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¿Qué es la Internet de las Cosas (IoT)?

07/10/2015

Wizdoc [Icon By Buuf]  Tips & Tricks.

La mejor manera de predecir el futuro es creándolo.

Abraham Lincoln (1809 – 1865), decimosexto presidente de los Estados Unidos.

La Internet de las Cosas no es un concepto nuevo. Éste se basa en dos tecnologías que han existido por casi 50 años: la Internet y la comunicación máquina a máquina (Machine to MachineM2M). Lo que realmente ha cambiado las reglas del juego, es cómo estas dos tecnologías se han combinado para crear un paradigma que podría revolucionar al mundo. A continuación mencionamos por qué.

Corría el año de 1959, cuando el Departamento de Defensa de los Estados Unidos encargó a la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), una red de telecomunicaciones que pudiera ser utilizada de manera confiable y segura por todas sus instancias de gobierno, funcionando incluso ante una eventual guerra nuclear. Dicha red, finalmente implementada en 1969, basada en los protocolos TCP/IP y denominada como ARPANET, pasaría a ser parte del dominio público algunas décadas más tarde, extendiendo sus nodos hasta cada rincón del planeta. Ahora la conocemos como Internet, y cerca del 42.4% (2015) de la población mundial está conectada a ella de alguna u otra forma.

Por otro lado, en 1969 el inventor griego Theodore G. Paraskevakos ya había logrado crear un dispositivo que pudiese identificar el número telefónico desde el cual le estaban llamando. Hoy por hoy, esto es conocido como el identificador de llamada entrante o Caller ID, y es ahora considerado como la primera instancia de comunicación máquina a máquina. Con el pasar del tiempo, esta disciplina fue evolucionando hasta adquirir su actual modelo de operación: M2M comprende un dispositivo, tal como un sensor o medidor, que captura un evento (como la temperatura, el nivel de inventario, etc.) que se retransmite a través de una red a un programa de software o aplicación, traduciendo el evento capturado en información significativa. Por ejemplo, artículos que necesitan ser reabastecidos.

Usando este tipo de investigación, en 1982 varios estudiantes de la Universidad Carnegie Mellon conectaron una máquina expendedora de refrescos modificada a la ARPANET, convirtiéndose en el primer dispositivo o appliance en ser conectado a Internet del mundo. La máquina expendedora podía reportar su inventario, así como si las bebidas recién cargadas estaban frías.

Aunque ambas tecnologías ya estaban lo suficientemente maduras para 1987 – año en que las primeras aplicaciones comerciales de M2M basadas en RFID salían a la luz – no fue sino hasta el año de 1999, que el emprendedor británico Kevin Ashton acuñó el término “La Internet de las Cosas” (Internet of Things – IoT): “un sistema en el que la Internet está conectada al mundo físico a través de sensores ubicuos”. Con la aparición de la Web 2.0, la computación en la nube y Big Data, se ha extendido este concepto hasta incluir mucho más que teledetección. En términos simples, IoT predice que una vez que todos los dispositivos se encuentren conectados a Internet, existirán aplicaciones que les permitirán conectarse con los demás objetos a su alrededor, así como otros sistemas y aplicaciones en la nube. Cuando todos ellos actúen al unísono, conformarán una “inteligencia ambiental“. Por ejemplo, podríamos ver un sistema muy complejo, tal como un vuelo internacional, reportando los valores de todos los componentes mecánicos de la aeronave, la lista de pasajeros, inventario de carga e información de ruta, incluyendo aeropuertos de origen y destino, para combinarlos de una manera que optimice costos e incremente la seguridad del vuelo:

