A medida que nuestras poblaciones crecen y la presión del cambio climático se hace sentir con mayor intensidad, el futuro de los recursos hídricos se vuelve cada vez más incierto, en un contexto marcado por episodios de incesantes sequías y la aparición de fenómenos meteorológicos extremos. En este escenario de vastos desafíos para la humanidad, la tecnología emerge como un aliado fundamental para la gestión y conservación de nuestro bien más preciado: el agua. Entre los protagonistas más destacados de esta revolución digital se encuentra la Inteligencia Artificial, un fascinante campo tecnológico en auge que está transformando por completo la manera en que comprendemos, conservamos y gestionamos este recurso vital.
Si bien la Inteligencia Artificial, como tecnología, existe desde hace varias décadas, es en los últimos años cuando ha evolucionado de forma exponencial, gracias al Big Data, que permite alimentar con datos los algoritmos y hacer que estos sean mucho más precisos y tengan mayor impacto. En este reportaje, analizamos la convergencia entre la Inteligencia Artificial y gestión del agua, desgranando los pilares - qué, cómo, por qué y para qué - de una tecnología que, no solo permite ver lo que está pasando en el momento y actuar en tiempo real, sino también predecir escenarios futuros y anticipar posibles incidencias.
Para ello, recurrimos a tres entidades líderes en investigación e innovación para la gestión del agua: el Centro de Innovación en tecnologías de Datos e Inteligencia Artificial (CIDAI), iniciativa público-privada de referencia en Cataluña, que recientemente ha publicado un libro blanco sobre la aplicación de la IA en el ámbito del agua, reflexionando sobre las barreras y oportunidades que aporta esta tecnología; Telefónica Tech, la unidad estratégica de negocios digitales de Telefónica, que combina las tecnologías (entre ellas, la inteligencia artificial) para ayudar a los sectores público y privado a ser más sostenibles y eficientes en sus procesos; y Agbar, compañía global líder en la gestión del agua e impulsora de Dinapsis, una red de centros para la transformación digital de la gestión del agua y la salud ambiental de los territorios.
El Director de la Unidad de Inteligencia Artificial de Eurecat y miembro del CIDAI, Xavier Domingo, quien ha aportado su conocimiento al mencionado libro blanco sobre Inteligencia Artificial (IA) en el sector del agua, comienza narrando cómo la IA ha demostrado ser una herramienta altamente efectiva en todas las etapas del ciclo del agua. En diversas áreas, como la gestión de infraestructuras hídricas, se han obtenido resultados sumamente eficaces en aplicaciones como la modelización, el mantenimiento predictivo de los sistemas de tratamiento, la optimización de operaciones, la creación de gemelos digitales y el análisis de escenarios hipotéticos, entre otros aspectos relevantes, enumera el experto. También en la gestión del agua en alta, la IA ha permitido desarrollar modelos para la detección temprana de intrusiones de agua salada en las costas, la gestión de inundaciones, el modelado hidrológico, la predicción meteorológica, así como la anticipación de la calidad y demanda del agua, tanto para uso urbano como agrícola, añade. Por último, menciona la gestión urbana del agua, en la que la IA es crucial para optimizar procesos de potabilización, distribución y saneamiento, así como para la detección vertidos o fugas, la prevención de fraudes o el perfilado del consumidor, entre otros.
La IA ha demostrado ser una herramienta altamente efectiva en todas las etapas del ciclo del agua.
De todas estas aplicaciones, donde los algoritmos de IA cobran especial relevancia, Borja Gómez Zarceño, responsable de soluciones Smart Mobility y Smart Metering en Telefónica Tech, destaca aquellas enfocadas en la detección de anomalías en el ciclo del agua o patrones de consumo. Asimismo, la optimización del mantenimiento de las infraestructuras es fundamental, con la implementación de modelos predictivos que permiten anticipar posibles roturas o ajustar parámetros de configuración en las plantas de tratamiento, garantizando así un consumo energético óptimo. Además, los gemelos digitales ofrecen la posibilidad de simular el comportamiento de las redes hídricas frente a eventos inesperados, lo que ayuda a prevenir impactos negativos ante condiciones climáticas adversas.
