IA: máquinas inteligentes para una nueva era

Brazos robóticos para uso en hospitales
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Investigadores del CREB han participado en el diseño de brazos robóticos para dar apoyo durante las intervenciones quirúrgicas, en el proyecto SARAS

Brazo robótico montando piezas de un vehículo
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La digitalización de la industria centra el proyecto estratégico Looming Factory, en el que trabaja el MCIA

Dos robots mascota, en primer término un dinosaurio
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Con los robots mascota se reduce el sufrimiento de niños hospitalizados, como el que se ha ensayado en el proyecto CASPER del IDEAI

Imagen histopatológica de melanoma extraída durante una biopsia cutánea
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Imagen histopatológica de melanoma extraída durante una biopsia cutánea. El mapa de calor superpuesto indica la importancia que ha tenido cada región durante el procesdo de predicción del modelo de 'Deep Learning' y forma parte del proyecto AIMING

La ética como premisa

La UPC está contribuyendo de forma decisiva a que Cataluña se convierta en un motor en IA en Europa y lo hace introduciendo una perspectiva ética en la investigación. Con esta premisa, investigadores e investigadoras de la Universidad están en la primera línea del grupo de expertos que asesoran a los gobiernos. Proyectos como Inteligencia Artificial para la Unión Europea (AI4EU) marcan la hoja de ruta en IDI en el ámbito de la IA en Europa para los próximos diez años (ampliar información).

Una vertiente ética que impregna la formación de grado, máster y doctorado de la UPC.

Soluciones para la sostenibilidad

Las tecnologías de IA ayudan también a conseguir los retos de la sostenibilidad. En línea con el Objetivo de Desarrollo Sostenible (ODS) de conservación de la biodiversidad marina, varios grupos de la UPC desarrollan algoritmos de alto rendimiento y utilizan imágenes por satélite, técnicas de detección remota y aprendizaje automático para detectar iubartes y ballenas grises en las aguas de California, dentro del proyecto 'Detectability of humpback and gray whales in satellite imagery off California'.

La inteligencia artificial está revolucionando la medicina, la gestión de las ciudades o el arte. Es una tecnología que va a transformar la era postindustrial y la relación de las personas con las máquinas. El desarrollo, aplicación y aspectos éticos de esta tecnología son también retos de la UPC.

04/10/2022

Encontrar la cura de enfermedades como el Alzheimer puede parecer hoy en día una utopía. Pero, ¿y si fuera posible detectarlas cuando ni siquiera han aparecido los primeros síntomas? Así, podrían diseñarse estrategias de intervención tempranas y minimizar el impacto de la enfermedad. Es lo que trata de conseguir el Grupo de Procesamiento de Imagen y Vídeo (GPI) de la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC), en colaboración con el Barcelonaβeta Brain Research Center (BBRC), que desarrolla una herramienta que, con técnicas de inteligencia artificial (IA), combina datos de las imágenes de resonancia magnética con datos demográficos y genéticos. Con estos datos y los algoritmos adecuados se pueden encontrar personas con riesgo de sufrir Alzheimer. Una tecnología que se diseña en el marco del proyecto AIMING y que quiere aplicarse también para el diagnóstico del melanoma y del cáncer de mama, y para ayudar en la elección de la mejor quimioterapia. Éste es un ejemplo de cómo la aplicación de la IA puede mejorar el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades.

Mediante las tecnologías de visión artificial, también se potencia el trabajo en red y mejora la asistencia a los pacientes. Así se pone de manifiesto en el proyecto DigiPatICS, con el IDEAI al frente, centrado en optimizar el proceso diagnóstico anatomopatológico en red de los hospitales del Instituto Catalán de la Salud. Desde imágenes médicas y diagnósticos más precisos a un análisis y gestión de los datos más rápido y eficaz, la IA se convierte en una herramienta clave para apoyar la práctica médica y, en definitiva, para contribuir a mejorar la salud. En este sentido, para potenciar actuaciones de aplicación del IA en el ámbito sanitario y asistencial, desde el Instituto de Robótica e Informática Industrial (IRI) —centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la UPC—, se está impulsando la creación de un nuevo laboratorio abierto de robótica asistencial que aloje a diferentes entidades del sector healthcare.

Pero las aplicaciones de la IA en el ámbito de la medicina van mucho más allá. En la UPC varios grupos de investigación diseñan brazos robóticos para dar apoyo durante las intervenciones quirúrgicas. Es el caso del proyecto SARAS en el que ha tomado parte el Centro de Investigación en Ingeniería Biomédica (CREB). La IA también ayuda a hacer más fácil la estancia de los niños hospitalizados. Con los robots mascota creados como compañeros de habitación se reduce el sufrimiento de niños y niñas internados en centros como el Hospital Sant Joan de Déu de Barcelona. El proyecto que impulsa el Intelligent Data Science and Artificial Intelligence Research Center (IDEAI-UPC) ha recibido el nombre de un niño, el fantasma CASPER.

Mediante algoritmos que analizan imágenes de vídeo y detectan patrones, será posible prevenir suicidios en los trenes. Así se ha demostrado en el proyecto Anomaly Fase O, en el que participan investigadores del Grupo de Ingeniería del Conocimiento y Aprendizaje Automático (KEMLG), del IDEAI y del Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Computación (BSC).

Otro sector que se está beneficiando del desarrollo de tecnologías innovadoras basadas en IA es la agricultura. Un ejemplo es CANOPIES, un proyecto europeo participado por el IRI y la Unidad de Mecanización Agraria de la UPC gracias al que se están creando robots cooperativos para la recolección de uva de mesa.

