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 Geocientíficos del SGC desarrollan innovadora plataforma para analizar sismos volcánicos con inteligencia artificial

Los creadores de LAKIY sueñan con la expansión mundial de esta plataforma

​Los creadores de LAKIY sueñan con la expansión mundial de esta plataforma.​

Geocientíficos del SGC desarrollan innovadora plataforma para analizar sismos volcánicos con inteligencia artificial

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LAKIY es una herramienta que permite confirmar, clasificar y localizar sismos asociados a la actividad volcánica, así como visualizar gráficamente los datos procesados. Este desarrollo, que ya está siendo utilizado en varios países de Latinoamérica, marca un hito para el monitoreo y la gestión del r​iesgo volcánico en el mundo.


Equipo base de LAKIY. De izq. a der., Óscar Cadena, líder general; Jhon Meneses, líder de programación y desarrollo; y Andrés MaEquipo base de LAKIY. De izq. a der., Óscar Cadena, líder general; Jhon Meneses, líder de programación y desarrollo; y Andrés Martínez, desarrollador.


Hace algunas semanas, en el volcán Chiles (Nariño) se registraron alrededor de 10 mil sismos por día; una actividad que, de haber ocurrido hace varios años, hubiera obligado a los sismólogos del Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Pasto-OVSPA a procesar los sismos manualmente, es decir a analizar cada uno de ellos, con base en la información recibida desde las estaciones de monitoreo, para entender con detalle el comportamiento del volcán, así como para determinar los posibles riesgos para la población. 


Sin embargo, gracias a la existencia de LAKIY, un sistema de monitoreo de sismos volcánicos ideado y desarrollado por el físico Óscar Cadena, y los ingenieros de sistemas Jhon Meneses y Andrés Martínez, ese escenario de análisis manual de miles de sismos cambió radicalmente. Con la implementación de redes neuronales artificiales, estos geocientíficos crearon esta plataforma que reconoce, confirma y localiza geográficamente los sismos, además de que los clasifica entre aquellos producidos por fracturamiento de roca y los generados por movimiento de fluidos. 


Óscar, Jhon y Andrés, quienes hacen parte del equipo del Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Pasto del SGC, se han empeñado en cambiar la historia del monitoreo sísmico volcánico. Durante varios años han invertido grandes esfuerzos en solucionar un viejo problema: la falta de tiempo y personal para procesar el volumen incalculable de información que se obtiene diariamente mediante el monitoreo sísmico volcánico, un proceso indispensable para la gestión del riesgo en las comunidades que viven en las áreas de influencia de los volcanes activos.


Para que LAKIY existiera, cuenta Óscar, tuvo que abonar el terreno durante muchos años: primero, a través de su tesis de pregrado, con la cual hizo sus primeros acercamientos a la inteligencia artificial como método para resolver problemas asociados al monitoreo de sismos. “Llegué al OVSPA para apoyar el monitoreo sísmico cuando aún era estudiante, y en ese momento identifiqué que era muy difícil mantener las bases de datos de sismos actualizadas”, recuerda.


Eso sucedió alrededor de 2006, la misma época en la que, teniendo como referentes los experimentos iniciales que investigadores italianos y alemanes estaban haciendo con el mismo propósito (la dificultad en el procesamiento de la información de los sismos volcánicos ha sido una problemática mundial), hizo su trabajo académico. “Esto se quedó archivado al graduarme, pero posteriormente, en 2011, terminando mi maestría en Geofísica, retomé el tema y me encontré con Jhon, un genio de la informática y la programación. Así empezamos a trabajar en el mismo proyecto”. 


Jhon, quien también llegó al SGC cuando aún era estudiante, se convirtió en la dupla perfecta de Óscar. Con la pasión que les despertó su experiencia como monitores del OVSPA, no solo consiguieron que la plataforma piloto reconociera y clasificara los sismos en tiempo real, sino que lograron desarrollarla usando un software libre con la idea de distribuirla sin limitaciones comerciales. Sin embargo, luego de que Óscar se graduara de la maestría el proyecto volvió a archivarse. 


El momento para retomar el desarrollo llegó finalmente en 2016, luego de que el OVSPA pidió una asesoría con expertos de Estados Unidos para determinar cuánto costaría desarrollar una herramienta para automatizar el análisis de los sismos volcánicos. “Ellos ni siquiera se comprometieron con dar una cotización porque es un proceso sumamente complejo. Si fuera sencillo, seguro ya hoy tuviéramos un software de este tipo a nivel mundial. En ese momento, Jhon y yo decidimos mostrarles a nuestros compañeros de trabajo el proyecto que habíamos dejado guardado, y a ellos les gustó”. 


Desarrollo y expansión de LAKIY



El equipo de creadores de LAKIY está desarrollando una nueva versión de la plataforma. Con esta esperan incorporar nuevas funcioEl equipo de creadores de LAKIY está desarrollando una nueva versión de la plataforma. Con esta esperan incorporar nuevas funciones y mejorar la experiencia del usuario.


Desde el momento en el que desempolvaron la idea de la plataforma, Óscar y Jhon no han parado de trabajar en ella. En ese proceso recibieron apoyo del SGC para dedicarse a las labores de investigación y producción, lo que significó que pudieran vincular estudiantes monitores, como alguna vez lo fueron ellos, para perfeccionar la idea. Así fue como llegó Andrés Martínez, quien los ha acompañado por más de tres años en acciones puntuales de desarrollo y programación. 


