Cinco agentes de la Red Vasca de Ciencia, Tecnología e Innovación colaboran para investigar en arquitecturas que permitan embeber algoritmia avanzada en dispositivos Edge de capacidad limitada para mejorar las funcionalidades de la red

El proyecto FIRMAR, coordinado por Tecnalia, cuenta con la participación las unidades de I+D de Arteche e Ingeteam, EHU y BASQUENERGY Cluster y está subvencionado por el Gobierno Vasco a través del programa Elkartek.

La digitalización del sector eléctrico está permitiendo avanzar hacia un sistema energético más descentralizado, local y eficiente. Esta evolución revela la necesidad de integrar los sistemas de automatización, protección y monitorización en subestaciones, centros de transformación, plantas de generación y sistemas de almacenamiento, entre otros.

En este sentido, tecnologías digitales como la Inteligencia Artificial (IA) y sus algoritmos asociados han alcanzado un nivel de desarrollo importante si se entrenan y ejecutan de forma masiva en la nube (Cloud). No obstante, existen otras tendencias tecnológicas – Aprendizaje Federado, IA en el Edge, Virtualización – donde la algoritmia se despliega sobre la propia capacidad de computación distribuida de equipos locales a nivel de operación.

Estos dispositivos hardware (HW), denominados Resource Constrained Devices (RCD), están basados en microcontroladores de capacidad de computación y de memoria reducidas. Por lo tanto, deben evolucionar para ser capaces de integrar las nuevas tecnologías digitales, que implican procesar datos en tiempo real, ejecutar algoritmos avanzados y garantizar una operación segura y eficiente en aplicaciones críticas.

En este contexto, el proyecto FIRMAR aborda la implementación de algoritmos avanzados en dispositivos Edge de capacidad reducida, teniendo en cuenta las arquitecturas y prestaciones de estos frente a las necesidades funcionales que demandan las redes eléctricas, así como los requisitos de ciberseguridad exigidos para garantizar su resiliencia. Concretamente, su objetivo es investigar en arquitecturas que permitan embeber desarrollos de algoritmia avanzada para las redes eléctricas, de manera cibersegura, en Dispositivos con Recursos Limitados (Resource Constrained Devices – RCD).

Entre los objetivos específicos de FIRMAR se plantea analizar prestaciones de RCD que permitan embeber algoritmia avanzada en la red eléctrica; investigar las necesidades de computación y capacidad de resolución de plataformas RCD, incluyendo sistemas y arquitecturas System-on-Chip (SoC) de capacidad reducida; proteger y dotar de soluciones de ciberseguridad a los RCD, abarcando seguridad post-quantum y entornos de ejecución confiables (TEE – Trusted Execution Environments); y definir y desarrollar tres casos de uso específicos de aplicación a las redes eléctricas con soluciones basadas en RCD.

Como resultado de la labor de investigación desarrollada en el proyecto, se prevé obtener arquitecturas y entornos de ejecución de algoritmos complejos para dispositivos RCD con nuevas funcionalidades requeridas por las redes eléctricas, así como un análisis del traslado de modelos desplegados en la nube a dispositivos Edge-RCD.

Asimismo, se pretende desplegar algoritmia avanzada en dispositivos RCD. Para ello, se propondrán estrategias de modelado (cuantización, descomposición) aplicables a diferentes familias de RCD, se desarrollará una metodología de orquestación para implementar algoritmos verdes y se propondrán soluciones de ciberseguridad customizadas, incluyendo seguridad post-quantum.

Además, se realizarán propuestas de arquitecturas SoC de capacidad reducida pero cuánticamente seguras y se diseñará la implementación de dichos sistemas SoC sobre tecnología CMOS (semiconductor de óxido metálico complementario, por sus siglas en inglés).

Por último, se explorarán tres casos de uso de aplicación a las redes eléctricas que demuestren la viabilidad de las investigaciones realizadas en el proyecto:

1. GIAT – Gestión Inteligente de Transformadores de Alta Tensión (AT) de Arteche: monitorización de transformadores de medida combinando medición directa y modelos matemáticos y algoritmos avanzados.
2. Advanced Home Area Network Controller (HANC) de Tecnalia: que brinde flexibilidad en la gestión de la demanda y la generación diferible, utilizando modelos de algoritmia y control predictivo.
3. Plataforma híbrida para control de sistemas críticos con capacidad de analítica avanzada de Ingeteam: uso de HW RCD para integrar funcionalidades críticas en tiempo real en nodos Edge en Subestaciones /Centros de Transformación.

El proyecto FIRMAR, coordinado por Tecnalia, cuenta con la participación de otros cuatro agentes de la Red Vasca de Ciencia, Tecnología e Innovación: las unidades de I+D de Arteche e Ingeteam, EHU – a través del Grupo de Investigación en Electrónica Aplicada, APERT – y BASQUENERGY Cluster.

El consorcio cuenta, además, con el apoyo de un Comité Asesor compuesto por representantes de Aclara–Hubbell, Lumiker, Merytronic, SOC-E y Zigor, en calidad de potenciales beneficiarios de la investigación abordada en el proyecto. A través de reuniones periódicas de contraste, se facilita un intercambio de información que permite incorporar las necesidades identificadas por el Comité Asesor en las actividades del proyecto y alinear la investigación desarrollada con las demandas del mercado.

El proyecto FIRMAR tiene una duración de 2 años y está subvencionado por el Departamento de Industria, Transición Energética y Sostenibilidad del Gobierno Vasco a través del programa ELKARTEK.

Proyecto subvencionado por el Departamento de Industria, Transición Energética y Sostenibilidad del Gobierno Vasco (Programa ELKARTEK 2025)

Eusko Jaurlaritzaren Industria, Trantsizio Energetiko eta Jasangarritasun Saila (ELKARTEK 2025 Programa) finantziatutako proiektua

Project funded by the Department of Industry, Energy Transition and Sustainability of the Basque Government (ELKARTEK 2025 Programme)