Vehicle elèctric i digitalització: cap a la mobilitat intel·ligent

EDUARD MARTÍN I Degà del Col·legi Oficial d’Enginyeria en Informàtica de Catalunya. CIO – 5G Programme Director at Mobile World Capital Barcelona

La globalització a tots els nivells fa de la capacitat de moviments de les persones i de tot en general un dels elements claus de la nostra societat amb incidència absoluta en tots els aspectes vitals i també d’entorn.

Una nova visió

Sens dubte alguna la mobilitat en majúscules és un dels grans temes de discussió en la nostra societat. La globalització a tots els nivells fa de la capacitat de moviments de les persones i de tot en general un dels elements claus de la nostra societat amb incidència absoluta en tots els aspectes vitals i també d’entorn.

La consideració de la mobilitat en la nova societat digital que estem construint, no ha de ser contemplada amb la mateixa perspectiva que ara ho fem. Actualment la mobilitat es basa en els arrels i l’organització de la societat industrial sobre la qual es basa l’actual configuració de les nostres ciutats i les nostres activitats.

Els processos de digitalització, hem de recordar, no són simplement processos d’automatització o mecanització de les dades. Un procés de digitalització comporta un canvi profund en el mateix procés productiu que aborda, afectant no només a les eines, sinó incidint en les tasques, la seva organització i la cultura a l’hora d’executar-lo. Ja no es tracta simplement d’eliminar el paper (primer dels objectius de tot procés de mecanització de dades) sinó que es tracta d’utilitzar les tecnologies de les telecomunicacions i la informàtica, per tal de millorar l’eficiència, l’economia i la sostenibilitat (en termes de capacitat) del mateix procés.

Quan parlem de la nova societat digital en general, ho solem fer des del punt de vista actual, i per tant arrastrem inconscientment molts dels hàbits adquirits en segles de societat industrial i post industrial. Estem mirant amb els mateixos ulls i patrons de conducta, i per tant de posicionament ideològic, un nou món que inexorablement és diferent de l’anterior. Amb la veritable digitalització, no podem parlar només d’innovació evolutiva, realment estem parlant de disrupció i per tant tots els processos, productes i l’organització mateixa de les coses no poden ser observats de la mateixa manera que ho fèiem. Hem d’adaptar la nostra visió a la realitat de cada moment.

De vegades la introducció d’avenços com el vehicle elèctric només constitueixen evolucions sobre un mateix esquema, que en el fons poden conduir a un conjunt de problemàtiques de reproducció mimètica respecte dels problemes que ja tenim. En realitat la introducció d’una nova font d’energia per a moure la mobilitat del món hauria de suposar un canvi profund no només dels propis vehicles, sinó també de tot el que els envolta i realment crear un nou entorn respecta del que els envolta.

A efectes pràctics quan parlem de la mobilitat heretada de la revolució industrial i vistos els problemes que el sistema genera en l’actualitat que van més enllà de la pròpia mobilitat (subministrament d’energia, pol·lució, esgotament de la capacitat viària, col·lapse urbanístic, economia de la propietat, etc), no podem parlar només de canviar vehicles de combustió per vehicles elèctrics, sinó que hem d’abordar la qüestió tenint en compte tots els factors que composen els sistemes de mobilitat, i totes les diferents solucions que ens aporten les noves tecnologies.

El vehicle elèctric apareix com una alternativa “neta” respecte del vehicle de motor. Però compte: hem de mirar-ho amb una nova perspectiva, i quina millor que la perspectiva digital. Si observem el vehicle elèctric com el substitut natural del vehicle de combustió sense abordar tot el conjunt de qüestions relacionades amb ell i el seu ús, tindrem vehicle elèctric que acumularà problemes paral·lels als que genera el vehicle de combustió. Entre aquests problemes jo assenyalaria tres especialment importants:

• Problemes mediambientals relacionats amb el seu propi funcionament. En el cas del vehicle tradicional de combustió els problemes radiquen de manera molt òbvia en la contaminació generada pel seu ús, però també en els components utilitzats per la seva fabricació i manteniment. En el cas del vehicle elèctric hem d’evitar que l’ús de bateries com les actuals converteixen la millora de les emissions en un problema estructural global relatiu a la capacitat de reciclatge de les mateixes un cop s’esgoti la seva vida útil, o simplement la capacitat que tindrem per a suportar industrialment la seva producció.

• Problemes de subministrament. En un món on només haguessin vehicles elèctrics caldria veure com produir la suficient energia elèctrica neta per tal de no traslladar el problema de la generació d’emissions des del seu ús finalista (el vehicle) al seu ús primigeni (la generació mateixa d’energia).

