Per dissenyar o millorar un bioreactor, el gran dipòsit on es fermenten medicaments, aliments o biocombustibles, els enginyers fan servir simulacions que calculen com es mouen el líquid, les bombolles de gas i les partícules sòlides a cada punt del dipòsit. Són simulacions de dinàmica de fluids molt precises, però tan feixugues que reproduir un procés real que dura dies o setmanes pot exigir mesos de càlcul. La solució habitual és fer-ne versions simplificades, dividint el reactor en unes quantes zones, però fins ara aquesta divisió s'havia de fer a mà i depenia molt de l'experiència de qui la feia.
Un equip de l'Institut de Tecnologia de Processos i Partícules de la Universitat Tècnica de Graz, a Àustria, dirigit per Stefan Radl, ha automatitzat aquest pas amb aprenentatge automàtic no supervisat. La seva eina, CLARA, agafa els milions de punts d'una simulació detallada però curta i els agrupa en entre 5 i 50 zones connectades entre elles, que després es poden simular molt més de pressa. Segons la universitat, el resultat és fins a 10.000 vegades més ràpid que la simulació completa i conserva fenòmens importants, com les zones on el líquid gairebé no es barreja, els punts on el corrent és més violent o l'intercanvi de substàncies entre el gas i el líquid. Els investigadors també han fet algorismes que garanteixen que el model simplificat no perdi ni guanyi massa, un defecte habitual d'aquests models. L'article, signat per Michael Mitterlindner i altres investigadors, es publica a la revista «Chemical Engineering Science».
Una simulació milers de vegades més ràpida permet coses que abans no eren pràctiques, com tenir un bessó digital del reactor que acompanyi la planta en temps real i ajudi a ajustar-la. L'equip esmenta aplicacions en la fermentació, l'aprofitament de la biomassa, la producció de polímers, la captura de CO₂ i la fabricació de cel·les de bateria. La universitat publicarà CLARA com a programari de codi obert, i ja la fan servir una tesi doctoral i una empresa derivada de la universitat, SimVantage.
La xifra de 10.000 vegades és un màxim i la nota de la universitat no detalla en quins casos s'aconsegueix ni amb quina pèrdua de precisió. Les validacions que s'expliquen són inicials, amb problemes de referència i simulacions detallades, i encara no s'ha publicat cap prova en una planta industrial en funcionament. A més, el mètode depèn d'una primera simulació completa, encara que sigui curta: no elimina la feina cara, sinó que en fa durar més el resultat.