Comunicación presentada al V Congreso Ciudades Inteligentes
Autores
- Jaime Meza, Director de proyectos de investigación, Universidad Técnica de Manabí, Ecuador
- Karina Mendoza, Investigador, Universidad Técnica de Manabí, Ecuador
- Juan Daniel Castillo Rosas, Investigador, Dirección General de Cartografía, SEDENA, México
- Vicente Veliz, Rector, Universidad Técnica de Manabí, Ecuador
Resumen
La urbanización de las ciudades ha sido considerada como un impulsor destacado del desarrollo y la reducción de la pobreza. Hoy en día el proceso de planificación urbana es un ejercicio colectivo que debe involucrar a todos los actores, tales como ciudadanos, organizaciones de la sociedad civil, sector público y privado, organismos multilaterales y la academia. Esta propuesta explora el impacto de la Inteligencia Colectiva (IC), Sistemas de Información Geográfica (SIG) y Sistemas Cognitivos (SC) como medio de apoyo en la toma de decisiones a los gobiernos locales (Municipios), para enfrentar los desafíos propuestos por las Naciones Unidas en la Nueva Agenda Urbana 2017 en el tema del acceso a la vivienda. El enfoque de investigación exploratoria e iterativa es aplicado, el cual permite recoger los criterios de los actores, así como también construir y probar un prototipo de software de trabajo colectivo en tiempo real. Algunos resultados que se estiman obtener permitirán mejorar el proceso de toma de decisiones en la planificación urbana, así como también la conciencia y la participación de los ciudadanos en la co-construcción de la ciudad.
Palabras clave
Urbanismo Colaborativo, Ciudades Cognitivas, Ciudades Inteligentes, Inteligencia Colectiva, SIG
Introducción
La Conferencia Hábitat III señaló algunos problemas y una larga agenda urbana que permitirá al sector privado y público, así como a los ciudadanos, enfrentar el futuro en el ámbito de la urbanización. El tema abordado por Hábitat III en su documento oficial # 20 titulado: «EL PAPEL EN LA VIVIENDA» (H. I. Secretariat, 2015), destaca algunos conceptos transversales a tener en cuenta para resolver las incidencias relacionados con el acceso a una vivienda adecuada y asequible: Préstamos para sectores pobres, planificación urbana, impacto ambiental y cuidado de la salud se destacan. Es por ello, que una de las soluciones que propone la Nueva Agenda Urbana hasta 2030 (U. Nations, 2017), es el fomento de un proceso de planificación urbana continua, participativa e inclusiva que sea el punto de partida y el marco de referencia para mejorar el acceso a una vivienda adecuada.
Varios urbanistas, coinciden que, el empleo de nuevas tecnologías, son de suma importancia en la creación de una cultura de participación, ya que actúan como instrumento de comunicación entre los diferentes actores del proceso de planeación urbana colaborativa. Tendencias tecnológicas destacables como Web 2.0 y Web 3.0, sistemas de información geográfica SIG, redes sociales como nexo de información y conocimiento, y los sistemas de redes y ciudades interconectadas “Smart cities”. En la arena de las Ciudades Cognitivas entendidas como un sistema socio-técnico complejo, donde el hombre y las tecnologías de la información y comunicación interactúan para hacer las ciudades más inclusivas, eficientes, sustentables y resilentes (Finger, M., & Portmann,2016), el trabajo colaborativo que integre tecnología y personas trabajando como un todo emerge, dando lugar a un proceso de inteligencia colectiva (IC) (MIT Center For Collective Intelligence,2016).
Descripción proyecto
En la actualidad, los procesos de urbanización tienen que hacer frente con algunos problemas, muchos de ellos de responsabilidad exclusiva de los gobiernos. Los problemas se concentran en las vías adecuadas para movilizar a la comunidad en conjunto y focalizar todos los niveles de asentamientos humanos, incluyendo pequeñas comunidades rurales, villas, pueblos de abastecimiento, ciudades intermedias y metrópolis. Los problemas señalados, hoy por hoy, se consideran desafíos para los gobiernos; por lo tanto, se necesitan innovaciones y nuevos modelos para enfrentar esos desafíos a través de una gestión territorial que involucre a todos los actores. El acceso a la vivienda adecuada, debe ser visto desde todos los elementos que lo conforman (tenencia, servicios, acceso, habitabilidad, accesibilidad, ubicación y desarrollo cultural [H. I. Secretariat, 2015]). Dichos elementos son responsabilidad de múltiples actores que incluyen al ciudadano, gobierno, instituciones financieras y de la construcción, así como instituciones de control de información para toma de decisiones.
