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Gemelos Digitales y AI en Sistemas Viales

La inteligencia artificial – AI- y los gemelos digitales o Digital Twins son dos tecnologías que están revolucionando la forma de percibir y entender el mundo. Los sistemas viales por su parte son fundamentales para el desarrollo económico social y cultural de cualquier país, y por lo tanto requieren la mayor de las atenciones para estar al día con su planificación, construcción, operación y mantenimiento.

En este caso, centraremos este artículo en el uso de estas tecnologías en los sistemas viales, cómo pueden optimizar todo el ciclo de vida de un proyecto, mejorar la seguridad y garantizar la movilidad eficiente de los usuarios.

Hace unos días Bentley Systems, una de las empresas que lidera el ámbito de la ingeniería y construcción adquirió Blyncsy, con el fin de ampliar las soluciones y oferta de servicios para la planificación, diseño, gestión y ejecución de proyectos de infraestructura.  Blyncsy es una compañía que provee servicios de inteligencia artificial para operaciones y mantenimiento de transporte, realizando análisis de movilidad con los datos adquiridos.

“Fundada en 2014 en Salt Lake City, Utah, por el CEO Mark Pittman, Blyncsy aplica la visión por computadora y la inteligencia artificial en el análisis de imágenes comúnmente disponibles para identificar problemas de mantenimiento en las redes viales”

 Los inicios e Blyncsy sentaron bases sólidas, dedicados a recopilar, procesar y visualizar todo tipo de datos relacionados con movilidad vehicular/peatonal y transporte. Los datos que recopilan provienen de distintos tipos de sensores, vehículos de captura, cámaras, o aplicaciones para dispositivos móviles. Además ofrece herramientas de AI, con las que se pueden generar simulaciones que se transformarán en recomendaciones para la optimización del rendimiento y seguridad de los sistemas viales.

Payver es una de las soluciones que ofrece Blyncy, consta de cámaras con “visión artificial” que se instalan en los automóviles y pueden determinar todo tipo de problemas que se presenten en las redes viales como baches o semáforos que no funcionan.

IMPORTANCIA DE LA AI PARA EL MONITOREO DE LOS SISTEMAS VIALES

 Las innovaciones relacionadas con proveer soluciones que permitan evitar futuros problemas a las personas y a los gobiernos son clave para el desarrollo. Entendemos la complejidad de los sistemas viales, que más que carreteras, avenidas o calles son redes que conectan y aportan beneficios de todo tipo a un espacio.

Hablemos de cómo el uso de la AI y los gemelos digitales se complementan como una herramienta poderosa que permite dar a todos los involucrados en la toma de decisiones, información veraz y efectiva en tiempo real. Los gemelos digitales o Digital Twins son representaciones virtuales de estructuras e infraestructuras, y a través del conocimiento exacto de estos elementos es posible simular y detectar patrones, tendencias, cualquier tipo de anomalías, y por supuesto que ofrece una visión para determinar oportunidades de mejora.

Con los datos que se encuentran en estos poderosos gemelos digitales que condensa una gran cantidad de información, la inteligencia artificial podría identificar puntos críticos de sistemas viales, quizás sugerir mejores vías de tránsito donde se pueda mejorar el tráfico vehicular, aumentar la seguridad de la red vial o minimizar de cierta forma el impacto ambiental que estas estructuras generan.

Se pueden crear gemelos digitales de autopistas, por ejemplo, que integre toda la información sobre sus características de materiales, temperatura, cantidad de tráfico y accidentes que han ocurrido en esa vía. Teniendo esto en cuenta, se analizan distintos tipos de escenarios para evitar más accidentes o crear canales para que no se generen embotellamientos.

En la actualidad todo se basa en sistemas de planificación, diseño, gestión, operación, mantenimiento y administración de información que facilite el trabajo de todos los involucrados en los proyectos de construcción. La fusión de ambas tecnologías proporciona una mayor transparencia de lo que funciona y lo que no, una mayor trazabilidad, confianza en datos adquiridos directamente de la fuente y mejores políticas para las ciudades.

Todo lo que se menciona anteriormente plantea posibles desafíos que requieren adecuadas regulaciones para su implementación y uso. Por ejemplo, los gobiernos deben garantizar la calidad, interoperabilidad y fiabilidad de todos los datos que están constantemente alimentando los gemelos digitales y protegerlos de cualquier tipo de ataque.

