Conocer los componentes del IoT puede ayudarnos a entender en qué consiste. El IoT tiene cuatro componentes principales:
Sensores y actuadores: estos componentes perciben información del entorno e interactúan con él. Los sensores recogen datos, mientras que los actuadores permiten al sistema realizar determinadas acciones. En el ejemplo de la cafetera, un sensor detecta cuándo se despierta el usuario y un actuador empieza a preparar el café.
Conectividad: los sensores y actuadores se conectan a lo que llamamos pasarela. La pasarela se encarga de la comunicación con los sensores y actuadores cercanos, traduciendo los mensajes a un formato común que luego se sube a un servicio de la nube, a Internet. La comunicación entre la pasarela y los sensores y actuadores suele ser inalámbrica, aunque también es posible conectarlos por cable. Los servicios de la nube suelen ser muy cuidadosos con la privacidad. Puedes consultar más información en nuestros cursos sobre revolución digital y ciberseguridad.
Nube: la «nube» informática —una red de ordenadores conectados a Internet— se encarga de almacenar y analizar los datos para tomar decisiones inteligentes. Al analizarlos, se pueden aplicar desde reglas muy sencillas hasta complejos algoritmos de inteligencia artificial (IA). Puedes encontrar más información en el curso sobre los elementos de la IA.
Interacción persona-máquina (HMI, de human-machine interaction): los usuarios observan los datos y los análisis a través de interfaces de usuario diseñadas especialmente para ello, o bien en smartphones y tabletas con aplicaciones específicas. En los sistemas de IoT, la HMI sirve para informar al usuario y permitir que cambie las decisiones automatizadas cuando sea necesario.
Sensores, actuadores e interfaces de usuario
En los dispositivos se pueden integrar una inmensa variedad de sensores y actuadores, por lo que los sistemas de IoT son muy flexibles. Combinando diferentes sensores y actuadores, los sistemas pueden adaptarse a distintas necesidades. En esta sección examinaremos más detenidamente los sensores, los actuadores y las interfaces de usuario que componen el IoT.
Hay dos tipos de sensores: los de uso general y los que realizan tareas específicas.
Los sensores de uso general aprovechan dispositivos comunes, como cámaras y micrófonos, para recoger datos. En este caso, los datos (por ejemplo, imágenes o grabaciones de sonidos) se analizan mediante aplicaciones informáticas y algoritmos.
Los sensores para tareas específicas están diseñados para medir determinados valores y son especialmente baratos o robustos, o hacen un uso eficiente de la energía. Los sensores para tareas específicas suelen requerir soluciones de software más sencillas que los sensores de uso general. Entre estos sensores se encuentran los termómetros, los medidores de humedad, los detectores de movimiento, los monitores de frecuencia cardíaca y de electrocardiogramas y los sensores de las básculas.
Sabiendo que existen estos dos tipos de sensores, la detección de movimiento, por ejemplo, podría realizarse de varias maneras:
Puede utilizarse una cámara para reconocer a una persona en particular o para detectar el movimiento en una zona más amplia.
Se puede emplear un sensor de movimiento específico, que podría resultar más rentable o eficiente energéticamente.
En los lugares calientes y oscuros, donde no funcionarían los dos tipos de sensores anteriores, se podría usar un micrófono.
Además de con los sensores, normalmente se puede interactuar con las máquinas que forman parte del sistema de IoT, o con las personas que lo controlan o utilizan. Por eso, también pueden formar parte de esos sistemas los actuadores y las interfaces de usuario (UI, de user interface). Los actuadores pueden modificar los valores medidos por los sensores: por ejemplo, aumentar la temperatura o abrir las ventanas.
Las interfaces de usuario sirven para la interacción persona-máquina y pueden ser visuales, de audio, de voz o hápticas.
Las interfaces visuales se utilizan principalmente con dispositivos inteligentes de pantalla táctil (smartphones y tabletas) o, a veces, con un dispositivo específico que tenga una pantalla táctil o una pantalla convencional y varios botones.
