Inteligencia artificial para identificar con mayor precisión la contaminación por minas terrestres

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Cada año, las minas terrestres matan a habitantes de países asolados por la guerra. Innovadora herramienta podría salvar vidas.

Mateo Dulce Rubio, que creció en Bogotá (Colombia), oía cada pocos días una noticia familiar: alguien había pisado otra mina terrestre. La explosión lo había matado o herido.

Aunque la capital estaba lejos de las zonas del país asoladas por la guerra, estos accidentes permanecían en su mente.

Colombia lleva aproximadamente seis décadas envuelta en un conflicto con grupos rebeldes armados.

Los guerrilleros han enterrado miles de minas terrestres en zonas rurales, poniendo a cientos de miles de personas en riesgo de muerte, desmembramiento y desplazamiento.

Los recientes esfuerzos por eliminar los explosivos han reducido las bajas, pero las víctimas reportadas han sido cada vez más civiles.

Dulce Rubio es ahora estudiante de doctorado de quinto año en la Universidad Carnegie Mellon, donde estudia políticas públicas en el Heinz College of Information Systems and Public Policy y estadísticas en el Dietrich College of Humanities and Social Sciences.

Según Dulce Rubio, la gente en Estados Unidos no es consciente de los peligros de las minas terrestres en países como Colombia.

“Afecta sobre todo a países del tercer mundo, países en desarrollo, pero en esos países es un problema muy, muy importante”, dijo.

Por eso, hace unos tres años, Dulce Rubio comenzó a liderar un equipo de compañeros de clase y profesores para desarrollar un sistema de tres frentes para identificar con mayor precisión la contaminación por minas terrestres.

Desde entonces han colaborado con el Servicio de Acción contra las Minas de las Naciones Unidas (UNMAS) para perfeccionar el sistema, llamado RELand.

Una organización humanitaria de Colombia lo ha estado probando en el campo en dos municipios durante más de un año.

Estas organizaciones han tenido recursos limitados para comprender dónde se encuentran las minas terrestres; RELand utiliza inteligencia artificial para proporcionar predicciones más precisas.

Hasta ahora, Dulce Rubio y varios miembros del profesorado creen que los resultados de la prueba de campo del sistema son prometedores.

Rory Collins, asesor de gestión y análisis de información global de la Oficina de Servicios para Proyectos de las Naciones Unidas, escribió en un comunicado que la inteligencia artificial ha ayudado a la organización a eliminar minas terrestres de manera más eficiente en Colombia y ha hecho que sus empleados estén más seguros.

Las minas terrestres y otros restos explosivos de guerra mataron o hirieron al menos a 4.710 personas en al menos 49 países en 2022, según un informe reciente de la Campaña Internacional para la Prohibición de las Minas Terrestres, a la que está afiliada la campaña colombiana.

Ucrania informó de 608 víctimas. Afganistán documentó 303. Colombia registró 145.

Las organizaciones humanitarias están trabajando para eliminar las minas terrestres de estos países, pero los explosivos pueden ser difíciles de encontrar.

La financiación para el trabajo también es limitada, lo que significa que las organizaciones a menudo necesitan decidir qué zonas contaminadas priorizar.

Por lo general, estiman dónde se encuentran las zonas de peligro encuestando primero a los residentes y analizando los datos históricos sobre minas terrestres.

Dulce Rubio y el resto del equipo de investigación creen que el sistema RELand, si se replica, puede mejorar ese proceso.

“Hay mucha incertidumbre sobre dónde desplegar equipos y eso está afectando tanto a los resultados operativos como a la financiación“, continuó.

“Pasan la mayor parte del tiempo simplemente yendo a lugares donde no están seguros de si la zona está realmente contaminada”.

El componente principal de RELand es un programa informático que utiliza el aprendizaje automático, una forma de inteligencia artificial, para estimar el riesgo que suponen las minas terrestres para una zona.

Otro componente es un conjunto de datos, con el que se entrena al programa informático para tomar sus decisiones.

El conjunto de datos incluye información geográfica, variables sociodemográficas e indicadores de que existen restos de guerra.

El componente final es una interfaz web interactiva que presenta los hallazgos del programa informático.

La Campaña Colombiana para la Prohibición de las Minas Terrestres, la organización humanitaria que ha estado probando RELand, implementó el sistema por primera vez a fines del verano de 2023.

A fines de ese año, la organización había descubierto tres minas terrestres en una región en la que RELand predijo que habría muchas.

En la otra región, en la que se predijo que habría pocas minas terrestres, la organización no había encontrado ninguna.