La nueva flota de aviones Virgin creará 500 gigabytes de datos en cada vuelo. Así que un vuelo redondo generará 1 Terabyte de información. El director TI para Virgin, David Bulman, espera una explosión de información. Los datos no sólo se generan a partir de fuentes digitales, sino también de ‘entidades’ físicas, como empleados, clientes, aviones y carga. En una entrevista para Computerworld Reino Unido, Bulman citó: “Los últimos aviones que estamos recibiendo, los Boeing 787, están increíblemente conectados. Literalmente, cada pieza de este avión tiene una conexión a Internet: desde los motores, los flaps, hasta el tren de aterrizaje. Si hay un problema con uno de los motores, lo sabremos antes de que aterrice, para asegurarnos de que tenemos las refacciones en el destino. Se está llegando al punto en el que cada parte del avión nos está diciendo lo que está haciendo conforme el vuelo ocurre. Este nivel de percepción operativa implicará la generación de grandes cantidades de datos por cada aeronave.”

Finnegan, Matthew. (2015). “Boeing 787s to create half a terabyte of data per flight, says Virgin Atlantic“. computerworlduk.com.

Todo dispositivo que tenga un sensor estará conectado a Internet, incluyendo los autos, los refrigeradores, las luces en nuestro hogar, e incluso elementos insospechados, tales como nuestros libros, la ropa de cama o las plantas ornamentales:

  • Transporte: Vehículos y sus partes, así como los dispositivos de navegación y rastreo, combinados para resultar en vehículos autónomos como el Google driverless car, rutas de distribución más eficientes, diagnóstico ante fallas mecánicas o “estacionamiento inteligente” (ver abajo), sin la necesidad de dobles filas o esperar a ver qué cajón de estacionamiento se desocupa.
  • Ciudades: Sistemas urbanos, incluyendo redes de energía, agua y drenaje; luces de tráfico y monitoreo de contaminantes. El uso de sistemas inteligentes permitiría una mejor planeación urbana, reducción de contaminantes o mapeo y respuesta rápida ante emergencias. Imaginemos un centro de monitoreo basado en los videojuegos SimCity o Cities:Skylines para darnos una idea de las posibilidades de esta plataforma.
  • Edificios inteligentes: Sistemas de ventilación, cámaras de vigilancia, red eléctrica e integridad estructural que permitan una mejor administración de los recursos del edificio – tales como luz y agua potable – así como incremento en su seguridad.
  • Hogar: Calefacción, detectores de humo, cerraduras, termostatos, artículos para el hogar (televisores, refrigeradores, estufas, lavavajillas, lavadoras) y robots de limpieza trabajando como una sola unidad: para una brillante, aunque algo deprimente representación del funcionamiento de una casa automatizada, basta leer la historia corta Vendrán lluvias suaves (1950), del aclamado escritor estadounidense Ray Bradbury.
  • Salud: Monitores del ritmo cardiaco, implantes, sensores de glucosa, administración de medicamentos. El cuidado de la salud es una de las áreas en las que más información se traduce en una mayor posibilidad de salvar vidas, mediante la prevención, seguimiento y tratamiento de enfermedades.
  • Wearables: Relojes, cámaras, pulseras, lentes, ropa, detectores de movimiento. Un ejemplo salido de la industria del entretenimiento: el MagicBand permite acceder a cualquier atracción encontrada en los parques temáticos de Disney, reemplazando prácticamente cualquier transacción dentro de sus instalaciones, tales como reservaciones y compras, mejorando la experiencia de los huéspedes.

IoT es un paradigma revolucionario porque las tecnologías involucradas (interfaces, dispositivos, redes, sensores, información y software) permiten no sólo detección y reporteo, sino que también es responsable de ejecutar acciones en base a las aportaciones de varios dispositivos, trabajando en conjunto:

Pic: IoT Innovations: Connected Car ~ SAP @ informationisbeautiful.net

Ejemplo de un auto conectado a IoT: estacionamiento inteligente. Si en vez de estar buscando por un lugar de estacionamiento – ¡algunas veces, por hasta 30 minutos! – posteriormente buscar el parquímetro y pagar con cambio, pudiésemos hacer todo esto de forma automática y con la mínima intervención humana posible, el tráfico en las grandes ciudades disminuiría considerablemente, mejorando nuestra productividad y calidad de vida.

