Por Juana Isabel Méndez y Pedro Ponce Cruz
Una comunidad y una ciudad en términos de energía está compuesto por sectores residenciales, comerciales, industriales y de transporte. El sector comercial y residencial tanto en México como en Estados Unidos tienen un consumo de aproximadamente 23% y 18%, respectivamente (EIA, 2021; Secretaría de Energía, 2020). Este 41% representa un reto en términos de poder ahorrar energía sin perder la calidad de vida.
Es por ello, que normas, como el ISO 37120 – Ciudades y comunidades sostenibles (ISO 37120:2018 Sustainable cities and communities — Indicator…, 2020), proporcionan diecinueve indicadores que ayudan a las ciudades a medir el desempeño de la gestión de los servicios y la calidad de vida a lo largo del tiempo, aprender unas de otras al proporcionar comparaciones entre una amplia gama de medidas de desempeño y ayudar al desarrollo de políticas públicas.
Aunado a lo anterior, el usuario es otro elemento clave y esencial involucrado en una ciudad, ya que nosotros como usuarios vivimos la ciudad y generamos esa interacción entre comunidad, edificios, usuarios y tecnología. Esta idea surge de investigaciones previas donde se detectó que los usuarios finales, al utilizar los productos electrónicos e interfaces, tenían problemas de usabilidad y de comportamiento, principalmente porque estos productos se emplean de forma diferente a la prevista por los fabricantes y diseñadores (Ponce et al., 2020). Esto ocasiona un gran desperdicio de energía. De esa manera, la gamificación y los juegos serios surgieron como una forma de desarrollar y crear experiencias positivas utilizando las mecánicas del juego, la economía del comportamiento y el pensamiento de diseño en contextos ajenos al juego para motivar, involucrar y educar a las personas a resolver problemas del mundo real, como la reducción del consumo de energía en una casa (Mendez et al., 2020).
Es por lo que, para tener éxito en esas reducciones, es importante centrarse en el comportamiento de los usuarios finales. En consecuencia, este tipo de interacciones entre el usuario final y los productos a través de interfaces personalizadas juegan un papel primordial en la comprensión y el conocimiento de los patrones del usuario y así poder perfilar al usuario y detectar su interacción con el edificio, la comunidad y la ciudad. Por lo tanto, crear una comunidad o ciudad inteligentes va más allá de sólo utilizar una metodología. Asimismo, en términos de energía, resulta más comprensible dividir una ciudad en un conjunto de comunidades y a su vez estas comunidades en un conjunto de edificios y servicios (Méndez et al., 2021).
Campus universitario como ciudad inteligente
Un gran ejemplo de ciudad inteligente es una universidad, ya que tiene diecinueve indicadores para monitorear el progreso del desempeño de la ciudad. Estos marcadores ayudan a las ciudades a evaluar la gestión del desempeño de los servicios y la calidad de vida a lo largo del tiempo, aprender unos de otros comparándolos en una amplia variedad de medidas de desempeño y ayudar al desarrollo de políticas…
En 2018, el Tecnológico de Monterrey, Campus Ciudad de México inició su reconstrucción debido al terremoto de 2017. El nuevo Campus Sostenible considera las fuentes renovables como paneles fotovoltaicos, la inclusión de parques y plazas urbanas, la mitigación de inundaciones anuales con consideraciones bioclimáticas como edificios con ventilación natural, pérgola para la reducción de la ganancia de calor y reducción de la huella de carbono (Tecnológico de Monterrey Campus Master Plan – The Beck Group, 2019). La figura 1 muestra un ejemplo de cómo se ha integrado este concepto dentro del plan maestro Campus (Tecnológico de Monterrey Campus Master Plan – The Beck Group, 2019) y la consideración de los diecinueve indicadores de la ISO 37120.
Como una universidad involucra diferentes tipos de usuarios con diferentes aspectos socioculturales, las universidades representan un desafío en la reducción de energía; sin embargo, proporcionar una estructura de gamificación podría permitir que estudiantes y profesores se involucren en estrategias de reducción de energía.
Un ejemplo sería enviar consejos o mensajes a los estudiantes y sugerirles que apaguen el aire acondicionado (AC) antes de salir del aula o de la oficina para reducir el consumo de energía. Otra opción para mitigar el consumo de energía, por ejemplo, si el aula no está llena y todos lo aprueban, apagar el aire acondicionado si no es necesario o encenderlo cuando sea necesario. Las investigaciones indican que cuando un grupo de miembros compite con otros grupos, se pueden lograr metas específicas, por ello la importancia de involucrar a la comunidad en estos cambios.
