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Reportajes y análisis

El ABC de la Internet de las cosas

¿Qué es, cómo funciona y por qué puede que no tenga éxito?

[03/06/2014] Ya ha oído el término y, probablemente, haya leído historias sobre casas inteligentes donde la tostadora conversa con el detector de humo. Pero ¿qué hace que todo se conecte? ¿Cuándo va a convertirse en algo cotidiano? Esta relación de preguntas frecuentes, ayudarán a explicar el tema.

¿Qué es la Internet de las cosas?
No existe una definición concertada, pero hay una prueba para determinar si algo es parte de la Internet de las Cosas (IoT, por sus siglas en inglés): ¿Funciona el producto de un proveedor con otro? ¿La chapa de la puerta de un fabricante se comunica con el interruptor de una luz de otro fabricante y usted desea que el termostato sea parte de la conversación?

Este es el escenario: Al acercarse a la puerta de su casa, un mando a distancia integrado en la llave abre la puerta. La radio inalámbrica de la puerta envía el mensaje a la red, la cual le pide a la luz del pasillo que se encienda. El termostato de la casa, el cual estaba en mínimo después que salió al trabajo, regresa a la zona de confort. Todo actúa en concierto, lo cual nos da la elegante definición de IoT de Pau Williams, director del área de bajo consumo inalámbrico del fabricante de semiconductores CSR: Una verdadera Internet de las Cosas es coordinación entre múltiples dispositivos.

¿Qué hace a la Internet de las cosas casi humana?
En una palabra: los sensores. Muchos dispositivos de la IoT tienen sensores que pueden registrar los cambios de temperatura, luz, presión, sonido y movimiento. Ellos son los ojos y los oídos de lo que está pasando en el mundo.

Antes de hablar de lo que hacen, vamos a describirlos. Estos sensores son parte de una categoría de dispositivo llamado sistema microelectromecánicos (MEMS) y se fabrican en forma muy similar a la de los microprocesadores, mediante un proceso de litografía. Estos sensores se pueden emparejar con un circuito integrado de aplicación específica o un ASIC. Se trata de un circuito con un grado limitado de capacidad de programación, y está diseñado para hacer algo específico. También se puede combinar con un microprocesador y es probable que se adose a una radio móvil para acceder a comunicaciones.

¿Puede dar un ejemplo de cómo funcionan los sensores IoT?
Esta es el escenario: Usted está de vacaciones y la casa está vacía. Un sensor detecta la humedad del agua en el sótano. Esta conclusión del sensor es procesada por una aplicación, que ha recibido otro informe de un sensor de temperatura que detecta el flujo de agua en la tubería principal. (Cuando el agua fluye, se lleva el calor y se reduce la temperatura).

Que ambos sensores detecten anomalías es motivo de preocupación. Un alto porcentaje de agua que fluye puede ser señal de rotura de una tubería, disparando el cierre automático de una válvula; un flujo ligero de agua puede ser un inodoro con una fuga, y el en el sótano por filtración rutinaria puede provenir de una fuerte lluvia. En cualquier caso, tiene una máquina que genera un mensaje describiendo los hallazgos.

Así es como usted investiga. A través de una aplicación móvil, obtiene dos códigos de un solo uso para quitar el seguro a su puerta principal, una para su vecino y otra para el gasfitero. Cuando se quita el seguro a la puerta, un texto de alerta le dice quién ingresó. Tener conocimiento de la condición de su casa puede ser un gran impulsor de la adopción de la IoT.

¿Cómo funcionarán los sensores de la IoT en espacios públicos?
Tome el estacionamiento. Las ciudades están incorporando sensores en los sitios de estacionamiento en la vía pública provistos por una compañía llamada Streetline, que puede detectar si un carro está parqueado en uno. Los conductores que estén buscando un sitio libre para estacionar usan una app de la compañía, la cual les permite saber cuándo hay un lugar disponible. Streetline también ha añadido sensores de nivel de sonido y temperatura superficial para ayudar a las ciudades a determinar los mejores momentos para aplicar sal, y usar los sensores de ruido para asegurarse que se cumple con la norma.

En el ámbito del público, un smartphone puede actuar como un sensor. En Boston, a medida que la gente conduce, el sensor del acelerómetro del teléfono lleva un registro de los rompemuelles. Un acelerómetro puede identificar dónde es arriba y dónde abajo, pero más precisamente mide la aceleración. Todo esto llevó a convertir a un smartphone en una herramienta de monitoreo de la condición del camino, fue una app que usó su sensor existente en una nueva forma.

