Comunicación presentada al IV Congreso de Ciudades Inteligentes
Autoras
- Virginia Barba-Sánchez, Dpto. de Administración de Empresas, Escuela Superior de Ingeniería Informática, UCLM
- M. Carmen Carrión Espinosa, Rafael Casado González & Enrique Arias Antúnez, Dpto. Sistemas Informáticos, Escuela Superior de Ingeniería Informática, UCLM
Resumen
Empresas locales, ayuntamiento y Universidad aunamos esfuerzos para mejorar la calidad de vida de los habitantes de las ciudades creando soluciones tecnológicas innovadoras. En el Máster Universitario en Ingeniería Informática de Albacete (MUii-AB), siguiendo una metodología docente basada en proyectos, se desarrolla una empresa de base tecnológica fundamentada en el Internet de las Cosas, la computación en la nube y el análisis de datos. Este curso el proyecto: “La Columna de la Conciencia y la Contaminación Acústica en Albacete”, trata de dar solución a la problemática que existe en «La Zona» de Albacete. En este artículo se describen las características del mencionado proyecto, detallando los aspectos que facilitan y dificultan este tipo de iniciativas. Ahora, estamos en fase de diseño, con una planificación temporal que conlleva la realización de los primeros prototipos para finales de mayo.
Palabras clave
Máster en Ingeniería Informática, Albacete, Contaminación Acústica, Metodología ABP
Introducción
La transformación y evolución de las ciudades en espacios sostenibles y eficientes al servicio de sus habitantes es uno de los objetivos claves de las Ciudades Inteligentes o Smart Cities (International Technical Working Group on IoT-Enabled Smart City Framework, The IES-City Framework Draft Version 1.0., 2018). Empresas locales, ayuntamiento y Universidad estamos aunando esfuerzos para mejorar la calidad de vida de los habitantes de la ciudad de Albacete, así como crear soluciones innovadoras que utilicen la tecnología como base. La tendencia creciente en el desarrollo de soluciones innovadoras demanda la necesidad de profesionales conocedores de las tecnologías involucradas. Por ello, la formación tecnológica adquirida por los alumnos del Máster Universitario en Ingeniería Informática de Albacete (MUii-AB) (MUii-AB, Máster Universitario Ingeniería Informática. Escuela Superior de Ingeniería Informática de Albacete. Universidad de Castilla La Mancha) es un valor clave en esta iniciativa.
En los dos últimos cursos académicos, y dentro del entorno académico del MUii-AB, se ha aplicado la metodología de aprendizaje basada en proyectos (Baser, D., Ozden, M.Y., & Karaarslan, H., 2017, Collaborative project-based learning: an integrative science and technological education project. Research in Science & Technological Education 35(2), 131-148) para crear soluciones TIC innovadoras aplicadas a escenarios de la vida real de la ciudad, que en este contexto denominaremos proyecto común.
El proyecto común consiste en la creación de una Empresa de Base Tecnológica (EBT) fundamentada en tres pilares: Internet de las Cosas (IoT, Internet of Things), computación en la nube (Cloud Computing) y el análisis de datos (Data Analytics) de cara a obtener un producto completo y funcional que sea la base para el desarrollo de una empresa. Además, y de cara a un desarrollo integral de una EBT, también se forma el alumno, entre otras cosas, en cómo elaborar un plan de empresa, cómo buscar financiación y cómo proteger su producto.
Se han realizado proyectos en sectores tales como la agricultura de precisión, los edificios inteligentes, la contaminación acústica o la calidad del aire. En concreto, este curso académico el proyecto común se ha denominado “La Columna de la Conciencia y la Contaminación Acústica en Albacete”, y tiene por objeto el modelado e implementación de una solución eficiente a la problemática de contaminación acústica que existe en “La Zona” de Albacete. En este artículo se describen las características y funcionamiento del proyecto común realizado este curso académico en el MUii-AB por los distintos equipos de trabajo, detallando los aspectos que facilitan y dificultan este tipo de iniciativas.
En concreto, este artículo se estructura de la siguiente forma: primeramente, se presenta el contexto de trabajo y la problemática a tratar. Seguidamente, se detallan los aspectos principales del proyecto. A continuación, se presenta la metodología de trabajo y se concluye con unas reflexiones sobre las lecciones aprendidas en la realización del proyecto y líneas de actuación futuras.
