La internet de las cosas. Un bebé gigante... y creciendo

El término “internet de las cosas” (IoT: Internet of Things) se presenta como el inicio de una nueva era. El principio es: ¿si un objeto es dotado con un robusto sistema de inteligencia artificial, podrá interactuar con su entorno, se conectará con bases de datos y navegará por la red de redes sin intervención humana…? Tal vez. Esto hace pensar en personajes como Wally y Eva o en R2D2 y C3PO (La guerra de las galaxias) de películas futuristas, pero ¿qué tan cerca está de ser realidad esta idea un poco espeluznante?

El creador conceptual del IoT es Kevin Ashton —según publicaciones sugeridas—, quien, en 1999, trabajando en el MIT con temas relacionados en sistemas de identificación de productos para inventarios por radio frecuencia (RFID), propuso el desarrollo de la nueva plataforma. Los beneficios fueron inmediatos en domótica, indomótica  y biodomótica, así como en los procesos de medicina, salud, logística, transporte, energía, entretenimiento, agricultura y reforestación. Siemens estima que habrá entre 20 y 40 mil millones de dispositivos conectados a internet para el año 2020;2 esto equivaldría a 4,4 ZB (zettabytes: 1,0007) de datos de IoT. Para ponerlo en contexto, esto sería 10% de los datos digitalizados en el mundo, comparados con 2% reportado en 2013.

  





  Desde finales de los años setenta, la comunicación entre máquinas ha sido común en los procesos de manufactura, en los cuales los protocolos de redes industriales gestionan datos entre sistemas de producción, como el requerimiento de materiales (MRP), la ejecución de la manufactura (MES) y la planeación de recursos empresariales (ERP).
     En los ochenta, apoyado en redes móviles globales (GSM) predominó un protocolo llamado “de máquina a máquina” (M2M), utilizado en los cajeros automáticos (ATM), en máquinas dispensadoras de gaseosas y para la localización de vehículos terrestres; así, la comunicación entre las máquinas no es algo nuevo, la novedad dentro del IoT estriba en la masificación de esos sistemas.

La masificación del acceso a la información apoyada en las TIC (Tecnologías de la Información y la Comunicación) se desarrolló para personas consumidoras de archivos de imagen, video, texto, voz, etc.; sin embargo, paralelamente, se integró toda una industria de sistemas de comunicación y procesamiento de información con el fin de garantizar el rendimiento en velocidad, capacidad y seguridad. Sin embargo, este paradigma de consumo de servicios digitales está siendo acompañado por un modelo emergente de consumidores diferentes: las máquinas.
     Es muy común ver nuestros dispositivos inteligentes comunicarse con nosotros, entre ellos —y, muy a menudo, consumir servicios en la nube—, incluso, a nivel de mercado. Se ha introducido el término wearable (usable) anteponiéndose al futuro de las cosas. Lo no tan usual es que mis zapatos deportivos se comuniquen con la base de datos de mi médico de cabecera para informarle sobre mi ritmo cardiaco; tampoco que alguna de las sillas de mi comedor notifiquen que me encuentro en sobrepeso; o que mi camisa envíe datos sobre mi temperatura corporal en el mismo instante en que la porto; mucho menos, que el botiquín de casa solicite al almacén de la farmacia más algodón y alcohol; o que el mingitorio de la oficina valide el grado de deshidratación de mi cuerpo… Bueno, realmente eso suena muy raro, pero, viéndolo en términos de salud, resultaría valioso y, por tanto, en algún momento, necesario.
     Por otro lado, si hay datos, puede haber información, luego entonces, la información se procesa entre las cosas y, en tal sentido, se espera que se tomen las decisiones necesarias una vez alimentadas con información proveniente de la nube. En la figura 1 se muestra un escenario básico del IoT, donde se observa, principalmente, cómo los protagonistas de la red son básicamente objetos. Otro ejemplo de la información proveniente de objetos remotos en grandes volúmenes y de diferente especie, se observa en la figura 2.

 

La investigación formal, técnicamente, mide dos variables: la masificación de los datos (también llamada Big Data) y la complejidad de los sensores. En primer lugar, la infraestructura actual de comunicaciones, literalmente, colapsaría con los altos volúmenes de información del IoT; por otro lado, el robusto protocolo de HTTP (Hypertext Transfer Protocol), diseñado para complejos procesos de intercambio de información en la web, sería ineficiente para el IoT.


