Potential Benefits and Risks of Artificial Intelligence for Critical Energy Infrastructure

Una herramienta clave para optimizar la infraestructura energética crítica es la inteligencia artificial (IA), ofreciendo soluciones innovadoras para aumentar la seguridad, la eficiencia y la resiliencia de los sistemas energéticos. A medida que la IA se integra en el sector energético, la promesa de una operación más inteligente y reactiva se vuelve más tangible. La tecnología permite una mejor conciencia operativa a través de la interpretación de grandes volúmenes de datos en tiempo real, lo que proporciona a los operadores de sistemas una visión más clara de las condiciones actuales y la capacidad de predecir eventos inusuales o anómalos antes de que se conviertan en problemas serios. Este análisis en tiempo real permite tomar decisiones informadas de manera más rápida, algo fundamental en un sector donde la agilidad y la precisión pueden prevenir cortes de energía o desastres operativos. Asimismo, la capacidad de la IA para procesar datos incompletos y aun así generar información valiosa permite a los operadores responder de manera proactiva y eficiente.

Una de las aplicaciones más prometedoras de la IA en la infraestructura energética es el control activo de los sistemas. La capacidad de la IA para manejar operaciones complejas en milisegundos permite no solo un control más preciso, sino también la posibilidad de realizar ajustes en tiempo real. Esto se logra mediante modelos de IA que, ya sea con supervisión humana o de manera autónoma, pueden tomar decisiones sobre la gestión de la energía. Por ejemplo, la IA puede respaldar la operación de redes eléctricas ajustando automáticamente la carga o el flujo de energía según la demanda fluctuante, lo que ayuda a prevenir sobrecargas o interrupciones. Sin embargo, en aplicaciones críticas como estas, la autonomía total de la IA todavía se ve con precaución debido a los riesgos asociados a posibles errores. Por lo tanto, los enfoques híbridos, donde la IA asiste en la toma de decisiones pero un humano sigue supervisando y validando las acciones, se consideran la opción más viable en el corto plazo para minimizar los riesgos de fallas catastróficas en el sistema.

El mantenimiento predictivo es otra área donde la IA está teniendo un impacto significativo. Al aprovechar datos históricos y en tiempo real, los algoritmos de IA pueden identificar patrones de desgaste en equipos, detectar posibles fallas antes de que ocurran y priorizar las reparaciones necesarias. Esto no solo mejora la confiabilidad del sistema, sino que también reduce los costos operativos al evitar daños mayores y prolongar la vida útil de los componentes críticos. Ya se están aplicando modelos de mantenimiento predictivo en infraestructuras como turbinas eólicas, compresores de gas y sistemas de almacenamiento de energía, con resultados positivos en términos de reducción de interrupciones no planificadas. Esta capacidad de anticipación representa un cambio de paradigma en el mantenimiento de la infraestructura energética, pasando de un enfoque reactivo a uno proactivo.

A medida que se expande la aplicación de la IA, también lo hacen los riesgos asociados. Uno de los principales desafíos es la aparición de fallos no intencionales, que pueden derivarse de sesgos en los datos de entrenamiento, extrapolación errónea en escenarios extremos, desalineación con los objetivos de diseño o incluso el alto consumo energético de los modelos más avanzados. Los sesgos, en particular, son una preocupación significativa, ya que pueden distorsionar las decisiones de la IA y llevar a resultados inesperados. Un ejemplo claro es el uso de datos de sensores incompletos, lo que podría hacer que un modelo de IA malinterprete la situación real del sistema energético y tome decisiones inadecuadas que comprometan la estabilidad de la red. Para mitigar estos riesgos, se requiere una supervisión humana robusta y mejores prácticas en la curación de datos y el diseño de modelos, lo que permitirá a los operadores confiar más en las decisiones respaldadas por la IA sin perder el control sobre las operaciones críticas.

Los ataques adversarios representan otra amenaza significativa en la implementación de la IA en infraestructuras críticas. A medida que la tecnología de IA se integra más profundamente en los sistemas energéticos, se abre una nueva superficie de ataque para actores malintencionados que buscan explotar sus vulnerabilidades. Los ataques de envenenamiento de datos, por ejemplo, buscan manipular los datos de entrenamiento para inducir un comportamiento incorrecto en los modelos de IA, como pasar por alto señales de alerta o generar resultados engañosos. Además, los ataques de evasión, donde inputs cuidadosamente diseñados son presentados al sistema de IA para provocar respuestas no deseadas, también son una preocupación emergente. Este tipo de ataques destaca la necesidad de desarrollar técnicas de defensa más avanzadas, que no solo protejan la infraestructura energética sino también los modelos de IA mismos, asegurando que sigan siendo confiables y resistentes a manipulaciones externas.

La posibilidad de que adversarios utilicen la IA para facilitar ataques cibernéticos o físicos también es un riesgo creciente. La IA puede ser empleada para identificar vulnerabilidades en la infraestructura, diseñar estrategias de ataque más efectivas o incluso ejecutar ataques físicos mediante el control autónomo de dispositivos, como drones no tripulados. Esta capacidad de la IA para automatizar y optimizar la fase de ataque crea una nueva urgencia en el desarrollo de defensas cibernéticas más sofisticadas y la implementación de medidas de seguridad proactivas. Asimismo, la posible manipulación de la cadena de suministro de software de IA, donde los adversarios podrían introducir vulnerabilidades en los modelos o en los componentes de software que los sustentan, subraya la importancia de contar con protocolos de seguridad más estrictos y monitoreo continuo de la integridad del software en uso.

Para maximizar los beneficios de la IA y minimizar los riesgos asociados, se requiere una colaboración activa entre los operadores del sector energético, los desarrolladores de IA y las agencias reguladoras. La implementación de prácticas de seguridad cibernética sólidas, la curación rigurosa de datos y la constante actualización de los modelos son pasos esenciales para garantizar la confiabilidad y seguridad de la infraestructura energética. Al mismo tiempo, la investigación y el desarrollo de técnicas de mitigación de riesgos deben ser una prioridad para permitir una adaptación efectiva a las nuevas amenazas. La IA ofrece oportunidades sin precedentes para mejorar la eficiencia, seguridad y resiliencia del sector energético, pero su implementación debe abordarse con precaución y responsabilidad, asegurando que el avance tecnológico no comprometa la integridad de los sistemas críticos de los que dependen nuestras sociedades.

Para leer más ingrese a:

DOE CESER_EO14110-AI Report Summary_4-26-24.pdf

¡Haz clic para puntuar esta entrada!
(Votos: 0 Promedio: 0)

Compartir artículo

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Busca los documentos, noticias y tendencias más relevantes del sector eléctrico

Buscador de documentos
Buscador de noticias y tendencias

Banco de Información

Descripción del semáforo tecnológico

Los documentos se clasifican en varios colores tipo semáforo tecnológico que indican el nivel de implementación de la tecnología en el país

Tecnología en investigación que no ha sido estudiado o reglamentado por entidades del sector.

La tecnología se aplica de manera focal y se encuentra en estudio por parte de las entidades del sector.

La tecnología se aplica de manera escalable y se encuentran políticas y regulaciones focales establecidas.

La tecnología se aplica a través de servicios  y se encuentran políticas y regulaciones transversales establecidas.

La tecnología se aplica de manera generalizada  y se tiene un despliegue masivo de esta.

Para acceder a todos los documentos publicados y descargarlos ingresa aquí