Coincide con él el Director de Innovación de Agbar, Alberto Sánchez, quien también pone de relieve la utilidad de la inteligencia artificial para enfrentar situaciones de crisis. La combinación de técnicas como el Machine Learning y la IA ayuda a planificar estrategias para enfrentar situaciones críticas como inundaciones o escasez, así como para el control y la predicción de pérdidas de agua, la mejora de la atención al cliente o la automatización de procesos, ejemplifica.
Para poner en marcha estas aplicaciones, se requieren soluciones digitales avanzadas que abarcan un amplio espectro de tecnologías. El especialista del CIDAI destaca los gemelos digitales como una combinación ideal de tecnologías como la Internet de las Cosas (IoT), el modelado de procesos y el análisis de escenarios hipotéticos (what-if). La IoT facilita el despliegue de sensores para monitorear elementos en tiempo real, permitiendo una réplica inicial del activo de interés. Sin embargo, para que un gemelo digital sea realmente efectivo (y no solo un monitoreo simple), debe contar con capacidades de simulación. En este sentido, la IA combinada con metodologías de modelado clásicas o incluso de manera individual en algunos casos, permite simular el comportamiento de un activo en diversos contextos y estados, ayudando a analizar el impacto de las decisiones de gestión antes de implementarlas.
Una vez que contamos con un gemelo digital y sus capacidades de simulación, habilitamos otra gran capacidad de la IA: el control óptimo, añade Domingo. “Este permite entrenar agentes de control que realizan numerosas simulaciones con el gemelo digital, a la vez que almacenan este conocimiento en una red neuronal. Con datos de calidad y suficientes iteraciones, la IA puede controlarlos de manera óptima, adaptándose y aprendiendo por interacción con el entorno”, concluye.
Por su parte, los expertos de Telefónica Tech y Agbar mencionan las tecnologías clave que utilizan en sus compañías para implementar soluciones basadas en IA en el sector del agua, con el objetivo de mejorar la calidad de vida de las personas y detectar vulnerabilidades en la gestión del agua.
Telefónica Tech se basa en tecnologías digitales clave como IoT, Big Data, ciberseguridad y cloud, a fin de obtener las mejores soluciones para sus clientes, apoyándose tanto en capacidades propias como en las de sus partners. Algunos ejemplos prácticos de cómo estas tecnologías están transformando la gestión del agua incluyen el despliegue masivo de contadores inteligentes para detectar fugas y anomalías en la red, que mejora además la calidad del servicio al cliente, que ahora tiene un mayor control del consumo en sus viviendas, evitando las facturas estimadas; y la conectividad Narrow Band IoT (NB-IoT), para conectar dispositivos de manera masiva, asegurando la duración de las baterías y las coberturas necesarias. Haciendo uso de estas soluciones, la compañía ha desplegado algunos proyectos europeos relevantes, como son los casos Canal de Isabel II y EMASESA, donde están teniendo unas tasas de éxito de telelectura muy importantes, revela el profesional.
Agbar hace referencia a los algoritmos predictivos para conocer el estado de un tramo de red, los sistemas de visión por computadora para detectar espumas en depuradoras y los agentes de entrenamiento por refuerzo para la gestión óptima de bombeos y presiones en la red. Además, desarrollan proyectos basados en Big Data y análisis, que permiten el tratamiento de grandes volúmenes de datos, y facilitan la toma de decisiones.
"El éxito no consiste únicamente en el despliegue de las soluciones, sino en el aseguramiento de la calidad del servicio a lo largo de todo el ciclo de vida de un proyecto", destaca Borja Gómez Zarceño, responsable de soluciones Smart Mobility y Smart Metering en Telefónica Tech.
Los beneficios de la IA son ya perceptibles, tanto en cuanto están impactando de forma directa en la optimización de recursos, en términos de ahorro energético y de agua, así como en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, en el contexto de cambio climático y, concretamente, de grave sequía que sufrimos en nuestro país, explica Domingo, poniendo de relieve las mencionadas herramientas que permiten detectar roturas en las redes, reducir el consumo de agua potable en procesos industriales o los sistemas para optimizar la distribución o los procesos de saneamiento para devolver el agua al medio con la calidad esperada.
"No se trata de optimizar una etapa en concreto, sino de tener una visión holística de la situación y maximizar el beneficio común", concluye Xavier Domingo, director de la Unidad de Inteligencia Artificial de Eurecat y miembro del CIDAI.