USO DE GEMELOS DIGITALES E IA EN SISTEMAS VIALES

Estas tecnologías pieden aplicarse al sector vialidad de diversas formas, desde fases de planificación y diseño, hasta la construcción, monitoreo y mantenimiento.  En la fase de planificación se utiliza la Inteligencia artificial para el análisis del tráfico, movilidad, impacto ambiental que produce el tránsito continuo, y arroja datos que permiten generar propuestas para ampliaciones viales.

En cuanto al diseño, sabemos que los gemelos digitales son la copia fiel de lo construido en la vida real, y que integrados con Inteligencia Artificial permiten crear diseños óptimos. Todo esto, teniendo e n cuenta criterios, regulaciones y normas establecidas, para posteriormente similar el comportamiento de las estructuras con el gemelo digital.

En la fase de construcción se utilizan ambas tecnologías para la optimización y gestión de recursos, y lograr avanzar en el cronograma establecido en fases anteriores. Los gemelos digitales, se pueden utilizar para monitorear el avance y el estado de la obra, así como para detectar cualquier tipo de falta o errores.

Ya cuando llegamos a la Operación, podríamos decir que la IA optimiza el sistema vial, una correcta integración, podría ayudar a reducir las emisiones de carbono a la atmosfera. Los gemelos digitales indican en rendimiento y capacidad de la infraestructura vial, pudiendo determinar si requieren mantenimiento preventivo, correctivo o predictivo, alargando la vida útil del sistema.

 Ahora, mostraremos solo algunos ejemplos de cómo la IA y los gemelos digitales pueden transformar los sistemas viales y ofrecer soluciones innovadoras para los retos actuales y futuros del transporte.

  • Indra, una de las empresas de tecnología y consultoría más importantes de Europa, comenzó la creación de un gemelo digital de la autovía A-2 del Nordeste en Guadalajara, destinada a la reducción de accidentes, aumento de capacidad y disponibilidad de carreteras y permitirá mejorar la actuación de los organismos del Estado ante cualquier evento,
  • En China y Malasya la empresa Alibaba Cloud desarrolló un sistema basado en IA para la detección del estado del tráfico en tiempo real, con este puede controlar semáforos de forma dinámica. Con este sistema se reducen accidentes y se ayuda con los usuarios a tener mejores tiempos de viaje y al ahorro de combustible. Todo esto está contemplado en su proyecto City Brain, cuyo objetivo es utilizar tecnologías de AI y Cloud Computing que permitirán generar análisis y optimizar los servicios públicos en tiempo real.
  • Igualmente, Alibaba Cloud  tiene alianzas con Deliote China para la creación de vehículos completamente autónomos en China, estimando que para 2035 China tenga más de 5 millones de vehículos autónomos.
  • La empresa ITC – Intelligent Traffic Control de Israel, desarrolla un programa en el que se puedan almacenar todo tipo de datos en tiempo real, capturados por sensores de vigilancia en calles, avenidas y autopistas, manipulando los semáforos en caso de atascos.
  • Google Waymo es in servicio de viajes con vehículos autónomos operados a través de AI, disponible 24 horas, en múltiples ciudades y bajo la premisa de ser sustentable. Estos vehículos no tripulados cuentan con una gran cantidad de sensores láser y una visión periférica de 360º. Waymo ha recorrido miles de millones de kilómetros , tanto en vías públicas como en entornos de simulación.

“Los datos hasta la fecha indican que Waymo Driver reduce los accidentes de tráfico y las muertes relacionadas en los lugares donde operamos.”

