Sensores, entorno e Internet de las cosas (IoT)

Sensores, entorno e Internet de las cosas (IoT)

  • Zeeshan Javeed

    Zeeshan Javeed is a Customer Success Architect at Talend. Mr. Javeed, ITIL & PRINCE2 certified, has over a decade of technical and industry experience in software system architecture, design, development and more. As a Certified consultant & Scrum Master he is really fond of agile technologies.

    Prior to coming to Talend, he spent time working at leading companies like DHL, Fraunhofer-Gesellschaft and QSC AG.

Según Jacob Morgan, “todo aquello que pueda estar conectado lo acabará estando”. En un momento dado, los términos cloud y big data se consideraban una "moda pasajera", pero hoy en día todos hemos sigo testigos del enorme impacto que han tenido ambas tecnologías clave en empresas de prácticamente todos los sectores del mundo. Ahora la gente empieza a preguntarse si podemos decir lo mismo del IoT: ¿es tan solo una moda? En mi opinión, moda no sería la palabra apropiada si queremos describir una tendencia o una tecnología con implicaciones que podrían cambiar profundamente el mundo tal como lo conocemos hoy en día.

En 2006 yo estaba estudiando el uso de RFID y presentamos una forma de organizar documentos caóticos de oficina con un organizador de datos automático y tecnología de recordatorios. Publiqué este artículo sobre el tema titulado “Rastreo de documentos y soporte colaborativo con el uso de RFID”. Aquella fue mi primera interacción con los sensores y nos centramos en el M2M (máquina a máquina) y luego la integración con entornos colaborativos, por lo que la cosa nos precipitaba hacia la Subred de las cosas (SoT, en inglés). Las ideas que empezaban a ganar peso en aquel entonces, como las casas, los coches o las ciudades inteligentes, ahora se están convirtiendo en realidad. Según IDC, antes de 2020 habrá 28 000 millones de sensores en uso, con un valor económico de 1,7 billones de dólares. Antes de pasar a algunos casos prácticos, definamos el alcance de la comunicación por sensores y veamos cómo están organizados en tres grupos.

M2M

La tecnología de máquina a máquina difiere del IoT en alcance y campo de acción. Normalmente ambas están restringidas en disponibilidad y vienen acompañadas de limitaciones operativas predefinidas según los datos. El ejemplo más adecuado serían las unidades de fabricación y su comunicación con distintos sensores integrados. Otro más especializado sería el sensor térmico de nuestro coche, que tiene una función muy clara y está circunscrito al vehículo.

SoT

La Subred de las cosas (SoT) puede circunscribirse a toda una organización o una empresa. Como en el ejemplo anterior, donde tenemos RFID en todos los archivos o libros, la SoT puede estar ubicada en las organizaciones mediante plataformas colaborativas. Un ejemplo sería un coche que envía datos para medir la calidad y el uso de sus componentes con el fin de mejorar operaciones y ofrecer una experiencia estable.



IoT

En 2013 la Global Standards Initiative on Internet of Things (IoT-GSI) definió el IoT como "la infraestructura de la sociedad de la información". El Internet de las cosas (IoT) es un sistema de dispositivos de computación relacionados entre sí, aparatos mecánicos y máquinas digitales, objetos, animales o personas, que poseen identificadores únicos y la capacidad de transferir datos a través de una red sin exigir ninguna interacción entre personas o entre una persona y un ordenador. El IoT ha evolucionado de la convergencia de técnicas inalámbricas, los sistemas microelectromecánicos (MEMS), los microservicios e Internet.

Tipos de datos de sensores y dificultades para la red

Durante mi viaje a San Francisco conocí al director de I+D de SAP para el IoT. Resultó muy interesante escuchar cómo los big data conforman ya gran parte de nuestra vida diaria. Por ejemplo, mencionó un sistema para aviones que, mediante miles de sensores, transmite datos y debe realizar cálculos de 8 a 16 decimales en una fracción de segundo. Gracias a los sensores obtenemos tantos datos que nuestra infraestructura tecnológica actual es el único factor sine qua non para que las empresas puedan sacar provecho de la fuerza de la información en tiempo real que proporcionan los big data.