En el contexto presentado, la planificación urbana colaborativa e inclusiva se presenta como una vía alternativa a fin de lograr la efectividad en la co-creación de ciudades más humanas y que se centren en el ser humano. En esta arena, se reconoce también que la influencia de las Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC) han emergido como un elemento transversal en el diseño de ciudades. Las TICs integran elementos de planificación urbana que apoyan el proceso de toma de decisiones mediante el uso de mapas los denominados SIG; de igual manera el crecimiento exponencial del internet y la necesidad de ciudades eficientes, cada día llevan al descubrimiento de las ciudades inteligentes y en la actualidad a las ciudades cognitivas, las cuales integran a su vez sistemas cognitivos. Los sistemas cognitivos son la evolución de la inteligencia artificial, pues tienen la capacidad de pensar, aprender y entender información en su contexto, como lo hacen los seres humanos (Pontificia Universidad Javeriana,2016).
Esta propuesta explora el impacto de la Inteligencia Colectiva (IC), Sistemas de Información Geográfica (SIG) y Sistemas Cognitivos (SC), como medio de apoyo en la toma de decisiones a los gobiernos locales (Municipios), con el propósito de enfrentar los desafíos propuestos por las Naciones Unidas en la Nueva Agenda Urbana 2017 en el tema del acceso a la vivienda; para el efecto, busca construir un prototipo de sistema de información cognitivo para consolidar el modelo de planificación urbana colaborativa que permita mejorar la gestión territorial hacia una urbanización efectiva con la participación ciudadana utilizando SC y SIG.
Modelo propuesto
La ciudad cognitiva es un paradigma que aprovecha la tecnología de la información y la inteligencia artificial junto con la cognición humana para mejorar la toma de decisiones con respecto a los servicios urbanos y la distribución de recursos. Este tipo de ciudad aprende y ajusta su funcionamiento basado experiencias pasadas y puede sentir, comprender y responder a las alteraciones en sus condiciones de vida (A. Mostashari et. al, 2011). En esta arena emerge y se configura le modelo de Planificación Urbana Cognitiva (PUC). El PUC es representado a nivel conceptual en la Figura 1.
El modelo de PUC configura tres actores característicos que emergen de los procesos de planificación urbana colaborativa presentado por urbanistas en diferentes estratos, además combina la metodología tradicional de participación con los sistemas cognitivos. El modelo propuesto considera una capa intermedia (Midlle-Out) necesaria en este modelo, ya que en esta capa deberían actuar uno o varios de los actores conforme su tipología, los cuales cumplirán con las características de ser un ente independiente al proceso que se ejecute, de tal forma que pueda interactuar de forma transparente y sin sesgo hacia los resultados. Los pasos a seguir en el PUC son presentados en la Figura 2.
El alcance del presente proyecto se centra en la fase uno de planeación cognitiva, la fase dos y fase tres son adaptadas del modelo propuesto por A. Mostashari et. al,2011. Cada una de las acciones a realizar por los diferentes actores en las fases se detalla a continuación.
Planeación Cognitiva
Declaración del problema
Define de manera general el problema urbano a resolver. Debe derivarse de una necesidad, de un problema, o de una especificación de la planificación estratégica del órgano rector de la gestión urbana. Esta etapa permite conocer el perfil urbano de un contexto geográfico específico y los factores macro, meso y micro que se consideran dentro de él para establecer el problema formulado. Una guía de uso del enfoque metodológico y, de la tecnología cognitiva se muestra a continuación:
- Ciudadanos: Se requieren técnicas de recolección de datos que permitan modelar y sostener el problema. Además, la comunicación y la socialización se determinan como un elemento de éxito en la planificación urbana colaborativa. Mantener una retroalimentación constante permite capturar la realidad específica de la óptica de los ciudadanos. Para apoyar este proceso, se recomienda el uso de herramientas tecnológicas que permitan capturar las emociones de los ciudadanos a través de interfaces hombre-máquina que simulan escenarios interactivos naturales (imágenes dinámicas y 3D por ejemplo). En las ciudades donde se implementan sistemas de sensores (smart cities), un agente o dispositivo genera datos que ayudan a enfocar el problema (semáforos inteligentes, sistemas de transporte, etc). De forma complementaria, la asistencia virtual permite soluciones 24×7 a través de reconocimiento de texto, agentes de auto llamada, entre otros. Finalmente, todo este proceso de interacción de agentes humanos o maquinas generan múltiples patrones que contribuyen a la toma de decisiones, por lo tanto el análisis de datos en tiempo real se utiliza para construir un solución integral.