También se percibe un impacto muy positivo en la mejora de los procesos de mantenimiento y operación en campo, gracias a una visión holística de los activos y el negocio, así como una mejora en la toma de decisiones de negocio al basarse en datos, agrega Gómez.
Sánchez percibe el avance de la digitalización en dos aspectos que tradicionalmente, debido a los costes de gestionar y tratar datos, no era posible ampliar. En la actualidad, es posible medir más variables que antes: los nuevos sensores y sistemas de comunicación han facilitado ampliar la cantidad de información disponible; y además, ha aumentado la frecuencia de generación de la información, clave para detectar eventos que puedan suponer una alteración en el servicio. De esta forma, se abren las puertas a una gestión automatizada y en tiempo real de los procesos. Estos dos puntos han habilitado la generación de nuevas soluciones que permiten gestionar de forma más óptima, segura y eficiente el recurso hídrico y los servicios asociados, celebra.
No obstante, aún existen múltiples oportunidades de mejora, especialmente en unificar y estandarizar sistemas de información repartidos en el territorio, argumenta el responsable de Agbar. Las mencionadas oportunidades generan, por naturaleza, una gran cantidad de datos, que sin una gestión correcta pueden provocar más incertidumbre que ayuda, advierte el experto, quien considera de vital importancia dotar al dato de un sistema de gobernanza capaz de ordenar la información, mantener la trazabilidad y asegurar accesos y permisos a los perfiles que han de gestionarla.
En este sentido, el responsable de la solución Smart Metering de Telefónica Tech considera que los productos son complejos, los despliegues involucran millones de dispositivos y hay que trabajar con diferentes partners en toda la cadena de valor. La tecnología está disponible, pero el éxito no consiste sólo en el despliegue de estas soluciones, sino en el aseguramiento de la calidad del servicio a lo largo de todo el ciclo de vida de un proyecto. Y destaca el papel que desempeña TheThinX, el laboratorio de Telefónica Tech especializado en IoT y Big Data, donde trabajan a nivel de dispositivos, conectividad y plataformas asegurando que las soluciones son robustas, seguras y escalables.
Sin embargo, estas barreras no son exclusivas del sector, sino que se comparten transversalmente con otros ámbitos, justifica el experto del CIDAI, destacando la necesidad de contar con datos de calidad para generar modelos y sistemas de recomendación efectivos y poniendo de relieve la importancia de la interoperabilidad entre sistemas para facilitar el intercambio de datos y mejorar la toma de decisiones en todas las etapas del ciclo del agua. No se trata de optimizar una etapa en concreto, sino de tener una visión holística de la situación y maximizar el beneficio común, asevera.
Aún existen múltiples oportunidades de mejora, especialmente en unificar y estandarizar sistemas de información repartidos en el territorio.
También supone un problema la falta de una estrategia clara de digitalización e implementación de IA en muchas organizaciones, así como el rezago del marco legislativo con respecto a los avances tecnológicos. Además, estas soluciones suelen requerir inversiones considerables, por lo que es necesario un ecosistema de innovación sólido, enfatiza.
Sin embargo, y a pesar de las evidentes restricciones que la IA puede suponer en la capacidad de cómputo y operación, son precisamente estas tecnologías las que pueden contribuir a la mejora de estos escenarios de gestión. No obstante, como con todas las tecnologías, es primordial hacer un uso de la misma que sea beneficioso para la sociedad, asegurando un acceso equitativo, justo y no discriminatorio al agua y sus tecnologías, protegiendo la privacidad de los datos, promoviendo la transparencia y explicabilidad de los algoritmos, y garantizando la ciberseguridad de las infraestructuras críticas asociadas al ciclo del agua, pues todos los sistemas está interconectados y, por tanto, son vulnerables, alerta.
En definitiva, un uso óptimo, consciente y ético de la tecnología, no debería generar perjuicios, pero es fundamental realizar un análisis exhaustivo de los posibles impactos en la sociedad, la economía y el medio ambiente antes de su implementación, concluye Xavier Domingo.