¿Desea que la balanza de su baño hable con su refrigerador?
La IoT abre un montón de oportunidades para los escritores de apps creativas. Comencemos con un refrigerador inteligente. Compra sus alimentos en línea y son enviados a su casa. Esto se convierte en ventajoso para las tiendas de alimentos y fabricantes de productos para agregar etiquetas RFID a sus productos. La refrigeradora sabe qué es lo que tiene dentro, gracias a repisas sensibles al peso y las fechas de expiración. También puede ayudar a que usted mantenga una lista de alimentos, automatice las órdenes y se le provea de información nutricional.

Por ejemplo, digamos que decide tomar una copa de helado del congelador. Cuando eso sucede, un parlante inalámbrico conectado anuncia, en voz alta: "Por favor, reconsidere esta selección. Según lo solicitado, aquí está su más reciente peso e índice de masa corporal. El parlante inalámbrico está reportando datos recogidos de la balanza del baño. La balanza nunca fue diseñada para comunicarse con un refrigerador, pero un escritor de aplicación lo hizo vinculando los datos de la báscula y el refrigerador. Esta combinación de balanza - refrigerador - parlante puede parecer una tontería, pero aquí está el punto: En la IoT, los escritores de aplicaciones ahora tienen la capacidad de conectar cosas aparentemente dispares para crear nuevos tipos de funcionalidad.

¿Cómo se comunican los dispositivos IoT?
Un dispositivo IoT tendrá un radio que puede enviar y recibir comunicaciones inalámbricas. Los protocolos inalámbricos de la IoT están diseñados para cumplir con algunos servicios básicos: Operar en baja potencia, usar poco ancho de banda y trabajar en una red de malla. Algunos trabajan en la banda de 2,4 GHz, que también es utilizada por el Wi-Fi y el Bluetooth, y el rango de sub-GHz. Las frecuencias de sub-GHz, incluyendo 868 y 915 MHz, pueden tener la ventaja de una menor interferencia.

¿Por qué es importante la baja potencia y el poco ancho de banda en la IoT?
Algunos dispositivos IoT obtendrán energía de sistemas eléctricos, pero muchos, como las cerraduras de las puertas y los sensores independientes, usarán baterías. Estos dispositivos envían y reciben pequeñas cantidades de información de forma intermitente o periódicamente. En consecuencia, la duración de la batería de un dispositivo IoT puede variar de 1,5 años a una década, si la batería es de larga duración. Un fabricante de equipos de IoT, Insteon, utiliza tanto radio como comunicación por líneas de energía, lo cual puede enviar datos sobre la red actual de cableado eléctrico así como a través de radio; esto lo lleva a decir que ofrecerá una confiabilidad incrementada.

¿Qué es una red de malla?
Los dispositivos en una red de malla se conectan directamente entre sí y transmiten señales como los corredores en una carrera de relevos. Es lo contrario a una red centralizada. El rango de transmisión de un dispositivo IoT en una red de malla es en cualquier lugar de 10 a más de 100 metros.

Dado que los dispositivos de red de malla pueden manejar señales, tienen una capacidad de conectarse a miles de sensores en un área amplia, como una ciudad, y operar orquestadamente. Las redes de malla tienen la capacidad añadida de trabajar a pesar de la falla de un dispositivo individual. Los protocolos de IoT de malla inalámbrica incluyen la Alianza Z -Wave, la Alianza Zigbee, e Insteon, que también tiene una alianza de fabricantes. Estos protocolos no son directamente interoperables, aunque existen soluciones alternativas a través de hubs (más sobre esto, más adelante).

ZigBee es un protocolo abierto, pero sus críticos dicen que no todas sus implementaciones son necesariamente las mismas. ZigBee dirige una certificación para garantizar implementaciones estándar. Insteon y Z-Wave son propietarios, lo cual puede asegurar la estandarización de la ejecución.

¿Cuál es la mejor red inalámbrica para la IoT?
Hoy en día, ninguna tecnología inalámbrica tiene una cuota de mercado dominante en las aplicaciones de la IoT. Nick Jones, analista de la firma de investigación Gartner, dijo que más de 10 tecnologías inalámbricas de IoT "conseguirán una tracción significativa" en las aplicaciones de la IoT. Estas tecnologías inalámbricas incluyen celulares, satélites y las nuevas comunicaciones como Weightless, que utiliza el "espacio en blanco", o los canales de TV no ocupados. Más importante aún, ninguna tecnología inalámbrica satisfará todas las necesidades y circunstancias. Un auto conectado, por ejemplo, utilizará una red celular para comunicarse con su red doméstica.

