22 juliol 2019

Fog computing: el futur és ara


Si en una conversa algú pregunta què és el fog computing és probable que la resta del grup es quedi en silenci amb cara d’interrogació. En canvi, si el que es proposa és imaginar com seran les ciutats d’aquí a cent anys, segurament els cotxes autònoms seran els primers elements que es posaran sobre la taula en el debat.

Xerrem sobre l’“internet de les coses” amb el becari Damián Roca, que ha estat guardonat recentment amb un dels premis d’informàtica de la Fundació BBVA i la Societat Científica Informàtica d’Espanya per la recerca que ha fet sobre el vehicle autònom.

P. Què és el fog computing i per a què el necessiten els cotxes autònoms?

R. El panorama del futur dels cotxes sense conductor serà arribar a desenvolupar sistemes d’intel·ligència artificial perquè circulin sense errors en funció de l’entorn i a partir de l’experiència i l’aprenentatge, tal com les persones aprenem a conduir.

La tecnologia que he desenvolupat és un pas intermedi entre la situació actual d’aquesta mena de vehicles i l’objectiu final. Ara mateix tenim cotxes autònoms, com poden ser els Tesla, que tenen sensors individuals que s’encarreguen de recollir, processar i enviar les dades a servidors que poden ser en qualsevol punt del núvol.

Amb fog computing el que fem és enviar i processar les dades a llocs propers al punt on es generen per mitjà de la creació d’una xarxa de nodes (dispositius capaços de comunicar-se amb altres dispositius, emmagatzemar dades i processar-les), i això facilita que el temps de resposta d’aquest processament sigui més curt. Per exemple, tenim un cotxe circulant per un carrer que es troba un semàfor vermell; si apliquem aquesta tecnologia, podem posar un dispositiu al semàfor que enviï directament el senyal al cotxe per dir-li que s’ha d’aturar. És una manera de connectar directament el vehicle amb l’entorn real i escurçar el temps d’espera en el processament de les dades.

I, si volem fer un pas més, podem arribar a aconseguir que els cotxes autònoms ni tan sols necessitin aquell dispositiu del semàfor per saber què han de fer, mitjançant l’aplicació d’unes regles semblants a les que segueixen els ocells quan volen en grup.

P. El fog computing pot canviar moltíssim la vida de les persones… És el primer pas perquè es produeixi un canvi radical en la configuració de les ciutats?

R. Sí, és un pas important per aconseguir el canvi a les nostres ciutats i avançar cap a les smart cities, ja que el fog computing ajudaria a optimitzar la infraestructura. És a dir, els nodes de processament, emmagatzematge i comunicació instal·lats en una ciutat que es farien servir per als cotxes autònoms també es podrien compartir per a altres aplicacions; per exemple, per a les dades del transport públic.

Si continuem parlant dels cotxes autònoms, la meva recerca va partir de la tecnologia fog computing fins que va assolir un altre resultat basat en l’observació de com es comporten els vols d’ocells, que seria el pas següent: el hierarchical emergent behavior.

Si mirem un grup d’aus que volen juntes podem veure que sempre segueixen la mateixa dinàmica: no topen mai, totes es mouen les unes a prop de les altres i ajusten la velocitat i direcció entre elles. Això és un concepte biològic que, sumat al concepte d’organització de jerarquies que aporta l’enginyeria, ens dona la clau per organitzar un grup de centenars o fins i tot milers de cotxes autònoms que circulin per una ciutat.

Es tractaria d’aplicar aquestes mateixes regles a nivell local per organitzar el trànsit d’una ciutat, complementat per una xarxa de nodes propers a aquesta gran flota de vehicles. Per seguir amb l’exemple del vol de centenars d’ocells: si ets un d’ells, hauries de calcular dades de distància, velocitat, etc., en relació amb tots i la quantitat de dades seria enorme. En canvi, pensa com canviaria aquest volum si només haguessis de modificar el patró de vol fixant-te en què fan els sis o set veïns que volen just al teu costat, que és el que fan els ocells en una bandada.

Això és el que aconseguim aplicant les regles a nivell local: seria indiferent el nombre total de cotxes que hi ha a la ciutat i només ens hauríem de fixar en les accions dels que tenim a prop per modificar el nostre comportament.

P. En moltes ciutats dels Estats Units ja és habitual veure circular cotxes elèctrics. Quan creus que passarà en aquesta part del món?

R. Crec que el que cal ara mateix és que puguis carregar els vehicles elèctrics i per a això hi ha d’haver una xarxa de distribució d’energia. Per exemple, a la zona de Silicon Valley hi ha una xarxa de carregadors molt extensa que ofereix les mateixes característiques que les benzineres. Aquí, en aquesta banda del món, està molt menys desenvolupat, però crec que, quan això es resolgui, el cotxe elèctric entrarà amb molta força.

En termes temporals és difícil de calcular, perquè tenim molta regulació i legislació que afecta l’energia i el transport, però crec que d’aquí a uns deu anys començarem a veure més presència d’aquests vehicles. Que arribi aquest moment també tindrà relació amb les diverses alternatives comercials, és a dir, que no tan sols disposem d’un model sinó que totes les marques els comencin a comercialitzar i la gent s’acostumi al cotxe elèctric, amb els canvis que això implica.