Propuesta
En la figura 2, se muestra la propuesta general de esta investigación, en donde se utiliza un sistema Multisensorial para conocer más sobre los requerimientos de la comunidad, específicamente para promover actitudes proambientales para reducir el consumo de energía y mejorar la calidad de vida considerando el indicador de energía de la ISO 37120.
El sistema de inferencia difusa de la red neuronal adaptativa (ANFIS) analiza y evalúa la información del edificio y la comunidad de edificios para proponer acciones que mejoren la calidad de vida y promover soluciones a factores esenciales en la reducción de energía de la comunidad.
Posteriormente, una interfaz personalizada se adapta en tres niveles: actividades para el edificio inteligente, la comunidad y la ciudad inteligentes. La interfaz muestra elementos de gamificación como mensajes o consejos sobre los intereses de los usuarios para promover una interacción significativa entre la ciudad y la comunidad, y proporciona información sobre sus servicios favoritos a nivel de ciudad inteligente. La comunicación entre las interfaces y el usuario final proviene de una interfaz hombre-máquina (HMI) personalizada dentro de una estructura de gamificación que incluye comentarios y ajustes basados en el perfil y el comportamiento del usuario para enseñar, motivar e involucrar al usuario final en la realización de objetivos específicos, como reducción de energía.
El tipo de estructura de gamificación utilizada en esta propuesta se divide en dos: extrínseca e intrínseca. En la motivación extrínseca, las personas están motivadas porque quieren algo que no pueden obtener, y adquirirlo implica un reconocimiento externo. Para la motivación intrínseca, la actividad es gratificante por sí misma (Chou, 2015; Subhash & Cudney, 2018).
Aplicar esto en un contexto universitario pasa por integrar a toda la comunidad involucrada en cada grupo constructor a través de motivaciones de gamificación. Esto se puede lograr mediante la realización de desafíos o el intercambio social, por lo que la comunidad está motivada para reducir el consumo de energía. Un objetivo alcanzable es reducir el consumo de energía del sistema de AC aumentando el punto de ajuste del termostato para enfriar durante los períodos de verano.
Una estructura de comunidad inteligente dentro de un campus podría agruparse en facultades por nivel educativo (escuela secundaria y universidad), área administrativa y comercial, edificios culturales e instalaciones de investigación.
En este nivel, el profesor tiene acceso a la consigna AC. Los estudiantes solo tienen la credencial para rastrear todos los cambios y sugerir cambios; si se realizan sus sugerencias, recibirán puntos para abordar una estructura de gamificación. Además, pueden compartir sus consejos para ahorrar energía o construir una comunidad energética. Otro aspecto por mencionar es que en base a un horario es el nivel de acceso del profesor, por ejemplo, durante sus clases de docencia; de lo contrario, se convierten en testigos y tienen el mismo nivel de participación que los estudiantes. En este caso, solo la dirección tiene las credenciales completas.
Este trabajo propone implementar una estructura de gamificación en tres niveles para promover la reducción de energía considerando el indicador 3 de la norma ISO 37120: Energía. Aunque ha habido enfoques para monitorear indicadores ISO como el Smart City Monitor implementado en la ciudad de Villach, Austria (Smart City Villach, 2018), carece de una estructura de gamificación que motive al usuario final a reducir el consumo de energía.
El éxito de la estructura de gamificación se basa en la comunidad energética, los consejos que reciben, las sugerencias que hacen, y como resultado de su participación, se realiza una estructura gratificante basada en puntos, niveles, insignias. Por lo tanto, al obtener insignias, pueden canjearlas por productos como café o una galleta, o incluso un punto extra para una clase temática.
¿Quieres saber más?
Para más información sobre este trabajo, te invitamos a consultar desde cualquier red institucional:
- (Mendez et al., 2021) Mendez, J. I., Ponce, P., Medina, A., Peffer, T., Meier, A., & Molina, A. (2021). A Smooth and Accepted Transition to the Future of Cities Based on the Standard ISO 37120, Artificial Intelligence, and Gamification Constructors. 2021 IEEE European Technology and Engineering Management Summit (E-TEMS), 65–71. https://doi.org/10.1109/E-TEMS51171.2021.9524900
- J.I. Méndez et al., “A smooth and accepted transition to the future of cities based on the standard ISO 37120, artificial intelligence, and gamification constructors” 2021 IEEE European Technology and Engineering Management Summit (E-TEMS), pp. 65–71. https://doi.org/10.1109/E-TEMS51171.2021.9524900
El proyecto
Este artículo forma parte de la tesis doctoral en Ciencias de la Ingeniería (DCI18) de Juana Isabel Méndez Garduño. Esta investigación ha sido dividida en tres secciones: comunidades inteligentes, casas inteligentes y productos sociales. Actualmente esta tesis ha generado un artículo de revista Q1 (SCIMAGO), 3 artículos de revista Q2 (SCIMAGO), 2 capítulos de libro y 9 artículos presentados en conferencia.
