La IA Recorre los Barrios: Un Paseo por las Ciudades Inteligentes de Todo el Mundo

Las implementaciones de la IoT metropolitana abarcan desde Londres hasta Singapur y Seat Pleasant.
por Rick Merritt

Hay tantas formas de definir una ciudad inteligente como ciudades en el camino de ser inteligentes.

Varían mucho, desde Londres y Singapur hasta Seat Pleasant, Maryland. La mayoría comparte algunas características comunes.

Toda ciudad quiere ser inteligente para ser un gran lugar para vivir. Por lo tanto, muchos adoptan iniciativas amplias para conectar a sus ciudadanos con las últimas redes 5G y de fibra óptica, a fin de expandir la alfabetización y los servicios digitales.

La mayoría está de acuerdo en que un aspecto importante de ser inteligente significa usar la tecnología para hacer que sus ciudades sean más conscientes de sí mismas, automatizadas y eficientes.

Es por eso que una ciudad inteligente suele ser una especie de Internet de las Cosas municipal: una red de cámaras y sensores que pueden ver, oír y hasta oler. Estos sensores, especialmente las cámaras de video, generan enormes cantidades de datos que pueden servir para muchos propósitos cívicos.

Las ciudades de todo el mundo están recurriendo a la IA para examinar esos datos en tiempo real y obtener información práctica. Y, cada vez más, las ciudades inteligentes crean simulaciones realistas en 3D de sí mismas, gemelos digitales que sirven para probar ideas de cómo podrían verse en el futuro.

“Definimos una ciudad inteligente como un lugar que aplica tecnología avanzada para mejorar la calidad de vida de las personas que viven en ella”, dijo Sokwoo Rhee, quien ha trabajado en más de 200 proyectos de ciudades inteligentes de 25 países como director asociado de innovación de sistemas ciberfísicos en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU.

Estados Unidos y Londres Publican Guías de Ciudades Inteligentes

En NIST, Rhee supervisa el trabajo en una guía de ciudades inteligentes. Finalmente, incluirá informes sobre problemas y estudios de casos en más de dos docenas de áreas, desde la seguridad pública hasta los sistemas de gestión del agua.

Al otro lado del charco, Londres describe sus esfuerzos como ciudad inteligente en un documento de 60 páginas que detalla muchos objetivos ambiciosos. Al igual que otras ciudades inteligentes, desde Dubái hasta San José en Silicon Valley, es un trabajo en progreso del tamaño de una red de subterráneo.

smart london
Una imagen de la guía Smart London.

“En este momento, estamos lejos del ideal, dado que tenemos una multitud de sistemas y de proveedores que hacen que la ciudad inteligente sea algo compleja y fragmentada”, dijo Andrew Hudson-Smith, presidente de sistemas urbanos digitales del Centro de Análisis Avanzado de Espacios en el University College de Londres y que forma parte de una junta que supervisa los esfuerzos de Londres como ciudad inteligente.

Laboratorios Vivientes para la IA

En cierto modo, las ciudades inteligentes son una cocina y un laboratorio viviente para la tecnología.

Albergan de todo, desde sistemas de monitoreo de la calidad del aire hasta repositorios de datos borrados para su uso en proyectos compartidos de IA. London Datastore, por ejemplo, ya contiene más de 700 conjuntos de datos disponibles públicamente.

Un investigador de mercado realiza un seguimiento de 13 áreas amplias que definen una ciudad inteligente, desde las luces de calle inteligentes hasta los cestos de basura conectados. Un proveedor de estacionamiento inteligente de Estocolmo tuvo en cuenta 24 factores, incluida la cantidad de puntos de acceso Wi-Fi y estaciones de carga de vehículos eléctricos, en su clasificación de 2019 de las 100 ciudades más inteligentes del mundo. (Los cinco primeros puestos los ocupan ciudades de Escandinavia).

“Es difícil de circunscribir a un conjunto limitado de tecnologías porque todo aparece en las ciudades inteligentes”, dijo Dominique Bonte, director gerente de ABI Research, una empresa analista de mercados. Entre los casos de uso populares, destacó a los sistemas de respuesta según la demanda como “una gran aplicación para la IA porque manejar la demanda fluctuante de electricidad y otros servicios es un problema complejo”.

smart city factors from EasyPark
EasyPark de Suecia enumera 24 factores que definen una ciudad inteligente.

Porque es amplio, también es grande. Los analistas de mercados de Navigant Research esperan que el mercado global de equipos para ciudades inteligentes crezca de 97 000 millones de dólares en ingresos anuales en 2019 a 265 400 millones de dólares para 2028, a una tasa de crecimiento anual compuesta del 11,8 %.

