Ciudades inteligentes y la implementación de la Inteligencia Artificial en el transporte Autónomo – Una propuesta para la ciudad de Querétaro

Introducción

Debido al rápido crecimiento de la densidad de población en las ciudades urbanas, se requieren infraestructura y servicios para satisfacer las necesidades de los residentes de las ciudades. Sobre esta base, se produce un aumento significativo de dispositivos digitales, como: sensores, actuadores y teléfonos inteligentes que impulsan enormes potenciales comerciales para IoT (Internet of Things/Internet de las cosas), ya que todos los dispositivos pueden interconectarse y comunicarse entre sí en Internet. El prototipo de IoT está compuesto por objetos inteligentes y auto-configurables que están conectados entre sí a través de una infraestructura de red global. El IoT se considera mayoritariamente como objetos reales, muy dispersos, con baja capacidad de almacenamiento y de procesamiento, con el objetivo de mejorar la fiabilidad, el rendimiento y la seguridad de la ciudad inteligente y sus infraestructuras.

El Internet de las cosas es una infraestructura que incluye dispositivos físicos, vehículos modernos, edificios e incluso dispositivos eléctricos esenciales que utilizamos de manera constante, interconectados entre sí a través de Internet para que puedan acumular e intercambiar datos entre ellos. Estas "Cosas" tienen la prioridad y la capacidad de autoorganizarse y comunicarse con otras cosas sin intervención humana. El concepto de IoT tiene como objetivo presentar Internet aún más omnipresente e inmersiva. Además, al permitir un fácil acceso e interacción con una amplia variedad de dispositivos, como electrodomésticos, monitoreo, cámaras de vigilancia, sensores, pantallas, actuadores y vehículos. El IoT mejorará el desarrollo de diversas aplicaciones que aprovechen la enorme cantidad y diversidad de datos producidos por los objetos para implementar más servicios a empresas, ciudadanos y administraciones públicas (Yang, Han, Wang, Jiang, Song, 2020).

Cada vez más, las organizaciones de diversas industrias utilizan IoT para operar de manera más eficiente, brindar un mejor servicio al cliente, mejorar la toma de decisiones y aumentar el valor del negocio. Con IoT, los datos se pueden transferir a través de una red sin necesidad de interacciones de persona a persona o de persona a computadora. Un ecosistema de IoT consta de dispositivos inteligentes habilitados para la web que utilizan sistemas integrados (como procesadores, sensores y hardware de comunicación) para recopilar, enviar y actuar sobre los datos que adquieren de sus entornos. IoT también puede utilizar la inteligencia artificial y el aprendizaje automático para ayudar a que los procesos de recopilación de datos sean más fáciles y dinámicos.

IoT permite que las máquinas completen tareas tediosas sin intervención humana. Las empresas pueden automatizar procesos, reducir los costos laborales, reducir el desperdicio y mejorar la prestación de servicios. IoT ayuda a que sea menos costoso fabricar y entregar bienes y ofrece transparencia en las transacciones de los clientes. IoT es una de las tecnologías más importantes y continúa avanzando a medida que más empresas se dan cuenta del potencial de los dispositivos conectados para mantener su competitividad (Gillis, 2023).

IoT ofrece varios beneficios a las organizaciones. Algunos beneficios son específicos de la industria y otros son aplicables en múltiples industrias. Los beneficios comunes para las empresas incluyen los siguientes:

Existen numerosas aplicaciones del Internet de las cosas en el mundo real, que van desde la IoT para el consumidor y la IoT empresarial hasta la fabricación y la IoT. Las aplicaciones de IoT abarcan numerosos sectores verticales, incluidos el de automoción, telecomunicaciones y energía. En el segmento de consumo, por ejemplo, las casas inteligentes equipadas con termostatos inteligentes, electrodomésticos inteligentes y dispositivos electrónicos, de iluminación y de calefacción conectados se pueden controlar de forma remota a través de ordenadores y teléfonos inteligentes (Evans, 2011).

IoT se puede implementar muy bien en el concepto de ciudades inteligentes.

Una ciudad inteligente es un municipio que utiliza tecnologías de la información y la comunicación (TIC) para aumentar la eficiencia operativa, compartir información con el público y mejorar tanto la calidad de los servicios gubernamentales como el bienestar de los ciudadanos. La misión general de una ciudad inteligente es optimizar las funciones de la ciudad e impulsar el crecimiento económico mientras mejora la calidad de vida de sus ciudadanos utilizando tecnología inteligente y análisis de datos. Se otorga valor a la ciudad inteligente en función de lo que elijan hacer con la tecnología, no solo de cuánta tecnología puedan tener. Se utilizan varias características importantes para determinar la inteligencia de una ciudad. Estas características incluyen:

El éxito de una ciudad inteligente depende de su capacidad para formar una relación sólida entre el gobierno y el sector privado. Esta relación es necesaria porque la mayor parte del trabajo que se realiza para crear y mantener un entorno digital basado en datos ocurre fuera del gobierno (Rodríguez & López, 2018).

