IoT y Big Data: ¿Qué tienen que ver?

Wednesday, January 10, 2018

IoT y Big Data: ¿Qué tienen que ver?

La revolución digital ha cambiado nuestras vidas. En un principio, los avances tecnológicos estaban relacionados con el mundo de la investigación científica, la innovación industrial, la carrera espacial, defensa, sanidad, la empresa privada… Sin embargo, hoy, el ciudadano de a pie ve cómo cada día la tecnología cambia su propia forma de vivir, de comunicarse, de aprender, de tomar decisiones, incluso de conocerse a sí mismo. Y no hace falta ser un “techie” para tener plenamente incorporados a nuestro lenguaje habitual términos como Big Data e IoT. Pero, ¿sabemos realmente lo que significan?


¿Qué es IoT? ¿Qué tiene que ver con Big Data?


En pocas palabras, IoT es el acrónimo de Internet of Things (Internet de las Cosas). La filosofía que sustenta este concepto es la conexión del ámbito físico con el espacio digital, a través de una serie de dispositivos conectados a internet. Estos dispositivos actúan como una versión mejorada de nuestros órganos sensoriales, y son capaces de recoger una gran cantidad datos de ese ámbito físico y transportarlos al ámbito digital, donde los almacenaremos, los procesaremos, y los usaremos para tomar decisiones informadas sobre cómo actuar. Decisiones que, en ocasiones, pueden llegar a estar totalmente automatizadas, ya que el IoT abre las puertas a la creación de aplicaciones en los ámbitos de la automatización, la detección por sensores y la comunicación entre máquinas.

Los datos recogidos por los dispositivos conectados se caracterizan por su gran Volumen, -hay millones de sensores generando continuamente información-, su Variedad, -los sensores son de todo tipo, desde cámaras de tráfico, radares, sensores de temperatura, humedad, etc.-, y la gran Velocidad a la que se generan, que son, precisamente, los atributos que definen el Big Data. A estas 3 V´s les podemos sumar la V de Veracidad y la del Valor. Se dice que los datos son el petróleo del siglo XXI, pero por sí mismos no son muy útiles. Sin embargo, si les aplicamos analíticas avanzadas Big Data podemos identificar tendencias y patrones, Insights, que aportan un gran valor a cualquier negocio, ya que permiten tomar decisiones basadas en los datos (Data Driven).

(Si quieres conocer con más detalle las 5 V's del Big Data, te lo explicamos en este otro post de nuestro blog).

La aplicación del IoT tiene dos vertientes muy diferenciadas:
  • Por un lado, el segmento de consumo, compuesto por las aplicaciones orientadas a crear hogares inteligentes, vehículos conectados o cuidado de la salud.
  • Por otro lado, el segmento del sector industrial, compuesto por aplicaciones orientadas a retail, manufacturing, edificios inteligentes, agricultura, etc.

¿Qué elementos componen IoT?


Los elementos que dan forma al "Internet de las Cosas" son, por un lado, los dispositivos electrónicos y por otro, los protocolos de red e interfaces de comunicación.

Entre los dispositivos, podemos distinguir tres tipos diferentes:
  • Dispositivos “ponibles” o wearables: cualquier objeto o ropa, como relojes o gafas, en las que se incluyan sensores para mejorar sus funcionalidades.
  • Dispositivos cuantificadores de la actividad de la persona: cualquier aparato diseñado para ser utilizado por aquellos que quieran almacenar o monitorizar datos sobre sus hábitos o estilo de vida.
  • Dispositivos para domótica: cualquier aparato que permita controlar o alterar de manera remota por internet algún objeto, o que contenga sensores para detectar el movimiento, o permitir sistemas de identificación u otras medidas de seguridad en un espacio cerrado.
  • Dispositivos industriales: cualquier aparato que permita convertir variables físicas (como temperatura, presión, humedad etc.) en señales eléctricas o de otro tipo. Son los sensores o actuadores industriales.

Figura 1: Representación gráfica de IoT.
Figura 1: Representación gráfica de IoT.

Estos dispositivos pueden llegar a tener distintos niveles de inteligencia. Desde el nivel más básico, que correspondería los dispositivos únicamente capaces de identificarse de manera única (identidad), pasaríamos a dispositivos capaces de definir dónde está o ha estado un objeto (ubicación), los que pueden comunicar el estado en que se encuentra y dispositivo, así como sus características (estado), hasta los que pueden analizar su entorno y ejecutar determinadas acciones en función de su criterio.

Estos niveles de inteligencia se traducirán en una serie de capacidades. Así, tendremos:
  • Dispositivos capaces de conectarse a los servicios de Internet y/o entre sí, pudiendo intercambiar y actualizar datos entre ellos y establecer comunicaciones con los servidores: Comunicación y Cooperación
  • Dispositivos que pueden ser configurados y localizados desde cualquier lugar de la red: Direccionamiento
  • Dispositivos que pueden ser identificados mediante tecnologías tales como RFID (Radio Frecuency Identification), NFC (Near Field Communication), códigos de barra de lectura óptica, etc.: Identificación
  • Dispositivos que conocen en todo momento su ubicación física: Localización
  • Dispositivos capaces de manipular su entorno: Actuación

En cuanto a protocolos, ya sabemos que, para conectarnos a Internet, necesitamos TCP/IP. Los primeros pasos en IoT se dieron con la versión v4 (IPv4). Esto suponía una importante limitación, ya que el número de direcciones que se podían generar era muy reducido. A partir del año 2011 se diseña el protocolo de direccionamiento de Internet IPv6 posibilitando la identificación de una infinidad de direcciones y haciendo posible el desarrollo de IoT ya que, según estima Juniper Research, para 2021 el número de dispositivos, sensores y actuadores conectados superará los 46000 millones.

