Cualquier usuario de 'smartphone' podrá colaborar en un mapa de contaminación. Imagen: Patrick Langer. Fuente: KIT.
Fotos de Pekín y, más recientemente, de París, ilustran claramente el alcance de la contaminación de polvo fino en las grandes ciudades. Pero ¿qué pasa con nuestro entorno directo? ¿Cuál es la concentración de contaminación cerca de nuestra ruta para correr favorita?
Los científicos del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), de Alemania, están desarrollando un sensor que se puede conectar fácilmente a los teléfonos inteligentes. En el futuro, sus usuarios participarán en la elaboración de un mapa de la contaminación mediante la detección participativa. La precisión del mapa será más alta cuanta más gente participe.
El principio de las mediciones de polvo fino utilizando un teléfono inteligente es el de los sensores ópticos simples. "En lugar de la luz LED convencional por infrarrojo de los sensores, la linterna del smartphone emite luz en la zona de medición. Esta luz es dispersada por el polvo o el humo que pueda existir. La cámara sirve como un receptor y toma una imagen que representa el resultado de la medición. El brillo de los píxeles se puede convertir después en la concentración de polvo", explica el científico computacional Matthias Budde, que ha desarrollado el sistema, en la nota de prensa de KIT.
Los científicos han llevado a cabo mediciones comparativas para demostrar que el principio funciona. Los sensores de teléfonos inteligentes aún no son tan precisos como los instrumentos especializados. Sin embargo, sus costes son mucho más bajos. "Los detectores en las estaciones de medición oficiales son muy precisos, pero también muy grandes, muy caros, y estáticos. En Karlsruhe, por ejemplo, sólo hay dos estaciones de medición", recuerda Budde.
Su plan es mejorar la precisión mediante una alta densidad de medición. Las mediciones realizadas con muchos sensores, adyacentes entre sí, pueden combinarse entre sí para conseguir resultados con una menor imprecisión. Debido a su gran proximidad, los sensores también pueden ser calibrados unos respecto a otros.
Imán
Se prevé que el sensor se conecte al teléfono inteligente por medio de un imán, por ejemplo. No hará falta adaptar la electrónica. Los usuarios que quieran unirse a la colaboración tendrán que descargar la aplicación correspondiente. En el punto de medición deseado, el sensor estará conectado al teléfono móvil y los usuarios tomarán una foto o un vídeo para la medición.
Las imágenes pueden ser evaluadas localmente o transmitidas a un sistema informático que combina los datos con otras mediciones y los envía de vuelta. El dato de concentración de polvo fino aparece entonces en el teléfono.
En la actualidad, el sensor puede medir concentraciones de aproximadamente un microgramo por metro cúbico. Esto es suficiente para la detección de polvo grueso y humo, pero no para las concentraciones de polvo finos típicas, en el rango de los microgramos.
Los científicos planean ahora aumentar aún más la sensibilidad de los sensores. Esto se puede lograr, entre otros modos, mediante el uso de lentes hemisféricas. Esto lo han aplicado los científicos de KIT en un segundo prototipo mucho más pequeño. Además, se seguirán desarrollando los algoritmos de evaluación y los propios smartphones.
Los científicos del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), de Alemania, están desarrollando un sensor que se puede conectar fácilmente a los teléfonos inteligentes. En el futuro, sus usuarios participarán en la elaboración de un mapa de la contaminación mediante la detección participativa. La precisión del mapa será más alta cuanta más gente participe.
El principio de las mediciones de polvo fino utilizando un teléfono inteligente es el de los sensores ópticos simples. "En lugar de la luz LED convencional por infrarrojo de los sensores, la linterna del smartphone emite luz en la zona de medición. Esta luz es dispersada por el polvo o el humo que pueda existir. La cámara sirve como un receptor y toma una imagen que representa el resultado de la medición. El brillo de los píxeles se puede convertir después en la concentración de polvo", explica el científico computacional Matthias Budde, que ha desarrollado el sistema, en la nota de prensa de KIT.
Los científicos han llevado a cabo mediciones comparativas para demostrar que el principio funciona. Los sensores de teléfonos inteligentes aún no son tan precisos como los instrumentos especializados. Sin embargo, sus costes son mucho más bajos. "Los detectores en las estaciones de medición oficiales son muy precisos, pero también muy grandes, muy caros, y estáticos. En Karlsruhe, por ejemplo, sólo hay dos estaciones de medición", recuerda Budde.
Su plan es mejorar la precisión mediante una alta densidad de medición. Las mediciones realizadas con muchos sensores, adyacentes entre sí, pueden combinarse entre sí para conseguir resultados con una menor imprecisión. Debido a su gran proximidad, los sensores también pueden ser calibrados unos respecto a otros.
