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Cómo la IA construye mejores estaciones de gasolina y transforma el negocio global energético de Shell

Imaginen que un hombre enciende un cigarrillo mientras espera junto a la bomba para que su auto termine cargar en una estación de gasolina de Shell en Singapur, sin darse cuenta que con un movimiento podría causar un incendio o una explosión.

Una cámara de video en el sitio captura la escena, y un dispositivo dentro de la estación, que corre Microsoft Azure IoT Edge ahora puede utilizar herramientas de inteligencia artificial para identificar ese comportamiento (al margen de todos los autos que llegan y se van, conductores que limpian sus parabrisas, clientes que compran bocadillos) como un riesgo potencial a la seguridad. Es una primera línea de defensa en el “entorno inteligente”, donde los datos son procesados de manera rápida cerca de donde son recolectados, sin tener que acceder a la nube, y algoritmos simples de aprendizaje automático pueden despachar todo lo que no sea de interés. También pueden ser entrenados para buscar otros incidentes de alto riesgo: gente que conduce de manera imprudente, robos, carga inapropiada de combustible.

Cuadros dudosos son cargados de manera inmediata a la nube de Microsoft Azure, que puede impulsar más modelos sofisticados de aprendizaje profundo de IA. Estos pueden identificar que hay un hombre con un cigarrillo encendido y activar una alerta instantánea en un tablero en sitio, para que el gerente de la estación pueda tomar acción y desactivar la bomba antes de que se pueda causar un daño.

Este proyecto piloto, ahora en acción en dos estaciones de gasolina en Tailandia y Singapur, es solo un ejemplo de cómo Shell integra tecnología de IA, cómputo en la nube e Internet de las Cosas (IoT) a través de todas las dimensiones de su negocio energético. Desde petróleo y campos de gas natural a la bomba de gasolina a las estaciones de carga eléctrica, Shell ha desarrollado tecnologías de vanguardia que han más seguras las operaciones, impulsan la eficiencia, ahorran dinero y ayudan a los empleados a comunicarse y compartir soluciones a través de toda la compañía.

Para acelerar esa transformación digital a una escala global, Shell ha seleccionado C3 IoT y Microsoft Azure para impulsar una nueva plataforma IA que abarque toda la compañía. La empresa planea implementar Shell AI Platform en un amplio conjunto de aplicaciones, desde predecir cuándo cientos de miles de piezas de equipo en centros marítimos de producción, refinerías o pozos necesitan mantenimiento antes de que surjan problemas para asegurar que las partes y el inventario puedan llegar a ubicaciones remotas de manera rápida.

“Las nuevas posibilidades de trabajar con datos en los últimos años han comenzado a desbloquear increíbles oportunidades en todos los aspectos de lo que hacemos en la compañía”, comentó Yuri Sebregts, vicepresidente ejecutivo para tecnología y jefe de tecnología de Shell. “De manera más inmediata, esto nos ayudará a escalar soluciones que hemos comenzado a desarrollar”.

La nueva plataforma de AI de Shell que corre en Microsoft Azure ayudará a monitorear y predecir cuándo requiere mantenimiento la infraestructura crítica. Foto cortesía de Shell.

“Como ejemplo, ahora podemos predecir en muchos casos cuándo un compresor está en riesgo de fallar 24 o 48 horas por adelantado, lo cual no era sencillo de realizar antes a pesar de todos los instrumentos que tienes en estas grandes y complejas máquinas. Hemos demostrado que en varias decenas de compresores y para escalar eso a miles de máquinas alrededor del mundo es algo muy útil”, comentó Sebregts.

La asociación entre C3 IoT y Microsoft permite a las compañías consumir y visualizar de manera sencilla datos en tiempo real de todas sus operaciones de negocios, y permite a los usuarios elegir a partir de un amplio conjunto de capacidades inteligentes y soluciones. De manera eventual, Shell planea aplicar la plataforma en otros retos de procesamiento de aprendizaje automático, visión de cómputo y lenguaje natural.

Es sólo una de las maneras en las que Shell y Microsoft colaboran para ayudar a transformar de manera digital una compañía que emplea 85 mil personas en 70 países, gestiona infraestructura energética crítica a través de todo el mundo y opera 44 mil estaciones de combustible al menudeo y tiendas de conveniencia alrededor del mundo.