• Problemes logístics i infrastructurals pel subministrament energètic, i que ja comença a aparèixer: com es regula l’ús i distribució de l’energia, en quines condicions es subministra la mateixa en entorns privats (llars, comunitats de veïns...), quin és el càlcul global del cost de l’energia elèctrica i quina repercussió ha de ser atribuïda al propi vehicle.

Segurament la llista d’interrogants plantejats podria ser més llarga i abundant, però sostenibilitat, subministrament i logística de recàrrega, són bàsics a l’hora d’entendre que el canvi a una mobilitat elèctrica no només passa per la tipologia de la font que mou els nostres vehicles.

Mobilitat intel·ligent

El nostre repte ja no és passar del vehicle tradicional de combustió a un vehicle elèctric més “net”, sinó canviar tot el sistema de mobilitat per a aconseguir un sistema global que permeti reduir en conjunt els problemes assenyalats, i en la meva opinió cal fer-ho canviant decisivament el punt de vista des d’on abordem els problemes dels vehicles i la mobilitat post-industrial.

Abordar aquest canvi tal com ho plantejo requereix temps i planificació, doncs en l’equació del mateix, ja no només tenim una variable (el vehicle), sinó que apareixen més elements a tenir en compte que no depenen únicament d’una font d’energia, entre d’ells:

• La reordenació completa del nostre sistema de concepció del transport públic per a aconseguir eficiència

• La cultura de la propietat de la societat occidental que es reflecteix especialment en l’àmbit de la mobilitat, concebent l’automòbil propi com un signe de prestigi social relacionat amb les capacitats econòmiques

• La redistribució equitativa de l’energia en funció del seu ús i necessitats

• La concepció final urbanística de les nostres ciutats com espais centrats en la ciutadania

Elements tots ells que no són propis d’una única disciplina d’estudi ni d’investigació i que ens obligaran a un treball profund de reflexió global sobre la mobilitat i que, de fet, ja es troba a l’agenda de tots els nostres responsables polítics.

Des del punt de vista de com les TIC poden aportar solucions per a construir aquest nou relat us he de dir que la digitalització aplicada a la mobilitat parla de serveis, no pas de vehicle elèctric o vehicle de combustió. En realitat des del punt de vista de com la digitalització entesa com un procés de canvi profund en la manera de com s’aborden els problemes i els processos (productius, de relacions...) en general, el que importa és la manera de com fer servir la tecnologia, més que parlar de la tecnologia en si mateixa.

Segurament una aproximació holística des del punt de vista digital, contemplaria un ús ordenat i gestionat de tots els tipus de vehicles existents per a que l’experiència de l’usuari des de l’inici del seu trajecte al final del mateix fos excel·lent. Aquests serveis de mobilitat es basarien en transport col·lectiu -segurament elèctric- perfectament organitzat en entramats ortogonals o en entramats que poguessin aprofitar els avantatges urbanístics adaptats a cada cas concret. La introducció del vehicle connectat i autònom obriria un nou espai que permetria l’estalvi i per tant la millor sostenibilitat de tot el sistema, permetent la planificació dels trajectes en funció de criteris de sostenibilitat energètica i mediambiental.

El paradigma de la propietat com element de distinció social que marca l’era post-industrial i te el seu símbol en la propietat d’un vehicle (i també d’una llar), segurament canviaria amb un sistema de distinció basat en altres principis relacionats més en la satisfacció personal, la cura del medi ambient i la compartició de recursos de millor qualitat i valor. Aquest paradigma és en el fons un dels grans reptes: són necessaris tants vehicles que només són gaudits per una sola persona? Una racionalització que abordés seriosament aquesta realitat comportaria immediatament una reflexió sobre els nostres sistemes productius i en definitiva econòmics.

Però no te sentit la digitalització estèril orientada a mantenir els esquemes de l'època de la no digitalització. Hem d’apostar decididament per impulsar un canvi de visió que realment ens faci aprofitar l’oportunitat que l’avenç científic dels nostres dies ens proporciona. En aquest sentit la transformació digital que abordem en els nostres dies no te un camí fàcil, tampoc en termes de mobilitat.

De totes maneres el que s’anomena mobilitat intel·ligent ha de ser un pas decisiu en molts dels sentits que he assenyalat. Aquesta mobilitat intel·ligent s’està abordant fa anys des de la perspectiva de la construcció de les anomenades “smart cities”, encara que òbviament la mobilitat entre ciutats també forma part del tema. Conceptualment per mobilitat intel·ligent trobem moltíssimes definicions i accepcions, potser la que a mi més m’agrada és aquella que defineix aquesta mobilitat com la que a través de la utilització de tecnologia digital condueix a un sistema de mobilitat que tal com apunta Neckermann ha de ser de “zero emissions, zero accidents i zero propietaris”. Per tant estem parlant d’una mobilitat més neta, més segura i més eficient en termes socials.

