El GPS es un concepto que se ha tornado cercano para la gente. Es la tecnología usada para desplazarnos sin perdernos, como ocurre con Google Maps y Waze, y también, la que permite dar nuestro punto de referencia al solicitar un servicio de transporte o comida.
En un futuro, la NASA espera optimizar esta tecnología y hacerla más segura para cuando circule un mayor número vehículos y naves autónomas. La intención es dar la mejor ruta para evitar choques u otros accidentes que puedan afectar no solo al artefacto, sino también a las personas.
Un ingeniero costarricense trabaja, precisamente, en el equipo de la NASA que busca mejorar la seguridad del GPS. Su nombre es Julián Gutiérrez Monge, ingeniero eléctrico que está por finalizar un doctorado en Ingeniería en Computación.
¿Quién es Julián y cómo llegó a la NASA?
Julián Gutiérrez no soñaba con ser astronauta y su conocimiento del GPS antes de llegar a la NASA era el de un usuario promedio de esta tecnología.
Estudió Ingeniería Eléctrica en la Universidad de Costa Rica (UCR). Al graduarse, trabajó para la compañía Intel. Le gustó el trabajo ahí, pero quería ver cómo era la vida de un profesor universitario. Renunció y dio clases en la UCR. Sintió que eso era lo que realmente amaba, pero para poder dedicarse a eso requería de un doctorado, y decidió hacerlo en Estados Unidos.
Ahí se encontró con la realidad. “Es carísimo estudiar en Estados Unidos”, dijo entre risas.
Consiguió entonces una beca con el Ministerio de Ciencia, Tecnología y Telecomunicaciones (Micitt) para estudiar programas de doctorado. Y también contó con una beca complementaria de la UCR.
“Si no fuera por esa beca, jamás lo hubiera logrado, era demasiada plata”, recordó.
Se mudó a Boston, Massachusetts, en el 2015, y comenzó una maestría en Ingeniería Eléctrica y Computación. Se enfocó en computación de alto rendimiento, cuyo propósito es optimizar los usos de los CPUS de las computadoras para que los algoritmos corran más rápido y las funciones se ejecuten con mayor celeridad.
En el 2018, comenzó su doctorado en Ingeniería en Computación, donde también se enfocó en computación de alto rendimiento. Comenzó a investigar cómo la radiación cósmica podría afectar a dispositivos y transistores cada vez más pequeños.
La investigación lo llevó al Laboratorio Los Álamos a usar un acelerador de partículas para ver el impacto sobre los algoritmos. Sus resultados no fueron estadísticamente significativos. Eso lo decepcionó, y justo en ese momento llegó la pandemia.
Sin embargo, esa decepción le abrió las puertas de la NASA, porque fue sincero con sus entrevistadores. Le pidieron narrar un reto laboral que, aunque le hubiera gustado, no generó resultados. Él tenía el ejemplo perfecto.
Ahora, su contrato le permite enfocarse en su investigación de doctorado mientras trabaja.
Aquel muchacho que se graduó de Ingeniería Eléctrica y solo conocía el GPS de forma básica, hoy es parte de un equipo que tiene en sus manos la investigación para hacer esta tecnología más segura.
¿Cómo funciona el GPS?
Para entender el trabajo de Gutiérrez, hay que tener claro cómo funcionan los sistemas de geolocalización, como el GPS. Los satélites que orbitan el planeta son protagonistas en ese proceso.
Cada satélite cuenta con relojes atómicos, por lo que se tiene la hora exacta en la que envían cada señal. Esa señal atraviesa unos 20.000 kilómetros y llega a millones de sensores. En nuestros teléfonos inteligentes o en otros dispositivos, hay sensores que capturan esa información satelital.
Con base en esos datos, se mide el tiempo que demoró la señal en salir del satélite y llegar a nuestro aparato. Esta información sirve para construir los mapas del GPS. Si ya se tiene la localización del satélite y el lapso demorado para llegar al dispositivo, se sabrá la ubicación de cada sensor.
Para el ingeniero, la precisión de estos sistemas depende de varios factores.
- La cantidad de satélites que una ubicación determinada tenga en vía directa. Entre más haya, mejor será la determinación de la ubicación.
- La geometría de los satélites. Si están en la misma posición en la atmósfera o apuntan en la misma dirección, eso no necesariamente va a generar una mejor posición al GPS.
- Cuán correctas son las señales que se observan.
Gutiérrez indicó que la precisión del GPS es un problema muy grande en las ciudades, especialmente en las más grandes y con edificios de mayor tamaño.
Los conductores pueden haber vivido esto más de una vez, especialmente cuando se dirigen a un lugar que no conocen y dependen de sistemas de navegación como Waze o Google Maps para llegar a su destino. Más de una vez, el mapa les pudo indicar que estaban más lejos de una esquina donde debían doblar, y la voz del programa les indica que doblen justo en el punto exacto o cuando ya pasaron.
Para Gutiérrez, la experiencia es todavía peor en las grandes ciudades con rascacielos: “Ahí tenés edificios gigantes que te están bloqueando la línea directa de los satélites. Esas señales rebotan en los edificios, y observás una señal que no es la correcta. Bien puede decir que estás a dos o tres cuadras de donde realmente estás”.
Su trabajo
En su día a día, Julián labora con otros ingenieros eléctricos y en computación, además de matemáticos, físicos e ingenieros químicos. Muchos de ellos trabajan en mejorar la precisión de los GPS o con los algoritmos que ayudan a aviones a despegar o aterrizar. El tico se enfoca en la seguridad del programa en un proyecto llamado System Wide Safety.
La tarea principal de ese equipo es crear un simulador al que bautizaron como NATQ para predecir la calidad de las señales. Se simula la posición de los satélites en el cielo y se proyectan las señales en la ciudad. Con eso, pueden predecirse las calidades de la localización que se obtendrían en diferentes sitios.
Esto permitirá comparar la calidad de GPS en diferentes sectores, con más o menos edificios altos. Uno de los primeros intentos de simulación fue con ocho kilómetros cuadrados de la ciudad de Boston. Esa simulación demoraba bastante tiempo en correr por la cantidad y el tipo de área en el que se concentraron. Antes del ingreso de Gutiérrez al equipo, duraban 45 segundos para modelar 1 segundo de desplazamiento.
Justamente ahí entró a trabajar Julián. Luego de dos años pudo hacer ese modelado en 200 milisegundos.
“La importancia de hacer esos modelados de forma rápida es que podremos obtener lo más cercano en tiempo real y, luego, llevarlo a un vehículo. Así, de forma inmediata, poder decir ‘necesito evitar esta ruta, cambiemos’”, expresó el ingeniero.
Todo esto tiene como objetivo tener herramientas útiles para vehículos que se manejen por computadora, sin necesidad de un piloto o conductor.
Sin embargo, aún faltan problemas por solucionar para las naves autónomas, como reconocer los edificios, los automóviles que vayan en dirección contraria y contra los que podrían impactar, o cambiar de ruta si se descubrió que hay otra más eficiente.