¿Voy a necesitar un gateway o hub en la IoT?
Una puerta de enlace, un puente o hub proporciona un punto de conexión entre la red doméstica y otros dispositivos. El hub trabaja con su router y proporciona comunicaciones a las máquinas, dispositivos y sensores que forman parte de su universo de la IoT. Necesitará que, por defecto, su medidor inteligente Zigbee se comunique con su termostato Z-Wave o Insteon.

Esto también aplica para la lavadora que está conectada a un sistema de medición inteligente y empieza un lavado solo cuando las tarifas eléctricas están en su punto más bajo. Estas conexiones se establecen a través de hubs que soportan múltiples tecnologías inalámbricas.

SmartThings, por ejemplo, hace un hub que soporta tanto Zigbee y Z-Wave, así como una plataforma para construir aplicaciones que se conectan. Con el tiempo, estas tecnologías inalámbricas pueden ser incluidas en routers domésticos, set-top boxes de su compañía de cable, o incluso en dispositivos como un Google Chromecast.

¿No tendrá el Bluetooth la victoria final?
El Bluetooth Low Energy estuvo dirigido originalmente a la tecnología portátil, no al mercado de la IoT. Pero a principios del 2014, CSR, un fabricante de semiconductores, anunció una red de malla para Bluetooth, lo que significa que ahora puede conectarse a miles de cosas.

La ubicuidad de Bluetooth en dispositivos móviles significa que una red de malla Bluetooth como plataforma amplia de la IoT tendrá algunas ventajas. Debido a que Bluetooth ya es una característica en los teléfonos inteligentes, un smartphone podría actuar como un centro de gestión dentro de una casa. Pero no es perfecto. Se necesitará un hub si alguien quiere conectarse con la red doméstica de forma remota, así como desde el trabajo.

¿Los grandes proveedores de productos de consumo realmente quieren una Internet de las cosas?
Los escépticos dicen que es poco probable que todos los grandes proveedores adopten los estándares abiertos. Un resultado más probable para la IoT es uno con islas tecnológicas definidas por intercambios de datos propietarios.

Sin estándares abiertos ni protocolos de comunicación abiertos, los dispositivos de la red no serán capaces de compartir datos y trabajar en conjunto. ¿Desarrollará Apple productos que se pueden conectar con los productos de Samsung? ¿Los productos de Bosch podrán comunicarse con los de Samsung o Sears? Quizás no.

Los consumidores se sienten frustrados y se les dirá que tienen que comprar en la red de socios de productos de un fabricante en particular para obtener una experiencia completa de la IoT.

¿Puede el código abierto forzar a los grandes fabricantes a jugar bien?
Los defensores del código abierto son la esperanza de que puedan evitar una fractura de la IoT. La Fundación Linux, un consorcio sin fines de lucro, creó el AllSeen Aliance y lanzó una pila de código a finales del 2013, la cual puede ser utilizada por cualquier fabricante de sistemas electrónicos o de electrodomésticos para conectarse con otros productos. La alianza espera que el enorme peso de la adopción de esta pila, llamada AllJoyn, ayude a empujar la IoT hacia los estándares abiertos. AllJoyn es agnóstico acerca de protocolos inalámbricos, y fácilmente la comunidad puede agregar soporte para Bluetooth LE, ZigBee y Z-Wave.

¿La IoT destruirá lo poco de intimidad que le queda?
Los defensores de la privacidad están muy preocupados por el impacto que puede tener la IoT en los consumidores. Parte de esto se debe a la llegada de las direcciones IPv6, el protocolo de Internet de próxima generación. Sustituye a IPv4, que asigna direcciones de 32 bits, con un límite total de 4,3 mil millones; el IPv6 es de 128 bits, y permite hasta 340 sextillones o 340.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 direcciones. Esto hace que sea posible asignar un identificador único a todo lo que es parte de la IoT (aunque no todo tiene que ser direccionable con IP, como los interruptores de luz). Esto puede permitir una visión profunda de una casa. Los sistemas inteligentes de medición, por ejemplo, serán capaces de rastrear el uso de los aparatos individuales.

"La información sobre el horario de un consumo de energía puede revelar detalles íntimos, personales acerca de sus vidas, tales como sus necesidades médicas, interacciones con otras personas y los hábitos personales", advirtió el Centro de Información de Privacidad Electrónica, en su testimonio a finales del 2013 en un taller de la Comisión Federal de Comercio (FTC). Esta es información que puede ser compartida con terceros. En este mismo taller de la FTC, otro grupo de privacidad líder, el Centro para la Democracia y la Tecnología, delineó su escenario de pesadilla.

