Drones acuáticos para cuidar los ríos de Sevilla

Source: The Conversation – (in Spanish) – By Samuel Yanes Luis, Doctor y profesor de Electrónica, Universidad de Sevilla

Los ríos son las arterias de nuestras ciudades. En Sevilla, el río Guadalquivir, sus embalses y afluentes, no solo dibujan el paisaje de Andalucía, sino que sostienen un complejo y riquísimo ecosistema. Además, son la fuente del recurso más fundamental en una tierra de perenne sequía: el agua.

En un contexto de crisis climática y desatención de los recursos hidrológicos, surge el concepto de Blue Cities: urbes que integran sus recursos hídricos no solo como elementos paisajísticos.

La clave está en considerar el agua una infraestructura crítica que debe ser monitorizada, protegida y gestionada con inteligencia. Para lograr esta simbiosis entre urbanismo y naturaleza, la ciencia está recurriendo a aliados inusuales: robots autónomos para velar por un ecosistema saludable.

Vigilantes autónomos

Tradicionalmente, la robótica se asocia a entornos industriales controlados, lejos del barro de un río. Sin embargo, su verdadera utilidad social emerge cuando se pone al servicio de la sostenibilidad.

Investigadores del grupo ACE-TI de la Universidad de Sevilla han desarrollado un sistema que permite trasladar la precisión de un laboratorio al corazón del cauce fluvial mediante Vehículos Autónomos de Superficie (ASV, por sus siglas en inglés). Nuestros “drones acuáticos” son unas plataformas ligeras y silenciosas que no alteran el entorno que estudian, ni requieren la compleja logística de las embarcaciones motorizadas.

Se despliegan en menos de 10 minutos y operan de forma autónoma durante jornadas de hasta 8 horas. Gracias a su conectividad, no solo siguen una ruta, sino que calculan modelos de contaminación continuamente mientras navegan.

Esta capacidad de procesamiento permite a los drones decidir de forma inteligente sus propios puntos de monitorización: si el sistema detecta una anomalía en tiempo real, el robot prioriza esa zona para realizar un análisis más exhaustivo.

Así, pasamos de una vigilancia reactiva a una proactiva y podemos construir un escudo tecnológico que protege nuestra biodiversidad basándose en evidencias científicas inmediatas.

Cómo enseñar a navegar a un robot

Para que un ASV sea realmente autónomo, no basta con darle un mapa y unos sensores. También debe aprender a “moverse” por el río para poder usarlos.

Aquí es donde entra en juego una de las ramas más fascinantes de la inteligencia artificial (IA): el aprendizaje por refuerzo. El concepto fue popularizado por Google Deep Mind en su famosa victoria contra el maestro de Go Lee Seedol, en 2016. Explicado de forma sencilla, es un proceso muy similar a cómo entrenamos a una mascota o cómo un niño aprende a caminar, mediante el ensayo y el error.

En lugar de programar al robot con miles de reglas rígidas –como “acércate siempre a valores de máxima turbidez del agua”–, se le da un objetivo y un sistema de “recompensas”. Cuando el dron toma una decisión que lo acerca a una zona de interés hidrológico, el sistema recibe una puntuación positiva. Si choca o se desvía, recibe una negativa.

Tras miles de simulaciones, el dron “entiende” por sí mismo cuál es la mejor manera de tomar muestras. No sigue órdenes ciegas. De esta manera, desarrolla la capacidad de adaptarse a las condiciones cambiantes de un río.

Se pueden optimizar, así, las rutas para ahorrar energía, capturar mejor la contaminación o asegurarse de que se han repasado bien las zonas importantes.

Este proceso de aprendizaje basado en IA supone un avance en sistemas que son capaces de aprender del entorno. Cuando el entorno cambia (por ejemplo, porque ha llovido o porque sus aguas se han enturbiado), estos drones cambian su comportamiento en consecuencia.

La clave del éxito está, como siempre en la IA, en los datos. Cuantas más experiencias reales tienen, mejor “patrullan” los vehículos. El tiempo los hará más eficientes en su tarea.

Hacia el diagnóstico personalizado

Para lograr el diagnóstico de un río, cada dron opera como un laboratorio móvil equipado con dos herramientas: sensores de calidad del agua y una cámara de visión 3D.

La sonda analiza las propiedades invisibles del agua –como la conductividad (que revela posibles vertidos), la turbidez, el pH y la temperatura–. Esta sonda puede cambiarse por cualquier otro instrumento que mida otros parámetros relevantes. Por ejemplo, en un entorno marino, podría sustituirse por un sensor de hidrocarburos disueltos.

La cámara de visión 3D, por su parte, escanea la superficie y es capaz de mapear el río. Su uso en la monitorización ambiental es fundamental para la detección de otro monstruo de la contaminación acuática: los residuos plásticos superficiales. Gracias a un algoritmo basado en redes neuronales, los vehículos “ven” la basura en 3D y son capaces de geolocalizarla con gran precisión.

El verdadero hito científico ocurre al integrar ambas fuentes mediante modelos de procesamiento de datos. Estas mediciones puntuales se transforman en un mapa de alta definición que permite visualizar la salud del cauce con precisión centimétrica.

Retos para el futuro

A pesar de los avances, el camino hacia una integración total de estas tecnologías no está exento de desafíos. El reto no es solo perfeccionar los algoritmos, sino lograr que esta tecnología se convierta en una infraestructura cotidiana y accesible.

Para que Sevilla sea una verdadera Blue City, debemos escalar estos proyectos piloto a sistemas permanentes de vigilancia que colaboren estrechamente con las instituciones públicas.

Al final, el propósito de una robótica más humana no es desplazar nuestra relación con el entorno, sino amplificar nuestra capacidad de protegerlo. El uso de la inteligencia artificial para la sostenibilidad nos demuestra que la técnica, cuando tiene un propósito ético y ambiental, es la mejor herramienta para garantizar que nuestros ríos sigan siendo el corazón vivo y saludable de la tierra.

Samuel Yanes Luis recibe fondos para investigación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades para el proyecto “Predicción y Planificación de Flotas Heterogéneas de Vehículos Autónomos para la Detección, Seguimiento y Contención de Contaminantes en Recursos Hídricos (PID2024-158365OB-C21)”.

– ref. Drones acuáticos para cuidar los ríos de Sevilla – https://theconversation.com/drones-acuaticos-para-cuidar-los-rios-de-sevilla-273249