(Dar click en imagen o aquí para ver en tamaño original)

(Fuente: informationisbeautiful.net)

A mediados del 2015, existen alrededor de 7 mil millones de dispositivos conectados a Internet; se estima que para el 2020, entre 25 y 30 mil millones de dispositivos estarán conectados, resultando en un fuerte impacto en una gran variedad de sectores económicos: la manufactura, la agricultura y los servicios que formen parte de IoT tendrán un valor de mercado de aproximadamente USD 1.7 billones para el 2020 ($ 1,700,000,000,000), equivalentes a un poco menos del producto interno bruto de Canadá de hoy en día.

Aspectos ingenieriles de IoT

Aunque una descripción detallada de los protocolos y frameworks existentes de IoT está fuera del alcance de este post, vale la pena mencionar que el paradigma ya no sólo se trata de gestionar conexiones TCP/IP: es necesario proporcionar seguridad, confiabilidad, redundancia y por supuesto, interoperabilidad. Primero lo primero: ¿cuál es la arquitectura de IoT? Para que se puedan considerar “conectados”, los dispositivos deben poder comunicarse entre sí (Device to Device – D2D). Luego, los datos capturados por el dispositivo deben ser recogidos y enviados a la infraestructura IT, compuesta principalmente por servidores (Device to Server – D2S). Esa infraestructura tiene que compartir los datos del dispositivo entre los servidores que la componen (Servier to Server – S2S), para posteriormente proporcionar información de regreso a los dispositivos, a los programas de análisis, o los dispositivos móviles que forman parte de la arquitectura. A grandes razgos, toda la plataforma puede verse así:

Pic: Framework of the IoT support system. ~ ZTE

Concepto de sistema de soporte o arquitectura de IoT: [Éste] consta de cuatro capas: la capa de detección, la capa de transporte de red, la capa de operación y gestión, y la capa de aplicación. La capa de detección consiste de una red inalámbrica de sensores (Wireless Sensor Network – WSN), lectores de RFID y terminales M2M. La capa de transporte de red contiene varias subredes (GSM, CDMA, 3G y de línea fija) ofrecidas por los operadores para la transferencia de información entre la capa de detección y la capa de aplicación. La capa de operación y gestión incluye la plataforma de apoyo a la operación, así como el ambiente en el que reside el Sistema de Apoyo a la Operación de Negocios (Business Operation Support System – BOSS). Al hacer uso de protocolos estándar, la plataforma de apoyo a la operación puede tener acceso a las terminales y aplicaciones, proporcionando funcionalidad como autenticación, facturación, gestión de servicios y aceptación del servicio, de modo que los operadores pueden gestionar aplicaciones de IoT de manera unificada. La capa de aplicación contiene un número de aplicaciones industriales que llaman a diferentes funcionalidades de los servicios a través de la plataforma de soporte de operaciones, con el fin de satisfacer las necesidades de servicio.

(Dar click en imagen o aquí para ver en tamaño original)

(Fuente de imagen y pie de página: zte.com.cn)

Por otro lado, los protocolos que controlan cómo un dispositivo transmite y recibe datos pueden ser un componente crítico a la hora de gestionar el resto de sus recursos. Sin entrar en demasiado detalle, los protocolos que forman parte de IoT se describen a continuación:

  • MQTT (Message Queue Telemetry Transport): Usado para recolectar la información capturada por el dispositivo y comunicarla a la infraestructura IT (D2S).
  • XMPP (eXtensible Messaging and Presence Protocol): Utilizado para conectar los dispositivos a las personas; basado en XML es un tipo especial de D2S ya que a final de cuentas, se conecta a los servidores.
  • DDS (Data Distribution Service): Un bus de datos utilizado para integrar dispositivos entre sí (D2D).
  • AMQP (Advanced Message Queuing Protocol): Un sistema de encolado utilizado para conectar servidores entre sí (S2S).