  • Smart Highway Roosegaarde-Heijmans – Holanda. Es un proyecto para el establecimiento de la primera carretera del mundo que brilla en la oscuridad, iniciando así la era de las autopistas inteligentes. Será una carretera sostenible de bajo consumo que se ilumina con pintura fotosensible y dinámica que se activa con sensores de iluminación cercanos a esta, cambiando por completo el diseño convencional de las vías terrestres a nivel mundial. La premisa es crear carreteras que interactúen con el conductor, con carriles especiales para vehículos eléctricos donde al transitar sobre ellos se carguen por completo.
  • Street Bump. El ayuntamiento de Boston desde el 2012, implementó una aplicación que avisa a las autoridades sobre la existencia de baches. A través de esta aplicación los usuarios pueden reportar cualquier bache o inconveniente en las vías, se integra con el GPS de los teléfonos móviles para detectar vibraciones y ubicación de los bachos.
  • Rekor One con la incorporación de la plataforma Waycare, crean Rekor One Traffic y Rekor Discover. Ambas utilizan inteligencia artificial y dispositivos de captura de datos que transmiten videos de alta resolución, en estos puede verse el tráfico en tiempo real y analizar los vehículos que transitan las vías.
  • Sidescan®Predict de Brigade, es un sistema que integra inteligencia artificial para la prevenciñon de colisiones. Recopila una gran cantidad de datos en tiempo real, como por ejemplo: la distancia, la velocidad de giro de los vehículos, la dirección y la aceleración. Está pensado para vehículos pesados, ya que el peso de estos y el daño que pueden ocasionar es mucho mayor al de un vehículo convencional.
  • Smart Highway Corps de Huawei. Es un servicio de vialidad inteligente y está constituido en 3 escenarios y basados en inteligencia artificial y Deep learning: alta velocidad inteligente, túneles inteligentes y Gobernanza del tráfico Urbano. Para la primera de ellas, se centra en consultorías donde se evalúan todo tipo de escenarios utilizando aplicaciones, integración de datos y tecnologías para facilitar la implementación de vías inteligentes. Por su parte los Túneles inteligentes poseen soluciones de electromecánica para su operación y mantenimiento basado en IoTDA, incluye enlaces de emergencia y mensajes holográficos para que los conductores puedan estar al tanto de cualquier inconveniente en la vía
  • Smart Parking de la empresa argentina Sistemas Integrales: utiliza inteligencia artificial para facilitar el estacionamiento de los vehículos en las ciudades. El sistema detecta las plazas libres y ocupadas mediante cámaras y sensores, y ofrece a los conductores información en tiempo real sobre la disponibilidad y el precio

Podríamos decir entonces que La combinación de la AI y los gemelos digitales ofrece múltiples beneficios para la gestión del tráfico y sistemas viales, como:

  • Mejorar la movilidad: al reducir los atascos, los tiempos de viaje y las emisiones contaminantes, al favorecer el uso del transporte público y la movilidad compartida, al adaptar la oferta y la demanda de transporte a las necesidades de los usuarios y al facilitar el acceso a la información sobre el tráfico.
  • Mejorar la seguridad al prevenir y reducir los accidentes, alertar a los conductores y peatones de posibles riesgos, y promover la coordinación entre los servicios de emergencia facilitando la asistencia a las víctimas.
  • Por último, mejorar la eficiencia al optimizar el uso de los recursos, reducir los costes operativos y de mantenimiento, aumentando la vida útil de las infraestructuras, los vehículos y aumentar la calidad del servicio.

DESAFIOS Y OPORTUNIDADES

Además de la infraestructura digital que debe implementarse para lograr establecer una buena comunicación e integración entre tecnologías, también se deben definir parámetros, estándares que garanticen la interoperabilidad entre sistemas. Asi mismo, la conectividad y la ciberseguridad juegan un papel primordial para lograrlo.

Se ha dicho que la inteligencia artificial podría eliminar la mano de obra humana, pero aun así se requerirá de personal capacitado que mantenga los sistemas trabajando de forma eficiente. Deben recibir capacitaciones constantes que están a la par de las innovaciones tecnológicas. Sumado a lo anterior, se podría decir que se hace necesario un marco legal y ético que promueva y garantice el uso correcto de los datos y la sostenibilidad.

La aplicación de ambas tecnologías mejoraría significativamente las vidas de los usuarios, con esto se tendría una mayor fiabilidad en los sistemas viales creando confort, reducción de accidentes y una dinámica espacial más armoniosa con el entorno inmediato. Tanto los desafíos como las oportunidades deben ser tomadas en cuenta y ofrecer visiones estratégicas y modelos de negocio transcendentes.

En conclusión, la inteligencia artificial y los gemelos digitales son dos tecnologías que están transformando la gestión del tráfico de manera innovadora y eficaz, ambas permiten crear ciudades más inteligentes, sostenibles e inclusivas, donde el tráfico sea un elemento que facilite y no dificulte la vida de las personas.

Golgi Alvarez

Escritor, investigador, especialista en Modelos de Gestión del Territorio. Ha participado en la conceptualización e implementación de modelos como : Sistema Nacional de Administración de la Propiedad SINAP en Honduras, Modelo de Gestión de municipios Mancomunados en Honduras, Modelo Integrado de Gestión Catastro - Registro en Nicaragua, Sistema de Administración del Territorio SAT en Colombia. Editor del blog de conocimiento Geofumadas desde el año 2007 y creador de la Academia AulaGEO que incluye más de 100 cursos sobre temáticas GIS - CAD - BIM - Digital Twins.

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