Las ciudades inteligentes utilizan una combinación de dispositivos de Internet de las cosas (IoT), soluciones de software, interfaces de usuario (UI) y redes de comunicación. Sin embargo, dependen ante todo del IoT. Los dispositivos de IoT a veces tienen capacidades de procesamiento llamadas computación de borde. La computación perimetral garantiza que solo la información más importante y relevante se comunique a través de la red de comunicación. También es necesario un sistema de seguridad firewall para la protección, monitoreo y control del tráfico de red dentro de un sistema informático (Rodríguez & López, 2018).

La conservación y la eficiencia energética son partes importantes de las ciudades inteligentes. Las ciudades inteligentes utilizan su red de dispositivos IoT conectados y otras tecnologías para lograr sus objetivos de mejorar la calidad de vida y lograr el crecimiento económico. Las ciudades inteligentes exitosas siguen cuatro pasos:

La sostenibilidad es otra faceta importante de las ciudades inteligentes. Se espera que la urbanización aumente aún más en los próximos años. Según un informe de las Naciones Unidas alrededor del 55% de la población mundial reside actualmente en una zona urbana o ciudad. Se espera que esta cifra aumente un 68% en las próximas décadas. La tecnología inteligente ayudará a las ciudades a sostener el crecimiento y mejorar la eficiencia para el bienestar de los ciudadanos y la eficiencia gubernamental en las áreas urbanas en los próximos años. Si bien las ciudades ya presentan ventajas ambientales, como huellas geográficas más pequeñas que impactan menos sistemas ecológicos, también impactan negativamente al medio ambiente con emisiones, como su uso extremo de combustibles fósiles.

Muchas ciudades de todo el mundo han comenzado a implementar tecnologías inteligentes, algunas se destacan como las que están más avanzadas en desarrollo. Estas ciudades incluyen: Kansas City, Misuri, EE.UU., San Diego, California, EE.UU., Nueva York, Nueva York, EE.UU., Toronto, Canadá, Singapur, Tokio, Japón y muchas otras (Smith, 2020).

La mayoría de los nuevos proyectos de ciudades inteligentes se concentran en Medio Oriente y China, pero en 2018, Reikiavik y Toronto figuraban junto a Tokio y Singapur como algunas de las ciudades más inteligentes del mundo. La ciudad-estado de Singapur, a menudo considerada el estándar de oro de las ciudades inteligentes, utiliza sensores y cámaras habilitadas para IoT para monitorear la limpieza de los espacios públicos, la densidad de multitudes y el movimiento de los vehículos registrados localmente. Sus tecnologías inteligentes ayudan a las empresas y a los residentes a controlar el uso de energía, la producción de residuos y el uso del agua en tiempo real. Singapur también está probando vehículos autónomos, incluidos autobuses robóticos de tamaño completo, así como un sistema de seguimiento de personas mayores para garantizar la salud y el bienestar de sus ciudadanos mayores (García & Pérez, 2019).

Método

La metodología empleada en este artículo es el análisis estadístico cualitativo y cuantitativo al proporcionar y garantizar, tanto seguridad, como precisión a los resultados de la investigación. Este artículo hace uso de una gráfica estadística de crecimiento progresivo para la representación del porcentaje de los diferentes indicadores. Los gráficos que se muestran son de estadística comparativa y muestran los datos cuantitativos del avance de la tecnología en las ciudades inteligentes haciendo una comparación entre Querétaro, Singapur y Tokio. Los datos estadísticos recopilados son de fuentes secundarias, utilizando como fuentes instituciones de gobierno y los institutos estadísticos de los países mencionados para recopilar los datos necesarios para la creación de los gráficos. Se usa la estadística descriptiva en la parte de metodología cuantitativa para analizar las fuentes y los datos obtenidos.

Resultados

En Singapur y Tokio, siendo dos ciudades inteligentes desarrolladas, se ha implementado un sistema de inteligencia artificial en muchos aspectos del bienestar público. Sin embargo, Querétaro también tiene varios avances en los temas del transporte, energías renovables y penetración de capital internacional mediante empresas extranjeras.

Nota. En la primera tabla observamos las diferencias en el sector salud. En Querétaro, ha sido últimamente uno de los sectores que más desarrollo ha tenido, sobre todo los hospitales privados que están en constante crecimiento. Actualmente, la ciudad cuenta con 25 hospitales privados con inteligencia artificial y 8 públicos. En Singapur hay 16 hospitales públicos, 8 privadas y 20 policlínicas también de carácter público. En Tokio, el número de estos centros de salud es significativamente mayor – 635 en total.

Nota. En la tabla No.2 se evalúa el uso de energías renovables en las tres ciudades. Querétaro es la ciudad donde más se han implementado diferentes energías renovables como la eólica, la hidráulica, la biomasa. Singapur, por falta de recursos naturales, casi no usa energía verde y Tokio tiene muchas políticas de gobierno que promueven el uso de este tipo de energías.