Además de científicos de datos profesionales, Shell también tiene miles de empleados que son expertos en hacer la perforación, la exploración submarina o el desarrollo de combustibles alternativos más eficientes. Ellos necesitan una plataforma de datos e IA que es sencilla de utilizar y les permite innovar de manera rápida, comentó Rohan Kumar, vicepresidente corporativo de Microsoft para Azure Data.

“Ellos quieren tener la capacidad de recolectar datos, utilizar esta plataforma, hacer esa magia                 tras bambalinas y obtener la información de valor que quieren. Las inversiones que realizamos en Azure e IA se tratan de ponernos en los zapatos de ese cliente”, comentó Kumar.

‘Las oportunidades son interminables’

Por ejemplo, en sus sitios minoristas, Shell buscaba una solución que pudiera identificar riesgos potenciales a la seguridad en la masiva transmisión de datos capturados por las video cámaras de circuito cerrado, y que tuviera la suficiente velocidad para que los empleados respondieran a estos y eliminaran problemas potenciales. Las tecnologías ofrecidas por otros proveedores de nube, que subían y procesaban todo el volumen de datos de video en la nube, tomaba mucho tiempo para ser de utilidad.

Debido a que la solución de Microsoft utiliza Azure IoT Edge, Azure IoT Hub y Azure Databricks para procesar muchos de los datos en sitio y sólo sube cuadros que requieren un procesamiento de IA más avanzado, ese tiempo de demora ya ha sido casi eliminado. En el proyecto piloto, los empleados también son capaces de brindar retroalimentación sobre qué tan bien se ha desempeñado el sistema, lo que permite al modelo aprender de cada experiencia.

Los empleados de Shell utilizan las herramientas inteligentes de productividad de Microsoft para mantenerse conectados con sus colegas alrededor del mundo, incluidos aquellos que trabajan en ubicaciones remotas. Foto cortesía de Shell.

“Cada una de nuestras ubicaciones minoristas tienen tal vez seis cámaras y capturan algo en la región de 200 megabytes por segundo de datos. Si tratan de cargar todo eso en la nube, se vuelve poco manejable a escala de manera rápida”, comentó Daniel Jeavons, gerente general para ciencia de los datos en Shell. “El entorno inteligente nos permite ser selectivos acerca de los datos que pasamos a la nube”.

Azure Databricks también permite a los científicos de datos de Shell utilizar tecnologías populares de código abierto que, por sí mismas, pueden ser laboriosas y requerir mucho soporte. La instalación de Databricks es estable y sencilla de utilizar, y permite una colaboración más fluida, comentó Jeavons.

Shell ve un amplio potencial para las herramientas de visión de cómputo inteligente para detectar comportamientos o condiciones de manera automática en material de las cámaras de video y alerta a la compañía sobre riesgos potenciales a la seguridad. Pueden ser implementadas en proyectos de construcción para etiquetar a los empleados que no utilizan equipo adecuado de seguridad o inspeccionar equipo que se encuentra en el fondo del mar.

“A nivel histórico, hemos tenido robots con cámaras que podíamos enviar allá abajo, pero teníamos que mirar ese material de video de manera manual para determinar si hay una razón para intervenir”, comentó Sebregts. “Con la analítica de video podemos automatizar esto por completo. Es más rápido barato, mejor y seguro, los casos de uso y las oportunidades son interminables”.

Expertos de producto enseñan a las máquinas tareas complejas

Shell también colabora con ingenieros de Microsoft en un proyecto que utiliza IA y aprendizaje automático para mejorar la manera en que perfora pozos horizontales. La industria de petróleo y gas ha conseguido eficiencias de costo significativas, ha reducido su huella y ha alcanzado nuevos recursos de petróleo y gas en tierra al sustituir métodos tradicionales de perforación de pozos por la perforación horizontal de largo alcance.

“Geosteering” es el reto de señalar la larga y horizontal posición de un pozo de manera exacta y encauzarlo para alcanzar la roca más productiva que contenga petróleo y gas. Mientras que las tecnologías remotas de perforación de Shell han progresado el geosteering, este se mantiene compleja e intensiva, requiere toma de decisión 24×7 a partir de profesionales con una alta calificación.