Los directores de Informática deberían crear infraestructuras y emplear soluciones capaces de manejar datos que se hayan conservado por indisponibilidad de una red. En ocasiones uno no dispone de red de telecomunicaciones o hay veces que el entorno no te permite conectarte debido a un inhibidor de señal, etc., de modo que los encargados de los servicios informáticos no tienen más remedio que depender de infraestructuras que puedan retener y conservar los datos hasta que puedan hacer uso de la red y se puedan transferir los datos.

Los datos procedentes de sensores son como cualquier otro tipo de dato de otras fuentes y están sujetos a limpiezas, análisis y gobernanza. Al mismo tiempo, presentan una serie de propiedades características. Normalmente los datos de sensores son un flujo de información (valores) yuxtapuestos en el tiempo. No todos los datos son relevantes, pero no podemos descartar la información sin más, ya que todos están destinados a tener algún valor, por mucho que cuando los recabemos no sepamos cuál es. Así que es mejor no emplear el primer algoritmo impreciso o cuestionable que encontremos para comprimir datos. Existen algunas posibilidades que nos permitirán salvar este escollo:

  • Enviar datos filtrados tan solo si se nos solicita
  • Transmitir tan solo valores anómalos
  • Comprimir los datos sin usar algoritmos infundados/no verificados

En la charla que tuve con él, me dijo: "Basta con que eches un vistazo a este sitio. No para de generar datos y más datos. Si sucede algo o falla algún componente, los datos generados antes del fallo son muy importantes. Son un sistema de resonancia completo. Si perdemos esos datos, no podremos predecir ninguna incidencia parecida en el futuro. Así que nuestra única opción es comprimir los datos con una compresión sin pérdidas para rebajar los costes (la única alternativa no nos la podemos permitir)." A veces se dan situaciones en las que se duplican los datos o su frecuencia es apabullante, y eso acarrea muchos gastos. De todos modos, nuestro sistema de back-end debería ser capaz de digerir toda la información que le llegue. En el sensor podemos aplicar técnicas de ajuste de curvas, como la Transformada rápida de Fourier, para seguir obteniendo valores agregados. La mejor forma de guardar los datos de sensores es en data lakes, que son sistemas de scale-out de bajo coste. Normalmente los datos en bruto no se introducen en almacenes de datos, ya que carecen de valor contrastado, pero exigen una buena gobernanza, como es el caso de la seguridad, etc.

Los sensores afectan nuestra vida cotidiana

Los sensores están presentes en prácticamente todas las facetas de nuestra vida. Desde sensores de movimiento a unidades de fabricación, con el tiempo todo irá cobrando mayor inteligencia. Analicemos algunos breves ejemplos muy sencillos de Internet de las cosas que nos afectarán en el futuro próximo.



Fabricación inteligente

La fabricación es un sector que factura 12 billones de dólares al año en todo el mundo. Se trata de un sector en el que los robots mueven productos de un lugar a otro y en el que todas las acciones de las máquinas de estampado metálico de las fábricas de piezas de automóvil o las cadenas de montaje las controlan sensores. Este sector, que también recibe el nombre de manufactura industrial, ya ha demostrado tasas de crecimiento espectaculares. Los datos recogidos en distintos procesos pueden contribuir a evitar paradas de planta no programadas o a predecir necesidades de suministro a partir de las predicciones de ventas.

Transporte inteligente

Se rumorea que la integración del automóvil será la próxima gran frontera de la electrónica de consumo. Según Gartner, para 2030 los vehículos autónomos representarán un 25 % del parque de vehículos de pasajeros en mercados maduros. Los coches autónomos quizá lleven volante tan solo a efectos de diseño heredado y para 'imponerse al coche', pero con el tiempo los vehículos no llevarán ningún control manual. Los controles tradicionales, como los frenos, los indicadores de velocidad o de función, o la capacidad de aceleración se basarán en sensores, radares, mapas de GPS y toda una serie de dispositivos de inteligencia artificial que permiten la conducción autónoma, el estacionamiento y la ruta más segura a destino para evitar accidentes. Esta tecnología tan impresionante se centrará no solo en el control de los automóviles, sino en la comunicación entre otros vehículos en la carretera a partir del estado de la condición de la carretera de este coche o la relación con el vehículo del conductor. La comunicación que exige redes externas permitirá servicios por Internet como el cálculo de rutas, el estado de vehículos, el uso de las llamadas de emergencia o e-calls y las llamadas por avería o b-calls a partir del seguro y las copias de seguridad de los datos.