Nota. En la tercera tabla se observa la diferencia de la penetración de inversiones extranjeras a través de empresas internacionales en las tres ciudades. Singapur es líder en este indicador y Querétaro, aunque cada año más empresas internacionales de diferentes ramas, abren en la ciudad, todavía no alcanza niveles altos de capital extranjero.

Nota. En la última tabla, No.4, observamos la diferencia del uso de internet y dispositivos inteligentes en las tres ciudades. Tokio y Singapur tienen niveles casi parecidos, con un alcance casi total de la población, usando las nuevas tecnologías. Querétaro también ha tenido un gran avance en este indicador, llegado a 84% en finales del año 2022.

Todos estos datos muestran el avance de la tecnología en los diferentes ámbitos de las sociedades estudiadas – transporte, inversiones, salud etc. lo que permite un avance rápido hacia la conversión de Tokio y Singapur en este caso en ciudades cada vez más inteligentes. Querétaro también está siguiendo sus pasos implementando cada vez más herramientas apropiadas a una ciudad inteligente. Para tales efectos los autores dan una propuesta de proyecto para autobuses autónomos que podrían incorporarse a la ciudad de Querétaro y de esta forma incrementar el uso de la tecnología inteligente y la inteligencia artificial.

Discusión y conclusiones

Propuesta de Proyecto de autobuses autónomos en la ciudad de Querétaro

Con la información sobre la aplicación de la inteligencia artificial y su uso en diferentes aspectos de la vida humana en las ciudades inteligentes, se puede demostrar las grandes ventajas que tiene para el crecimiento y el desarrollo de las ciudades hoy en día. Uno de estos aspectos es también el área del transporte, donde cada vez más vehículos autónomos ayudan a mejorar la circulación en las ciudades y prevenir accidentes. Un ejemplo de ello es el uso del transporte autónomo. Desde los años 80, en Francia, en la ciudad de Lille se introdujo el metro autónomo. Hoy en día, existen también autobuses autónomos en: Francia, Escocia, España y muchos otros países. En la Unión Europea a partir del 2022 existen leyes que obligan al transporte público contar con inteligencia artificial para proteger a los peatones. Las oportunidades de la inteligencia artificial en el transporte incluyen también la optimización de la logística a través de datos históricos y en tiempo real, la predicción del mantenimiento de vehículos, la optimización de la cadena de suministro y la planificación de rutas con predicción del tráfico y actualizaciones en tiempo real.

Herramientas a implementar:

En este artículo, los autores hacen la propuesta de crear una red de autobuses autónomos que a través de la inteligencia artificial provocando una mejoría en la circulación de vehículos en el Estado de Querétaro. Parte de la inteligencia artificial a implementar en los autobuses de Querétaro sería el sistema Azimut 360 que pone cámaras alrededor del vehículo recogiendo información en tiempo real. La propuesta en sí consiste en hacer rutas de transporte autónomo que recorran las avenidas más transitadas de la ciudad que son la Avenida 5 de Febrero y parte del Centro Histórico de la ciudad para llegar al otro extremo a la Terminal de autobuses. La línea sería complementaria al sistema existente de transporte público y usaría un carril exclusivo para una mejor prevención de accidentes. La propuesta se haría al municipio de Querétaro para hacer el autobús autónomo parte de su flota. En base a cálculos hechos a partir del inicio de la implementación de autobuses autónomos en Tokio y Singapur y ajustados a la ciudad de Querétaro, el tráfico disminuiría con un 10-15% gracias al uso de la ruta y prevendría al menos 10% de los accidentes viales con peatones.

Las ciudades inteligentes han sido un gran logro de la humanidad que ha ayudado a mejorar la vida humana en muchos lugares del mundo gracias a la inteligencia artificial. Varias áreas de las ciudades y la vida de cada individuo han cambiado mucho con la implementación de la misma. En conclusión, la Inteligencia Artificial está desempeñando un papel cada vez más importante en el transporte, impulsando la optimización, la eficiencia y la rentabilidad en las operaciones logísticas. Desde la optimización de rutas y la gestión de flotas hasta el seguimiento en tiempo real y la mejora de la seguridad, la IA ofrece soluciones innovadoras para los desafíos del transporte. Las otras áreas mencionadas en este articulo como la energía renovable, el uso de internet y las empresas internacionales también han mejorado mucho gracias al uso de la inteligencia artificial, convirtiendo las ciudades en Smart cities en más y más lugares del mundo. La inteligencia artificial tiene sus ventajas, pero también claramente inconvenientes de su uso como: desplazamiento de empleos, problemas de privacidad y seguridad y dependencia tecnológica - Sin embargo, se ha comprobado que su mayor uso en la vida humano la ha estado mejorando mucho comparándola con las décadas pasadas y se espera que siga aumentando las oportunidades de desarrollo y bienestar en los próximos años.

Referencias