Autores
Juana Isabel Méndez es estudiante de sexto semestre del Programa de Doctorado en Ciencias de Ingeniería de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tecnológico de Monterrey. Pertenece al Grupo de Investigación en Innovación de productos. [email protected]
Pedro Ponce es profesor investigador de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tecnológico de Monterrey. Pertenece al Grupo de Investigación en Innovación de Productos. Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores, Nivel I. [email protected]
Adán Medina es estudiante de último semestre del Programa de Maestría en Ciencias de Ingeniería de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tecnológico de Monterrey. Pertenece al Grupo de Investigación en Innovación de productos. [email protected]
Therese Peffer es Doctora en Arquitectura con énfasis en la ciencia de la construcción. Actualmente es directora de proyectos e investigadora en el Instituto de Energía y Medio Ambiente de California en la Universidad de California, Berkeley (CIEE). [email protected]
Alan Meier es Doctor en Energía y Recursos. Actualmente es investigador senior en la División de Tecnología de Edificios y Sistemas Urbanos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y profesor adjunto del Departamento de Ciencias y Políticas Ambientales e Investigador de la Facultad de Energía y Eficiencia en la Universidad de California, Davis. [email protected]
Arturo Molina es Doctor en Mecánica y Doctor en Sistemas de Manufactura. Actualmente es profesor investigador y Vicerrector de Investigación y Transferencia Tecnológica del Tecnológico de Monterrey. Pertenece al Grupo de Investigación en Innovación de Productos. Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores, Nivel III. [email protected]
Referencias
- Chou, Y. (2015). Actionable Gamification Beyond Points, Badges, and Leaderboards. CreateSpace Independent Publishing Platform.
- EIA. (2021). Electricity End Use. U.S. Energy Information Administration (EIA) – Data. https://www.eia.gov/totalenergy/data/browser/index.php?tbl=T07.06#/?f=A
- ISO 37120:2018 Sustainable cities and communities—Indicator… (2020, octubre 3). https://www.aenor.com/normas-y-libros/buscador-de-normas/iso/?c=068498
- Mendez, J. I., Ponce, P., Mata, O., Meier, A., Peffer, T., Molina, A., & Aguilar, M. (2020). Empower saving energy into smart homes using a gamification structure by social products. 2020 IEEE International Conference on Consumer Electronics (ICCE), 1–7. https://doi.org/10.1109/ICCE46568.2020.9043174
- Méndez, J. I., Ponce, P., Medina, A., Meier, A., Peffer, T., McDaniel, T., & Molina, A. (2021). Human-Machine Interfaces for Socially Connected Devices: From Smart Households to Smart Cities. En T. McDaniel & X. Liu (Eds.), Multimedia for Accessible Human Computer Interfaces (pp. 253–289). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-70716-3_9
- Mendez, J. I., Ponce, P., Medina, A., Peffer, T., Meier, A., & Molina, A. (2021). A Smooth and Accepted Transition to the Future of Cities Based on the Standard ISO 37120, Artificial Intelligence, and Gamification Constructors. 2021 IEEE European Technology and Engineering Management Summit (E-TEMS), 65–71. https://doi.org/10.1109/E-TEMS51171.2021.9524900
- Ponce, P., Meier, A., Mendez, J., Peffer, T., Molina, A., & Mata, O. (2020). Tailored gamification and serious game framework based on fuzzy logic for saving energy in smart thermostats. Journal of Cleaner Production, 121167. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121167
- Secretaría de Energía. (2020). SENER | Sistema de Información Energética | Electricidad. Sistema de Información Energética. https://sie.energia.gob.mx/bdiController.do?action=cuadro&subAction=applyOptions
- Smart City Villach. (2018). https://www.smartcities.at/city-projects/smart-cities-en-us/vision-step-i-en-us/
- Subhash, S., & Cudney, E. A. (2018). Gamified learning in higher education: A systematic review of the literature. Computers in Human Behavior, 87, 192–206. https://doi.org/10.1016/j.chb.2018.05.028
- Tecnologico de Monterrey Campus Master Plan—The Beck Group. (2019). https://www.beckgroup.com/projects/tecnologico-de-monterrey-campus-master-plan/
