[22/08/2022] La Internet de las cosas (IoT) es un término general para el creciente número de dispositivos electrónicos que no son dispositivos informáticos tradicionales, pero que están conectados a Internet para enviar datos, recibir instrucciones, o ambos.
[Reciba lo último de CIO Perú suscribiéndose a nuestro newsletter semanal]
Hay una gama increíblemente amplia de 'cosas' que caen bajo el paraguas de la IoT: versiones 'inteligentes' conectadas a Internet de electrodomésticos tradicionales, como refrigeradores y focos; dispositivos que solo podrían existir en un mundo habilitado para Internet, como los asistentes digitales al estilo de Alexa; y sensores habilitados para Internet que están transformando las fábricas, la atención médica, el transporte, los centros de distribución y las granjas.
¿Qué es la Internet de las cosas?
La IoT lleva conectividad a Internet, procesamiento de datos y analítica al mundo de los objetos físicos. Para los consumidores, esto significa interactuar con la red de información global sin la intermediación de un teclado y una pantalla (Alexa, por ejemplo).
En ambientes empresariales, la IoT puede brindarle la misma eficiencia a los procesos de fabricación y los sistemas de distribución que Internet le ha brindado, durante mucho tiempo, al trabajo del conocimiento. Miles de millones de sensores integrados habilitados para Internet en todo el mundo brindan un conjunto increíblemente rico de datos que las empresas pueden usar para mejorar la seguridad de sus operaciones, rastrear activos y reducir los procesos manuales.
Los datos de las máquinas se pueden usar para predecir si un equipo se averiará, dando a los fabricantes una advertencia anticipada para evitar largos periodos de tiempo de inactividad. Los investigadores también pueden usar dispositivos IoT para recopilar datos sobre las preferencias y el comportamiento de los clientes, aunque eso puede tener serias implicaciones para la privacidad y la seguridad.
¿Qué tan grande es la IoT?
En una palabra: enorme. Priceonomics lo desglosa: hubo más de 50 mil millones de dispositivos IoT en el 2020, y esos dispositivos generaron 4,4 zettabytes de datos (un zettabyte es un billón de gigabytes). En comparación, en el 2013 los dispositivos IoT generaron solo 100 mil millones de gigabytes. La cantidad de dinero que se ganará en el mercado de IoT es igualmente asombrosa; las estimaciones sobre el valor del mercado, en el 2025, oscilan entre 1,6 y 14,4 billones de dólares.
En su Pronóstico del mercado global de IoT, IoT Analytics Research predice que habrá 27 mil millones de conexiones de IoT activas (excluyendo laptops, teléfonos, teléfonos celulares y tabletas) para el 2025. Sin embargo, la compañía redujo su pronóstico en función de la actual escasez de chips, que espera que afecte la cantidad de dispositivos IoT conectados más allá del 2023.
¿Cómo funciona la IoT?
El primer elemento de un sistema IoT es el dispositivo que recopila datos. En términos generales, estos son dispositivos conectados a Internet, por lo que cada uno tiene una dirección IP. Varían en complejidad, desde robots móviles autónomos y carretillas elevadoras que mueven productos por las plantas de producción y los almacenes, hasta sensores simples que controlan la temperatura o detectan fugas de gas en los edificios.
También incluyen dispositivos personales como rastreadores de actividad física que monitorean la cantidad de pasos que las personas dan cada día.
En el siguiente paso del proceso de IoT, los datos recopilados se transmiten desde los dispositivos a un punto de acopio. La transferencia de datos se puede realizar de forma inalámbrica utilizando una variedad de tecnologías o mediante redes cableadas. Los datos se pueden enviar a través de Internet a un centro de datos o a la nube. O la transferencia se puede realizar en fases, con dispositivos intermediarios agregando los datos, formateándolos, filtrándolos, descartando datos irrelevantes o duplicados, y luego enviando los datos importantes para su posterior análisis.
