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√Ārea de Pensamiento Estrat√©gico

Smart Cities

By 9 enero, 2022febrero 14th, 2022No Comments

Nota realizada por el Ing. Walter Adad y el Ing. Marcelo Cammisa   

Una ciudad inteligente es aquella que utiliza tecnologías de información y comunicación para mejorar la calidad y el rendimiento de los servicios urbanos (tales como la energía y el transporte) con el fin de lograr una reducción en el consumo de recursos, desperdicios y costos generales[1].

 En general, existen cuatro factores que contribuyen a la definición de una ciudad inteligente:

  • Utilizaci√≥n de una amplia gama de tecnolog√≠as electr√≥nicas y digitales en la infraestructura de la ciudad.
  • Empleo de las tecnolog√≠as de la informaci√≥n y la comunicaci√≥n (TIC) para transformar el entorno laboral y de vida.
  • Integrar las TIC en los sistemas gubernamentales.
  • Implementar pr√°cticas y pol√≠ticas que unan a las personas y las TIC, para promover la innovaci√≥n y mejorar el conocimiento que ofrecen.

Por lo tanto, una ciudad inteligente no solo posee TIC sino que también emplea tecnología de una manera que impacta positivamente a los habitantes.

La Inteligencia Artificial (IA), junto con IoT (Internet de las Cosas, por sus siglas en Inglés), tiene el potencial de abordar los desafíos clave que plantea la población urbana en mega ciudades. Puede colaborar con la gestión del tráfico, la asistencia sanitaria, la crisis energética, entre otros temas. Los datos de IoT y la tecnología de inteligencia artificial pueden mejorar la vida de los ciudadanos y las empresas que habitan en una ciudad inteligente.

En el marco de las Smart Cities, el concepto de autos eléctricos resulta interesante puesto que utilizar un vehículo abastecido por electricidad ofrece algunas ventajas que no están disponibles en los vehículos convencionales con motor de combustión interna. Por mencionar algunas: los motores eléctricos reaccionan rápidamente, lo cual implica que poseen rápida reacción. A menudo están más conectados digitalmente que los vehículos convencionales y las estaciones de carga ofrecen la opción de controlar el abastecimiento desde una aplicación en un teléfono inteligente.

Al igual que otro dispositivo electr√≥nico del hogar, es posible conectar para su carga al veh√≠culo cuando el usuario llegue a la casa, y tenerlo listo para usar a la ma√Īana siguiente. Dado que la red el√©ctrica est√° disponible en casi cualquier lugar, hay una variedad de opciones para cargar.

Pero los veh√≠culos el√©ctricos proporcionan m√°s que solo beneficios individuales. Pueden ayudar a tener una mayor diversidad de opciones de combustible disponibles para el transporte. A modo de ejemplo, Estados Unidos us√≥ casi nueve mil millones de barriles de petr√≥leo el a√Īo pasado, dos tercios de los cuales se destinaron al transporte.

Los veh√≠culos el√©ctricos tambi√©n pueden reducir las emisiones que contribuyen al cambio clim√°tico y el smog, mejorando la salud p√ļblica y reduciendo el da√Īo ecol√≥gico. Cargar un EV (Auto El√©ctrico, por sus siglas en ingl√©s) con energ√≠a renovable como la solar o la e√≥lica minimiza a√ļn m√°s estas emisiones.

En 2019, la movilidad eléctrica parecía estar a punto de alcanzar un punto de inflexión. Con más de dos millones de vehículos eléctricos (EV) vendidos en todo el mundo, los coches eléctricos representaron un récord del 2,5 % del mercado mundial de vehículos ligeros (LV)[2]. Luego llegó la pandemia de COVID-19, que puso en peligro vidas, sacudió las cadenas de suministro y la fuerza laboral y cerró las fábricas. La desaceleración económica ha perturbado significativamente la industria automotriz, provocando una rápida caída en las ventas de LV.

