Big Data y Smartcities: ¿Cómo procesar los datos obtenidos de una Ciudad Inteligente?

La ciudad se constituye como una red inteligente de datos, un sistema complejo donde la información crece exponencialmente y es necesario decodificar e interpretar estas múltiples relaciones que no solo ocurren entre seres humanos, sino entre los mismos dispositivos, cada uno de ellos se comunica con el otro sin necesidad de la intervención humana.

Este proceso significa un reto para todas las áreas del conocimiento, ¿Cómo acceder a estos lenguajes? ¿Qué herramientas me permiten decodificar esta información? ¿Qué tipo de datos necesito y cómo hacer uso de ellos? Aquí la pregunta ya no es tecnológica sino organizacional,  y yo agregaría metodológica. Finalmente, el tema del Big Data gira entorno a cómo gestionar la información para generar conocimiento lo suficientemente relevante que soporte la toma de decisiones. ¿Por dónde comenzar? Los modelos computacionales son el primer paso.

Existen varios métodos para procesar la información dependiendo de las herramientas o los objetivos a lograr, si queremos informar, analizar, o realizar ejercicios teórico-prospectivos. Para procesar datos urbanos podemos utilizar tres métodos, la Visualización de Datos, Los Modelos Computacionales ó Simulaciones, y la Minería de Datos. Los explicamos a continuación:

Visualización de Datos

Las técnicas de visualización de datos son las más usadas comúnmente, el objetivo es comunicar la información de manera clara y eficiente para que pueda ser analizada y comparada. La visualización de datos consiste en la abstracción de la información de forma esquemática y su agrupación de acuerdo a determinadas variables, atributos o características. Existen una gran variedad de visualizaciones, las más comunes son las infografías, mapas interactivos y animaciones.

Aquí algunas herramientas para crear visualizaciones de datos de diferentes tipos de información:

  • PicktochartAplicación web rápida y sencilla, fácil de usar sin necesidad de tener conocimientos previos, permite realizar infografías a partir de diferentes plantillas, que se adaptan a cualquier tipo de información. (Otras herramientas gratuitas online para crear infografías Canva, Easelly, Infogr.am, Venngage , Re.vu
  • Gapmider Es un programa interactivo que permite comparar grandes niveles de información estadística sobre los países del mundo (economía, educación, ambiente, salud, población, producto interno bruto etc…) puede usarse directamente en la web, o se puede descargar en el ordenador.

Aquí un ejemplo de una animación realizada por el estadista Hans Rosling “200 Países, 200 Años, 4 minutos”

  • Tableau : Este software permite visualizar, analizar y comparar una gran cantidad de datos provenientes de hojas de cálculo y fuentes similares. Ideal para condesar información muy compleja al interior de las organizaciones y facilitar la comunicación y comprensión de grandes paquetes de datos.
  • Foursquare Time Machine Nuevamente Foursquare sale a la vanguardia de las dinámicas urbanas, con una interfaz que permite al usuario analizar sus datos de recorrido, lugares visitados, tiempos y frecuencias, personalizando una animación que finaliza con el diseño de nuestra propia infografía urbana. Cualquier persona a través de su cuenta puede acceder de manera gratuita a esta extensión.

Modelos Computacionales /Simulaciones

Los modelos computacionales ó simulaciones son abstracciones de la realidad   “…actúan como un vehículo para permitir la experimentación con la teoría en un sentido predictivo y para mejorar la comprensión de situaciones aún no realizadas, por ejemplo prospectivas en el futuro.

La creación de modelos permite mejorar nuestra comprensión y conocimiento del mundo en que vivimos, gracias a que el ejercicio de modelar problemas permite relacionar un conocimiento sobre el sistema real que no resultaba evidente antes de construir y usar el modelo.
El proceso de modelación de problemas comienza con la abstracción de elementos del sistema de estudio, luego se diseñan y se codifican las variables para construir patrones, posteriormente podemos inferir y hacer un análisis sobre los mismos, y finalmente interpretar y aplicar los nuevos conocimientos adquiridos.
Los modelos computacionales se dividen en tres grandes paradigmas:

  • Autómatas Celulares y Modelos Basados en Agentes: Estos modelos son los más utilizados para estudiar sistemas de creciente complejidad como los mercados financieros y entornos biológicos, sociales y urbanos; estos modelos computacionales se construyen para representar las acciones y el comportamiento de agentes individuales localizados en el espacio y en un tiempo determinado, la ventaja de estos modelos es que pueden representar la discontinuidad de los cambios a una escala micro.
Esquema proceso de abstracción y construcción de un modelo de agentes. Tomado de: http://luis.izqui.org/papers/Izquierdo_Galan_Santos_Olmo_2008.pdf.

