Aplicación de inteligencia artificial para alertar sobre posibles explosiones en minas subterráneas en Colombia

Esta es la propuesta de investigadores de la Facultad de Minas y de la UCL (University College London) quienes llevaron a cabo una extensa investigación sobre explosiones de metano en las minas de carbón subterráneas en Colombia, tomando como punto de partida la explosión en la mina Tópaga en el año 2021.

La inteligencia artificial ha comenzado a ser ampliamente usada en el mundo para mejorar procesos de seguridad, protección y vigilancia en diferentes ámbitos. En este caso, la inteligencia artificial al servicio de la predicción temprana de posibles explosiones de metano en las minas de carbón subterráneas fue el interés investigativo de Luis Vallejo, Astrid Blandón, Sebastian López, Jorge Molina, Andrés Ortiz, David Soto, José Torero, Alejandro Toro y Alejandro Molina, quienes a través del caso de la explosión de 2021 en la mina de Tópaga, donde 12 mineros perdieron la vida, se preguntaron, cómo la inteligencia artificial podría reducir y evitar más tragedias como las vividas en Colombia y muchas otras partes del mundo. 

Con un proceso que incluyó un análisis geológico detallado, una caracterización profunda de diferentes muestras de carbón y otras evidencias, y otros análisis soportados con herramientas de modelado físico, la propuesta del uso de inteligencia artificial para la detección temprana de riesgos de explosión por metano en minas de carbón subterráneas comenzó a construirse. La evidencia recolectada en la reconstrucción del caso de Tópaga indicaba que los detectores de metano individuales, como el que llevaba una de las víctimas, mostraba datos que indicaban posibles riesgos, sin embargo, esta información no se aprovechaba, algo que la IA podría hacer, en palabras del profesor Alejandro Molina “la inteligencia artificial puede usarse para alertar sobre escenarios donde es inminente una explosión de metano. La idea es que los algoritmos de inteligencia artificial pueden entrenarse para usar información que generan actualmente las minas, como las mediciones de concentración de gases explosivos que realizan los exploradores mineros en su actividad diaria, para encontrar patrones que alerten sobre una posible explosión.”

Mejorar la seguridad frente a peligros inminentes de explosión o incendios es uno de los objetivos de la propuesta, pero ¿qué permite realmente el uso de inteligencias artificiales en minas subterráneas en términos de seguridad?, frente a esto el profesor Molina indica “el uso de sistemas de inteligencia artificial permitiría analizar mucha información de forma automática, de tal forma que la autoridad minera pudiera detectar posibles escenarios de explosiones. Sería equivalente a tener muchos ojos mirando la situación de seguridad contra explosiones en todas las minas del país, todos los días y al mismo tiempo. De esta manera los esfuerzos de la autoridad minera se puedan concentrar en los casos potencialmente más peligrosos”.

Es así que queda evidenciada la potencialidad del uso de inteligencias artificiales para prevenir y evitar los riesgos de explosiones e incendios en minas subterráneas, sin embargo, entender el funcionamiento de la inteligencia artificial y su capacidad de alimentarse de los conocimientos propios del ser humano, puede ser una tarea difícil. Entonces ¿cómo fue el proceso práctico con la inteligencia artificial en el caso de esta investigación? Frente a esto el profesor refirió “El ejercicio que hicimos fue suponer que los datos de un detector de gases personal de un minero se suben cada día a la nube, algo posible dada la ubicuidad de telefonía celular. Allí se analizan y se identifican patrones que indican de una mayor posibilidad de explosión, como concentraciones de metano superiores al 1% que se observan con alta frecuencia. Al mismo tiempo desarrollamos simulaciones mediante dinámica de fluidos computacional (CFD), en las cuales recreamos un posible escenario que dio lugar a una explosión de metano que dejó 12 víctimas mortales en el municipio de Tópaga,  Boyacá, en el 2021. Y entrenamos una red neuronal para identificar ese como un caso de alta probabilidad de explosión. Posteriormente verificamos que esa red neuronal tenía la habilidad de alertar sobre una inminente explosión cuando recreamos, mediante CFD, casos de concentraciones típicas de metano en minas.”

Llegar al planteamiento del uso de inteligencias artificiales para mejorar procesos en las minas subterráneas es algo fácil de imaginar teniendo en cuenta el acelerado proceso que esta tecnología tiene en el mundo, sin embargo, llegar a este planteamiento en términos de predicción para la protección de vidas humanas puede no ser una conclusión tan inmediata, frente a la pregunta sobre cómo se llega a la hipótesis de esta investigación, el profesor Molina responde “Se llegó a plantear esta aplicación de IA para alertar sobre casos de posible explosión de metano en Minas pues en el incidente en Tópaga descubrimos que en múltiples ocasiones antes del día de la explosión,  los detectores de gases  personales de los mineros evidenciaron condiciones que deberían haber alertado sobre una explosión. Nos resultó obvio, entonces, que todos esos datos que en este momento no se usan, deben comenzar a analizarse constantemente para alertar a las autoridades de tal forma que puedan concentrar sus esfuerzos donde se necesitan. Este análisis sólo sería posible usando tecnologías emergentes, como el Internet de las cosas y la IA. Temas que hemos abordado, gracias a un proyecto que hemos desarrollado  con la financiación de la Royal Academy of Engineering de Inglaterra y en asociación con UCL (University College London), en los últimos dos años.”

Por/TTS