Un modelo de lógica difusa y conjuntos difusos para el pronóstico de los niveles medios diarios del río Magdalena, en la estación limnigráfica de Puerto Salgar, Colombia

A model of fuzzy logic and fuzzy sets to the prediction of daily average levels of the Magdalena River, in Puerto Salgar, Colombia

El pronóstico de niveles diarios de ríos en Colombia se reporta oficialmente en términos lingüísticos. Este hecho inspiró un modelo basado en la teoría de conjuntos difusos, concepto proveniente de la inteligencia artificial. Un Sistema de Lógica Difusa (SLD) permite analizar observaciones en el tiempo clasificándolas en categorías lingüísticas, aproximadas a la calificación empleada o a la manera en que una persona describiría el fenómeno. Usando juicios de expertos se estima el nivel del día siguiente. Para la calibración del modelo se implementó un algoritmo de optimización global denominado Símplex Descendente Multidimensional (SDM).

1. INTRODUCCIÓN

La Lógica Difusa (LD) apareció en 1965 cuando Lofti Zadeh publicó el artículo Fuzzy Sets (Altrock, 1995; Bojadziev, 1995; Cox, 1998; Klir, 1995; Lobrecht, 1999; Maskey, 1998). Hacia 1977, E. Mamdani desarrolló una aplicación para un generador de vapor que no podía funcionar bajo técnicas convencionales. Posteriormente se masificó y comercializó en Japón (Fuji Electric, planta de tratamiento de aguas, 1983; Hitachi, sistema del tren subterráneo, 1987) (Altrock, 1995; Cox, 1998, Klir, 1995).

Ha sido probada en diversos campos de la ingeniería y ha llegado a usarse en toma de decisiones, ecología y psicología. Como un modelo de sistema inteligente es una combinación de los sistemas basados en reglas (estudiados dentro de los sistemas basados en el conocimiento) y de la inteligencia computacional que abarca a las redes neuronales, Se puede emplear en cualquier área de control inteligente o procesamiento de datos en tiempo real. En este estudio se aprovecha la versatilidad de la LD para manejar información adquirida a través del conocimiento, ya sea empírico o científico.

Una persona que a diario recorre el río Magdalena y 113 habita en la zona puede desarrollar habilidad y precisión para pronosticar tal como lo haría una persona especializada en modelos hidrométricos. Ambas personas son expertos: mientras el primero, a partir de su experiencia pronostica luego de observar el cielo: “al sur (de Puerto Salgar) está lloviendo bastante entonces mañana podré transportar el plátano”; el segundo busca herramientas para convertir aquéllas sentencias en números indicadores del comportamiento del río dentro de un modelo y, finalmente, encontrar el nivel del río expresado en un número. Por su parte, el IDEAM (IDEAM, 1964- 2004) presenta reportes de la siguiente manera: a) el nivel del río Magdalena en la parte alta y media registra fluctuaciones moderadas en los niveles con tendencia leve al descenso, y en la cuenca baja, registra una tendencia continua al ascenso, los valores en el rango alto; lo) en Puerto Salgar, el nivel del río Magdalena presenta moderado descenso, con valores en el rango alto (IDEAM; Rivera, 2004) .