Shell desarrolló Shell Geodesic™ en casa con sus propios científicos de IA. Se trata de una solución de IA para mejorar la precisión y consistencia de un control direccional de pozo horizontal para llegar a reservas óptimas de petróleo y gas. Shell Geodesic™ cuenta con un simulador de perforación, el cual ofrece una interfaz amigable, y una suite de aprendizaje automático y algoritmos de control que brinda a los geólogos y perforadores una mejor visión de las mejores capas de roca de petróleo y gas.

En una parte de la solución, aplicaron un marco de trabajo con aprendizaje automático desarrollado por Bonsai, que fue adquirido por Microsoft el año pasado, lo que permite a los expertos en la materia con pocos antecedentes en ciencia de los datos o IA decir al sistema lo que quieren que haga el agente inteligente y qué información clave necesita saber para realizar ese trabajo de manera exitosa.

El equipo de Microsoft trabaja en combinar esta experiencia en la materia con aprendizaje profundo de refuerzo, una rama de IA que habilite modelos para aprender a partir de experiencias de una manera parecida a como lo hace la gente, en lugar de los datos etiquetados de manera meticulosa.

La plataforma Bonsai realiza muchas de las mecánicas de aprendizaje automático en segundo plano, traducir instrucciones en algoritmos, crear redes neurales y enseñar al modelo el comportamiento deseado. A través de este enfoque, se creó un agente inteligente que, en una prueba de concepto, aprendió cómo encauzar la perforación de manera óptima a través de un ambiente simulado y simplificado de un pozo virtual en 2D.

“Lo que nos emociona acerca de Bonsai es que nos brinda una plataforma de aprendizaje de refuerzo que nos permite escalar de manera rápida y hace a un lado el esfuerzo de ingeniería involucrado en conectar las capacidades de código abierto para que nuestros científicos de datos puedan enfocarse en lo que son mejores, que es descubrir lo que el modelo necesita hacer”, comentó Jeavons. “Estamos en los primeros pasos, pero estamos muy emocionados por su potencial”.

Mejorar el involucramiento de los empleados

Pero la transformación digital de Shell no solo está limitada a sus pozos físicos, ductos o plantas. También ha cambiado la manera en la que los empleados que trabajan en todo el mundo se comunican entre ellos.

Cuando el equipo de comunicación interna de Shell comenzó a buscar maneras de impulsar el involucramiento de los empleados e impulsar a todos a través de la organización para compartir información, establecieron una combinación de herramientas inteligentes ofrecidas como parte de Microsoft Office 365: Yammer, Stream y SharePoint Online.

Los líderes comenzaron a utilizar Stream, un servicio de video empresarial, para conectarse con los empleados de una manera más auténtica y personal. Ahora, además de las comunicaciones del equipo de liderazgo, los empleados pueden encontrar o crear videos de manera sencilla para promover la seguridad, compartir mejores prácticas o analizar un proyecto exitoso. Las características de Stream como el subtitulado automático y la búsqueda profunda aseguran que las comunicaciones son accesibles y ayudan a los empleados a encontrar el contenido más útil de manera rápida.

Esos videos pueden ser publicados de manera sencilla en SharePoint, un repositorio de colaboración, y Yammer, una red social corporativa que permite a los empleados tener conversaciones con sus colegas a través de toda la organización y brindar a los líderes información de valor sobre lo que experimentan los empleados. Más de tres cuartos de los empleados de Shell utilizan ahora Yammer, y se unen en promedio 4 mil al mes. Las discusiones ayudan a unificar equipos que están dispersos en todo el mundo, resolver problemas en conjunto y fomentar una comunicación abierta entre grupos que habían tenido poco contacto antes.

Por ejemplo, los empleados que trabajan en el turno nocturno en una plataforma fuera de la costa de Australia pueden utilizar Yammer para alertar a la tripulación entrante sobre cualquier problema que hayan experimentado, y ahora pueden preguntar si alguien que trabajo en otra ubicación alrededor del mundo podrían tener una solución.

“Estas herramientas permiten a la gente conectarse entre sí, para aprender de los demás, ver oportunidades de manera más rápida y aumentar las habilidades de los demás”, comentó Sebregts. “Lidero una organización global, y en el pasado alguien que hacía el trabajo que hago podía trabajar por todo el mundo y realizar reuniones en todos lados y una vez al trimestre podría enviar un email con algunas reflexiones. Esta es una nueva era de comunicación: es abierta, instantánea, moderna, rápida y nos encanta”.

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Jennifer Langston escribe sobre investigación e innovación de Microsoft. Síganla en Twitter.