La IA puede mejorar el tráfico vial

En búsqueda de detectar una problemática real para resolver para su trabajo final en la carrera de Ingeniería Electrónica en la Universidad Tecnológica Nacional, Esteban Alzogaray, desarrolló una innovadora solución para el tránsito urbano.

Esteban tiene 27 años, nació y creció en la ciudad de Cutral-Có y es Técnico Maestro Mayor de Obras recibido en la EPET N°1 de esa ciudad, y ahora Ingeniero Electrónico, en la UTN Facultad Regional del Neuquén.

Alzogaray propone un novedoso y revolucionario sistema controlador de semáforos por medio de las IA (Inteligencia Artificial), que puede mejorar la movilidad urbana e interurbana de manera segura, efectiva, adaptable, y de impacto ambiental altamente positivo en materia de emisiones de CO2 como en el consumo de los combustibles.

Desde el Colegio Profesional de Técnicos de Neuquén, queremos promover este tipo de iniciativas que desde la educación, investigación y el desarrollo tecnológico, aportan a la mejora continua de la calidad de vida de nuestra provincia y del país. Te invitamos a leer esta nota que confirma la importancia que tiene la Educación Tecnológica en el sistema educativo.

¿Qué fue lo que te motivó a incursionar e investigar en la temática relacionada en la vialidad o movilidad urbana?

En primera instancia, el motivo fue académico. Para completar la carrera hay que presentar un Proyecto Final, el cual es una materia en sí misma. Allí se deben integrar conceptos de la carrera y aplicarlos en un desarrollo.

El segundo motivo fue encontrar una problemática real en nuestra comunidad. Y así me encontré con la frustración compartida que generan los semáforos tradicionales. Un mal día siempre puede ser peor si te tocan todos los semáforos en rojo. La primera pregunta fue «se podrá mejorar?», dando comienzo a la búsqueda de esa respuesta.

¿Podrías explicarnos cómo tu sistema de IA ayuda a mejorar el tráfico en comparación con los métodos tradicionales? ¿Qué pruebas tienes que respalden su efectividad?

El semáforo tradicional cumple su función: regula el tránsito y evita siniestros. Sin embargo, provoca un derroche de tiempo y dinero a los conductores.

El sistema de IA llamado OCTIA, mejora el semáforo tradicional, permitiendo monitorear lo que sucede en la vía pública y de esta manera tomar decisiones en tiempo real y sin conexión a internet.

En cuanto a pruebas, se hicieron de manera simulada en computadora, a partir de ahí se hicieron pruebas en una maqueta y por último con vehículos reales en el barrio Parque Oeste de la ciudad de Cutral-Có. Cada paso fue un desafío en sí mismo, y cada vez el costo económico fue más grande. Los resultados fueron muy positivos, demostrando que funciona y sacando a la luz lo que se puede mejorar.

¿Podés explicar de manera sencilla cómo funciona el sistema de IA y cómo toma decisiones para mejorar el tráfico/movilidad urbana?

El sistema necesita que se instalen cámaras en la vía pública, las cuales estarán apuntando a los vehículos y sendas peatonales. Estas cámaras se conectan a un microcontrolador. Dentro del mismo, se ejecuta una inteligencia artificial de reconocimiento de imágenes en tiempo real (esta inteligencia artificial fue entrenada en el marco del proyecto para que funcione específicamente en un controlador tan pequeño). Una vez detectado los vehículos y peatones, se determina si está estacionado o circulando. Si no se detecta vehículo circulando, se cambia de fase.

¿Has considerado el aporte positivo o no al impacto ambiental, en términos de energía y emisiones? 

Si. En la investigación inicial del proyecto se estudió el impacto ambiental. En su momento fue una sorpresa para mí que realmente hay un impacto positivo importante que no estaba teniendo en cuenta. Y es que cada vez que se espera en un semáforo, los vehículos siguen liberando CO2 y consumiendo combustible. Ese ahorro de emisiones y dinero, acumulado en millones, hace una diferencia importante.

¿Cómo aborda tu propuesta o proyecto de IA situaciones de emergencia o imprevistos en el tráfico para mantener la seguridad de todos?

A partir del desarrollo actual se pueden prever muchas situaciones de la vía pública.

En la actualidad el algoritmo detecta personas tumbadas en el suelo. Y esto se interpreta como un posible accidente. De esta manera se enviaría la señal a las autoridades sanitarias y así evaluar que sucede. En estos casos, entre más rápida sea la respuesta, mejor.