Esquema proceso de abstracción y construcción de un modelo de agentes.

Netlogo es un software gratuito que nos permite construir una gran variedad de Modelos Basados en Agentes, aquí un ejemplo aplicado al estudio del desarrollo urbano para comprender los cambios y afectación en diversas variables como educación, ingresos, distribución espacial etc..

  • Dinámica de Sistemas: Estos modelos se constituyen como una herramienta primordial en el estudio de sistemas complejos como los mencionados anteriormente, los modelos basados en dinámica de sistemas se enfocan en comprender diferentes procesos para identificar los ciclos o bucles de retroalimentación, son ideales para el diseño y el análisis de políticas, estrategias y procesos.

URBANSIM/ Open Platform for Urban Simulation (OPUS): Este software simula procesos a través de agentes y dinámica de sistemas,   permite apoyar la planificación y el análisis de dinámicas urbanas, las interacciones entre el uso del suelo, el transporte, la economía y el medio ambiente. Está diseñado para ser utilizado por Organizaciones de Planificación Metropolitana (MPO), ciudades, organizaciones no gubernamentales, investigadores y estudiantes interesados en la exploración de los efectos de en la comunidad de políticas públicas y la intervención de la infraestructura física. El proyecto de UrbanSim fue el punto de partida para la creación dela plataforma OPUS (Open Platform for Urban Simulation).

Modelo UrbanSim, dinámica de sistemas. El diagrama refleja el funcionamiento de la plataforma OPUS, donde interactúan y se relacionan variables como uso del suelo, desplazamientos, usuarios, desarrollo urbano, bienes raíces, medios de transporte, políticas públicas, entre otros. Tomado de: http://www.urbansim.org/downloads/manual/dev-version/opus-userguide/node14.html

Modelo UrbanSim, dinámica de sistemas.
El diagrama refleja el funcionamiento de la plataforma OPUS, donde interactúan y se relacionan variables como uso del suelo, desplazamientos, usuarios, desarrollo urbano, bienes raíces, medios de transporte, políticas públicas, entre otros.

  •  Eventos Discretos: Las simulaciones de eventos discretos consisten en comprender una secuencia de eventos en el tiempo, cada evento ocurre en un tiempo específico que transforma el estado del sistema, también se conoce como simulación basada en actividades donde el tiempo se fracciona en piezas y el sistema se actualiza de acuerdo a las actividades que estén sucediendo en la fracción del tiempo.

AnyLogic es un programa que permite modelar en los tres grandes paradigmas: Sistema de Agentes, Dinámica de Sistemas y Eventos Discretos, y se pueden combinar estas tres técnicas para dar cuenta del sistema complejo que se quiere estudiar.

Las simulaciones por computador son una de las herramientas más poderosas en las ciencias y fundamentales para los investigadores de las ciencias sociales, el beneficio principal consiste en el desarrollo de un modelo mental para abstraer el proceso que están simulando.

Desarrollar un modelo permite generar un profundo entendimiento del problema y del comportamiento del sistema, a la vez que permite identificar la reacción a los cambios, frente a diversos parámetros e intervenciones.

Minería de datos

La minería de datos es un proceso de identificación de patrones en grandes paquetes de información o Big Data Sets, el objetivo es extraer información y transformarla en una estructura comprensible, esta técnica utiliza métodos computacionales avanzados, basados inteligencia artificial como redes neuronales, procesos de machine learning, business inteligence y métodos estadísticos.

En nuestra siguiente entrega, veremos cómo estos métodos y herramientas constituyen un nuevo camino en la toma de decisiones para la planeación y desarrollo territorial, y contribuyen a la compresión y el estudio de las dinámicas urbanas, surgen entonces nuevas disciplinas y áreas del conocimiento que convergen con los últimos avances científicos.

Imagen @Bernd Kronmueller, distribuida con licencia Creative Commons BY-SA 2.0

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