear title (Formal Languages for Computer Simulation: Trans-disciplinary Models and Applications[1]). Trans-disciplinarity is a concept covering work carried out in multi-disciplinary groups in which the various actors do not just seek answers drawn from their areas of experience, but also learn from other areas and provide answers from different perspectives. In many cases, this may help to progress with problems that we could not resolve in the past. We already know that the way we approach and define problems is fundamental to their resolution.

Do you think that specialists from different disciplines must work together to be able to respond to more complex external demands?
Absolutely. The problems we are going to resolve in the coming years are not small: IoT, BI, analytics, AI, etc., will have an increasing impact on society, and involve a change in social model the like of which has not been seen for a long time. In this context, we need people with technical backgrounds in our research teams, and it is absolutely essential to collaborate with other disciplines that have traditionally been known as “soft” sciences, but that are gradually incorporating concepts such as simulation, optimization and modelling, and becoming much harder sciences than they are at present. There are various reasons for this transformation, but, it can be seen, for example, in the paradigm shift in sociology in recent years.

For this change to take place, we must work in a trans-disciplinary way. The barriers between the disciplines that we need to understand reality are diminishing with the new technologies (clearly, they don’t disappear completely), and specialists draw from different sources of knowledge to answer bigger problems.

What are your next research goals?
NECADA is the tip of an iceberg in terms of what can be done with our proposed methodology. Firstly, we are interested in expanding the model semantically and incorporating other elements that will enable us to take into account new processes, with the aim of attaining a nearly zero energy building (nZEB) and more suitable general management models. Secondly, from a perspective that is more focused on simulation as a discipline, we do not want to be limited to executing models in platforms that are already defined. Our idea is to expand the framework of execution to other platforms of great interest, such as supercomputing or PeerToPeer execution, with the intrinsic problems of these scenarios in the area of simulation.

For further information on the NECADA project, see the link to the press release.

[1] DOI: 10.4018/978-1-4666-4369-7