El último paso es el procesamiento y análisis de datos, que puede tener lugar en centros de datos o en la nube, pero a veces esa no es una opción. En el caso de dispositivos críticos, como cierres en ambientes industriales, el retraso en el envío de datos -desde el dispositivo a un centro de datos remoto- es demasiado grande. El tiempo de ida y vuelta para enviar datos, procesarlos, analizarlos y devolver instrucciones (cierre esa válvula antes de que revienten las tuberías) puede llevar demasiado tiempo.
En tales casos, la computación de borde (edge computing) puede entrar en juego: un dispositivo inteligente de borde puede agregar datos, analizarlos y crear respuestas si es necesario, todo dentro de una distancia física relativamente cercana, lo que reduce la demora. Los dispositivos de borde también tienen conectividad ascendente para enviar datos que procesarán y almacenarán posteriormente.
Un número cada vez mayor de casos de uso de la computación de borde, como los vehículos autónomos que necesitan tomar decisiones en una fracción de segundo, está acelerando el desarrollo de tecnologías de borde que puedan procesar y analizar datos de inmediato sin tener que ir a la nube.
Ejemplos de dispositivos IoT
Básicamente, cualquier dispositivo que pueda recopilar y transmitir información sobre el mundo físico puede participar en el ecosistema IoT. Los electrodomésticos inteligentes, las etiquetas RFID y los sensores industriales son algunos ejemplos. Estos sensores pueden monitorear una variedad de factores que incluyen la temperatura y la presión en los sistemas industriales, el estado de las piezas críticas en la maquinaria, los signos vitales de los pacientes, el uso de agua y electricidad, entre muchas otras posibilidades.
Los robots de fábrica pueden considerarse dispositivos IoT, así como vehículos autónomos y robots que mueven productos en ambientes industriales y almacenes. Los municipios que están explorando el uso de ecosistemas de ciudades inteligentes están utilizando sensores IoT y de máquina a máquina (M2M) para habilitar aplicaciones como las de monitoreo de tráfico, gestión de alumbrado público y prevención de delitos a través de transmisiones de cámaras.
Otros ejemplos incluyen dispositivos portátiles de fitness y sistemas de seguridad para el hogar. También hay dispositivos más genéricos, como Raspberry Pi o Arduino, que le permiten crear sus propios puntos finales de IoT. Aunque puede pensar en su smartphone como una computadora de bolsillo, también puede estar transmitiendo datos sobre su ubicación y comportamiento a los servicios de back-end de manera muy similar a la IoT.
Gestión de dispositivos IoT
Para que funcionen juntos, todos esos dispositivos deben ser autenticados, abastecidos, configurados y monitoreados, así como parchados y actualizados según sea necesario. Con demasiada frecuencia, todo esto sucede en el contexto de los sistemas patentados de un solo proveedor -o no sucede en absoluto, lo que es aún más riesgoso. Pero la industria está comenzando a hacer la transición a un modelo de administración de dispositivos basado en estándares, que permite que los dispositivos IoT operen entre ellos y garantizará que los dispositivos no queden huérfanos.
Estándares y protocolos de comunicación IoT
Cuando los dispositivos IoT se comunican con otros dispositivos, pueden usar una amplia variedad de estándares y protocolos de comunicación, muchos de ellos adaptados a dispositivos con capacidades de procesamiento limitadas o bajo consumo de energía. Definitivamente, usted ha oído hablar de algunos de estos -Wi-Fi o Bluetooth, por ejemplo- pero muchos más están especializados en el mundo de IoT. ZigBee, por ejemplo, es un protocolo inalámbrico para comunicación de corta distancia y baja potencia, mientras que el transporte de telemetría de cola de mensajes (MQTT, por sus siglas en inglés) es un protocolo de mensajería de publicación/suscripción para dispositivos conectados por redes poco confiables o propensas a demoras. (Consulte el glosario de estándares y protocolos de IoT de Network World).