Pero a partir de detectar objetos, se pueden dar funcionalidades fascinantes, como detectar ambulancias, bomberos y policías y darles el paso, o en casos más extremos, hasta detectar delitos.

¿Qué tan adaptable es este sistema de IA a los cambios que puedan ocurrir en la ciudad y en las calles con el tiempo?

Los cambios más sutiles, como pueden ser las diferentes condiciones climáticas, están contempladas en el estado actual. Lo que más afecta es la noche, pero se entrenó especialmente para mitigarlo.

En casos de cambios en la infraestructura, como nuevos carriles o cambios de sentidos, implica alterar la configuración del controlador inteligente.

¿Qué ventajas crees que aporta el uso de IA en el tráfico y qué garantías puede dar para que sea una herramienta útil sin quitar la intervención humana?

Mientras investigaba los antecedentes históricos, me encontré conque los primeros semáforos fueron manuales. Había una persona todo el día controlando el tráfico, por lo tanto, seguramente no habría tiempos muertos. Con los años dejó de ser así. Creo que con la IA se puede volver a esa eficiencia y mucho más. Lograr tener verdaderas ciudades inteligentes.

Le mejor garantía es la mejora continúa. Como cualquier tecnología, lo importante no es conformarse con lo que funciona, sino impulsarlo constantemente. Así como sucedió con los celulares y cualquier dispositivo moderno.

¿Cómo te aseguras de que el sistema de IA no sea vulnerable a manipulaciones o hackeos que puedan afectar negativamente el tráfico?

La seguridad es un desafío en sí mismo. Ya que las personas que buscan afectar los sistemas, pueden llegar a ser muy creativas. Algunas cosas se pueden prever de manera anticipada. Pero otras requieren de soluciones igualmente creativas. Por dar un ejemplo, en el momento que se detecta una persona en el suelo, ¿qué se debería hacer? Lo lógico sería poner luz amarilla intermitente. ¿Pero si hay una persona mal intencionada tirándose al piso? Y es esa la razón por la cual solo se avisa a las autoridades sanitarias en vez de interferir el tráfico. Lo mismo si un vehículo que queda frenado para que lo tome el semáforo y este no cambie su fase, o un peatón se quede parado en la senda, impidiendo que cambie el semáforo. Estas situaciones están contempladas. Pero puede haber intervenciones muy creativas imposibles de imaginar previamente. Con la experiencia el sistema se vuelve más robusto.

En cuanto a los hackers, no está contemplado en el estado actual, pero se estima que  todos los mensajes con el controlador estén protegidos con el cifrado RSA, el cual es un método de encriptado muy utilizado y seguro que se basa en la factorización de números primos.

En caso de un accidente, ¿qué medidas de seguridad y protocolos éticos tiene establecidos para enfrentar cualquier problema que surja?

Los accidentes son difíciles de detectar con la IA. Precisamente porque es difícil definirlos. ¿Un accidente es un auto volcado? ¿O parado y con deformaciones? En ese caso, ¿qué sucede si es un auto funcional que tiene golpes y no fue al chapista? ¿Y si el auto se desintegró en múltiples partes? Es probable que más adelante se encuentren las herramientas. Pero en la actualidad, solo se puede actuar luego del accidente. Las cámaras guardarían una copia de seguridad donde se podría guardar el evento. Esto para fines legales únicamente.

¿Qué valoración significativa le das a la educación tecnológica en la Argentina? ¿Qué mensaje le dejarías a las futuras generaciones de técnicos para que continuen en el desarrollo tecnológico del país?

Como egresado de la UTN puedo decir que valoro mucho las herramientas que me dio la facultad. Por dar un ejemplo de calidad, hice un curso de Machine Learning que dio la universidad de Stanford, y me sorprendió que los conceptos que se manejaban en cuanto a matemática era exactamente lo que se veía acá.

A las nuevas generaciones les digo que aprovechen las herramientas que están surgiendo todos los días. Yo aproveché el surgimiento del Internet y la democratización de la información. Con el surgimiento de ChatGPT, Stable Diffusion, Github Copilot y otras herramientas, se abren muchas oportunidades que otras generaciones no tuvimos en nuestro desarrollo. Y, por lo tanto, será aún más accesible innovar.