Entre los desafíos más relevantes para la digitalización del sector del agua se encuentra la ciberseguridad. Sergi Carmona, Chief Information Security Officer (CISO) en Agbar, parte de Veolia España, advierte de que con la exposición ampliada de las empresas, se vislumbran nuevos y más sofisticados riesgos y amenazas, que requieren de una respuesta integral y proactiva. La ciberseguridad ha de mirarse con una visión holística, que integre la monitorización y la respuesta a incidentes en ámbitos como la seguridad lógica, industrial, física, ciberinteligencia, la continuidad de negocio y la resiliencia, explica el experto. Es por esto que, los pilares de la seguridad de la información -incluyendo la confidencialidad, disponibilidad e integridad- se tornan esenciales para garantizar la disponibilidad del recurso hídrico en un entorno donde los ciberataques, la desinformación y la sequía son amenazas cada vez más relevantes, añade.
En este contexto, la inteligencia artificial (IA) emerge como un arma de doble filo, reflexiona Carmona. Si bien los ciberdelincuentes la utilizan para sofisticar sus ataques, los fabricantes de productos de seguridad la integran para fortalecer las capacidades de detección, protección y respuesta frente a las amenazas emergentes. La aplicación estratégica de la IA se convierte así en un componente esencial para salvaguardar la integridad y seguridad del ciclo integral del agua en un mundo digitalizado en constante evolución, concluye el responsable de seguridad de la información de la compañía.
"La ciberseguridad ha de mirarse con una visión holística, que integre la monitorización y la respuesta a incidentes en ámbitos como la seguridad lógica, industrial, física, ciberinteligencia, la continuidad de negocio y la resiliencia", afirma Sergi Carmona, Chief Information Security Officer (CISO) en Agbar.
Mirando al mañana, resulta evidente que la gestión del agua se perfila con grandes oportunidades, pero aún queda un largo camino por recorrer para adaptar y desplegar las soluciones tecnológicas existentes en el sector. Si bien algunas empresas ya están avanzadas en el uso de tecnologías punteras, coexisten otras de menor dimensión que aún se aferran a métodos de gestión tradicionales, reconocen desde el CIDAI.
El director de innovación de Agbar, por su parte, augura un futuro del ciclo del agua marcado por el fortalecimiento y la consolidación de la inteligencia artificial como pieza clave en la gestión hídrica, que combinada con otras tecnologías como el 5G, las aplicaciones móviles y los dispositivos de Internet de las Cosas (IoT) permitirá garantizar una gestión más eficiente y responsable del agua.
El mañana parece encaminarse hacia dos grandes eventos: la generalización de la digitalización y la implementación de tecnologías emergentes como los gemelos digitales y el control óptimo, así como la creciente presencia de la Inteligencia Artificial (IA) generativa como asistente en la operativa.
En consenso, Xavier Domingo vislumbra un mañana que parece encaminarse hacia dos grandes eventos: la generalización de la digitalización y la implementación de tecnologías emergentes como los gemelos digitales y el control óptimo, así como la creciente presencia de la Inteligencia Artificial (IA) generativa como asistente en la operativa. Sin embargo, la correcta integración de la Inteligencia Artificial (IA) no será posible sin una estrategia bien definida, apunta. Esta comienza con un análisis exhaustivo y diagnóstico del estado actual, con el que se identificarán las oportunidades de mejora existentes. Después, deben reconocerse las barreras que pueden obstaculizar la implementación, como el coste y el tiempo, para poder seleccionar y priorizar las acciones necesarias. Una vez definida, la hoja de ruta deberá ser dotada con recursos y llevada a cabo con determinación, explica.
"El futuro del ciclo del agua estará marcado por el fortalecimiento y la consolidación de la inteligencia artificial como pieza clave en la gestión hídrica", destaca Alberto Sánchez, director de Innovación de Agbar.
Por último, desde el CIDAI recomiendan a los profesionales, empresas, gobiernos u organizaciones ambientales, que pretenden integrar la Inteligencia Artificial en sus estrategias relacionadas con el agua, que exploren las oportunidades inspiradoras que ofrece el ecosistema circundante, como por ejemplo, a través de clústeres sectoriales, que pueden servir de inspiración y funcionar como tractores para la discusión y puesta en marcha de nuevas soluciones. Además, sugieren recurrir a innovación externa, de la mano de socios de confianza que puedan proporcionar una perspectiva neutral y ayudar en la toma de decisiones, así como en la identificación y gestión de colaboraciones con proveedores externos.
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