El esfuerzo de los tres como equipo base en el SGC, sumado al de los estudiantes que han pasado por el proyecto y los geocientíficos expertos en distintas áreas que han contribuido con ideas y procesos, ha valido la pena. Por un lado, en 2019 lograron patentar la idea de LAKIY ante la Dirección Nacional de Derechos de Autor, adscrita al Ministerio del Interior, y por otro, cumplieron el sueño de internacionalizar el uso de la herramienta. Esto último sucedió hace más de tres años, luego de que un grupo de expertos en sismología volcánica de varios países visitó el OVSPA y conoció la alternativa. 


Tras esa experiencia recibieron solicitudes de siete países para la adopción de la herramienta, de los cuales cuatro ya la están implementando: Argentina, Perú, Chile y Costa Rica. Esto les ha permitido a los creadores dar capacitaciones de uso y recibir retroalimentación por parte de sus colegas extranjeros, así como soñar con que la plataforma se convierta en un símbolo mundial de eficiencia y facilidad en los procesos de análisis de sismos volcánicos.


Sobre esto, Roberto Torres, coordinador de Monitoreo e Investigación de Dinámicas Geológicas del SGC, afirma que “LAKIY incorpora una fuerte dosis de investigación apropiando nuevas técnicas, algoritmos y modelos de aprendizaje automático que permiten una clasificación efectiva de los sismos. Hemos animado y promovido la difusión de esta herramienta en reuniones de trabajo como los de la Asociación Latinoamericana de Sismología Volcánica (LAVAS)...Todo esto ha constituido en un producto de exportación”.


Frente a la existencia de LAKIY, Sebastián García, director del Observatorio Argentino de Vigilancia Volcánica (OAVV) del Servicio Geológico Minero Argentino (SEGEMAR), dice que marca un hito más dentro de la historia del Servicio Geológico Colombiano como pionero en la temática de monitoreo volcánico en el continente. “El SGC ha sido referente para nuestro Observatorio, que es el más joven de Latinoamérica”, cuenta, y añade que tras la búsqueda de herramientas para el procesamiento de la información sismovolcánica, el OAVV encontró pocas posibilidades que respondieran a sus necesidades. 


“Nos dimos cuenta de que la mayoría de herramientas provienen de la sismología tectónica y se adaptan al procesamiento en ambientes volcánicos. En cambio LAKIY es una herramienta diseñada específicamente para su uso en ambientes volcánicos, y esa es una de sus mayores virtudes”, cuenta el experto, y añade que “nosotros empezamos a usarla en 2020…Es un orgullo que una herramienta de estas características haya sido desarrollada en Latinoamérica, y esté al nivel e incluso supere las desarrolladas en otros países del mundo”.



Aquí un ejemplo de cómo se visualizan gráficamente los datos procesados por LAKIY. Todos estos están asociados con sismos volcánicos.


​Entre las bondades de LAKIY, García destaca la implementación de tecnología de última generación que reduce la carga de trabajo manual y, a su vez, permite que los profesionales de los distintos observatorios estudien con mayor detalle los datos y comprendan mejor la dinámica de los volcanes estudiados. Analizar un  mayor volumen de información, sin dejar de lado la supervisión humana a lo largo del proceso, es otro aspecto en el que enfatiza, pues incrementa la calidad del procesamiento y control de los resultados.


Por su parte, Mayra Ortega Gonzales, encargada del área de Sismología Volcánica del Observatorio Vulcanológico del Instituto Geológico, Minero y Metalúrgico del Perú (INGEMMET), cuenta que su equipo también empezó a usar LAKIY en 2020 para vigilar la actividad del volcán Sabancaya, el cual se encuentra en un proceso eruptivo desde 2016 y es el más activo en Perú. “Este ha tenido períodos en los que ha presentado hasta 2000 sismos diarios, y con LAKIY podemos hacer su localización automática. Es una gran ventaja porque determinar la localización manualmente toma mucho tiempo”. 


En definitiva, dice la experta, la implementación de LAKIY es un gran avance en el procesamiento de datos sísmicos, sobre todo en periodos de crisis volcánica en los cuales es indispensable tener la información actualizada en tiempo real para ser difundida.


Una forma de compartir conocimiento


Al interior del SGC, la operación de LAKIY ya está consolidada en el OVSPA, y está en proceso de adaptación en los Observatorios Vulcanológicos y Sismológicos-OVS de Popayán y Manizales. Sin embargo, la historia de esta herramienta sigue evolucionando, según lo explican sus creadores, quienes se encuentran en el desarrollo de la segunda versión, la cual incluirá un diseño más cuidadoso de la experiencia de usuario para hacerla más amigable. 


El propósito, según complementa Jhon Meneses, es que esto facilite su apropiación y expansión. “Los volcanes activos representan riesgos para sus poblaciones cercanas, y del análisis de su actividad depende la vida de esas poblaciones. Por eso creemos que esta herramienta debe ser de uso libre para que los servicios geológicos del mundo puedan proporcionar información oportuna que respalde el cuidado de la vida”.


Más sobre LAKIY



  • La palabra lakiy tiene origen quechua y significa clasificar.

  • ​Además de confirmar, localizar sismos volcánicos, LAKIY despliega gráficas que permiten visualizar el comportamiento de los volcanes. En Colombia, esta herramienta sirve también para detectar la ocurrencia de un sismo y compartir la información con la Red Sismológica Nacional, lo que permite dar aviso a la ciudadanía a través de los canales oficiales del SGC.