Los sensores de luz en un hogar pueden decir con qué frecuencia están ocupadas ciertas habitaciones, y los sensores de temperatura pueden ser capaces de decir cuando uno se baña, hace ejercicios o sale de la casa; los micrófonos pueden recoger fácilmente el contenido de las conversaciones. El mensaje es claro: los tribunales, los reguladores y los legisladores se pelearán por las salvaguardas de la privacidad de la IoT en los años venideros.

¿Mi lavadora inteligente puede atacarme?
Los expertos en seguridad están preocupados de que los consumidores no serán capaces de notar la diferencia entre los dispositivos seguros e inseguros en su red doméstica. Esto también será una amenaza para las redes empresariales. Estos dispositivos, muchos de los cuales van a ser baratos, de calidad dudosa y hechos por quién sabe quién, puede que no ofrezcan ninguna seguridad.

Los investigadores de seguridad imaginan problemas, como el inodoro conectado, demostrado en una reciente conferencia Black Hat, el cual descargaba y cerraba su tapa de forma repetida. Los hackers podrían crear el caos encendiendo y apagando los sistemas de aire acondicionado. Los monitores para bebés han sido tomados exitosamente por extraños. Una ventaja que la seguridad de la IoT puede tener es que aún está en etapa tempranas, y la comunidad de seguridad tiene la oportunidad de construir sistemas de IoT con una fuerte medida de protección. Cisco está dándole vuelta a estas ideas. La compañía ha desplegado un concurso (con fecha de entrega límite 17 de junio) en el cual hay un premio de 300 mil dólares en dinero por ideas para asegurar la IoT.

¿Cuándo estará lista para su lanzamiento la Internet de las Cosas?
Los fabricantes estarán arreglando los distintos protocolos y tecnologías durante años. Los consumidores sienten curiosidad, tal vez, pero los sensores y los hubs para el hogar no están volando de las estanterías. Hay usos reales de la IoT hoy en día, especialmente para el monitoreo y seguridad del hogar. Por ahora, los grandes usuarios de sensores de redes y recolección de inteligencia remota son las empresas y los gobiernos.

Los gobiernos están desplegando sensores para alertar acerca de postes de luz fallados, fugas en los sistemas de agua y latas llenas de basura. Los sensores probablemente tendrán un papel importante en el control del tráfico, incendios forestales y en la detección de deslizamientos de tierra. La teledetección es ya dominante en muchas industrias, edificios de oficinas y en el suministro de energía.

Son las aplicaciones de consumo que reciben la mayor atención porque implican casi todas las industrias y plataformas: sistemas de salud, uso de energía en el hogar, hardware, construcción de viviendas, electrónica y toda la categoría de wearables, incluyendo la ropa.

Incluso los gasfiteros tendrán que ser saber de la IoT, debido a las válvulas de cierre conectadas. Pero nadie va a hacer cola por el más reciente refrigerador inteligente. No es la próxima iPad. El despliegue de la IoT será lento y se producirá durante muchos años, a medida que los electrodomésticos sean reemplazados y los sistemas eléctricos caseros se actualicen con dispositivos inteligentes.

¿Cuál es el peor de los casos?
Que una verdadera coordinación entre múltiples dispositivos nunca llegue a pasar. Los fabricantes, en un principio, construirán islas, entornos cerrados de IoT que solo trabajan con sus productos y las elaborados por socios seleccionados. La protección de la privacidad puede ser tratada de manera laxa, en la que los usuarios serán forzados a elegir si no desean que sus casas se conviertan en una cámara espía gigante para los profesionales del marketing.

Ni siquiera hemos mencionado cosas como los Google Glass. Imagine un escenario en el que la gente está de acuerdo en compartir transmisiones en vivo como parte de la Vigilancia de la Cuadra del Barrio. Un estado de vigilancia podría llegar en una avalancha de buenas intenciones. Pero la IoT tiene el potencial de hacer la vida más eficiente, segura, saludable y ambientalmente amigable.

En particular, las personas que instalen sistemas de energía solar y usen medición neta, esencialmente vendiendo excedentes de energía a la compañía de electricidad, tendrán poderosas razones para instalar sistemas conectados de monitoreo. Pero el que estos sistemas funcionen juntos dependerá de la voluntad de los fabricantes de hacer sus productos conectables. No hay fabricante lo suficientemente grande para controlar la IoT, pero hay fabricantes lo suficientemente grandes para hacer un laberinto de todo esto.