Estamos en la primera etapa. En una encuesta de enero de 2019 a casi 40 administradores de gobiernos locales y estatales de EE. UU., más del 80 % afirmaba que una Internet de las Cosas municipal tendría un impacto significativo en sus operaciones, pero la mayoría aún se encontraba en una fase de planificación y menos del 10 % tenía proyectos activos.

smart city survey by NIST
La mayoría de las ciudades inteligentes todavía están en construcción, según una encuesta del NIST.

“Las ciudades inteligentes significan muchas cosas para muchas personas”, dijo Saurabh Jain, gerente de productos de Metropolis, el conjunto de software para GPU de NVIDIA orientado a mercados específicos como las ciudades inteligentes.

“Nuestro enfoque está en construir lo que llamamos la Ciudad de la IA con los trabajos reales que se pueden hacer hoy en día con el deep learning, para aprovechar los enormes conjuntos de datos de videos y sensores que generan las ciudades”, dijo.

Por ejemplo, Verizon se implementó en las luces existentes de los nodos de video de Boston y Sacramento, y se utilizó NVIDIA Jetson TX1 para analizar y mejorar el flujo de tráfico, mejorar la seguridad de los peatones y optimizar el estacionamiento.

“El despliegue está ocurriendo rápidamente en todo el mundo y las ciudades están expandiendo su infraestructura de iluminación para convertirse en una plataforma de ciudad inteligente… Esto permite generar ahorros de eficiencia y ofrecer nuevos servicios a los ciudadanos”, afirmó David Tucker, jefe de gestión de productos en el grupo Comunidades Inteligentes de Verizon, en un artículo de 2018.

Luces Inteligentes para Ciudades Inteligentes

Las luces serán una parte importante del mobiliario de la ciudad inteligente del mañana.

Hasta ahora, solo unas pocas cientos están equipadas con varias combinaciones de sensores y estaciones base Wi-Fi y celulares. La gran ola aún está por llegar, ya que los aproximadamente 360 millones de postes que se encuentran en todo el mundo se actualizan lentamente a luces LED de bajo consumo.

smart streetlight EU
Una versión europea de una farola inteligente.

En un esfuerzo relacionado, la ciudad de Bellevue, Washington, probó un sistema de visión artificial de Microsoft Research para mejorar la seguridad del tráfico y reducir la congestión. Investigadores de la Universidad de Wollongong describieron recientemente un trabajo similar utilizando módulos NVIDIA Jetson TX2 para realizar un seguimiento del flujo de vehículos y peatones en Liverpool, Australia.

Los aeropuertos, las tiendas minoristas y los almacenes ya están utilizando cámaras inteligentes e inteligencia artificial para llevar a cabo sus operaciones de manera más eficiente. Están definiendo una nueva clase de redes de procesamiento en edge que las ciudades inteligentes pueden aprovechar.

Por ejemplo, el Aeropuerto Internacional de Seattle-Tacoma (SEA) implementará un sistema de IA de la startup Assaia que utiliza las GPU de NVIDIA para acelerar el tiempo de respuesta de los vuelos.

“El análisis de videos es crucial para brindar una visibilidad completa de las actividades durante el tiempo de escala respuesta y mejorar la seguridad”, dijo un gerente de SEA en un informe de Mayo.

La Ciudad Simulada

Algunas ciudades inteligentes están construyendo gemelos digitales, unas simulaciones 3D que sirven para muchos propósitos.

Por ejemplo, tanto Zurich como Nashville algún día permitirán que los ciudadanos y los funcionarios de la ciudad se pongan gafas en los ayuntamientos virtuales para ver los impactos simulados de los desarrollos propuestos.

“Cuanto más inmersiva y divertida sea una experiencia, más aumentará el compromiso”, dijo Dominik Tarolli, director de ciudades inteligentes de Esri, una empresa que suministra software de simulación que se ejecuta en las GPU de NVIDIA para ambas ciudades.

Ciudades tan distantes en geografía y población como Singapur y Rennes, en Francia, construyeron gemelos digitales utilizando un servicio de Dassault Systèmes.

“Recientemente firmamos una asociación con Hong Kong y presentamos ejemplos para un estudio de transitabilidad que requería una simulación en 3D de la ciudad”, dijo Simon Huffeteau, vicepresidente que trabaja en ciudades inteligentes para Dassault.

Europa Mantiene una IA en el Tráfico

Muchas ciudades inteligentes comienzan con el control del tráfico. Londres utiliza señales digitales para publicar límites de velocidad que cambian y así optimizar el flujo de tráfico. También utiliza el reconocimiento de matrículas para cobrar peajes por ingresar a una zona de bajas emisiones ubicada en el centro de la ciudad.

Las ciudades de Bélgica y Francia están considerando implementar sistemas similares.