Se espera que las mayores velocidades y el ancho de banda de las redes celulares 5G beneficien a la IoT. En su Global IoT Market Forecast, IoT Analytics Research predijo una tasa de crecimiento anual compuesto (CAGR, por sus siglas en inglés) de 159% para dispositivos IoT basados en 5G, desde el 2021 hasta el 2025.
IoT, computación de borde y la nube
Para muchos sistemas de IoT, el flujo de datos llega rápido y furiosamente, lo que ha dado lugar a una nueva categoría de tecnología llamada computación de borde, que consiste en dispositivos colocados relativamente cerca de los dispositivos de IoT, que envían el flujo de datos desde ellos. Estas máquinas procesan esos datos y envían solo el material relevante a un sistema más centralizado para su análisis. Por ejemplo, imagine una red de docenas de cámaras de seguridad IoT. En lugar de bombardear el centro de operaciones de seguridad (SoC, por sus siglas en inglés) del edificio con transmisiones en vivo simultáneas, los sistemas de computación de borde pueden analizar el video entrante y solo alertar al SoC cuando una de las cámaras detecta movimiento.
¿Y a dónde van esos datos una vez que han sido procesados? Bueno, podría ir a su centro de datos centralizado, pero la mayoría de las veces terminará en la nube. La naturaleza elástica de la computación en la nube es excelente para escenarios de IoT, donde los datos pueden ingresar de manera intermitente o asincrónica.
Los proveedores de nube ofrecen plataformas IoT
Los gigantes de la nube (Microsoft, Amazon, Google) están tratando de vender algo más que un lugar para esconder los datos que han recopilado sus sensores. Están ofreciendo plataformas IoT completas, que agrupan gran parte de la funcionalidad para coordinar los elementos que componen los sistemas IoT. En esencia, una plataforma de IoT sirve como middleware que conecta los dispositivos de IoT y las puertas de enlace de borde con las aplicaciones que usa para manejar los datos de IoT. Dicho esto, para poder distanciarse mejor de la competencia, todos los proveedores de plataformas parecen tener una definición ligeramente diferente de lo que es una plataforma IoT.
IoT y analítica de big data
Imagine un escenario en el que se alienta a las personas en un parque temático a descargar una aplicación que ofrece información sobre el parque. Al mismo tiempo, la aplicación envía señales de GPS a la administración del parque para ayudar a predecir los tiempos de espera en las filas. Con esa información, el parque puede tomar medidas a corto plazo (agregando más personal para aumentar la capacidad de algunas atracciones, por ejemplo) y a largo plazo (aprendiendo qué atracciones son las más y las menos populares en el parque).
El ejemplo del parque temático es pequeño en comparación con muchas operaciones de recolección de datos de IoT del mundo real. Muchas operaciones de big data utilizan información recopilada de dispositivos IoT, correlacionada con otros puntos de datos, para obtener información sobre el comportamiento humano.
Por ejemplo, X-Mode lanzó un mapa basado en el seguimiento de los datos de ubicación de las personas que festejaron durante las vacaciones de primavera en Fort Lauderdale, en marzo del 2020, incluso cuando la pandemia de coronavirus ganaba velocidad en los Estados Unidos, mostrando dónde terminaron todas esas personas en todo el país. El mapa fue impactante no solo porque mostraba la posible propagación del virus, sino también porque ilustraba cuán cerca pueden rastrearnos los dispositivos IoT.
IoT e IA
El volumen de datos que pueden recopilar los dispositivos IoT es mucho mayor de lo que cualquier ser humano puede manejar de manera útil, y ciertamente no en tiempo real. Ya hemos visto que los dispositivos de computación de borde son necesarios solo para darle sentido a los datos sin procesar que provienen de los puntos finales de IoT. También existe la necesidad de detectar y manejar datos que podrían ser simplemente incorrectos.