- Autoridades: El proceso de toma de decisiones para determinar la certeza del problema por los niveles directivos de las organizaciones gubernamentales es indispensable. Estos podrían contar con la información disponible en bases de datos históricas (análisis ontológicos de la estructura de conocimiento), así como en el análisis estadístico de datos (análisis de datos inteligentes).
- Técnicos: La información recopilada por los diferentes medios debe ser analizada y sintetizada por el equipo de especialistas en el proceso de planificación. Además, los casos exitosos en la planificación urbana colaborativa requieren de una socialización adecuada que permita que los acuerdos consensuados lleguen a todos los participantes. En este contexto, se requieren herramientas / técnicas cognitivas que tengan que ver con información histórica y su análisis de datos estructurados y no estructurados en tiempo real.
Análisis
Se realiza el análisis de la información multisectorial existente sobre el problema planteado, es necesario determinar las causas principales y los elementos sociales que lo generaron. Para este análisis, se pueden utilizar herramientas como el diagrama de causa-efecto, el árbol de problemas y el mapa conceptual, entre otros. La fase previa establece un punto de partida de la realidad circundante de un problema. En este paso, se asigna la responsabilidad al equipo técnico que debe sistematizar la información y, a su vez, realizar los procesos de toma de decisiones. Por lo tanto, los sistemas cognitivos que se sugieren aplicar en este proceso se centran en el análisis de información estática y dinámica, normalizada y no normalizada.
Enfoque
Establece una línea de base como el punto de partida para un control efectivo de una planificación. En este punto, los gerentes (autoridades) y especialistas técnicos son responsables de su establecimiento. La línea de base debe contener información sobre la conformación del grupo de actores participantes (ciudadanos), preguntas e información apropiada necesaria se debe tener en cuenta para la solución del problema. Para hacer eso, toda la información se debe completar en una matriz de configuración. Con la información disponible en dicha matriz, es posible proceder a configurar los parámetros de ejecución de un Sistema de apoyo a la toma de decisiones espaciales -SIGIC, presentado en la Figura 3 y disponible en SIGIC.
Interacción
Sobre la base de las principales preguntas obtenidas en la línea de base, los participantes interactúan de manera permanente para alcanzar un consenso El proceso de consenso combina la participación de técnicos y ciudadanos utilizando técnicas de comunicación y retroalimentación como elementos transversales de la actividad, así como para la sistematización de los técnicos. En este paso, la tecnología cognitiva utilizada es la realidad virtual y aumentada, el análisis de datos no estandarizados, así como sensores inteligentes en los casos de urbanizaciones con IoT. Esta tecnología permite asegurar la integración con los ciudadanos. En paralelo, los técnicos pueden ser apoyados por el uso de dispositivos IoT. Todas las actividades que se ejecutan con sistemas cognitivos consideran las interfaces espaciales y la respuesta en tiempo real como interfaz humano-maquina.
Ranking
La implementación de los proyectos discutidos en la fase de planificación se prioriza de acuerdo con la ponderación de los múltiples criterios de los actores participantes. En este paso, se emplean técnicas de sistematización y toma de decisiones, complementando los componentes cognitivos. Los grupos sistemas cognitivos se enmarcan en el campo del análisis de datos estructurados y no estructurados asistidos por algoritmos de redes neuronales de múltiples capas que permiten generar un conocimiento de una lista ordenada de criterios. Con estos datos se fortalece la toma de decisiones con un índice de certeza más alto.
Arquitectura cognitiva
Esta fase se mantiene en su versión original respecto a los pasos del modelo presentado por A. Mostashari et. al, 2011; sin embargo, se añaden las técnicas y los sistemas cognitivos. En esta fase, el técnico es el actor que interviene en cada uno de los pasos. Esta fase, constituye un trabajo técnico especializado en áreas de diseño de elementos específicos de tecnología e ingeniería que permite activar la fase operativa. Los actores definidos como técnicos tienen a su disposición el uso de técnicas relacionadas con la recopilación, sistematización, comunicación de información y los procesos de toma de decisiones. Como complemento los sistemas cognitivos en esta fase, están relacionados con el uso de técnicas de realidad virtual y aumentada. Además, los técnicos están a cargo del diseño de la arquitectura y la obtención de información a partir de datos estructurados en bases de datos existentes, y en la definición de escenarios para análisis comparativo. La arquitectura, dependiendo del nivel de automatización del sector poblacional en el que se ejecuta la planificación, se podría aplicar un mecanismo de control robótico. Finalmente, el uso de asistentes virtuales, dispositivos inteligentes, el análisis de datos no estructurados y los procesos de aprendizaje, se pueden utilizar para tomar información del big data proveniente de IoT y de las interacciones de los ciudadanos.