Energía inteligente

Las redes de alimentación eléctrica empezaron a funcionar durante la década de 1890 y estaban muy centralizadas y aisladas. Con el tiempo la red de electricidad se amplió y las centrales eléctricas se conectaron con tecnologías de desplazamiento de la carga en caso de avería técnica (copia de seguridad y recuperación). Hoy en día muchas pequeñas unidades generadores de potencia, como los aerogeneradores o los parques de energía solar, generan electricidad a distintas capacidades, según el estado. Actualmente las redes de distribución eléctrica dan cabida a muchas más fuentes, ya que los hogares también están generando electricidad, lo que ejerce presión sobre "la red" y complica la gestión de un sistema centralizado.

Según el estado del sistema, los dirigentes de las empresas de suministros podrán decidir qué fuente de energía es la más económica en un momento dado o cerrar las fuentes de energía de carbón o combustible para evitar una generación y unos costes innecesarios. Del mismo modo, los contadores inteligentes hoy en día facturan a los clientes en función del uso, pero en un futuro, a medida que su nivel de conexión sea superior, estos sensores podrían ser capaces de decidir qué fuente de energía es la más económica.

Casas y ciudades inteligentes

La ciudad inteligente es una posible aplicación del IoT muy interesante. Los hogares y las ciudades inteligentes están conectados entre sí. Las ciudades inteligentes aportan una gran infraestructura para la comunicación y son un candidato ideal que puede reportar grandes ventajas. Ya existen algunos proyectos en Chicago, Río de Janeiro y Estocolmo en los que los gobiernos, en colaboración con empresas del sector privado, están aprovechando el IoT para recoger datos de estructuras de las calles de la ciudad para determinar si necesitan ser reparadas, como por ejemplo las farolas. Desde el seguimiento de los autobuses escolares hasta la recogida de basuras, el IoT está cambiando el ámbito de funcionamiento de la sociedad.

"Hogar inteligente" es el término que suele utilizarse para definir una vivienda que dispone de electrodomésticos, iluminación, calefacción, aire acondicionado, televisores, ordenadores, sistemas audiovisuales de entretenimiento, seguridad y cámaras capaces de comunicarse entre sí y que pueden controlarse a distancia mediante un programa temporal, desde cualquier habitación de la casa, además de remotamente desde cualquier otro lugar del mundo por teléfono o por Internet. La próxima generación de hogares inteligentes podrá realizar una gestión de inventario de su nevera y, de forma automática, comprará leche o huevos si determina que están a punto de terminarse. O habrá dispositivos que reconocerán cuándo se ha interrumpido la electricidad, el agua o incluso la conectividad de red e informarán a los proveedores del servicio para que reparen la avería. Imaginen contenedores de basura que automáticamente notifican a los servicios de recogida que están llenos para que pasen a vaciarlos.

Yo resumiría todo este artículo diciendo que nuestro mundo guiado por los datos está dando otro paso adelante hacia los sistemas inteligentes. Nuestra infraestructura actual nos ha facultado para superar retos de calado relativos a la generación, la ingesta y el análisis de datos. Además de los casos de inteligencia colectiva que hemos mencionado, los sensores corporales personales, como los chips de GPS o los monitores de salud o actividad, también han mejorado nuestra calidad de vida. Los próximos meses y años anticipo un crecimiento acelerado del Internet de las cosas.

Recursos relacionados

http://www.wsj.com/articles/how-u-s-manufacturing-is-about-to-get-smarter-1479068425?mod=e2fb

https://blog.fortinet.com/2016/10/27/driverless-cars-a-new-way-of-life-brings-a-new-cybersecurity-challenge

http://internetofthingsagenda.techtarget.com/definition/Internet-of-Things-IoT

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