Aprovechar las herramientas de TI para mejorar el diseño de productos | Noticias del MIT



Como estudiante de pregrado en el MIT, Jana Saadi tuvo que encontrar la manera de cumplir con las exigencias de su curso de humanidades. No sabía que su decisión moldearía fuertemente su carrera universitaria.

Por capricho, Saadi se unió a un amigo en un curso ofrecido por MIT D-Lab, un programa basado en proyectos destinado a ayudar a las comunidades empobrecidas de todo el mundo. El curso estaba destinado a ser de una sola vez, pero Saadi se enamoró de la misión y la filosofía de diseño de D-Lab, y permaneció involucrada durante el resto de sus estudios universitarios.

En D-Lab, «no creas productos para gente; tu creas productos con gente”, dijo. La experiencia de Saadi con D-Lab despertó su interés en el proceso detrás del diseño de productos. Ahora está cursando un doctorado en ingeniería mecánica en el MIT, investigando cómo la inteligencia artificial puede ayudar a los ingenieros mecánicos a diseñar productos.

El camino de Saadi hacia la ingeniería comenzó a una edad temprana. Creció en Nueva Jersey con padres ingenieros. «A mi papá le encantan los proyectos de bricolaje y siempre me he encontrado ayudándolo en la casa», dice ella. Saadi disfrutó ejercitando sus habilidades creativas para resolver problemas, incluso en tareas pequeñas como arreglar una tapa de olla que no encajaba bien.

Con su educación, no fue una sorpresa que Saadi terminara cursando una licenciatura y una maestría en ingeniería mecánica del MIT, con especialización en diseño de productos. Pero no siempre estaba segura de obtener un doctorado. “Curiosamente, lo que me convenció de continuar con mis estudios de doctorado fue escribir mi tesis de maestría y ver cómo todo salía bien”, dice.

En la actualidad, Saadi trabaja para mejorar el proceso de diseño de productos mediante la evaluación de herramientas de diseño por computadora, la exploración de nuevas aplicaciones y el desarrollo de programas educativos. Para parte de su investigación, incluso se encontró colaborando nuevamente con D-Lab. Saadi cuenta actualmente con el asesoramiento de Maria Yang, profesora de ingeniería mecánica en el MIT y directora académica de la facultad D-Lab del MIT.

Comprender el papel de la inteligencia artificial en el diseño de productos.

Al diseñar productos, los ingenieros mecánicos hacen malabares con múltiples objetivos a la vez. Deben hacer que los productos sean fáciles de usar y estéticos para los usuarios. Pero también deben tener en cuenta los resultados de su negocio y producir productos que sean baratos y fáciles de fabricar.

Para ayudar a agilizar el proceso de diseño, los ingenieros a veces recurren a herramientas de inteligencia artificial que ayudan a generar nuevos diseños. Estas herramientas, también conocidas como herramientas de diseño generativo, se utilizan comúnmente en las industrias automotriz, aeroespacial y arquitectónica. Pero el impacto que estas herramientas tienen en el proceso de diseño de productos no está claro, dice Saadi, lo que dificulta que los ingenieros sepan cómo aprovecharlas mejor.

Para brindar claridad, Saadi evalúa cómo los ingenieros usan las herramientas de diseño generativo en el proceso de diseño. Hasta ahora, ha descubierto que estas herramientas pueden cambiar fundamentalmente los enfoques de diseño a través de un proceso de diseño de «inteligencia híbrida». Con estas herramientas, los ingenieros primero crean una lista de restricciones de ingeniería para un producto sin preocuparse por su apariencia. Por ejemplo, pueden indicar dónde se necesitan los tornillos, pero no especificar cómo se sujetan los tornillos en su lugar. Luego introducen las restricciones en una herramienta de diseño generativo, que genera un diseño de producto en consecuencia. Luego, los ingenieros pueden cambiar de marcha y evaluar el producto para otros objetivos, como si es fácil de usar o de fabricar. Si no están satisfechos con el producto, pueden modificar las restricciones o agregar nuevas y ejecutarlas nuevamente en la herramienta.

A través de este proceso, los ingenieros pueden concentrarse en “comprender el problema de diseño y descubrir los factores que impulsan el diseño”, dice Saadi. Con las herramientas de diseño generativo, los ingenieros también pueden iterar en los diseños más rápido, impulsando el proceso creativo a medida que los ingenieros prueban nuevas ideas con menos esfuerzo.

Las herramientas de diseño generativo también pueden «cambiar el proceso de diseño» al permitir diseños más complejos, dice Saadi. Por ejemplo, en lugar de usar estructuras con formas simples, como barras rectangulares o soportes triangulares, los diseños pueden tener un aspecto «orgánico» que se asemeje a los patrones irregulares del coral o las raíces retorcidas de los árboles.

Antes de este proyecto, Saadi tenía poca experiencia con herramientas de TI en el proceso de diseño de productos. Pero «me dio una ventaja», dice, para abordar el proceso con ojos frescos y hacer preguntas sobre las prácticas de diseño que normalmente se dan por sentadas. Ahora Saadi analiza cómo los ingenieros y las herramientas se influyen mutuamente en el proceso de diseño. Ella espera usar su investigación para brindar orientación sobre cómo las herramientas de diseño generativo pueden respaldar diseños más creativos.