Además de los protocolos es necesaria una interfaz de conexión. Por un lado, tenemos las tecnologías inalámbricas, como WiFi y Bluetooth. Por otro, están las alámbricas, como IEEE 802.3 Ethernet, la más interesante siempre que se pueda hacer una conexión cableada de dispositivos IoT a Internet, y las GPRS/UMTS o NB-iot que usan redes móviles para la conexión a internet. Éstas últimas, por su coste, se suelen emplear para dispositivos destinados a un bajo consumo de datos, como sistemas de apertura de puertas en garaje o sensores de telemetría en un huerto solar.

La curiosa relación del IoT con las tostadoras. Un poco de historia.


En 1990 John Romkey y Simon Hacket, en respuesta a un desafío lanzado por John Romkey Interop, presentaron el primer dispositivo conectado a internet: una tostadora. Desde cualquier ordenador conectado a la web podían controlar su encendido, apagado y tiempo de “tostado”. La única interacción humana necesaria era…poner la tostada. Al año siguiente, no obstante, incorporaron un pequeño brazo robótico que automatizaba completamente el proceso. Curiosamente, en 2001, otra tostadora hace su aparición como dispositivo protagonista en la historia del IoT, cuando Robín Southgate diseñó una capaz de recoger información meteorológica de internet y después “imprimir” el pronóstico en una rebanada de pan.

Figura 2: El primer dispositivo conectado a Internet fue una tostadora.
Figura 2: El primer dispositivo conectado a Internet fue una tostadora.

Aunque la tostadora de Romkey y Hacket aparece muchas veces referenciada como el primer dispositivo IoT, en realidad el primero fue bastante anterior. En la década de los 70, El Departamento de Computer Science del Carnegie Mellon conectó una máquina de CocaCola al servidor departamental mediante una serie de microswitches, de manera que antes de “darse el paseo” a la máquina de bebidas, el interesado podía comprobar desde su ordenador si quedaban refrescos y si tenían la temperatura adecuada, conociendo el tiempo que llevaban enfriándose en la máquina. (Aunque no estuviera exactamente conectada a Internet, que en esos momentos estaba empezando a tomar forma, sí que era un auténtico “dispositivo conectado”).

Dejando aparte tostadoras y máquinas de refrescos, el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y, más concretamente, en Auto-ID Center, jugó un papel fundamental en el desarrollo del IoT, gracias a su trabajo en el campo de la identificación por radiofrecuencia (RFID) en red y en el de las nuevas tecnologías de detección por sensores.

Desde entonces, y gracias al crecimiento explosivo de smartphones y tablets, y al abaratamiento de costes en hardware y comunicaciones, en 2010, por primera vez en la historia, el número de dispositivos conectados por persona ya superaba la unidad (1,84, para ser exactos), aunque, por supuesto, su distribución a nivel global no fuera homogénea.


Los desafíos y barreras que enfrenta el IoT


La rápida innovación que se produce en esta área conlleva la coexistencia de un conjunto muy disperso de redes diferentes, diseñadas con fines distintos y a la vez muy específicos. Por ello, uno de los principales desafíos a los que se enfrenta el IoT consiste en definir estándares comunes que permitan que esas redes y sensores distintos puedan unirse e interoperar.

Por otro lado, cada día tenemos nuevos avances tecnológicos en materia de miniaturización, componentes más potentes y eficientes. Pero hay un tema que frena todo esto: el consumo de energía, en concreto, la autonomía de las baterías. Cuando se trata de un dispositivo de uso personal, como un smartwatch o una pulsera que mide nuestros pasos o nuestro sueño, puede ser un poco molesto tener que estar recargándolo con cierta frecuencia, pero tampoco supone un gran problema. Sin embargo, cuando se trata de un dispositivo que está ubicado en una zona remota o de difícil acceso, resulta fundamental que éste funcione el mayor tiempo posible que le permita una sola carga. Para resolver este problema, se están investigando dispositivos que sean capaces de “capturar” energía de su entorno. Por ejemplo, medidores de caudal con sensores que permitan recargar sus baterías con energía luminosa.


En conclusión:


El IoT aumenta significativamente la cantidad de datos disponibles para procesar, pero estos datos no se convierten en información útil hasta que no son recopilados, almacenados y comprendidos. Y es en este punto donde entra en juego el Big Data, que, con sus capacidades de almacenamiento y procesado a gran escala, sumadas a al abaratamiento y disponibilidad de los dispositivos que pueden ser conectados, se traduce en una auténtica explosión de revolucionarias aplicaciones que hacen de nuestras ciudades “ciudades inteligentes”, que nos permiten hacer un uso más eficiente de los recursos energéticos, que nos hacen la vida más cómoda facilitándonos todo tipo de tareas y gestiones, que diagnostican enfermedades de forma más precisa introduciendo sensores en nuestro cuerpo, o nos dan información sobre lo que ocurre fuera de nuestro planeta cuando enviamos los sensores al espacio.

IoT y Big Data son dos cosas diferentes, pero no podrían existir la una sin la otra. Por eso, ambas, son la verdadera evolución de internet.


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