Según explica la directora del IDEAI, Karina Gibert, “la IA representa uno de los motores más importantes del cambio de paradigma hacia la transformación digital y permite el viraje hacia una sociedad digital, que desde la visión europea queremos que sea centrada en la persona, orientada al bien común, alineada con la Agenda 2030 y los ODS. Los avances en el conocimiento, la detección y el tratamiento de las enfermedades, y la promoción de estilos de vida saludable, la personalización en las propuestas de consumo e incluso los mecanismos de participación directa abren las puertas de una sociedad que desearíamos que fuera más justa e igualitaria".

La transformación digital de la industria

Plaques solars

La digitalización de la industria, mediante fábricas conectadas donde los procesos estarán automatizados y personas y robots trabajarán de forma coordinada, es el futuro inmediato para el que está trabajando el Centro de Investigación en Control de Movimiento y Aplicaciones Industriales (MCIA). El grupo coordina el proyecto estratégico Looming Factory.

En el ámbito industrial, una de las grandes necesidades también es flexibilizar la demanda energética de los procesos productivos para acelerar la transición energética hacia un modelo más sostenible y abaratar el coste del precio de la energía integrándola en la planificación de la producción. En este sentido, el Centro de Innovación Tecnológica en Convertidores Estáticos y Accionamientos (CITCEA), que es un referente en investigación en este campo, investiga la tecnología necesaria para dar respuesta a estos retos, dentro del proyecto europeo FLEX4FACT, del que es el coordinador científico.

En otro gran proyecto europeo, denominado BD4OPEM y liderado por el CITCEA, se impulsan soluciones innovadoras en big data e intel·ligència artificial aplicadas al sector energético para mejorar la gestión de las redes eléctricas. Concretamente, se desarrola una plataforma, alojada en la nube (analytic toolbox) que integrará servicios basados en IA para mejorar la monitoritzación, la operación, el mantenimento y la planificación de las redes eléctricas de distribución (ampliar  información).

Del corrector automático a la creación artística
La IA no es el futuro, sino el presente, con tecnologías que se han ido introduciendo en nuestro día a día de forma progresiva y otras que todavía están por explorar. Desde que en 1950 el matemático británico Alan Turing abriera el debate sobre la capacidad de razonar de las máquinas hasta la actualidad, hemos asistido a una revolución en el desarrollo de estas tecnologías, que se encuentran en aplicaciones tan cotidianas y diversas como los sistemas de corrección automática de los teléfonos inteligentes, los asistentes virtuales o los sistemas de asistencia a la conducción.

Hogares inteligentes, con sistemas domóticos que regulan el confort térmico o que realizan la compra de manera automatizada. Ciudades conectadas, donde servicios como mensajería, movilidad o redes eléctricas se gestionan con IA.

La digitalización de la industria, mediante fábricas conectadas donde los procesos estarán automatizados y personas y robots trabajarán de forma coordinada, es el futuro inmediato para el que está trabajando el Centro de Investigación en Control de Movimiento y Aplicaciones Industriales (MCIA). El grupo coordina el proyecto estratégico Looming Factory.

La IA también está cada vez más presente en la creación artística. Artistas, científicos y otros profesionales exploran la interrelación entre ambos mundos en plataformas como el AI and Music S+T+ARTS Festival, que han organizado conjuntamente Sónar, la UPC y Betevé. Éste es el objetivo también del Thinking Lab, un laboratorio de investigación aplicada liderado por el IDEAI y el Centro de la Imagen y la Tecnología Multimedia (CITM) de la UPC y coordinado junto con Sónar, en el marco del mismo proyecto.

La IA, ¿una aliada de la privacidad?

La IA está acelerando la transformación de la industria y la sociedad en un proceso que no está exento de riesgos, como los que pueden afectar a la seguridad de los datos. ¿Cómo se puede garantizar el acceso a los servicios de la red sin poner en riesgo los datos personales? En este campo tienen mucho que decir proyectos como COMPROMISE, en los que participa el grupo de investigación Smart Services for Information Systems and Communication Networks (SISCOM), utilizando técnicas de machine learning para mejorar los protocolos de comunicación y proteger la privacidad. En este contexto, se desarrolla una aplicación para analizar datos de los sensores de los teléfonos inteligentes y predecir así el tipo de transporte que utilizará la ciudadanía. El objetivo es mejorar la gestión de la movilidad urbana.

La democratización del acceso a los datos es otro de los retos en IA. En esta línea, el grupo de investigación Integrated Software, Service, Information and Data Engineering (inSSIDE) diseña una plataforma compartida para mejorar el acceso al ecosistema de datos de Barcelona y la gestión de la ciudad desde el punto de vista de los servicios públicos. Una tarea que se desarrolla en el marco del proyecto 'An Automatic Data Discovery Approach to Enhance Barcelona's Data Ecosystem'.

Otra de las cuestiones que preocupa a la comunidad científica es cómo evitar que la IA reproduzca los sesgos presentes en la sociedad. ¿Cómo hacer posible, por ejemplo, que los traductores automáticos sean inclusivos y tengan en cuenta las lenguas minoritarias? En este reto está inmerso el Centro de Tecnologías y Aplicaciones del Lenguaje y el Habla (TALP), que crea sistemas de traducción automática más eficientes y que cumplen estos requerimientos.