GTOC: La copa América de la optimización espacial
Por Daniel Pérez
La navegación, entendida como el arte de desplazarse a través de masas de agua, lleva practicándose desde los albores de la humanidad. Una de las preocupaciones en este campo consiste en determinar cuál es la mejor ruta para ir entre dos puntos. En este cálculo deberemos tener en cuenta la dirección y velocidad del viento dominante, las corrientes marinas, posibles tormentas, … Dentro de la naturaleza competitiva del ser humano, a partir del siglo XIX se empiezan crear competiciones de navegación con el objetivo de demostrar quién tiene los mejores navíos y/o es capaz de elaborar la mejor ruta. Un ejemplo de estas competiciones que ha alcanzado un gran renombre es la Copa América, según algunas fuentes, se trata de la tercera competición deportiva que más beneficios genera a su organizador (después de los juegos olímpicos y el mundial de futbol). Una de las principales características de esta competición es que el ganador de la edición anterior se encarga de organizar la siguiente. Es común ver grandes innovaciones tecnológicas en la construcción de los barcos.
Corría el año 2005, Darío Izzo, el director del equipo de conceptos avanzados (ACT por sus siglas en inglés) de la Agencia Espacial Europea (ESA) tuvo la idea romántica de reproducir dicha competición, pero pensada en el espacio. El movimiento de una nave espacial también se estudia, por extensión, con el nombre de navegación. Cambiamos vientos y mareas por pozos gravitatorios y otras fuerzas que intervienen en el movimiento de las naves como el viento solar. Pero el objetivo es el mismo, llegar de un punto a un punto en el mínimo tiempo posible. Y así nació el Global Trajectory Optimisation Competition.
Los problemas que se presentan suelen ser muy sencillos en su comprensión y modelado. Sin embargo, la dificultad reside en encontrar la trayectoria óptima, incluso en algunas ocasiones la solución factible se resiste. Los problemas siempre están articulados alrededor del espacio, pero con gran variedad de objetivos. Problemas como visitar el mayor número de lunas de Júpiter, fotografiar el máximo número de estrellas o cómo colonizar el espacio han ido apareciendo en las diferentes ediciones.
Desde los orígenes se han celebrado 10 ediciones del GTOC. Los principales ganadores son las diferentes agencias espaciales. Aunque, cada vez aparecen más nombres de universidades y sus grupos de investigación. Además, en las últimas ediciones se está empezando a ver un importante auge de la inteligencia artificial para ayudar a los competidores a encontrar soluciones factibles y, sobre todo, la ansiada solución óptima.
La competición suele durar un mes. Los equipos trabajan duramente durante ese tiempo. Lo que lleva a la extenuación y el cansancio en la búsqueda del preciado óptimo. Esto ha causado multitud de memes y chistes al respecto. Uno de los más recurridos es el “teorema” que asegura que la salud de un equipo y el valor de la función de coste se encuentran en un arco de circunferencia con centro en el origen tal y como se muestra a continuación.
«Teorema» de la función objetivo. Fuente: GTOC
La próxima competición está prevista para octubre de 2021. Izad vuestros ordenadores, levad vuestros optimizadores. A vuestros puestos, listos, ¡Que gane el mejor!