Ciudades más seguras, respetuosas y sostenibles gracias a los vehículos autónomos

Según las Naciones Unidas, se espera que la población mundial aumente de los 7.700 millones de personas actuales a 9.700 millones en 2050, pudiendo llegar a casi 11.000 millones en 2100. Aparejado a este aumento de población también aumentará la movilidad urbana, así como la congestión del tráfico en las grandes urbes, el impacto medioambiental y, con ello, la frecuencia de los accidentes de tráfico, con los enormes costes económicos y sociales que ello conlleva.

Para hacer frente a estos problemas, las ciudades inteligentes del futuro y el transporte por carretera tendrán que adoptar nuevos sistemas de gestión y coordinación que los haga más seguros, limpios y eficientes. «Gracias a los recientes avances en las redes móviles (5G, 6G) y la inteligencia artificial, ahora podemos construir vehículos totalmente autónomos y conectados que pueden aprovechar los ITS para hacer que las ciudades sean más seguras, respetuosas y sostenibles», según Antonio Guillén Pérez, contratado FPI de la Fundación Séneca en la Universidad Politécnica de Cartagena.

El sector de los Sistemas de Transporte Inteligentes (en inglés, Intelligent Transportation Systems, ITS) se centra en los sistemas, las comunicaciones y la tecnología que permiten que el transporte sea más eficiente, seguro, fiable y accesible para todos sus usuarios. Explica el investigador que «los ITS son, básicamente, toda la tecnología relacionada con el transporte, y la movilidad urbana y peatonal, y gracias a la aplicación de la inteligencia artificial su gama de aplicaciones ha aumentado enormemente en los últimos años. Desde monitorización, predicción y gestión del tráfico, así como detección y alerta de accidentes, señales de tráfico inteligentes capaces de adaptarse a las condiciones en tiempo real del tráfico y conectarse a los vehículos para indicar su estado, hasta la gestión dinámica del transporte público, son varios ejemplos de aplicaciones de los ITS».

Guillén está trabajando en el proyecto 'Contribución al aumento de la capacidad cognitiva de los sistemas inteligentes de transporte' cuya principal ventaja es su objetivo de conseguir que todos los vehículos se comuniquen entre sí para permitir una conducción cooperativa distribuida en la futura red de comunicaciones 6G. Al eliminar que los vehículos actúen localmente con los datos que captan, la inteligencia colectiva conseguida es mucho mayor.

El trabajo, que dará como resultado su tesis doctoral, consiste en utilizar la inteligencia artificial, diferentes tecnologías de comunicación como el 6G (siguiente evolución del 5G actual), vehículos aéreos no tripulados (drones, globos, etc.) y la comunicación entre vehículos para aumentar la capacidad cognitiva de los sistemas de transporte inteligentes. ¿Y qué es aumentar la capacidad cognitiva? Tal y como cuenta, «hacer que sean capaces de tomar mejores decisiones».

Asegura que «gracias a ello, obtendremos un sistema inteligente que permita el control remoto y cooperativo de los vehículos autónomos conectados para que tengan en cuenta a los diferentes usuarios de la vía pública: otros vehículos, transporte público, vehículos de emergencia, ciclistas, peatones, etc». «Para el desarrollo de este sistema inteligente», añade, «se están utilizando técnicas avanzadas de inteligencia artificial como el aprendizaje profundo, las redes neuronales, el aprendizaje por refuerzo, los algoritmos genéticos y los simuladores».

Como ejemplo, Antonio Guillén plantea un escenario en el que los vehículos autónomos se conectarán a la red de comunicaciones móviles 6G indicando su velocidad, posición, ruta, carga de las baterías, ocupantes, etc. «Esta información se recibe en un sistema inteligente distribuido que, tras recibir la información del resto de usuarios en la vía, indicará a cada vehículo qué velocidad y ruta debe seguir para garantizar la seguridad y fluidez de todos los usuarios», explica.

«Mediante el aprendizaje por refuerzo, el sistema es capaz de aprender políticas de gestión avanzadas [nota: las políticas de gestión actuales son los semáforos], basadas en los errores aprendidos en simulaciones. Además, el aprendizaje profundo con redes neuronales y el uso de simuladores posibilita al sistema actuar con muchísima antelación, pudiendo, por ejemplo, desviar el tráfico de una zona a otra, entendiendo las consecuencias de dicha acción», precisa.

Como resultado del desarrollo e implantación de este tipo de sistemas se podrán conseguir ciudades que eliminen por completo los accidentes, ya que las colisiones frontolaterales, así como el atropello de peatones, son uno de los accidentes de tráfico más comunes y peligrosos que se producen. Asimismo, se reducirán las congestiones de tráfico, la contaminación, el consumo energético y los tiempos de viaje, consiguiendo «intersecciones de película» donde los vehículos se cruzan sin apenas reducir la velocidad, o donde los vehículos circulan a la misma velocidad como un pelotón de ciclismo».

La investigación comenzó evaluando el estado actual de los ITS, así como de los sistemas de inteligencia artificial y las comunicaciones, y su potencial tecnológico, social y económico. A partir de ahí, la elección de las soluciones se hizo con el fin de aumentar las capacidades cognitivas de los nuevos sistemas de control, de manera que fueran compatibles con las capacidades de los futuros vehículos autónomos conectados, además de aumentar las bondades y beneficios para los usuarios.

Los resultados que se están obteniendo ya han sido avalados por dos publicaciones en revistas científicas de alta relevancia. Apunta el investigador de la Fundación Séneca en la UPCT que «uno de los sistemas desarrollados hasta la fecha consiste en un sistema de control de tráfico vehicular que logra reducir la congestión, así como el tiempo de viaje. Este sistema fue optimizado mediante diferentes técnicas de inteligencia artificial como los algoritmos genéticos, logrando un sistema con alta inteligencia».

Además, se ha investigado el uso de vehículos aéreos no tripulados como apoyo en los sistemas de transporte inteligente. En este momento está investigando los requisitos necesarios de un nuevo sistema de control cooperativo de vehículos cuyo desarrollo ya está en marcha.

El equipo que dirige Lola Cano, al que se incorporó Antonio Guillén como FPI, lleva desde 2015 investigando en los sistemas inteligentes de transporte. En el caso concreto del investigador, comenzó a trabajar en esta temática en 2017. «Me concedieron una beca de iniciación a la investigación en la UPCT y, poco después, en 2018 me concedieron la ayuda de formación de Personal Investigador en la Fundación Séneca para realizar la tesis doctoral. Esperamos finalizar este trabajo de investigación para finales de 2021», cuenta.

El proyecto de investigación estuvo financiado previamente por la DGT Ministerio del Interior y después por la Agencia Estatal de Investigación. Actualmente no participa ninguna otra organización o institución de investigación en el mismo pero, según Guillén, ya tiene planificada una estancia predoctoral en una universidad de Estados Unidos en los próximos meses, cuando la situación mejore y lo permita. «Lo que sin duda nos ayudará a enriquecer el proyecto e incrementar su impacto», dice.