¿Qué sería de las grandes ciudades europeas sin un sistema de transportes? ¿y sin una red eléctrica con suficiente capacidad de adaptación a las necesidades de la demanda? Pues sobre el análisis de estos sistemas tan dinámicos esenciales para cualquier urbe, y su planificación en las ciudades inteligentes, ha trabajado el proyecto europeo Quanticol, encargado de desarrollar métodos y herramientas innovadoras para planificar sistemas dinámicos.
El proyecto forma parte del programa de Tecnologías Futuras y Emergentes de la Unión Europea y ha estado formado por investigadores de la Universidad de Edimburgo, Istituto di Scienza e Tecnologie della Informazione (Pisa), INRIA (Grenoble) e IMT Lucca. Arrancó en 2013 y fue en marzo de 2017 cuando culminó el trabajo del consorcio.
Transportes y redes eléctricas: sistemas adaptables colectivos (CAS)
«Un enfoque cuantitativo para la gestión y el diseño de comportamientos colectivos y adaptativos (Quanticol)» es el nombre completo del proyecto que partía de la idea de la necesidad de contar con un marco de análisis y modelado para el diseño de lo que denominan sistemas adaptables colectivos (CAS, por sus siglas en inglés). Esto es, un sistema formado por un amplio número de elementos heterogéneos, con un control descentralizado y con diversos grados de comportamiento autónomo y complejo.
Un sistema de transporte de una gran ciudad, que incluye líneas de transporte público de metro, tren, autobús y bicicletas, vehículos particulares y peatones, responde a esta definición. Los CAS, por tanto, tienen gran importancia por los objetivos sociales que debe cumplir. De ahí, la importancia de llevar a cabo un análisis a fondo de su diseño y planificación.
Desde la visión del proyecto Quanticol, los CAS basados en las TIC son el núcleo de las ciudades inteligentes, lo que les ha llevado a desarrollar una metodología centrada en los desafíos que supone proveer a las ciudades de un transporte urbano inteligente y de redes inteligentes, a los que hay que sumar una gestión justa y eficiente de los recursos.
Lenguaje de modelado
El proyecto comenzó con el estudio del sistema de préstamo de bicicletas públicas de la ciudad italiana de Pisa, uno de los más utilizados de todo el país. El foco del proyecto se centró analizar la planificación de capacidades del sistema, es decir, averiguar, mediante una metodología, cuántas bicicletas son necesarias en un servicio de estas características y dónde es más adecuado ubicar las estaciones de préstamo de esas bicicletas compartidas, así como los problemas y obstáculos que afronta un sistema de este tipo.
Según explica el profesor Stephen Gilmore en una publicación web de la Comisión Europea, investigador en el ámbito de la computación científica del «Laboratory for Foundations of Computer Science» de Edimburgo, los miembros del consorcio, con experiencia en el modelado mediante computación y en análisis de sistemas para el desarrollo de lenguajes de modelado para especificar métodos o procesos.
Estos lenguajes utilizan de un modo muy novedoso métodos matemáticos de la ingeniería y la física para analizar problemas en la planificación de la ciudad, aprovisionamiento y transporte. De esta forma, Quanticol se centró en desarrollar un ecosistema de modelado para sistemas adaptables colectivos de ciudades capaz de describirlos y analizarlos. El proyecto también ofrece variedad de técnicas de verificación y análisis escalables compatibles con otras herramientas.
El resultado fue el desarrollo de Carma, un innovador lenguaje de modelado que permite a los planificadores describir patrones complejos de interacción que implican coordinación y comunicación en sistemas donde los participantes necesitan compartir e intercambiar recursos.
Casos de estudio de Quanticol
Carma se aplica en varios casos de estudio. Uno de ellos, es el sistema de transporte de la ciudad escocesa de Edimburgo, segundo destino turístico más visitado en el Reino Unido que, además, durante el Festival Internacional de Arte de Edimburgo, que se extiende de julio a agosto de cada año, duplica su población. Esta variabilidad de personas y de necesidades supone un gran desafío para su sistema de transportes. En este sentido, el análisis cuantitativo del sistema respaldado por métodos formales bien fundamentados tiene el potencial de ayudar a tomar decisiones estratégicas más complicadas.
En el caso de redes eléctricas, los investigadores aplicaron la metodología y herramientas desarrolladas y definieron algoritmos para construir controles eficientes en tiempo casi real de todos los elementos que componen la red eléctrica.
Herramientas de código abierto para ser replicadas
Según explica el profesor Gilmore, el proyecto Quanticol ha publicado un conjunto de herramientas de software con código abierto disponible gratuitamente en el sitio web del proyecto en GitHub. Estos incluyen el complemento Carma Eclipse, un entorno de modelado integrado para Carma mejorado.
Estas herramientas pueden usarse para modelar sistemas para compartir bicicletas o para caracterizar varios tipos de estaciones de bicicletas distribuidas por las ciudades. Este tipo de análisis permitirá a los planificadores urbanos identificar estaciones de bicicletas ubicadas de forma inteligente en la actualidad y, por lo tanto, desarrollar sistemas más eficientes que aseguren que los usuarios tengan acceso a las bicis en los lugares más convenientes.
«Debería ser posible replicarlo en ciudades de toda Europa», señala el profesor, quien confía que, en el futuro, los planificadores urbanos podrán usar lenguajes de modelado como Carma y técnicas del proyecto Quanticol para mejorar la disposición de muchas ciudades, facilitando los viajes al trabajo o de vuelta a casa, gracias a una mejor ubicación y distribución de recursos.