“Creemos que, en el futuro, las ciudades prohibirán los vehículos más contaminantes para alentar a las personas a usar el transporte público o comprar vehículos eléctricos”, dijo Bonte de ABI Research. “Singapur está probando autobuses autónomos en un tramo de sus calles de 9,2 kilómetros”, agregó.

Cerca de allí, Yakarta utiliza un sistema de monitoreo de tráfico de Nodeflux, un miembro del programa Inception de NVIDIA, que apoya a las startups de inteligencia artificial. El software aprovecha la inteligencia artificial y las casi 8000 cámaras que ya existen en Yakarta para reconocer las placas de los vehículos con impuestos sin pagar.

El sistema es una de las más 100 aplicaciones de terceros que se ejecutan en Metropolis, el framework de aplicaciones de NVIDIA para la Internet de las Cosas.

Desenredar el Tráfico en Israel y Kansas City

Trafic fue la aplicación fundamental para implementar la estrategia de ciudad inteligente en Kansas City, que comenzó en 2015 con un tranvía inteligente de 15 millones de dólares. Hoy en día, los residentes pueden acceder a paneles digitales que detallan las condiciones actuales del tráfico en la ciudad.

Y, en Israel, la ciudad de Ashdod implementó el software de inteligencia artificial de viisights. Permite comprender los patrones en un sistema de monitoreo de tráfico impulsado por NVIDIA Metropolis para garantizar la seguridad de los ciudadanos.

NVIDIA creó el Desafío de Ciudades con IA para avanzar en el trabajo sobre el deep learning como una herramienta para liberar el tráfico. En su cuarto año, esta iniciativa atrae a casi 1000investigadores que compiten en más de 300 equipos, que incluyen miembros de múltiples agencias de tráfico municipales y estatales.

El evento generó CityFlow, uno de los conjuntos de datos más grandes del mundo para aplicar la inteligencia artificial a la gestión del tráfico. Consiste en más de tres horas de videos de alta definición sincronizados provenientes de 40 cámaras ubicadas en 10 intersecciones, para crear 200 000 cuadros delimitadores anotados alrededor de vehículos capturados desde diferentes ángulos en diversas condiciones.

Drones al Rescate en Maryland

No es necesario ser una gran ciudad con mucho dinero para ser inteligente. Seat Pleasant, Maryland, un suburbio de Washington, D. C. con menos de 5000 habitantes, lanzó un centro digital para servicios urbanos en agosto de 2017.

Desde entonces, instaló un sistema de iluminación inteligente, cestos de basura conectados, monitores de salud en el hogar y análisis de video para ahorrar dinero, mejorar la seguridad del tráfico y reducir la delincuencia. También se ha convertido en la primera ciudad de EE. UU. en utilizar drones para la seguridad pública, lo que incluye planes para la entrega de medicamentos de emergencia que salvan vidas.

La idea comenzó cuando el alcalde Eugene Grant, que buscaba formas de recuperarse de la recesión económica de 2008, asistió a un evento sobre pueblos innovadores.

“A Seat Pleasant le gustaría ser la voz de las ciudades pequeñas de Estados Unidos, de las cuales el 80 % tiene menos de 10 000 residentes”, dijo Grant. “Hay que ver estas ciudades como bancos de prueba de innovación… laboratorios vivientes”, agregó.

Seat Pleasant Mayor Eugene Grant
El alcalde Grant de Seat Pleasant tiene como objetivo dar un ejemplo de la forma en que los pueblos pequeños pueden convertirse en ciudades inteligentes.

Rhee de NIST está de acuerdo. “Veo muchos proyectos que abarcan un conjunto cada vez mayor de tecnologías emergentes, que hacen que las ciudades inteligentes sean programas de incubación para nuevas empresas como taxis aéreos y vehículos autónomos que puedan beneficiar a los ciudadanos”, dijo, y señaló que incluso las comunidades rurales se incorporarán a la iniciativa.

Simular una Nueva Generación de Ciudades Inteligentes

Cuando termines el trabajo, ve al cine. Hollywood podría proporcionar una imagen del horizonte próximo de la misma manera en que generó parte del trabajo actual.

Simulated smart city
Las herramientas de Esri se utilizan para simular ciudades para películas y el mundo real.

Películas como Blade Runner 2049, Cars, Guardians of the Galaxy y Zootopia utilizaron un programa llamado City Engine de la empresa emergente Procedural, que permite un enfoque basado en reglas para construir ciudades simuladas.

Su trabajo llamó la atención de Esri, que adquirió la empresa y combinó el programa con su herramienta de planificación urbana ArcGIS, que se ha transformado en un componente fundamental para cientos de ciudades reales de todo el mundo.

“Los juegos y las películas hacen que la gente espere experiencias más inmersivas, y eso requiere más procesamiento”, dijo Tarolli, cofundador de Procedural y, ahora, el punto de contacto de Esri sobre el tema de las ciudades inteligentes.