Retos

No todo es miel sobre hojuelas. IoT enfrenta grandes retos, los cuales determinarán durante los próximos años si ésta se convertirá en una exitosa estrategia de crecimiento tecnológico global o una rama relativamente importante de M2M, aunque sólo dirigida a nichos de mercado específicos:

  • Falta de estándares: La falta de estándares abiertos es un problema a nivel institucional dentro de IoT. Por ejemplo, el Internet Engineering Task Force (IETF) incorpora las aportaciones de múltiples interesados, incluyendo una combinación de responsables de políticas, capitanes de industria e ingenieros para formular el marco de desarrollo futuro para Internet. No existe tal organización para IoT, a pesar de que la tecnología toma prestados tanto el hardware como las prácticas de desarrollo de la Internet. La consolidación y competencia futuras podrían degenerar en otra guerra de estándares, como las ya famosas VHS vs. Betamax, o iOS vs. Android.
  • Privacidad y seguridad: En el ejemplo del automóvil conectado a IoT de más arriba, es necesario contar con diferentes proveedores de servicios trabajando al mismo tiempo para alcanzar un fin común: en este caso, encontrar y pagar por un cajón de estacionamiento. Es necesario enviar por la red información privada; mínimamente las placas del automóvil, así como la cuenta de la que se sustraerá el pago por el espacio. En caso de presentarse una falla de seguridad – un posible hackeo o robo de información personal – ¿Quién habría sido el responsable de salvaguardar esta información?
  • Complejidad de diseño y pruebas: Debido a que IoT implica interacciones entre una gran variedad de sensores, es muy complicado realizar el diseño correcto y pruebas correspondientes de una nueva aplicación, lo que limita el ingreso a sólo las compañías que pueden pagar por extensas pruebas y depuración. ¿Cuál fue el costo de conceptualizar, diseñar, implementar y depurar el sistema de MagicBands mencionado más arriba? La no-tan-despreciable cantidad de 1,000 millones de dólares – una inversión considerable incluso para Disney, pues representa 8% de sus ingresos brutos anuales.

Conclusiones

La Internet de las cosas se está convirtiendo en un tema de conversación cada vez más importante, tanto en el lugar de trabajo como fuera de él. Es un concepto que no sólo tiene el potencial de afectar la forma en que trabajamos, hacemos negocios o vivimos; ésta puede mejorar exponencialmente nuestra eficiencia, así como reducir desperdicios de tiempo, dinero y recursos. Sin embargo, así como IoT puede abrir muchas posibilidades, también ésta debe solventar muchos retos. Por ejemplo, la seguridad es uno de los obstáculos más importantes que han detenido la implementación generalizada de este paradigma: Con miles de millones de dispositivos conectados e interactuando conjuntamente, ¿qué debería hacerse para mantener segura la información personal? Después de todo, existe la posibilidad de que alguien llegue a hackear nuestro refrigerador, obteniendo acceso a toda nuestra red. Y si en la actualidad las empresas de todo el mundo están sujetas a constantes ataques a su seguridad – muchas veces, gestionados por gobiernos de naciones rivales – ¿cómo podemos asegurar nuestra privacidad e intercambio de datos seguro? Justo hace un par de días, hackers todavía sin identificar fueron capaces de colarse en una batería alemana de misiles tierra-aire…

Sin importar qué camino llegue a tomar la Internet de las cosas, es innegable que eventualmente tendrá un profundo impacto en nuestras vidas, de la misma forma en que los dispositivos móviles lo hicieron hace algunos años, o la TV y las computadoras lo hicieron con nuestros padres y abuelos desde hace algunas décadas.

One comment

  1. […] acuerdo al reporte, la internet móvil, la Nube, Big Data y la Internet de las Cosas serán las tecnologías que mayor disrupción ocasionarán en el mercado laboral durante los […]



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