La columna de la conciencia y la contaminación acústica en Albacete
“La Zona» de Albacete es un término acuñado por los albaceteños para referirse a varias calles residenciales del centro de la ciudad, que constituyen actualmente el espacio de ocio más emblemático de la ciudad, con una importante repercusión a nivel social y económica. Sin embargo, “La Zona”, por la combinación de las características mencionadas anteriormente, presenta ciertas problemáticas que afectan a la calidad de vida de los albaceteños.
Situación Actual
Las políticas locales europeas están apostando fuertemente por recuperar el centro de las ciudades para las personas, con el fin de mejorar su calidad de vida. A este respecto, la reducción de la contaminación atmosférica y acústica se ha convertido en una de las prioridades fundamentales para los gobiernos locales. La manera de regular el exceso de ruido producido en el ámbito geográfico denominado «La Zona», constituye un enorme reto para la ciudad de Albacete, donde el equilibrio entre el disfrute de un ambiente de ocio para toda la ciudad y el respeto por el descanso de los residentes no es fácil de conseguir.
Los mapas de ruido realizados sobre “La Zona” (ver Figura 1) empleando el método de cálculo que se utiliza para simular el ruido industrial según la norma ISO 9613-2 y tomando medidas continuas in situ, revelan los siguientes aspectos:
- En algunos de los puntos se alcanzan niveles de ruido entre 70-75 dBA.
- Todos los puntos medidos superan los objetivos de calidad en periodo nocturno (55 dBA).
- En el 30 % de los puntos, los niveles nocturnos son superiores a los diurnos.
- Más del 50 % de los puntos monitorizados superan en más de 10 dBA el objetivo de calidad en periodo nocturno (55 dBA).
El estudio realizado revela que los itinerarios de las personas y las zonas donde éstas se aglomeran son las principales fuentes de estos niveles de ruido. Como consecuencia, el Ayuntamiento de Albacete aprobó, por acuerdo de Pleno Municipal el 31 de octubre de 2013, el Plan de Acción en materia de contaminación acústica, con los anexos referidos a la declaración de “La Zona” como Zona de Protección Acústica Especial y la Ordenanza del Plan Zonal Específico de La Zona (BOP 22/11/2013) (Boletion Oficial Provincial de Albacete, 2013, Ordenanza del plan zonal específico de la zona de protección acústica especial “La Zona” de Albacete, N 135, pgn 25).
Propuesta
Se plantea el reto de promover la sensibilización ciudadana frente a la contaminación acústica de Albacete, haciendo uso de propuestas innovadoras con un alto nivel de desarrollo tecnológico. Así, nace la idea del proyecto común denominado “La Columna de la Conciencia”.
El proyecto común consiste en la identificación, desarrollo y defensa de un modelo de negocio que genera soluciones inteligentes a problemáticas reales de la sociedad, tales como la contaminación acústica. Los equipos de trabajo del MUii-AB asumen el papel de emprendedores creando una EBT centrada en actividades de monitorización y control a través de la tecnología de Internet de las Cosas.
- El plan de acción básico de todas las soluciones generadas incluye los siguientes aspectos:
- Despliegue de una red de sensores en “La Zona” para monitorizar su nivel de ruido.
- Generación de “Columna de la Conciencia” para visualizar y concienciar a los ciudadanos.
- Procesamiento de los datos recogidos para, de forma proactiva, apoyar a la toma de decisiones por parte de las autoridades municipales que mejore la gobernanza de la ciudad, además de la salud de los ciudadanos.
Métodos y material
Para generar soluciones constructivas centradas en el proyecto “La Columna de la Conciecia”, descrito en la sección anterior, dentro del MUii-AB se está llevando a cabo una experiencia piloto basada en aplicar la Formación Universitaria como Servicio. Concretamente, la metodología seguida conlleva la participación de todas las asignaturas del máster, tanto técnicas como de gestión, en la realización de un proyecto común. Esta experiencia contribuye a lograr dos objetivos pedagógicos: el proyecto común como nexo de unión entre asignaturas, aumentando la coordinación entre las mismas y haciendo del MUii-AB un todo indivisible de sus partes; el proyecto común como un producto viable orientado a una necesidad real del entorno, reduciendo el gap entre estudios (o formación) y práctica empresarial (o servicio).