Imán
Se prevé que el sensor se conecte al teléfono inteligente por medio de un imán, por ejemplo. No hará falta adaptar la electrónica. Los usuarios que quieran unirse a la colaboración tendrán que descargar la aplicación correspondiente. En el punto de medición deseado, el sensor estará conectado al teléfono móvil y los usuarios tomarán una foto o un vídeo para la medición.
Las imágenes pueden ser evaluadas localmente o transmitidas a un sistema informático que combina los datos con otras mediciones y los envía de vuelta. El dato de concentración de polvo fino aparece entonces en el teléfono.
En la actualidad, el sensor puede medir concentraciones de aproximadamente un microgramo por metro cúbico. Esto es suficiente para la detección de polvo grueso y humo, pero no para las concentraciones de polvo finos típicas, en el rango de los microgramos.
Los científicos planean ahora aumentar aún más la sensibilidad de los sensores. Esto se puede lograr, entre otros modos, mediante el uso de lentes hemisféricas. Esto lo han aplicado los científicos de KIT en un segundo prototipo mucho más pequeño. Además, se seguirán desarrollando los algoritmos de evaluación y los propios smartphones.
Datos en bruto
En el futuro, los dispositivos ya no comprimirán las fotos de forma automática, sino que también serán capaces de suministrar los datos en bruto. Esto promete aumentar aún más la precisión de los resultados de la medición. Budde calcula que un sensor de teléfonos inteligentes capaz de detectar el polvo típico fino será desarrollado en el transcurso del próximo año.
La tesis doctoral del científico, sin embargo, no sólo se ocupa de un mayor desarrollo del sensor y de las posibilidades de generar un mapa de contaminación, sino también de la cuestión de cómo motivar a los ciudadanos a que participen. "Muchas personas están intrínsecamente interesadas en estas ofertas, porque ven un beneficio para ellos y para los demás", dice Budde.
Para los que disfrutan de los juegos, un sistema de gamification sería factible. Los usuarios pueden obtener puntos por la recogida de datos o mediciones en ciertos lugares.
Además, la protección de datos es un aspecto importante. "Los usuarios tienen que estar seguros de que el operador evite que sus datos sean espiados o robados y los utilice para otra cosa que no sea el mapa de la contaminación". Una opción es la agregación de datos, gracias a la cual los datos se combinan y empaquetan de tal manera que ya no pueden ser asociados a una persona concreta.
Bosques amenazados
Una iniciativa reciente va en la línea de hacer mapas participativos relacionados con el medio ambiente. El Instituto de Recursos Mundiales (WRI, por sus siglas en inglés), Google, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y un grupo de más de 40 socios internacionales han puesto la plataforma Global Forest Watch, que permitirá monitorizar en tiempo casi real la evolución de los bosques de todo el mundo, y prevenir y combatir su deforestación.
Las comunidades indígenas podrán además subir alertas y fotografías cuando invadan sus tierras. También las organizaciones no gubernamentales pueden identificar puntos críticos de deforestación, movilizar la acción y reunir pruebas para que los gobiernos y las empresas se hagan responsables.
En el futuro, los dispositivos ya no comprimirán las fotos de forma automática, sino que también serán capaces de suministrar los datos en bruto. Esto promete aumentar aún más la precisión de los resultados de la medición. Budde calcula que un sensor de teléfonos inteligentes capaz de detectar el polvo típico fino será desarrollado en el transcurso del próximo año.
La tesis doctoral del científico, sin embargo, no sólo se ocupa de un mayor desarrollo del sensor y de las posibilidades de generar un mapa de contaminación, sino también de la cuestión de cómo motivar a los ciudadanos a que participen. "Muchas personas están intrínsecamente interesadas en estas ofertas, porque ven un beneficio para ellos y para los demás", dice Budde.
Para los que disfrutan de los juegos, un sistema de gamification sería factible. Los usuarios pueden obtener puntos por la recogida de datos o mediciones en ciertos lugares.
Además, la protección de datos es un aspecto importante. "Los usuarios tienen que estar seguros de que el operador evite que sus datos sean espiados o robados y los utilice para otra cosa que no sea el mapa de la contaminación". Una opción es la agregación de datos, gracias a la cual los datos se combinan y empaquetan de tal manera que ya no pueden ser asociados a una persona concreta.
Bosques amenazados
Una iniciativa reciente va en la línea de hacer mapas participativos relacionados con el medio ambiente. El Instituto de Recursos Mundiales (WRI, por sus siglas en inglés), Google, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y un grupo de más de 40 socios internacionales han puesto la plataforma Global Forest Watch, que permitirá monitorizar en tiempo casi real la evolución de los bosques de todo el mundo, y prevenir y combatir su deforestación.
Las comunidades indígenas podrán además subir alertas y fotografías cuando invadan sus tierras. También las organizaciones no gubernamentales pueden identificar puntos críticos de deforestación, movilizar la acción y reunir pruebas para que los gobiernos y las empresas se hagan responsables.