Dadas las interrupciones, las predicciones anteriores sobre el crecimiento de los vehículos eléctricos ahora son obsoletas. Sin embargo, hay un estudio de Mckinsey que plantea la evolución del mercado post pandemia[3]. Uno de los hallazgos más interesantes es que es mucho más probable que el mercado de vehículos eléctricos experimente una rápida recuperación y un fuerte crecimiento en China y Europa que en los Estados Unidos. Al considerar el impacto de la crisis de COVID-19 en las ventas de vehículos eléctricos, incluidos los vehículos eléctricos a batería y los vehículos eléctricos híbridos recargables, se tienen en cuenta:

  • Ambiente macroecon√≥mico. La pandemia de COVID-19 no solo ha disminuido el poder adquisitivo del consumidor, sino que tambi√©n ha contribuido a una ca√≠da significativa de los precios del petr√≥leo y, en consecuencia, a la reducci√≥n de los precios de la gasolina. Para los veh√≠culos tradicionales con motores de combusti√≥n interna (ICE), la ca√≠da de los precios de la gasolina reducir√° el costo total de propiedad. Aunque los veh√≠culos el√©ctricos a√ļn tendr√°n costos totales de propiedad m√°s bajos que los veh√≠culos ICE tradicionales en la mayor√≠a de los segmentos, la ventaja no ser√° tan grande y ese cambio podr√≠a influir en las ventas. Sin embargo, el impacto de los precios m√°s bajos del petr√≥leo variar√° seg√ļn el pa√≠s debido a las diferencias en las pol√≠ticas fiscales. Por ejemplo, si el precio del barril de petr√≥leo crudo bajara de u$s 60 a u$s 30, la gasolina se volver√≠a un 35% m√°s barata en Estados Unidos. En Europa, por el contrario, la misma ca√≠da solo reducir√≠a los precios de la gasolina en un 15 % debido a mayores impuestos sobre la venta y el consumo de combustible.
  • Pol√≠ticas y regulaciones gubernamentales. La din√°mica del mercado est√° fuertemente impulsada por el l√≠mite de emisiones de CO2, ya que alientan a los OEM a fabricar veh√≠culos m√°s eficientes en combustible. Asimismo, los incentivos gubernamentales, como las subvenciones al precio de compra y las exenciones fiscales, tienen un efecto importante en la demanda de los consumidores. La crisis del COVID-19 ya ha provocado algunos cambios tanto en las regulaciones como en los incentivos de emisiones. Por ejemplo, muchos gobiernos locales y federales han aumentado los incentivos al consumidor para la compra de veh√≠culos el√©ctricos, a menudo como parte de programas de est√≠mulo dise√Īados para suavizar el impacto econ√≥mico de la pandemia. En Alemania, por ejemplo, los subsidios al precio de compra de los nuevos veh√≠culos el√©ctricos pueden ascender a m√°s de u$s 10,000 por veh√≠culo. En China, el subsidio al precio de compra oscila actualmente entre 16.200 y 22.500 renminbi (aproximadamente u$s 2.350 a u$s 3.265) por autom√≥vil, seg√ļn su rango.
  • Tecnolog√≠a e infraestructura. Adem√°s de instituir subsidios monetarios para la compra de veh√≠culos el√©ctricos, varios gobiernos est√°n invirtiendo en infraestructura de carga como parte de sus programas de est√≠mulo econ√≥mico. Van desde inversiones directas para estaciones de carga p√ļblicas, hasta subsidios para la instalaci√≥n de estaciones de carga privadas en hogares y lugares de trabajo. Por ejemplo, China comprometi√≥ m√°s de u$s 1.4 mil millones en abril de 2020 para subsidiar la construcci√≥n de estaciones de carga, adem√°s de los programas existentes que promueven la venta de veh√≠culos el√©ctricos.
  • Ofertas de veh√≠culos el√©ctricos. La pandemia ha cerrado plantas y detenido l√≠neas de ensamblaje de autom√≥viles en todo el mundo. Mientras los fabricantes se preparan para la reapertura, algunos est√°n priorizando la producci√≥n de veh√≠culos el√©ctricos ya sea para satisfacer la fuerte demanda esperada o para cumplir con los requisitos reglamentarios, como el estricto objetivo de la Uni√≥n Europea para las emisiones de CO2.
  • Demanda del consumidor. Para muchos pa√≠ses, la demanda de los consumidores de veh√≠culos el√©ctricos se ha mantenido relativamente estable durante la crisis, en comparaci√≥n con la demanda de otros veh√≠culos. Si bien el n√ļmero total de ventas de veh√≠culos el√©ctricos ha disminuido en China y Europa, la cuota de mercado de veh√≠culos el√©ctricos ha aumentado. En Estados Unidos, sin embargo, la demanda de veh√≠culos el√©ctricos por parte de los consumidores ha disminuido. A nivel mundial, los fabricantes de veh√≠culos el√©ctricos que ofrecen ventas en l√≠nea han visto una demanda particularmente alta, ya que las medidas de bloqueo destinadas a controlar la propagaci√≥n de COVID-19 han mantenido a la gente en casa. Por ejemplo, Tesla ha estado cambiando a un modelo de ventas solo en l√≠nea y fue el √ļnico OEM que aument√≥ las ventas en marzo de 2020.

