La inteligencia artificial avanza en el control del tráfico aéreo

Aunque ha sido menos visible en los últimos años, debido al menor tráfico aéreo a causa de la pandemia mundial de la COVID19, existe un problema de capacidad en el sistema europeo de gestión del tráfico aéreo, especialmente en el ámbito del control de tráfico aéreo. La digitalización y las soluciones de automatización son fundamentales para resolver este problema. El uso de la inteligencia artificial es cada vez más común dentro de la automatización, y el control del tráfico aéreo no puede ser una excepción. Uno de los proyectos que apuntan a la futura aplicación de la inteligencia artificial en el control del tráfico aéreo es AISA (Artificial Intelligence Situational Awareness foundation for advancing automation). El objetivo no es, obviamente, sustituir al ser humano, sino todo lo contrario: garantizar que los controladores aéreos obtengan más y mejor información para realizar su trabajo.

En el proyecto se ha explorado la construcción de un sistema inteligente y consciente de la situación, impulsado por la inteligencia artificial, en lugar de herramientas aisladas como los sistemas de detección de conflictos o predicción de la trayectoria. Los expertos de AISA han evaluado si se puede desarrollar un sistema inteligente que adquiera la misma consciencia situacional que el controlador de tráfico aéreo (ATCO), y si el hecho de compartir la misma conciencia situacional de equipo entre los ATCO y la inteligencia artificial, les permite llegar a las mismas conclusiones cuando se enfrentan a la situación de tráfico aéreo, así como ser capaces de alcanzar un similar razonamiento para la toma de decisiones.

Experimentos realizados

Para explorar la idea del proyecto, se llevaron a cabo varios experimentos en colaboración con la Universidad de Ciencias Aplicadas de Zúrich en Suiza, Skyguide (proveedor de servicios de navegación aérea de Suiza) y la Universidad de Zagreb en Croacia.

Se realizó un primer experimento en noviembre de 2021 con 20 controladores aéreos con licencia. El objetivo era evaluar la conciencia de la situación de cada uno de los ATCO y, posteriormente, compararla. Se utilizaron varios métodos para medir la conciencia de la situación de los ATCO: calificación subjetiva, análisis de la mirada mediante seguimiento ocular y medición implícita del rendimiento.

En enero de 2022, se realizó un segundo experimento. Los resultados del sistema de conciencia de la situación de la inteligencia artificial se tradujeron en entradas orales y se dieron a 16 controladores de tráfico aéreo con licencia. En uno de los escenarios, los participantes pudieron interactuar libremente con los pilotos (condición interactiva); en el resto de los escenarios, los controladores aéreos observaron y ejecutaron las acciones que se registraron previamente en el experimento 1 (condición "solo observar"). Se pidió a los controladores aéreos que juzgaran la utilidad de las entradas de conocimiento de la situación de la inteligencia artificial y que dieran su opinión sobre su experiencia al interactuar con la herramienta basada en la inteligencia artificial.

Para cuantificar adecuadamente la precisión y la funcionalidad de las estimaciones y predicciones del sistema de conocimiento de la situación de la inteligencia artificial en la fase de implementación del proyecto, se realizaron más simulaciones en abril de 2022. Basándose en los datos recogidos en el experimento inicial, se volvieron a calcular las estimaciones y predicciones del sistema de conciencia de la situación de la máquina.

Investigadores trabajando en el proyecto AISA. (Foto: UPM)

El proyecto AISA ha estado coordinado por la Facultad de Ciencias del Transporte y del Tráfico de la Universidad de Zagreb y el consorcio europeo participante lo conforman otras cuatro universidades: la Universidad Johannes Kepler de Linz en Austria, la Universidad Técnica de Brunswick​ en Alemania, la Universidad de Ciencias Aplicadas de Zúrich en Suiza, y la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en España; así como el proveedor de servicios de navegación aérea Skyguide y la empresa Slot Consulting.

La participación de la UPM se ha realizado a través del Grupo de Investigación en Navegación Aérea (GINA), que ha participado en dos paquetes de trabajo. El primero de ellos ha consistido en diseñar una herramienta utilizando técnicas de aprendizaje automático (una modalidad de inteligencia artificial) para identificar pérdidas de separación en el espacio aéreo. El segundo, en paralelo a los experimentos, una evaluación de riesgos sobre ese futuro sistema AISA. “Se trata de un análisis de seguridad mediante la identificación de peligros, el análisis de los mismos y sus riesgos (basados en la probabilidad y la gravedad) y la aportación de medidas de mitigación ante la introducción de la inteligencia artificial junto a los controladores de tráfico aéreo”, explican los investigadores de la UPM.

Durante los dos años y medio de duración del proyecto, se han incorporado al mismo varios alumnos de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (ETSIAE), a través de prácticas curriculares y extracurriculares. “Este proyecto ha permitido acercar a los estudiantes a las líneas de investigación tanto de GINA como del departamento de Sistemas Aeroespaciales, Transporte Aéreo y Aeropuertos (SATAA) y, dar a alumnos en los últimos años de grado y máster, la oportunidad de trabajar en un campo relacionado con su ámbito de estudio”, explican desde GINA.

Resultados disponibles online

Ahora que se ha finalizado el proyecto y demostrado a través de los experimentos realizados que es posible que la inteligencia artificial adquiera una consciencia situacional similar a los controladores aéreos, toda la información y trabajo generado por AISA puede encontrarse en la web del propio proyecto:

Aisa-project.eu