Aprendizaje automático para la predicción de calidad de agua potable

Machine learning for predicting drinking water quality

La conservación y el cuidado del agua es uno de los problemas medioambientales más importantes en la actualidad. La calidad de agua hace referencia a los valores apropiados delos parámetros fisicoquímicos y/o biológicos del agua para un uso específico. Su monitoreo proporciona información útil a fin de procesarla por herramientas de aprendizaje automático confines predictivos. Este documento tiene como objetivo presentar una revisión de las técnicas de aprendizaje automático utilizadas en la estimación de la calidad de agua. Los trabajos investigativos muestran que las redes neuronales (RN), los sistemas de inferencia neurodifusa (Anfis) y las máquinas de vectores de soporte (MVS) son las técnicas predictivas más utilizadas. Los resultados obtenidos en las medidas de exactitud evidencian la viabilidad de estimar la calidad de agua en ríos, cuencas y lagos, entre otros.

1. INTRODUCCIÓN

El agua potable como recurso natural limitado es una fuente vital para la supervivencia del ser humano y de otras especies. Nuestro planeta está compuesto de, aproximadamente, 70 % de agua, pero de esta solo un 3 % es agua dulce y se encuentra contenida, en su mayoría, en aguas subterráneas y casquetes polares [1]. La problemática ambiental que se ha incrementado en los últimos años hace que sus consecuencias se evidencien en la reducción del acceso y la disponibilidad al agua potable [2].

El término calidad de agua se asocia a un conjunto de parámetros físicos, químicos y biológicos cuyas mediciones proporcionan la información sobre el estado en el que se encuentra un cuerpo de agua [3] Garantizar las condiciones apropiadas para el consumo y tener una gestión eficiente de este recurso en cuanto a distribución, aprovechamiento y tratamiento del agua son algunos de los temas que más preocupan a las organizaciones mundiales y a la comunidad científica que trabaja por su conservación y cuidado [4].

Dentro de los procesos de análisis y control del agua, las acciones de monitoreo que se realizan normalmente ya no son estrategias suficientes para garantizar su calidad [5]. La medición de parámetros puede resultar una tarea compleja en la medida en que se requieren diferentes procesos, equipos y personal capacitado para realizar la toma de datos, por lo que contar con información de un sistema representa una enorme ventaja si esta se analiza de forma eficiente.

En este sentido, la predicción de la calidad de agua tiene un gran aporte en el campo medioambiental, así como en los sectores sociales y económicos que dependen de este preciado líquido [6]. La inserción de la tecnología y la inteligencia artificialhan permitido desarrollar tanto algoritmos como técnicas de predicción que hacen posible estimar las condiciones de calidad de un cuerpo de agua a partir de datos que han sido recolectados previamente [7].