Muchos proveedores de IoT ofrecen capacidades de aprendizaje automático e inteligencia artificial para dar sentido a los datos recopilados. La plataforma Watson de IBM, por ejemplo, se puede entrenar en conjuntos de datos de IoT para producir resultados útiles en el campo del mantenimiento predictivo, analizando datos de drones para distinguir entre daños triviales en un puente y grietas que necesitan atención, por ejemplo. Mientras tanto, Arm ha anunciado chips de bajo consumo que pueden proporcionar capacidades de inteligencia artificial en los propios puntos finales de IoT. La compañía también lanzó nuevos procesadores IoT, como Cortex-M85 y Corstone-1000, que soportan IA en el perímetro.
IoT y aplicaciones de negocio
Los usos para el negocio de la IoT incluyen el seguimiento de los clientes, el inventario y el estado de los componentes importantes. A continuación, cuatro industrias que han sido transformadas por la IoT:
- Petróleo y gas:Los sitios de perforación aislados se pueden monitorear mejor con sensores IoT que con la intervención humana.
- Agricultura: Se pueden usar los datos detallados sobre los cultivos que crecen en los campos que generan los sensores IoT para aumentar los rendimientos.
- HVAC: Los sistemas de control climático en todo el país pueden ser monitoreados por los fabricantes.
- Venta minorista tradicional: Los clientes pueden ser microobjetivos enviándoles ofertas a sus teléfonos mientras permanecen en ciertas partes de una tienda.
De manera más general, las empresas buscan soluciones de IoT que puedan ayudar en cuatro áreas: uso de energía, seguimiento de activos, seguridad y experiencia del cliente.
La Internet de las cosas industrial
La IIoT es un subconjunto de la Internet de las cosas, compuesto por sensores e instrumentación conectados a maquinarias en los sectores industrial, energético y de transporte. La IIoT incluye algunos de los sectores mejor establecidos del mercado de la IoT, incluidos los descendientes de algunos dispositivos anteriores al apodo de IoT. Los dispositivos IIoT a menudo tienen una vida útil más larga que la mayoría de los puntos finales de la IoT -algunos permanecen en servicio durante una década o más- y, como resultado, pueden usar protocolos y estándares propietarios previos, que dificultan el cambio a plataformas modernas.
La Internet de las cosas del consumidor
El paso de la IoT a los dispositivos de consumo es más reciente pero mucho más visible para la gente común. Los dispositivos conectados van desde dispositivos portátiles de fitness, que rastrean nuestros movimientos, hasta termómetros habilitados para Internet. Probablemente, el producto de consumo de IoT más destacado es el asistente doméstico, como Amazon Alexa o Google Home.
Seguridad y vulnerabilidades de la IoT
Los dispositivos IoT se han ganado una mala reputación en lo que respecta a la seguridad. Las PC y los smartphones son computadoras de "uso general” diseñadas para durar años, con sistemas operativos complejos y fáciles de usar que ahora cuentan con parches automáticos y funciones de seguridad integradas.
Los dispositivos IoT, por el contrario, suelen ser dispositivos básicos con sistemas operativos simplificados. Están diseñados para tareas individuales y una interacción humana mínima, y no pueden parcharse, monitorearse ni actualizarse. Debido a que muchos dispositivos IoT finalmente ejecutan una versión de Linux, con varios puertos de red disponibles, se convierten en objetivos tentadores para los hackers.
Quizás nada demostró mejor esto que la botnet Mirai, que fue creada por un adolescente que se conectó mediante telnet a cámaras de seguridad domésticas y monitores de bebés que tenían contraseñas predeterminadas fáciles de adivinar, y que terminó lanzando uno de los ataques DDoS más grandes de la historia.
Si bien esta situación está mejorando un poco, la verdad es que, en general, las transacciones de IoT aún no son seguras. Los clientes de la IoT empresarial pueden trabajar para mejorar su seguridad de IoT, pero los proveedores deben hacer que los dispositivos de IoT sean más seguros, así como fáciles de mantener protegidos, si van a estar en el campo por un período de tiempo prolongado.