P. Sembla que per arribar a viure en smart cities encara falta molt. De quant temps creus que estem parlant?

R. El cotxe elèctric és un primer pas, però que s’implementin les xarxes de sensors i actuadors (dispositius que poden accionar elements mecànics) que permetin, per exemple, que el transport sigui automatitzat, que tot funcioni amb energia neta, que els ciutadans disposin de molts més serveis o que es puguin interconnectar més sistemes dins d’una ciutat, costarà força més temps, perquè les companyies implicades s’han de posar d’acord.

Si ens fixem en els diferents sistemes que podem tenir a casa, veiem que ara els sensors o eines de Google només es comuniquen amb Google i els seus associats, i així tots; és a dir, no hi ha uns estàndards generals que puguin compartir.

Aquestes companyies tenen els negocis en camps diferents i calen estàndards i homogeneïtzació en certes àrees, com per exemple en l’intercanvi de dades, i també cal definir com es tradueixen les noves aplicacions de cara als ciutadans.

D’altra banda, també hi ha altres temes sensibles que necessitaran solucions com, per exemple, el tractament i protecció de les dades, ja que hi haurà persones que no vulguin posar les seves rutines i informació personal en mans de companyies amb un objectiu dubtós.

P. Actualment el big data és l’epicentre de qualsevol negoci. Serà viable canviar a l’escala que proposa la teva tecnologia?

R. El big data suposa un canvi en el sentit que fa molts anys el problema era accedir a la informació i avui dia el problema és que hi ha massa informació a la qual tenim accés i la dificultat és discriminar la part vàlida de la falsa i el “soroll”. Actualment hi ha poques companyies que es puguin permetre tractar amb big data, però sí que és veritat que aquesta informació és com el “nou petroli”; al final, la informació és poder.

És a dir, fa vint anys feies una carrera universitària i, si et calia una dada, te n’anaves a un llibre a buscar-la; ara entres a Google, que et mostra milers de resultats a l’instant. El problema és que, a nivell humà, tot i que tens un gran avantatge pel fet de tenir accés a aquesta informació, és molt difícil processar-la i dediques molt temps a extreure allò que realment necessites. L’avantatge amb big data és precisament fer aquesta feina en poc temps i d’una manera més precisa.

Si tornem a l’exemple del cotxe autònom, ara mateix un sol vehicle recull el vídeo de la ruta que segueix, les dades que detecta i les que generen els sensors de l’interior del cotxe, les de les persones que van al vehicle, la interacció, etc. Es produeix una quantitat d’informació molt gran i ara s’envia a servidors que són lluny. L’avantatge de la nostra tecnologia és que, com que enviem i processem aquestes dades més a prop, tardem menys temps i, a més, el resultat és més real. Si a més apliquem les “tres regles dels ocells”, el que fem és que el vehicle prengui decisions pròpies a partir del que observa.

Si pensem en el fet que el cotxe et va guiant amb Google Maps, actualment la ruta la calcula un servidor que no és a prop i tampoc no pot veure el trànsit que tens al voltant. Amb fog computing i les tres regles no has d’esperar que el servidor detecti un embús i després enviï el senyal que has de reduir la velocitat, sinó que el vehicle va processant les dades en temps real de manera més precisa. Tot això afavoreix el big data, perquè estem simplificant i enviant dades més “netes” i processades al màxim.

No obstant això, el que canvia la tecnologia fog computing és la infraestructura que permet el trànsit, processament i emmagatzemament de dades als dispositius, de manera que els usuaris finals realment no percebran gaire diferència més enllà d’una bona experiència d’usuari. És com quan truques per telèfon: no saps per quantes antenes passa la trucada, però el que sí que saps al final és si hi ha hagut interferències, si s’ha tallat o no la comunicació i altres detalls per l’estil.

P. A més de l’automoció, en quins altres àmbits es pot aplicar el fog computing? N’hi ha cap d’especialment revolucionari?

R. El fog computing pot ajudar en molts altres camps, a més de l’automoció. Per exemple, el que té més impacte ara mateix són les smart cities i tot el que “hi cap”, com les smart homes, o els transportation systems. En aquell entorn, fog esdevé la plataforma sobre la qual els diversos sistemes d’una ciutat s’executen i el suport on es poden intercanviar dades.

Per posar un altre exemple, també serviria per controlar la feina dels robots en una fàbrica de cotxes, o en el cas de la dinàmica d’una ciutat, per rebre i processar informació de la posició de les persones per saber on hi ha més demanda de transport públic en temps real.

P. La teva recerca sobre el fog computing s’ha acabat? Quin és el pas següent? Ens podries explicar quins nous projectes emprens?

R. La meva recerca personal està una mica aturada, perquè estic centrat en una nova aventura, però sobre les àrees de desenvolupament de fog computing s’ha generat una comunitat molt gran a la qual molta gent contribueix i en la qual hi ha molta gent fent proves i validacions en diverses àrees. Jo crec que el pas següent en aquesta recerca és aconseguir un desplegament a escala, és a dir, que tota una ciutat instal·li les xarxes de sensors.

I, sobre els meus projectes nous, he muntat una empresa a Espanya. Es diu Tocat Labs i treballo amb Consilient Labs Inc., que és als Estats Units, ja que la nostra idea és tenir presència en tots dos països.

Encara estem en les primeres fases de finançament i desenvolupament i no en podem explicar gaires coses, però estem treballant en un nou mètode de machine learning basat en el fet que l’algoritme no memoritzi un patró sinó que entengui, raoni i arribi a conclusions.

Autor fotografia Damián Roca: Manu Mielniezuk