Però què tecnologies digitals habiliten aquesta mobilitat desitjada? Des del meu punt de vista les següents:

• Big Data. L’ús eficient de les dades és una de les bases de la nova societat digital. Parlem en general del terme “big data” per a referir-nos a aquest món que en principi és massa desconegut pel general de la gent. En realitat el terme és molt descriptiu: quantitat ingent de dades. L’obtenció massiva de dades de tots tipus no només aquelles que introduïm manualment en els nostres sistemes d’informació tradicionals (per exemple, la llista de clients, o la llista dels habitants d’una ciutat), sinó també de totes aquelles dades obtingudes a través del desenvolupament de tot tipus de dispositius capaços de mesurar diferents estats (soroll, humitat, fums, velocitat...), els famosos sensors, i els nous dispositius capaços d’obtenir dades realment complexes com són les dades basades en el vídeo. Totes aquestes dades poden convertir-se en informació vital per a una mobilitat intel·ligent a través del seu processament (relació entre elles i correlació del seu significat) per obtenir informació. És important notar, que la mobilitat intel·ligent es basa en la informació, no en les dades, i per tant el concepte de processament digital serà bàsic per a un aprofitament real de les dades convertides en informació i projectades a coneixement tecnologies digitals en aquest camp.

• Dispositius avançats d’obtenció de dades. Tal com he assenyalat anteriorment la diferent tipologia de les dades i la seva obtenció serà bàsica per a una mobilitat intel·ligent. Els dispositius que han d’obtenir aquestes dades ocupen un especial i important espai en la construcció de la mateixa. La incorporació de sensors de tots tipus en els nostres vehicles, ha anat acompanyada des de fa temps de la incorporació de sensòrica a l’entorn de les vies de comunicació. Tanmateix la utilització de càmeres i l’obtenció a través d’elles de dades complexes -fotografia i vídeo d’alta qualitat de resolució- poden aportar als sistemes elements per a processar informació de molta més alta qualitat sobre tot en el detall i per tant riquesa i exactitud als sistemes. El futur vehicle connectat i per suposat l’autònom, precisaran d’informació exacta, de qualitat i extremadament detallista. Només amb dispositius precisos podrem assolir la mateixa.

• Sistemes de processament intel·ligents (machine learning i intel·ligència artificial). Si les dades i el seu món són bàsics per a la digitalització de la mobilitat, el processament de les mateixes per a la seva conversió en informació és un element determinant. Una de les primeres aproximacions a les smart cities va ser la de sensoritzar els carrers, els edificis, les infraestructures, a la recerca de la dada i el seu control. En aquest sentit s’han desenvolupat des dels primers anys del segle XXI sistemes de gestió d’aquestes dades, les famoses plataformes IoT. El terme IoT, referit a la internet de les coses -on qualsevol cosa (sensor i/o actuador bàsicament) està connectat a la xarxa i per tant disponible per a obtenir dades i processar ordres, ens serveix perfectament per a sustentar l’existència d’aquestes plataformes. S’ha parlat, es parla i es parlarà de les plataformes IoT i fins on arriben, però el que hem de tenir clar és que l’element característic d’una plataforma IoT orientada a qualsevol vertical de negoci (com el de la mobilitat) ha de proporcionar normalització de dades (és a dir ser capaç de rebre dades des de qualsevol tipus de dispositiu, emmagatzemar-les, normalitzar-les (per a poder tenir resultats estàndards), i proporcionar si volem una visualització gràfica de l’entorn. Aplicades a la mobilitat les plataformes de sensors IoT ens han permès visualitzar la coordinació o no de les senyalitzacions semafòriques, els índex de pol·lució en les nostres vies de comunicació, les situacions de col·lapse o no, etc. Ara bé, realment les plataformes IoT (que al final són construccions de software -aplicacions informàtiques- ) són capaces de solucionar els nostres problemes de mobilitat? La resposta és clarament no.

Per a fer-ho necessitem incorporar la capacitat de processament d’aquestes dades IoT per tal d’aconseguir informació de valor. En definitiva hem d’incorporar intel·ligència a les plataformes per aconseguir avaluacions que ens permetin no només conèixer sinó planificar i mesurar.