Métodos
El aprendizaje basado en proyectos es una metodología que permite a los alumnos adquirir los conocimientos y competencias presentes en el plan de estudios a través del desarrollo de un proyecto. La idea que subyace a este tipo de metodología es que el docente guíe al alumno a lo largo de la realización de un proyecto siendo éste el responsable de ir adquiriendo el conocimiento y las competencias. El rol del docente es de facilitador más que de trasmisor de conocimiento.
La metodología basada en proyectos se desarrolla en el MUii-AB durante un curso académico siguiendo los pasos de: a) definición del problema, b) planificación y formación de equipos de trabajo, c) desarrollo, y d) presentación final de soluciones. Cada equipo de trabajo realiza una propuesta integral que abarca el diseño del dispositivo ciber-físico para la recogida in-situ de las métricas a monitorizar (en particular, el ruido ambiente), la red y protocolos de comunicación, el almacenamiento de la información, desarrollo de aplicación backend para el procesado de datos en un proveedor de servicios cloud, la visualización de la información y el uso de algoritmos de analítica de datos que permitan llevar a cabo acciones efectivas de concienciación y mejora de la salud.
Actualmente, se está en fase de desarrrolllo. Hasta la fecha se han completado ciertos hitos tales como el análisis del entorno y de los grupos de interés implicados en el proyecto, el desarrollo de un modelo de negocio viable, el análisis de los riesgos inherentes al mismo, la definición de la arquitectua de la empresa o incluso el diseño de las primeras aproximaciones físicas de “La Columna de la Conciencia”. Para finales de mayo se contará con un prototipo real de bajo coste, que incluya la visualización de los datos y su análisis, haciendo uso de técnicas de Machine Learning.
Material
En la Tabla I se presenta el material hardware básico necesario para el desarrollo de las distintas soluciones. En cuanto al material software utilizado en el primer cuatrimestre, y del que se utilizará en el segundo cuatrimestre, cabe destacar Simulink y Matlab (Mathworks Simulink) para el diseño y control del sistema ciberfísico, PILAR (PILAR) para el análisis de riesgo en la implementación de un Sistema de Gestión de Seguridad de la Información (SGSI) según la ISO27000, OpenStack (Tom Fifield. Openstack operations guide. O’Reilly, 2014.. ISBN: 978-1-491-94695-4) como software de gestión de infraestructura Cloud, R (Roger S. Bivand, Edzer J. Pebesma, Virgilio Gómez-Rubio. Applied spatial data analysis with R. Springer, cop. 2013. ISBN: 978-1-4614-7617-7) como software de base para Machine Learning que permita la toma de decisiones, y por último Hadoop (Holmes, Alex. Hadoop in practice. Manning, 2012. ISBN: 978-1-61729-023-7) para el análisis de datos.
Resultados
Como ya se ha comentado en la sección de introducción, en el curso académico 2017-18 se está trabajando juntamente con el ayuntamiento de la ciudad, en el proyecto de “La Columna de la Conciencia” de cara a concienciar acerca de la contaminación acústica. En este momento, únicamente se han obtenido resultados respecto a las asignaturas del primer cuatrimestre, y que van en consonancia con el planteamiento de la creación de una EBT centrada en el problema de contaminación acústica.
El primer hecho destacable respecto al nivel de implicación de los alumnos con el proyecto y con su empresa es cuando le dan un nombre y se diseña el logotipo corporativo (ver Figura 2). Se crea así un vínculo emocional con el proyecto que contribuye a crear identidad y pertenencia grupal, lo que refuerza el compromiso de los miembros del equipo y es determinante para que el proyecto pueda llegar a materializarse.
En la Tabla II se resumen los resultados obtenidos por las diferentes asignaturas que contribuyen a la creación de la EBT y a la generación de soluciones viables para satisfacer ya comentada necesidad real detectada.
