Compensaciones y exploración multiobjetivo en el mundo físico real

En el mundo físico real, los problemas de ingeniería e investigación científica normalmente no tienen una «solución óptima única y sin coste»:los objetivos son difíciles de cuantificar por completo, las restricciones se anidan entre sí y el coste de la retroalimentación de evaluación es elevado,y además los múltiples objetivos se condicionan mutuamente. En el diseño de aeronaves, por ejemplo, aumentar la sustentación suele venir acompañado de un incremento de la resistencia o de una pérdida de estabilidad. Por eso, la tarea central del sistema no es decidir en lugar del experto, sino explorar y conservar un conjunto de soluciones candidatas diferenciadas que sirvan al experto como base de comparación entre beneficios y costes.

Tres hechos clave

• Los supuestos ideales no existen: los objetivos a menudo solo pueden cuantificarse parcialmente (por ejemplo, «confort» o «margen de seguridad»), las restricciones se anidan en varios niveles y cada evaluación real —simulación de alta fidelidad, ensayo en banco o vuelo de prueba— exige una cantidad considerable de tiempo y dinero.
• Los objetivos múltiples se compensan entre sí: sustentación y resistencia, rendimiento y estabilidad, precisión y consumo energético a menudo no pueden optimizarse al mismo tiempo; toda mejora debe explicar con claridad a qué coste se ha logrado.
• El coste de la retroalimentación limita el ensayo y error: no se puede intentar infinitas veces, por lo que, con un presupuesto de evaluación limitado, conservar la diversidad es más robusto que fijar un único punto de forma prematura.

Por qué no conviene converger prematuramente a una única respuesta

Si el sistema entrega una «solución óptima» aislada en una fase temprana de la exploración, el espacio de decisión se reduce: el experto no ve otras posibilidades ni puede determinar entre qué dos objetivos se ha establecido la compensación en ese punto. Lo más adecuado es conservar, siguiendo la relación de no dominancia, un conjunto de soluciones candidatas con distintos enfoques en dimensiones como sustentación, resistencia y estabilidad, que conformen un frente de compensación: elfrente de Pareto. Cada punto del frente representa una compensación legítima: para mejorar uno de los objetivos hay que sacrificar otro; por eso el valor del frente no reside en «cuál es el mejor», sino en mostrar la relación completa entre beneficios y costes, sirviendo de base para la posterior valoración de preferencias y la toma de decisiones.