Semáforos antiatascos gracias al flujo de migración de las aves

La naturaleza es la obra de ingeniería más perfecta e inteligente jamás creada, por esolos sectores tecnológicos de vanguardia acuden a ella en busca de respuestas. Es lo que lleva haciendo IBM desde hace una década para concebir una nueva generación de ordenadores basados en las conexiones del cerebro humano. Y es también el camino por donde está avanzando una línea de investigación emergente en el campo de la inteligencia artificial: los sistemas bioinspirados ya se postulan como una alternativa seria para dar solución a una serie de problemas de nuestra vida cotidiana donde otras tecnologías han fracasado. Entre ellos, el tráfico.

En las grandes ciudades, los atascos (también grandes generadores de estrés y contaminación) representan uno de los mayores lastres desde el punto de vista de la movilidad urbana.Desde hace décadas, los semáforos son un elemento esencial para gestionar el tráfico, pero los criterios utilizados para implementarestas redesen una ciudad están lejos de ser científicos.

Por primera vez, un programa informático es capaz de considerar los patrones de tráfico de cualquier núcleo urbano y proponer un plan de ciclos de semáforos adecuado para evitar atascos y reducir emisiones contaminantes

"Sus métodosno están soportados por estudios rigurosos. Existen centros de control de tráfico, pero en la inmensa mayoría de los casoslos semáforos se colocan y nunca se reprograman los tiempos. Al menos hasta que en un sitio se crea un gran atasco y alguien protesta", explica a TeknautasEnrique Alba, elingeniero informático que ha dirigido, desdela Universidad de Málaga, untrabajo de investigación pioneroque ha dado como resultado un algoritmo que promete una revolución en la gestión de la movilidad urbana.

Por primera vez, un programa informático es capaz de considerarlos patrones de tráfico de cualquiernúcleo urbanoy proponer un plan integral de ciclos de semáforos adecuado para evitar atascos y reducir emisiones contaminantes.

Inspirado en los pájaros

La singularidad de este sistema es que se inspira en los movimientos migratorios de las aves. "Cuando los pájaros tienen que adoptar una postura conjunta, por ejemplo para migrar o buscar comida, crean pequeños grupos de decisiones. Las aves son elementos de la naturaleza muy simples, es decir, toman decisiones sencillas teniendo en cuenta el comportamiento de los demás individuos yde un líder. Además, tienen en cuentala información del pasado. Capturando todos esos patrones se puede crear un sistema que resuelve problemas, por ejemplo en el ámbito del ordenamiento del tráfico", subraya Enrique Alba.

El resultado de la toma de decisiones de los pájaros se denomina, técnicamente, comportamiento emergente. Durante varios años, los investigadores de la Universidad de Málaga han trasladadoestos patrones a un algoritmo.La técnica utilizada se denominaParticle Swarm Optimization (PSO), mediante la que han extrapolado los flujos migratorios de lasbandadas de pájarosgracias a un modelocomputacionalque permite combinar multitud de variables para recrear los eventos que rodean a la movilidad urbana en un mismo momento, comouna hora punta.

En las pruebas, cruzaron los patrones resultantes con todo tipo de datos sobre el tráfico en Málaga yBahía Blanca (Argentina), las ciudades piloto del proyecto: flujo de vehículos, tipo de señales, límites de velocidad, etcétera."No es suficiente con saber que por una calle pasan x vehículos a la hora. Nosotros trabajamos en el marco de las ciudades inteligentes y hemos tenido en cuenta lo que pasa en los diferentes barriosy en todas las avenidas. En los centros de control de tráfico clásicos se basanen datos particulares y no tienen ningún tipo de feedback.Comparamos la información y con nuestrosistema obtuvimos ventajas".

Según sus creadores, con este sistema se podrían llegar a reducir los atascos en una ciudad hasta en un 15 por ciento, además de representar una mejora relevante desde el punto del ahorro de combustible y la reducción de contaminación

Según sus creadores,se podrían llegar a reducir los atascos en una ciudad "hasta en un 15 por ciento", tal como reflejanlas simulaciones por ordenador (han utilizado el complejo sistema que utiliza la Agencia Espacial Alemana), además de representar una mejora relevante desde el punto del ahorro de combustible y la reducción de contaminación. "Unnúmero absoluto no tiene sentido, variaría según los casos,pero es obvio que tendría un efecto claro sobre la movilidad en las ciudades, desde un 5 hasta un 15 por ciento. Se tardaría menos tiempo en cruzar una capital y también habría menos emisiones a la atmósfera".

Inteligencia de enjambre

El sistema se encuentra en la actualidad en fase de pruebas de concepto, que ya se están llevando a cabo en Córdoba, Sevilla y Málaga, ciudad que con toda probabilidad se convertirá en la primera capital del mundo que gestione su red de semáforos de forma inteligente. Además, el departamento de informática de la Universidad de Málaga tiene ofertas concretas de países como Luxemburgo o República Checa, además de Argentina, para testar el algoritmo en otras capitales del mundo. De momento, se están centrando en buscar una empresa para iniciar un proceso de transferencia tecnológica y comenzar la explotación comercial del softwareen un sector donde las empresas necesitan desmarcarse de sus competidores.

En cualquier caso, el de los semáforosno es el único sistemabioinspirado en que trabajan los investigadores malagueños. También se han inspirado en las hormigas para desarrollar un algoritmo que promete inaugurar una nueva generación de GPS, en este caso más sociales."Imagina que un hormiguero está en el centro de la ciudad. Cuando salen a buscar comidadeben encontrar el mejor camino para llegar. Las hormigas van dejando un rastro de feromonasque, digamos, iluminael camino para las demás. Cuando encuentran el mejor caminotodas las hormigas losiguen de manera intuitiva".

Cuando nos movemos por la ciudad, nosotros también tomamos decisiones. Los sistemas actuales de mapas y GPS ofrecen a todos los usuarios la misma información, pero no tienen en cuenta situaciones como un accidente, unas obras o un atasco

Esta vez, los informáticoshan aplicado este modelo de inteligencia de enjambre para crear un sistema que permita encontrar a los conductores el mejor camino en cualquier circunstancia. "Cuando nos movemos por la ciudad, nosotros también tomamos decisiones. Los sistemas actuales de mapas y GPS ofrecen a todos los usuarios la misma información, pero no tienen en cuenta situaciones como un accidente, unas obras o un atasco", señala Enrique Alba.

El objetivo a largo plazo es implementar en todos los semáforos de una ciudad un chipinteligente al que puedan conectarse los conductores, de tal forma que puedan nutrir continuamente el sistema con información en tiempo real sobre el tráfico y ofrecer a todos los usuarios, como si se tratase de hormigas, el mejor camino posible en cada circunstancia.