La resiliencia de los ecosistemas naturales, formados por una rica diversidad de plantas, animales y microorganismos, ha sido puesta a prueba a lo largo de millones de años. Estos sistemas han enfrentado numerosos desafíos, como desastres naturales y la invasión de especies no nativas, y han encontrado formas de adaptarse y prosperar. Esta capacidad de recuperación ha llevado a investigadores de la Universidad Texas A&M a plantear una pregunta clave: ¿podemos aplicar estos principios ecológicos para mejorar la resiliencia de nuestra red eléctrica?
El avance hacia sistemas eléctricos más resistentes se ha visto impulsado por la investigación de sistemas ciberfísicos inspirados en la naturaleza. Estos sistemas están diseñados para equilibrar las interacciones entre los componentes digitales y físicos, lo que permite una mejor gestión de las amenazas, especialmente en un contexto donde los ciberataques son cada vez más comunes. La Dra. Astrid Layton, profesora asociada en el Departamento de Ingeniería Mecánica, lidera esta investigación en el Bio-inspired SystemS Lab (BiSSL).
Poder de los sistemas ciberfísicos
Los sistemas ciberfísicos combinan elementos cibernéticos y físicos. Los componentes cibernéticos, como firewalls y enrutadores, manejan el flujo de información digital, mientras que los componentes físicos, como generadores y cables, procesan la energía tangible. Sin embargo, la complejidad de estos sistemas hace que sea difícil comprender completamente cómo los disturbios afectan su funcionamiento.
La Dra. Layton señala que “los ecosistemas, al igual que los sistemas creados por humanos, enfrentan perturbaciones inesperadas, incluyendo sequías e inundaciones”. La resiliencia de los ecosistemas radica en su habilidad para recuperarse sin depender de redundancias excesivas, lo que se traduce en un enfoque más eficiente en comparación con los sistemas eléctricos actuales.
Investigación colaborativa
El objetivo central de este estudio es desentrañar la relación entre los componentes cibernéticos y físicos de las redes eléctricas modernas. Comprender esta interfaz permite anticipar los efectos de ciberataques sobre los componentes físicos y viceversa. De esta manera, los investigadores pueden proporcionar información valiosa a los responsables de políticas y operadores de la red sobre cómo prepararse y actuar frente a estas amenazas.
El proyecto ha sido un esfuerzo conjunto entre la Dra. Layton y la Dra. Katherine Davis, quien aporta su vasta experiencia en sistemas eléctricos. Desde que comenzaron a colaborar en 2018, han creado un equipo sólido que utiliza la intersección de la ingeniería mecánica y eléctrica para abordar los desafíos de la resiliencia de la red eléctrica.
El papel de los estudiantes graduados
El éxito de este proyecto también se debe a la participación activa de estudiantes de doctorado, como Emily Payne y Shining Sun. Payne, que comenzó su camino académico en la BiSSL como estudiante de ingeniería arquitectónica, y Sun, estudiante de ingeniería eléctrica, han contribuido significativamente con sus investigaciones, publicando varios artículos y presentando sus hallazgos en conferencias.
La Dra. Layton enfatiza que “parte del éxito ha sido el enfoque interdisciplinario que estos estudiantes han adoptado, permitiéndoles conectar conceptos de ecología con desafíos de ingeniería”. Este enfoque permite que los problemas de ingeniería sean abordados desde nuevas perspectivas, lo que resulta en soluciones innovadoras.
El futuro de los sistemas eléctricos
A pesar de que el estudio en colaboración con Sandia National Laboratories concluyó en septiembre de 2025, los investigadores continúan trabajando juntos para desarrollar sistemas eléctricos inspirados en la naturaleza. Layton y Davis están planeando un nuevo estudio que modelará los impactos de las perturbaciones climáticas en la red eléctrica, buscando siempre mejorar la resiliencia y eficiencia del sistema.
La búsqueda de una red eléctrica más robusta y resiliente, inspirada en la naturaleza, es un camino prometedor que podría transformar nuestra forma de manejar la energía y enfrentar los retos del futuro. Con la combinación de tecnologías avanzadas y la sabiduría de los ecosistemas naturales, los investigadores están en el camino de crear un sistema eléctrico que no solo sobreviva, sino que también prospere en tiempos de crisis.