La construcción de una ciudad inteligente no es un asunto de un día, ni es el trabajo de una sola persona u organización. Requiere la colaboración de muchos socios estratégicos, líderes e incluso ciudadanos.

A continuación, se explorará lo que la comunidad de IA puede hacer y cuáles son las áreas que nos brindan una oportunidad profesional o empresarial.

Cualquier plataforma de IoT requerir√° necesariamente lo siguiente:

  • Una red IoT (sensores, c√°maras, actuadores, etc.) para recopilar datos de campo
  • Gateways que puedan recopilar los datos de dispositivos IoT de baja potencia, almacenarlos y reenviarlos de forma segura a la nube.
  • Procesador de transmisi√≥n de datos para agregar numerosos flujos de datos y distribuirlos a un ‚Äúlago de datos‚ÄĚ y aplicaciones de control.
  • Un ‚Äúlago de datos‚ÄĚ para almacenar todos los datos sin procesar, incluso los que parecen no tener valor todav√≠a.
  • Un almac√©n de datos que puede limpiar y estructurar los datos recopilados.
  • Herramientas para analizar y visualizar los datos recopilados por sensores.
  • Algoritmos y t√©cnicas de IA para automatizar los servicios de la ciudad basados en an√°lisis de datos a largo plazo y b√ļsqueda de formas de mejorar el rendimiento de las aplicaciones de control.
  • Aplicaciones de control para enviar comandos a los actuadores de IoT.
  • Aplicaciones de usuario para conectar cosas inteligentes y ciudadanos.

Además de esto, habrá problemas relacionados con la seguridad y la privacidad, y el proveedor de servicios deberá asegurarse de que estos servicios inteligentes no representen ninguna amenaza para el bienestar de los ciudadanos. Los servicios en sí deben ser fáciles de usar y emplear para que los ciudadanos puedan adoptarlos.

El an√°lisis de datos hist√≥ricos de sensores mediante herramientas de ML / AI puede ayudar a identificar tendencias y crear modelos predictivos basados ‚Äč‚Äčen ellas. Estos modelos pueden luego ser utilizados por aplicaciones de control que env√≠an comandos a los actuadores de los dispositivos IoT.

El proceso de construcción de una ciudad inteligente será un proceso iterativo, con más procesamiento y análisis agregados en cada iteración. A modo de ejemplo, considerando el caso de un semáforo inteligente, veamos cómo podemos mejorarlo iterativamente.

En comparaci√≥n con un sem√°foro tradicional, nuestro sem√°foro inteligente adapta sus tiempos de se√Īal, dependiendo del tr√°fico. Podemos utilizar los datos de tr√°fico hist√≥ricos para entrenar un modelo para revelar patrones de tr√°fico y ajustar los tiempos de las se√Īales para maximizar la velocidad promedio del veh√≠culo y, por lo tanto, evitar congestiones. Estos sem√°foros inteligentes aislados son buenos, pero no suficientes. Supongamos que un √°rea tiene congesti√≥n, entonces ser√≠a genial si los conductores en la ruta est√°n informados para evitarla. Para hacer esto ahora, podemos agregar un sistema de procesamiento adicional; identifica la congesti√≥n utilizando los datos del sensor de sem√°foro y, utilizando el GPS del veh√≠culo o el tel√©fono inteligente del conductor, informa a los conductores cerca de la regi√≥n de congesti√≥n que eviten esa ruta.

Como se puede ver, esto ofrece una variedad de oportunidades laborales, espec√≠ficamente para ingenieros de inteligencia artificial o ‚Äúcient√≠ficos de datos‚ÄĚ. Los datos generados por IoT deben procesarse y, para beneficiarnos realmente de ellos, tendremos que ir m√°s all√° del monitoreo y el an√°lisis b√°sico. Las herramientas de IA ser√°n necesarias para identificar patrones y correlaciones ocultas en los datos del sensor.

[1] Amita Kapoor, ‚ÄúHands-On Artificial Intelligence for IoT – Expert machine learning and deep learning techniques for developing smarter IoT systems‚ÄĚ, Enero 2019.

[2] Las cifras de ventas fueron extraídas de EV-volumes.com, IHS Markit y MarkLines.

[3] https://www.mckinsey.com/business-functions/risk/our-insights/covid-19-implications-for-business, Septiembre 2020.

 

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Publicado el 09 enero, 2022

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