Les plataformes informatives apareixen moltes vegades com l’evolució natural de les pròpies plataformes IoT, perquè és una evolució natural intentar aportar no només la visualització de dades, sinó analitzar les mateixes per obtenir conclusions respecte de les mateixes. Ara bé, una plataforma informativa incorpora la capacitat d’organitzar els elements del problema que intenta abordar d’una manera sistemàtica (ontologia, en el seu significat científic) i la manera en que aquests elements es relacionen i intercanvien la seva informació (semàntica). En definitiva incorporen un conjunt de processos de negoci en forma de processos computacionals (donades les dades a i b, relacionades segons la norma x, enquadrades en el conjunt de context y, obtenim el resultat z).

Les plataformes informatives ens permetran organitzar la mobilitat per a que els objectius de la mobilitat intel·ligent apuntats anteriorment puguin assolir-se basant-se en la utilització d’informació objectiva basada en dades reals.

Les plataformes informatives ens permetran a més conèixer l’entorn global de la nostra mobilitat relacionant aquest entorn amb el context temporal en que es produeix. La projecció de la informació cap al passat, a través de la comparació d’entorns, l’anàlisi de les diferents accions i conseqüències conegudes a través de la informació relacionada, ens proporciona la capacitat d’anàlisi estadístic, quelcom que ja coneixem i fem de forma més o menys automatitzada, però també ens proporcionaran la capacitat de projecció de la informació cap al futur i per tant la capacitat de predir, modelar i planificar.

Una mobilitat com la descrita per Neckermann precisa de planificació, modelatge i predicció que són els elements que ens permetran optimitzar cíclicament els sistemes de mobilitat. En realitat estem parlant de convertir informació en coneixement efectiu al servei de la mobilitat.

Els motors d’inferència (software d’autoaprenentatge per l’experiència) són un dels elements essencials de les plataformes informatives. En realitat estem parlant de la capacitat d’aprenentatge de la pròpia plataforma (machine learning), en base al cúmul de dades relacionades i convertides en informació. La conseqüència immediata de l’autoaprenentatge i la projecció de la informació al passat i al futur, serà la possibilitat de plataformes intel·ligents (intel·ligència artificial) per a proporcionar serveis dinàmics i adaptables a cada situació.

Xarxes intel·ligents. El quart component “digital” que considero essencial per a aconseguir aquesta nova mobilitat, són les xarxes de comunicacions intel·ligents, o el que és el mateix: les noves xarxes de telecomunicacions que ja no es basen simplement en observar la millora dràstica de les condicions infraestructurals de les comunicacions (ja siguin a través de cable o bé a través de l’espectre -les xarxes sense fils) sinó que incorporen tecnologia de virtualització de la computació per a obtenir el màxim rendiment. En aquest conjunt de xarxes, la nova generació de xarxes mòbils (la tecnologia 5G, i la tecnologia Wifi6) han de tenir un paper essencial.

En el futur de la mobilitat tant important serà el vehicle i la seva configuració energètica, com el conjunt d’elements que estem analitzant. Serà necessari obtenir dades, processar-les per crear informació rellevant, aplicar patrons intel·ligents i oferir-los ràpidament, per tal d’aconseguir una orquestració general de tots els nostres recursos dedicats a la mobilitat. Serà necessari el temps real. Parlem de temps real quan l’interval de temps entre una emissió i una recepció és més petit de 20 mil·lisegons. Les xarxes “wired” ofereixen latències menors al milà segon. Aquest és l’objectiu de les xarxes intel·ligents de darrera generació: apropar-se a latències entre el mil·lisegon i els cinc mil·lisegons. Tecnologies com la URLLC en les xarxes 5G ens ho aportaran.

Però no només precisarem de temps real -que ens permet adoptar decisions ràpides a problemes que no poden tolerar ni d’error ni de retard- sinó que precisarem de capacitat massiva per a la connexió de dispositius de tots tipus a la xarxa: dispositius d’obtenció de dades (simples -sensors-, complexos -càmeres- etc), dispositius per a l’actuació (actuadors de tot tipus) i execució dels processos, els vehicles mateixos... Necessitem connectivitat massiva IoT mantenint per suposat la mateixa qualitat de connexió per a cada dispositiu connectat. També aquestes xarxes ens aporten aquest tipus d’avantatge. Tecnologies com mMTC en les xarxes 5G aportaran aquesta possibilitat.

Si temps real i connectivitat massiva són necessaris, també serà necessari un ample de banda suficient per a la massificació de les dades complexes que seran enviades (bàsicament podem pensar en vídeo de 4K o 8K). Precisarem d’amples de banda considerables tant per l’obtenció de dades amb aquests dispositius, com per a la retransmissió dels resultats corresponents. Tecnologies com eMMB de 5G també ho poden aportar.

