La calidad del aire en Johannesburgo nunca se ha medido de forma sistemática.
Por Shaun Smillie, Universidad de Wits
Al igual que en muchas otras ciudades del mundo, los científicos han luchado por desarrollar sistemas de monitoreo rentables que proporcionen datos precisos en tiempo real sobre la contaminación atmosférica. Esto está a punto de cambiar gracias a la tecnología local y al poder de la inteligencia artificial.
Durante los últimos dos años, la Universidad de Wits, junto con colaboradores de todo el mundo, ha estado desarrollando y probando un nuevo sistema de monitoreo de la calidad del aire impulsado por inteligencia artificial, llamado AI_r .
El estudio piloto consistió en la instalación de sensores a lo largo de la autopista M1, cerca de la universidad. Posteriormente, se llevó a cabo la siguiente fase del despliegue, que incluyó la instalación de más de 500 dispositivos de monitoreo de la calidad del aire en ubicaciones estratégicas de Gauteng. Este sistema de monitoreo de la calidad del aire, impulsado por inteligencia artificial, permite a las personas comprender los riesgos para la salud que plantea la contaminación atmosférica.
La IA reduce los costes
Tradicionalmente, la monitorización de la calidad del aire se ha visto dificultada por la necesidad de contar con equipos de expertos altamente especializados para interpretar los datos. «Esto lo hace extremadamente costoso, e incluso los países del hemisferio norte no pueden permitírselo. Por eso utilizamos inteligencia artificial para interpretar los datos», afirma el profesor Bruce Mellado, líder del proyecto e investigador del Instituto de Física de Partículas de Colisionadores de Wits.
La IA nos permite interpretar los datos, realizar pronósticos automáticamente en tiempo real y crear modelos basados en ellos; ahí reside la mayor parte de los costes. Estamos generando una gran cantidad de datos y conjuntos de datos únicos que se integrarán en lo que se convertirá en el modelo de calidad del aire más sofisticado basado en inteligencia artificial, probablemente del mundo.
La propia experiencia de Mellado como físico de partículas en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN y la formación de sus estudiantes en dicho centro internacional han proporcionado a su equipo una valiosa experiencia en el manejo de macrodatos, que se aplica al sistema de monitorización de la calidad del aire. Utilizó un enfoque similar para crear el panel de control de COVID-19 de Gauteng, que permitió a las autoridades sanitarias predecir nuevos brotes durante la pandemia.
El sistema AI_r ha captado la atención internacional y Mellado y su equipo ganaron el Premio ODESS 2025 en Francia, superando a 350 participantes de todo el mundo. El premio se otorgó en reconocimiento al diseño y la implementación del sistema de monitoreo ambiental basado en inteligencia artificial.
Cómo ‘ver’ el aire
Cada sensor del sistema utiliza un láser para cuantificar la concentración de partículas en el aire. Los datos se transmiten por Wi-Fi e Internet. El sistema es modular, lo que permite actualizar los sensores para monitorizar diferentes sustancias químicas y contaminantes ambientales.
AI_r ya está proporcionando una instantánea del aire que respiran los habitantes de Johannesburgo a diario.
Uno de los problemas que ya se ha detectado es el de los incendios en vertederos ilegales en Johannesburgo, incluido uno que se produce con regularidad en Kya Sands, al noroeste de la ciudad. Según la Dra. Mpho Mathebula, del Departamento de Psicología de Wits, quien ha estado estudiando el efecto de estos incendios en los residentes, se han reportado casos de personas que experimentan mareos y dificultades para respirar, e incluso algunas que han requerido hospitalización.
Mientras continúan los trabajos para determinar qué contaminantes se liberan en estos incendios, la red de sensores AI_r ha podido detectar y rastrear cómo se propaga el humo del incendio del vertedero de Kya Sands por toda la ciudad, cubriendo áreas donde viven cientos de miles de residentes.
La contaminación atmosférica mata a millones de personas cada año. La Organización Mundial de la Salud estima que alrededor de siete millones de personas mueren prematuramente por enfermedades atribuidas a la contaminación del aire en los hogares, causada por los combustibles y el queroseno utilizados para cocinar.
«No pretendemos recabar nuevas pruebas para demostrar cómo la mala calidad del aire afecta a la salud de la población. Eso ya se sabe. Lo que buscamos es encontrar herramientas que permitan al gobierno comprender la gravedad del problema y qué zonas son las más afectadas», afirma Mary Kawonga, profesora de la Facultad de Salud Pública de Wits y también participante en el proyecto.
En el futuro, la cantidad de datos en tiempo real generados por el sistema de monitoreo podría permitir realizar pronósticos. Una aplicación en un teléfono podría, por ejemplo, alertar sobre un aumento repentino en la calidad del aire en un suburbio específico horas antes de que ocurra.
«La previsión no se realiza solo en función del tiempo, sino también en función del espacio», afirma Mellado.
Si bien estos sensores pueden proporcionar datos que ayuden a identificar problemas, para Mathebula, esta herramienta puede, en última instancia, ayudar a los ciudadanos en su lucha por un futuro más saludable. «Esta herramienta empoderará a la comunidad para abogar por entornos más limpios y saludables», concluye.