Las empresas continúan ampliando sus opciones de seguridad para dispositivos IoT. Por ejemplo, Microsoft anunció recientemente su programa Edge Secured-core para dispositivos IoT basados en Windows. El programa tiene como objetivo abordar problemas como la identidad del dispositivo, el inicio seguro, el fortalecimiento del sistema operativo, las actualizaciones del dispositivo, la protección de datos y la divulgación de vulnerabilidades.
Privacidad e IoT
Nadie quiere que un hacker husmee en datos privados. Pero ¿y si es la empresa que vendió el dispositivo la que está espiando? Tomemos, por ejemplo, los asistentes digitales domésticos. Recode tiene un desglose bastante bueno de lo que Amazon y Google pueden aprender sobre una persona mediante los dispositivos conectados. Probablemente no esté tan preocupado por el aprendizaje de Amazon cuando enciende y apaga las luces, pero recuerde, cada bit de información va a un lago de datos que puede ayudarle a las empresas a producir una imagen sorprendentemente completa de su vida.
La capacidad de los dispositivos IoT para rastrear la ubicación de un usuario es una preocupación de privacidad particular. Considere el mapa de las vacaciones de primavera que podrían llevar el coronavirus a casa, por ejemplo. En teoría, los datos de ubicación son anónimos, pero The New York Times elaboró un extenso informe que muestra cómo, por ejemplo, los datos podrían usarse para rastrear los movimientos de personas que luego podrían identificarse por su nombre. Otro incidente cruzó la línea y se convirtió en una falla en la seguridad operativa: el mapa de calor de Strava, que muestra las rutas de carrera populares para los usuarios de Fitbit en todo el mundo, reveló accidentalmente varias bases militares estadounidenses secretas.
La historia de la IoT
Un mundo de sensores y dispositivos omnipresentes conectados es uno de los temas más antiguos de la ciencia ficción. La sabiduría popular de la IoT ha denominado a una máquina expendedora en la Universidad Carnegie Mellon que se conectó a ARPANET, en 1970, como el primer dispositivo de la Internet de las cosas, y se han señalado que muchas tecnologías han permitido características de estilo IoT "inteligente” para darles un brillo futurista. Pero el término Internet de las cosas fue acuñado en 1999 por Kevin Ashton, un tecnólogo británico.
Al principio, la tecnología iba a la zaga de la visión. Cada cosa conectada a Internet necesitaba un procesador y un medio para comunicarse con otras cosas, preferiblemente de forma inalámbrica, y esos factores impusieron costos y requisitos de energía que hicieron que los despliegues generalizados de IoT fueran poco prácticos, al menos hasta que la Ley de Moore se puso al día a mediados de los años 2000.
Un hito importante fue la adopción generalizada de etiquetas RFID, transpondedores minimalistas y económicos que pueden adherirse a cualquier objeto para conectarlo al mundo de Internet. Las omnipresentes redes inalámbricas Wi-Fi, 4G y 5G hacen posible que los diseñadores simplemente asuman conectividad inalámbrica en cualquier lugar. Y la implementación de la IPv6 significa que conectar miles de millones de dispositivos a Internet no agotará el almacén de direcciones IP, lo cual era una preocupación real.
¿Qué sigue para la IoT?
A medida que la cantidad de dispositivos IoT siga creciendo, las empresas seguirán mejorando las funciones de seguridad y buscarán opciones de conectividad más rápidas, como 5G y Wi-Fi más rápido, para habilitar más funciones destinadas a obtener los datos, procesarlos y analizarlos. También se espera una colaboración adicional entre TI y tecnología operativa (OT, por sus siglas en inglés).
La IoT seguirá creciendo a medida que las empresas más pequeñas participen en la acción, y las empresas más grandes y los gigantes de la industria, como Google y Amazon, sigan adoptando las infraestructuras de la IoT. Quizás los dispositivos IoT se vuelvan tan omnipresentes que una red inalámbrica pueda ser tratada, esencialmente, como un sensor gigante. La tecnología sigue siendo emocionante de ver.
Basado en el artículo de Josh Fruhlinger (Network World) y editado por CIO Perú
Puede ver también: