Soluciones IoT mediante software y hardware libres

El Internet de las Cosas (IoT o Internet of Things) –la próxima promesa tecnológica que aspira a transformar nuestro mundo de forma tan revolucionaria como lo hicieron en su momento los transistores o los circuitos integrados, el internet, los dispositivos móviles y el Social Media más recientemente– es una tecnología que surge de la antigua necesidad humana de construir algo que resuelva un problema de la mejor manera posible, haciéndolo de la manera más rápida, barata y sencilla, aunque no es tan simple en un mundo con una gran diversidad de situaciones y combinación de factores, que nos llevan por una infinidad de consideraciones.

Sin importar que seamos una empresa privada, una entidad de gobierno, una asociación civil o un ciudadano común, si deseamos tener y ofrecer servicios IoT, debemos preguntarnos lo siguiente: ¿cómo podemos asegurar que un proyecto llegue al mercado y sea funcional? ¿Para qué querríamos construir algo que funcione dentro del Internet de las Cosas?

IoT como modelo tecnológico y de negocio

Dependiendo de cuál predicción queramos creer, el IoT podría comprender entre 20 y 50 billones de dispositivos conectados a la red en los próximos años. Y sin importar qué cifra nos guste, la posibilidad de decir que existirán, en promedio, al menos cinco dispositivos conectados a internet por persona, invita a pensar que hay una oportunidad única para desarrollar productos innovadores que no sólo proporcionen soluciones puntuales, sino que tengan una aplicación más amplia mediante la transmisión y recepción de datos desde múltiples sensores.

Debido a que los productos se comunicarán de forma inalámbrica, cualquier servicio típico de esta índole debe considerar una arquitectura con los siguientes elementos:

Uno de los desafíos es mandar datos de cualquier sensor a cualquier plataforma, a través de cualquier protocolo, usando la menor energía posible y mediante una comunicación segura. Pero lo más importante para desarrollar soluciones de este tipo (considerando la infinidad de datos que se intercambiarán entre el Servidor de Servicios y los Sensores) es definir con precisión:

• ¿Qué queremos medir?
• ¿Cómo lo vamos a conectar?
• ¿Qué haremos con los datos?

Open Hardware  & Software Open Source

Para efectos prácticos, centrémonos en la más sencilla de estas tres preguntas: cómo conectar dichas soluciones o, dicho de otra manera, qué tecnología utilizar para implementar soluciones basadas en Internet de las Cosas. Pensemos en soluciones de tecnología abierta, por ser incluso las más populares y accesibles.

Comencemos hablando del movimiento de código abierto surgido a finales de la década de los ochenta, el cual para muchos es el núcleo espiritual de Internet, incluyendo una gran parte del hardware, software y los protocolos que conforman la infraestructura global de comunicaciones, además de haber abogado por la apertura, la transparencia y el desarrollo colaborativo, como los modelos de Open data y Open Linked Data, que han cobrado popularidad en los últimos años.

Las personas quieren utilizar una gran variedad de dispositivos tecnológicos para combinarlos entre sí y aprovechar mejor sus beneficios, por lo que no les gusta limitarse a los de de un proveedor específico, a menos que se consideren fans de una marca en particular, pero son los casos más excepcionales.

Por lo anterior, los proveedores de dispositivos IoT tienen que aumentar el número de ecosistemas tecnológicos en los que puedan integrarse sin grandes esfuerzos. Además, los desarrolladores de aplicaciones necesitan soportar una amplia gama de dispositivos sin tener que desarrollar código específico para cada tipo y marca, por lo que las soluciones de código abierto permiten esta escala, velocidad de innovación y flexibilidad, sobre todo porque se basan en estándares.

Ahora bien, el principal reto de la implementación total y operacional del IoT, en donde se pretende conectar y soportar millones de sensores en los próximos años, será la infraestructura para millones de enrutadores, gateways y servidores de datos. No hay manera de alcanzar estos niveles de escala sin depender de altos costos en infraestructura; es ahí donde las soluciones de código y hardware abiertos, implementadas por los mismos usuarios, parecen ser clave para su consolidación.

Cuestión de Tecnologías Abiertas

El Internet de las Cosas va cambiar la manera en que las personas realizan todas sus actividades cotidianas y exigirán servicios digitales a cada paso, lo cual implica que deben desarrollarse soluciones respaldadas tanto por grandes corporaciones como por startups o PyMEs. El software de código abierto promueve la innovación a mayor velocidad que las soluciones de licenciamiento, pues se apoyan en la contribución de las comunidades de desarrolladores. Sin embargo, el hardware se ha quedado atrás respecto al movimiento de código abierto, en parte porque implica algún nivel de inversión que suele ser costoso y de difícil fabricación. El hardware de código abierto proporciona una opción eficaz de hacer prototipos rápidamente, con riesgos y costos controlados, por lo que el desarrollo es ahora mucho más accesible.

Una tecnología que en años recientes ha cobrado popularidad debido a lo accesible de su modelo tecnológico y sus costos es Arduino. Éste permite conectar cualquier cosa a Internet de manera sencilla y económica. Con un circuito Arduino y un módulo Ethernet o WiFi, se puede:

• Mandar un SMS o email cada vez que la puerta de la casa se abre o alguien toque el timbre.
• Conectar sensores a Internet.
• Controlar motores o focos por esta vía.
• Apagar de forma remota la TV a los niños cuando haya pasado su hora de dormir.

Otro modelo popular ha sido la plataforma Raspberry Pi. Sin embargo, como todo modelo tecnológico, existen limitaciones importantes. Arduino es un microcontrolador y Raspberry Pi es una computadora. Arduino es ideal para tareas sencillas, como la lectura de datos de sensores y el cambio de valores en motores u otros dispositivos, mientras que Raspberry Pi, con su sistema operativo Linux, es capaz de funciones mucho más complejas, pero su costo es menos accesible. Por otro lado, no hay que olvidar el propósito final del proyecto, es decir, las otras dos preguntas que planteamos en un principio: qué queremos medir y qué haremos con esos datos.

Algunas de las plataformas más conocidas de IoT con versiones gratuitas, de paga y Open Source son:

• Cloudino
• Samsung Artik Cloud
• aREST Framework
• Arduino Cloud
• Zetta
• OpenHAB
• Node-RED
• AWS (Amazon Web Services) IoT
• Google Cloud Platform IoT
• IBM Watson IoT

Casos de aplicación real

En INFOTEC, un centro de investigación especializado en el desarrollo de Tecnologías de la Información y Comunicación del CONACYT (Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología), se está desarrollando la plataforma Cloudino, que conjuga todos los elementos que hemos mencionado, pues cuenta con un microcircuito en Open Hardware que permite levantar un servidor web y una red WiFi al momento de suministrarle energía, y que es perfectamente compatible con todos los modelos de Arduino y los sensores comerciales, como la plataforma Raspberry Pi, lo que ayuda a crear implementaciones más amplias y poderosas para diversas soluciones.

También cuenta con un protocolo de comunicación para realizar una configuración, programación y reprogramación (en tiempo real y vía web) de los distintos sensores, lo que le posibilitaría a alguien modificar las funciones de un dispositivo en cualquier momento, siempre que cuente con los sensores o motores adecuados. El último componente es un servicio web que permite realizar la programación de los microcircuitos, ya sea en modo de bloques, en código o cargando código de otros drivers y dispositivos si así se necesita; y todo basado en modelos de Software Open Source y Open Hardware, con lo cual es posible tener soluciones poderosas a costos muy accesibles.

Algunas de las soluciones que ya se han liberado son un huerto hidropónico en el propio INFOTEC, donde se controlan sensores y motores que suministran y miden los niveles de nutrientes y el agua. Otro proyecto es un sistema de monitoreo de movimiento, temperatura, humedad y acumulación de agua en el Centro de Datos del propio INFOTEC, lo que permite un mejor control de las condiciones de operación del centro. Otra iniciativa que está en proceso es un sistema de monitoreo y alarmas que detectan humo, calor y sismos, con alertamiento vía SMS y correo electrónico al personal de las brigadas de Protección Civil.

De manera comercial, esta plataforma es utilizada en la creación de soluciones para servicios de turismo en hoteles y restaurantes, para el monitoreo de pacientes en hospitales y clínicas, y en el sector construcción para el desarrollo de casas y edificios inteligentes, con servicios que permiten a sus habitantes el monitoreo constante de la actividad al interior, de manera que puedan economizar recursos energéticos o mejorar la operación de los servicios generales en favor de la calidad de vida.

El IoT es una promesa que está próxima a cumplirse y su ventana de oportunidad de mercado es demasiado estrecha como para tardarse mucho en considerar si debemos comenzar o no a desarrollar soluciones basadas en este tipo de tecnología. Ya sea que se trate de una empresa, el gobierno o personas comunes, la pregunta no es si tenemos que ofrecer estos servicios, sino qué tanto podemos darnos el lujo de esperar antes de comenzar a desarrollar y aprovechar las ventajas que todo esto ofrecerá a nuestros clientes, proveedores y ciudadanos. Pues como dijo Mark Zuckerberg, fundador de Facebook: “El mayor riesgo es no asumir ningún riesgo. En un mundo que cambia realmente rápido, la única estrategia en la que el fracaso está garantizado es no asumir riesgos”.