Hasta mayo de 2024, no se han encontrado otras minas terrestres en ninguna de las zonas.

Dulce Rubio pidió asesoramiento sobre su enfoque de la investigación a Alexandra Hiniker, directora de la Iniciativa de Sostenibilidad de la CMU.

Hiniker pasó años en Camboya, Laos y Líbano trabajando para prohibir las minas terrestres y las municiones en racimo, y dijo que RELand podría ayudar a las organizaciones humanitarias a tomar mejores decisiones sobre dónde concentrar su tiempo y recursos.

La limpieza de minas terrestres garantiza que las comunidades puedan construir infraestructura, los niños puedan jugar al aire libre de forma segura y los residentes puedan vivir una vida plena, dijo Hiniker.

Dulce Rubio no tenía pensado investigar sobre minas terrestres en su programa de doctorado hasta su segundo año, cuando tomó un curso sobre “Métodos de inteligencia artificial para el bien social“.

Trabajó con otros dos estudiantes para proponer una solución a un problema social utilizando inteligencia artificial.

Al final del semestre, Dulce Rubio y los demás estudiantes habían desarrollado un marco inicial para RELand y habían obtenido algunos resultados alentadores.

Los estudiantes querían continuar con su investigación, por lo que su profesora, Fei Fang, aceptó permanecer como asesora.

Fang, profesora asociada de software y sistemas sociales en la Facultad de Ciencias de la Computación, se ha reunido con ellos al menos dos veces al mes durante el último año.

Hoda Heidari, Rayid Ghani y Silvia Borzutzky, profesores de Heinz College y de la Facultad de Ciencias de la Computación, también han colaborado con los estudiantes o han proporcionado comentarios sobre su trabajo.

Fang animó a Dulce Rubio a presentar los primeros hallazgos del equipo a una organización humanitaria en Colombia, ya que creía que sus comentarios serían valiosos.

Finalmente, Dulce Rubio se puso en contacto con un empleado de UNMAS que desde entonces ha ayudado al equipo a tener en cuenta las limitaciones geográficas y la falta de denuncias, entre otros problemas.

Después de varias conversaciones con Dulce Rubio, el servicio lo puso en contacto con organizaciones humanitarias colombianas que el gobierno ha aprobado operaciones de remoción de minas terrestres.

Dulce Rubio presentó RELand a la Campaña Colombiana para la Prohibición de las Minas Terrestres, y los miembros de la organización aceptaron probar el sistema.

Según la ley colombiana, las personas de las comunidades afectadas deben realizar las operaciones, un requisito que en parte tiene como objetivo emplear a los residentes.

Dulce Rubio voló a Colombia en mayo de 2023 para capacitarlos en RELand, y comenzaron a implementar el sistema ese agosto.

Se ha mantenido en contacto con la organización, que seguirá probando RELand durante otro año.

Hiniker dijo que valora el compromiso continuo de Dulce Rubio con las personas y las organizaciones directamente afectadas por este problema.

“Las personas directamente afectadas son las que mejor conocen el problema, los entresijos de cómo está sucediendo realmente en el terreno“, dijo Hiniker.

“Si no se tiene en cuenta la realidad sobre el terreno, se puede llegar a causar daños”.

Siqi Zeng, que diseñó el algoritmo para RELand cuando era estudiante de grado de matemáticas, dijo que el proyecto le enseñó sobre la colaboración y consolidó su interés en desarrollar modelos de inteligencia artificial confiables.

Se graduó de la CMU en 2023 y ahora está en el programa de doctorado en informática de la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign.

“Trabajamos en este sistema durante bastante tiempo, por lo que nos enfrentamos a muchos desafíos que no esperábamos al principio”, dijo Zeng.

“Aprendí mucho sobre los desafíos de implementar algoritmos de inteligencia artificial en la práctica”.

El trabajo del equipo de investigación fue nombrado finalista en un concurso INFORMS que tiene como objetivo destacar el trabajo estudiantil más interesante que ha impulsado un cambio tangible.

Dulce Rubio también fue invitado a una sesión, dirigida por el Centro Internacional de Desminado Humanitario de Ginebra, sobre el uso de la inteligencia artificial para la acción contra las minas.

Dulce Rubio cree que RELand puede ayudar a los países afectados por la guerra y los conflictos civiles.

La falta de acceso a la tierra ha contribuido a los conflictos armados en Colombia, afirmó, y ese problema sólo ha continuado porque la tierra sigue contaminada con explosivos.

“Poder recuperar estas tierras como parte de sus territorios y de sus vidas”, dijo, “es en realidad algo que puede impulsar una paz más duradera y estable”.

Fuente: ACM