Diseñando casas con comunidades de Uganda

Saadi amplía el alcance del diseño por computadora al observar una nueva aplicación: estufas para áreas de bajos ingresos, como Uganda. Para este proyecto, está trabajando con Yang, Dan Sweeney de MIT D-Lab y Sili Deng, profesora de ingeniería mecánica en MIT.

Las estufas asequibles en áreas de bajos ingresos a menudo emiten emisiones nocivas, que no solo contribuyen al cambio climático, sino que también plantean riesgos para la salud. Para reducir estos impactos, Saadi y sus colaboradores están desarrollando una estufa que usa energía limpia pero sigue siendo asequible.

En el espíritu de D-Lab, Saadi trabaja con ugandeses para adaptar el hogar a sus necesidades. Originalmente, había planeado viajar a Uganda y entrevistar a personas allí. Pero luego llegó la pandemia del Covid-19.

«Tuvimos que hacer todo virtualmente, lo que tenía sus propios desafíos» para Uganda, dice. Muchos ugandeses no tienen acceso a Internet, lo que elimina la posibilidad de realizar encuestas en línea o entrevistas virtuales. Saadi terminó trabajando en estrecha colaboración con un socio comunitario en Uganda llamado Tecnologías Apropiadas de Ahorro de Energía (AEST) para recopilar las opiniones de la gente. AEST reunió un equipo en el sitio para realizar entrevistas en persona con encuestas en papel. Y Saadi consultó con los fundadores de AEST, Acuku Helen Ekolu y Betty Ikalany, para asegurarse de que la encuesta fuera culturalmente apropiada y comprensible.

Afortunadamente, lo que comenzó como una solución práctica rudimentaria terminó siendo un regalo del cielo. Las encuestas de Saadi eran de opción múltiple, pero las personas a menudo explicaban su razonamiento a los encuestadores, brindando información valiosa que se habría perdido en una encuesta en línea. En total, el equipo realizó alrededor de 100 encuestas. “Me gustó este formato mixto de encuesta y entrevista”, dice. “Hay mucha riqueza que salió [the survey responses].”

Ahora Saadi está traduciendo las respuestas en requisitos de diseño digital para ingenieros, incluida ella misma. Por ejemplo, «los usuarios dirán ‘Quiero poder llevar mi cocina de afuera hacia adentro'», lo que significa que les importa el peso, dice. Luego, Saadi necesita determinar un peso ideal para la cocina e incluir ese número en los requisitos técnicos.

Una vez que tienen todos los requisitos, el equipo puede comenzar a diseñar la chimenea. La chimenea se basará en la chimenea Makaa, una chimenea portátil y de bajo consumo desarrollada por AEST. En el nuevo diseño de la cocina, el equipo del MIT tiene como objetivo mejorar su rendimiento para cocinar los alimentos más rápido, una solicitud común de los usuarios, sin dejar de ser asequible, dice Saadi. Para diseñar la nueva chimenea, el equipo del MIT planea usar una herramienta de diseño generativo, haciendo del proyecto uno de los primeros usos del diseño por computadora para chimeneas.

Reformar el programa de diseño para que sea más inclusivo

Saadi también trabaja para mejorar el proceso de diseño de productos a través del desarrollo del currículo. Recientemente, se unió al Design Justice Project del MIT, cuyo objetivo es garantizar que los estudiantes aprendan a diseñar de manera inclusiva para sus usuarios. “La educación se trata de capacitar a los diseñadores del futuro, por lo que debes asegurarte de enseñarles cómo diseñar de manera justa”, dice Saadi. El proyecto está compuesto por un equipo de estudiantes de pregrado y posgrado, posdoctorados y profesores en campos de ingeniería y no relacionados con la ingeniería.

Saadi ayuda al equipo a desarrollar encuestas de instructores para determinar si y cómo han cambiado su plan de estudios de diseño a lo largo del tiempo para incluir los principios de Diversidad, Equidad e Inclusión (DEI). Con base en los resultados de la encuesta, el equipo ofrecerá sugerencias concretas para que los instructores integren aún más los principios DEI en su plan de estudios. Por ejemplo, una recomendación podría ser que los instructores proporcionen a los estudiantes una lista de verificación de consideraciones de diseño inclusivo, dice Saadi.

Para ayudar a generar más ideas y expandir esta conversación a una comunidad más amplia, Saadi está ayudando al equipo a organizar una cumbre de dos días para personas que trabajan en educación en diseño, incluidos instructores del MIT y otras instituciones. En la cumbre, los asistentes discutirán el futuro de la educación en diseño y considerarán formas de traducir los principios DEI del aula a las prácticas estándar de la industria. La cumbre, llamada Design Justice Pedagogy Summit, tendrá lugar a finales de este mes del 24 al 26 de agosto.

“Como puede ver, disfruto esta parte de mi doctorado en la que tengo tiempo para diversificar mi investigación”, dice Saadi. Pero básicamente, «mi enfoque de la investigación es [understanding] las personas y el proceso. Hay muchas preguntas interesantes que hacer.

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