Los diversos prototipos se han desarrollado empleando la estrategia de diseño basado en modelos. Para ello se ha utilizado Mathworks Simulink (Tom Fifield. Openstack operations guide. O’Reilly, 2014.. ISBN: 978-1-491-94695-4), una herramienta profesional de modelado y simulación de sistemas. En el primer cuatrimestre, los alumnos diseñan en implementan el sistema empotrado dentro de la torre de la conciencia (ver Figura 3). Pueden simular su modelo, e incluso compilarlo y ejecutarlo en un dispositivo real, en nuestro caso una Raspberry Pi3B con tarjeta Sense Hat (ver Figura 4). En el segundo cuatrimestre, los alumnos definirán modelos de ruido que imiten patrones de comportamiento de los transeuntes, y evaluarán la respuesta de su prototipo ante los mismos.
Una parte fundamental de la implementación del SGSI, siguiendo las guías que propone la familia ISO27000, pasa por un análisis de riesgo, el cual se ha realizado utilizando la metodología de análisis de riesgo de la administración pública española MAGERIT (MAGERIT) y su herramienta software asociada PILAR. En la Figura 5 se muestra un ejemplo de los activos y su valoración, obtenido mediante el uso de la herramienta PILAR, realizado por los estudiantes del Muii.
Discusión y conclusión
El problema descrito que da origen a este trabajo, la intensidad de ruido en “La Zona” de Albacete, ha sido el quebradero de cabeza de los responsables del ayuntamiento durante los últimos años. Las constantes protestas de propietarios y residentes sumado a los problemas de salud que pueden desencadenar la exposición reiterada a altos niveles de ruido, van en contra de la concepción de Albacete como una Smart City (espacio sostenible y eficiente al servicio de sus habitantes (International Technical Working Group on IoT-Enabled Smart City Framework, The IES-City Framework Draft Version 1.0., 2018), además de elevar el riesgo de demandas legales, con el consiguiente perjuicio económico y serio menoscabo de su imagen. Varias son las soluciones que se han implementado, aunque sin mucho éxito: desde campañas informativas hasta medidas más cohercitivas, como sanciones y endurecimiento de las ordenanzas municipales. En este contexto, el proyecto común descrito trata de aunar formación con servicio a la comunidad, a través del diseño de una solución TIC innovadora para resolver un problema medioambiental real detectado en la ciudad de Albacete, que sirviera de base para la creación de una EBT. Si bien, actualmente, los equipos de trabajo están en la fase de diseño y optimización, con una planificación temporal que conlleva la realización de los primeros prototipos para finales de mayo, la implicación en este proyecto de empresas locales, Ayuntamiento y Universidad ya se puede considerar un logro del mismo. Además, se han obtenido otros logros, que hemos podido observar durante el proceso, tales como el desarrollo de la conciencia medioambiental de nuestros estudiantes o su implicación en la problemática de la ciudad.
Sin embargo, el principal logro de este proyecto es “La Columna de la Conciencia”, como instrumento de sensibilización ciudadana en el corto plazo y recogida sistemática de información valiosa para la toma de decisiones de los principales grupos de interés implicados en este proyecto, lo que contribuye a la evolución de Albacete como Smart City. Somos conscientes que la implementación de esta solución no sustituye a otras medidas de índole educativa de la población, en general, y de los más pequeños, en particular, que sin duda producirán sus efectos a más largo plazo. Por otra parte, los responsables institucionales deben tener en cuenta también, que la eficacia de esta solución debe venir reforzada con otras medidas que impliquen a los locales de “La Zona”, a través de incentivos y/o sanciones, y que la utilidad de “La Columna de la Conciencia” podría ampliarse, usándose como medio para detectar de forma temprana incidentes de orden público, sin atentar contra el derecho a la intimidad de los ciudadanos.
Además, como línea futura, la interacción continua con el ayuntamiento de la ciudad nos guiará en el desarrollo de los prototipos para obtener una solución comercializable que tenga otros usos y aplicaciones, por ejemplo, en el ámbito educativo, en las aulas como instrumento de concienciación o en comedores escolares para reducir el nivel de estrés causado por el ruido ambiental; o en el ámbito sanitario, para mejorar el entorno asistencial de los hospitales en horario de visitas.
Reconocimientos/agradecimientos
A D. Esteban M. Berlanga gestor de la Estrategia de Desarrollo Urbano Sostenible e Integrado de Albacete en URVIAL Sociedad de Gestión Urbanística S.L.U, por su apoyo y participación en la descripción de los objetivos del proyecto.