  






  A nivel de investigación se propone contar con técnicas que no envíen indiscriminadamente datos redundantes desde los sensores, sino que se procese y se transmita sólo la información relevante.En segundo lugar, los sensores deben ser capaces de adaptar su morfología, además de operar con suministros de energías alternativas a las actualmente conocidas (baterías recargables). Si bien se tienen avances en lo militar y deportivo, en la captura de datos la tendencia es que el material inteligente envíe por sí solo la información.

Los protocolos de intercambio de datos entre los dispositivos M2M son de los principales temas por tratar. Publicaciones recientes reportan avances contundentes en este rubro, tal es el caso de MQTT (Message Queue Telemetry Transport),  CoAP (Constrained Application  ), LwM2M (Lightweight M2M), entre los más mencionados. Debido al poco ancho de banda utilizado por el MQTT, éste ha generado mayor preferencia entre la comunidad de desarrolladores, de la misma manera que el Facebook Messenger. El protocolo MQTT, liberado por IBM desde principios de los noventa, está apoyado en una arquitectura cliente-servidor de tres niveles: presentación, aplicación y datos.
     Por ser orientado a mensajes, es bastante ligero y puede utilizar un controlador de ocho bits y 256 Kb de RAM. Eclipse promueve un proyecto de cliente/servidor OpenSource (código libre) —llamado Mosquito—, el cual implementa MQTT. Paho es otro proyecto apoyado por Eclipse que presenta clientes MQTT en códigos C++, Lua, Java, Go, Python y JavaScript, los cuales pueden correr en su servidor: oit.eclipse.org:1883. En la figura 3 se ejemplifica el protocolo MQTT y se observa que los participantes pueden ser de dos tipos: clientes suscriptores y clientes publicadores. El tráfico lógico está regido por un tercer participante denominado Broker (servidor MQTT), el cual siempre está escuchando, además de tener los privilegios de comunicarse con otros Brokers.

De manera formal, en Costa Rica, en apoyo a la apicultura, se realizan experimentos de análisis con datos masivos en tiempo real con las vibraciones originadas en zumbidos de abejas, utilizando transceptores para medir magnitudes de aceleraciones en el orden de 212 m/s2 a frecuencias de 374 Hz.
     A nivel académico, en centros como el Instituto Tecnológico de Costa Rica, se trabaja en proyectos vinculados con la industria para medir y monitorear con IoT cambios de temperatura en equipos de refrigeración. Brasil estudia los protocolos y normas para interoperabilidad en el área de RFID, con fines de legislación y regulación de aquélla. Paralelamente, Qualcomm desarrolla alianzas en proyectos pilotos con drones aplicados al IoT en la agricultura brasileña.
     Tangiblemente, en Chile (2014), inversiones que superaron los 300 millones de dólares en IoT —en logística y transporte— fueron reportadas. En nuestro país, la Universidad de Guadalajara, en colaboración con universidades internacionales, trabaja el área de ciudades inteligentes, produciendo prototipos para el IoT basados en estándares abiertos.


     




Por otro lado, Intel y el Tecnológico de Monterrey inauguraron, en noviembre de 2016, el laboratorio de IoT para pruebas de nuevas tecnologías en este campo. Y, si de realidades se trata, Sony–México, con la marca de la casa (masificación de lo futurista), invadirá con productos puramente etiquetados IoT, en los próximos meses. En el Instituto de Ingeniería de la UABC, se realizan las primeras pruebas de interoperabilidad con servidores ligeros para recolección de datos de bioseñales en sistemas de producción con protocolo MQTT  
                                                                                                                                         en modelo cliente/servidor            
                                                                                                                                         inalámbrico.

La tendencia es contundente, sumando los grandes despliegues informativos de Cisco, Gartner, Qualcomm, Google, IBM, Sony, Siemens e Intel, nada detendrá a la IoT; tal vez se sugiera un cambio de nombre, pero el concepto es ya una realidad. Los retos serán trabajar en la integración computacional de altos volúmenes de datos heterogéneos, así como su almacenamiento y procesamiento.
     En telecomunicaciones, el reto residirá en proporcionar mayores anchos de banda e incrementar la conectividad en áreas rurales; avanzar para cubrir las necesidades de profesionistas calificados; continuar trabajando para diseñar equipos inalámbricos con protocolos de transmisión fiables, ligeros y con multiplataforma; además de dar un profundo seguimien-
to a la nanotecnología para el tema de sensores y su consumo de energía.

     Finalmente, la producción de los servicios generará grandes oportunidades de negocio con ingresos superiores a los 300 mil millones de dólares para 2020.


Por: José Torres-Ventura            Fuente: www.cyd.conacyt.gob.mx/?p=articulo&id=413