Però a banda de les millores evidents en aquests punts assenyalats, les xarxes intel·ligents aportaran al conjunt de la mobilitat intel·ligent, dos aspectes tecnològics de rellevància:

• Arquitectura distribuïda dels recursos computacionals, que tècnicament anomenarem edge computing, i que ens permetrà redistribuir la càrrega d’emmagatzemament de les dades, el seu procés en informació, el seu tractament o processament lògic, i la producció de resultats, que en aquests moments es troba situada en el núvol (cloud computing). Hem de posar els recursos necessaris per a aquest nou tipus de mobilitat a prop dels usuaris i dels vehicles, per a que la presa de decisions sigui ràpida i eficient. L’edge computing, a més, ens permetrà millorar i introduir la capacitat de comunicació entre els diferents vehicles directament (comunicacions peer to peer) que permetran contextualitzar les decisions emeses pel processament ingent de la informació continguda a l’edge o al cloud, a través de la informació individualitzada de cada vehicle o component de mobilitat.

• Especialització i assegurament dels canals de comunicació, a través de la virtualització en canals diferenciats de qualitat i eficiència modulable per a cadascun dels serveis oferts. A través de l’slicing, podrem regular i prioritzar elements claus de mobilitat (com podria ser la priorització global dels serveis de mobilitat d’emergències) i a l’hora millorar la seguretat dels canals de comunicació, utilitzats per a regular el conjunt de la mobilitat.

La mobilitat com a part orquestrada d’un entorn intel·ligent

Fins ara hem parlat del nou vehicle elèctric com un pas en la consecució d’un món més sostenible. Però òbviament hem acabat parlant de mobilitat integral i de la digitalització de la mateixa per a convertir-se en mobilitat intel·ligent.

Una de les preocupacions importants al abordar aquest tema ha de ser la impossibilitat d’abordar el tema de la mobilitat intel·ligent sense abordar en paral·lel la digitalització de tots els altres “sistemes verticals”. És un tema reversible: tampoc es pot abordar d’una forma sèria cap dels altres sistemes verticals sense tenir en compte la mobilitat en el món modern.

Aquesta és una de les claus de les anomenades ciutats intel·ligents contemplades més enllà de la simple tecnificació i instal·lació de sensors, i la gestió dels mateixos a través de plataformes IoT. La clau es converteix en repte majúscul si s’intenta fer una aproximació absolutament humanística i holística.

Des d’aquest punt de vista vull reivindicar el concepte de sistema operatiu de ciutat, com l’expressió màxima de la necessitat d’orquestració i integració de tots els sistemes de gestió digital de la ciutat. En el temps de la interoperabilitat entre sistemes, cal reivindicar la integració dels mateixos en la capa d’origen de les dades, i en la capa de gestió dels processos computacionals.

Lluny estem de la concepció d’un sistema integral que valori no només les dades font, sinó també el context general de tots els “negocis verticals”. Evidentment que la gestió de residus, la gestió de les infraestructures, el subministrament energètic, la gestió de l’aigua... i tots els sistemes “físics” de gestió de les ciutats han de contemplar-se de forma global per a tenir una mobilitat que pugui aprofitar tots els elements de la digitalització (i no reproduir amb vehicles impulsats per energia diferent, els problemes del passat). Només d’aquesta manera es podrà abordar un canvi global que condueixi a aquesta mobilitat de zero emissions, zero accidents i zero propietat.

Els sistemes operatius de ciutat, no són més que software però que es fonamenten en la visió global de les ciutats com un conjunt variable de sistemes de gestió que s’orquestren a través de l'aplicació de la intel·ligència artificial sobre el big data comú de tots els diferents sistemes verticals. No parlem d’interoperabilitat unitària sistema a sistema, ni de hubs centralitzats d’informació, parlem d’una arquitectura basada en l’edge computing per a l’obtenció de dades i el seu processament, així com per a l’entrega dels resultats, i de la potència del cloud per a la integració efectiva de tots els sistemes de gestió digital de la ciutat.

El camí a aconseguir un sistema operatiu de ciutat, el va encetar Barcelona al 2015, després de llargs anys de recerca d’aquest nou sistema de gestió. Estic convençut que per a la consecució d’objectius globals com els apuntats per Neckermann, caldrà donar passos decisius a canvis importants; caldrà procedir a una veritable transformació digital integral de les nostres ciutats, i sobre tot, caldrà una visió generosa i disposada a realment modificar els paradigmes tradicionals.