Procesos Cognitivos
Según (A. Mostashari et. al, 2011), esta etapa es de interacción constante. Esta etapa combina las principales fases propuestas integrando la fase de planificación después del control de indicadores de rendimiento – KPP y ambientales -KEP. Esta etapa está diseñada para medir los impactos generados por el modelo propuesto. Las acciones llevadas a efectos por cada uno de los actores se detallan:
- Ciudadanos: Proporcionan retroalimentación continua sobre los resultados parciales y / o totales de los objetivos. En este contexto, los sistemas cognitivos aplicados tienen relación con sistemas de asistencia inteligente, reconocimiento de emociones e interfaces de realidad aumentada.
- Autoridades: Están a cargo de la toma de decisiones con respecto al cumplimiento de los objetivos de la planificación como un elemento esencial para repensar el acuerdo y / u objetivos. Por lo tanto, utiliza técnicas del proceso de toma de decisiones, apoyadas por el análisis de datos en bases estructuradas y no estructuradas, para asegurar las acciones en tiempo real, garantizando la efectividad del plan.
- Técnicos: Están a cargo de la sistematización, la retroalimentación y la toma de decisiones en su nivel de competencia. Sus tareas, en entornos de alta automatización, podrían ser soportadas por realidad aumentada, interfaces, reconocimiento de información almacenada en bases de datos estructuradas, la interacción con IoT y dispositivos robóticos que pueden aparecer y ser parte de KPP y KEP. Finalmente, toda la información debe ser tratada e interpretada (datos inteligentes), ya que se convierte en un gran almacén de datos (por ejemplo, imágenes, sonidos, textos, etc.).
Caso de estudio
El modelo propuesto en su fase de planificación; en sus etapas de definición del problema, análisis y enfoque ha sido aplicado en el Municipio de Quito del Ecuador, tomando en consideración que Quito fue la sede de la conferencia de la conferencia internacional Habitad III en llevada a cabo en octubre 2016. En los próximos meses se planea continuar con las subsecuentes fases. Adicionalmente está planificada su aplicación en el Municipio de Portoviejo del Ecuador. La aplicación del modelo en una metrópolis (Quito) y en una ciudad intermedia (Portoviejo), permitirán incrementar la precisión del modelo en escenarios distintos en relación con las condiciones culturales, ambientales y de servicios.
Agradecimientos
El financiamiento de esta investigación científica es proporcionado por la Secretaría Nacional de Ciencia y Tecnología del Ecuador (SENESCYT). Los autores desean agradecer el apoyo financiero en el desarrollo de este estudio, dentro del Proyecto titulado «Planificación Urbana Cognitiva».
Referencias
- A. Mostashari, F. Arnold, M. Mansouri, and M. Finger, “Cognitive cities and intelligent urban governance,” Network Industries Quarterly, vol. 13, no. 3, pp. 4–7, 2011.
- Finger, M., & Portmann, E. (2016). What Are Cognitive Cities? In M. Finger, E. Portmann, E. Portmann, & M. Finger (Eds.), TOWARDS COGNITIVE CITIES: ADVANCES IN COGNITIVE COMPUTING AND ITS APPLICATION TO THE GOVERNANCE OF LARGE URBAN SYSTEMS (Vol. 63, Pp. 1-11). GEWERBESTRASSE 11, CHAM, CH-6330, SWITZERLAND: SPRINGER INTERNATIONAL PUBLISHING AG.
- H. I. Secretariat, “HABITAT III ISSUE PAPERS 20 – HOUSING.” p. 10, 2015. (10-agosto-2018)
- MIT Center For Collective Intelligence, “MIT Center for Collective Intelligence,” 2006. (5-Mayo-2014)
- Pontificia Universidad Javeriana. Los sistemas cognitivos y su importancia en el mundo de hoy. 2016. (15-Septiembre-2018)
- U. Nations, “New Urban Agenda,” 2017. (3 -Enero-2018)