Con las interfaces de voz, los usuarios interactúan con el sistema de IoT hablando en un lenguaje natural, mientras que, si la interfaz de usuario es solo de audio, puede emplear sonidos para informar de eventos importantes.
Las interfaces hápticas suelen usar vibraciones para transmitir información al usuario.
Combinando todos estos tipos de interfaces de usuario, se puede mejorar la experiencia del usuario en general.
El IoT y el 5G
El 5G es la quinta versión de la red móvil, la más reciente. La primera generación (1G) de esta red solamente permitía transmitir la voz. Con el 2G llegaron las redes digitales, que técnicamente son una solución mucho más avanzada que los sistemas analógicos de la primera generación. El 3G introdujo las transferencias de datos, mientras que el 4G aumentó significativamente las velocidades de transmisión. El 5G ofrece una transferencia de datos mucho más rápida que ninguna otra red móvil anterior, incluida la 4G. Además, es capaz de gestionar regiones con una mayor densidad de conectividad y proporciona mejor cobertura.
Un elemento clave del 5G es el MIMO (Massive Multiple Input Multiple Output, es decir, muchas entradas y muchas salidas). Esta tecnología se compone de un gran número de antenas y un complejo software de comunicación que permite comunicarse rápidamente con un gran número de dispositivos. Dado que el IoT depende de la transferencia y la recepción de datos, disponer de conexiones de Internet móvil de alta velocidad es un factor importante que afecta a las funciones y el alcance de estos dispositivos inteligentes. Actualmente se considera que el 5G, a medida que se generalice, revolucionará el IoT.
El IoT y la IA
La combinación del IoT con la IA suele denominarse AIoT (inteligencia artificial / Internet de las cosas). Según diversas fuentes, las ventajas del IoT se pueden aprovechar mucho mejor con la IA. Para entender la AIoT, es importante comprender los conceptos básicos de la IA. Ya hemos aprendido que todos los sensores y actuadores recogen datos que se almacenan en la nube. Esos datos pueden someterse a análisis de expertos o de programas informáticos diseñados a partir de la experiencia y las sugerencias de expertos. Si los datos son complejos, las reglas determinadas por los expertos no podrán funcionar perfectamente. También es habitual que estas reglas no sirvan para todos los casos. Entonces, deben reescribirse una y otra vez a medida que, por ejemplo, se añaden nuevos sensores al sistema o cambia el entorno (como sucede si a una casa inteligente con IoT se muda una nueva familia). Gracias a la IA, si se dispone de una gran cantidad de datos representativos, se pueden extraer reglas a partir de los propios datos. Así, la IA también es capaz de adaptarse automáticamente a los cambios.
En el IoT, el integrador y el responsable de tomar las decisiones es siempre el ser humano, por lo que se trata de un proceso personalizado y a la medida del usuario. Con la IA, los dispositivos utilizan los datos para aprender y toman decisiones basándose en el comportamiento anterior del usuario. Cuantos más datos hay, mejores son las decisiones de la IA. Por ejemplo, para que la IA identifique el sexo de las personas, hay que alimentarla con fotos de mujeres y hombres. A medida que recibe más fotos, la IA puede decidir de forma autónoma, con una precisión cada vez mayor, si en cada imagen hay una mujer o un hombre.
Con la AIoT, la enorme cantidad de datos recogidos por los sensores se combina con métodos de IA para que el sistema pueda aprender del comportamiento de los usuarios y del entorno y, de ese modo, ofrecer mejores servicios. La mayoría de los sistemas de AIoT funcionan en la nube o en torno a la pasarela, aunque también hay un método más innovador con el que la IA tiene lugar en dispositivos perimetrales. Este último método se denomina TinyML. Con él, los dispositivos IoT pueden mantener sus datos en su entorno local, no necesitan conectividad a Internet y el sistema puede responder mucho más rápido. Por otra parte, los algoritmos de TinyML se enfrentan a varias limitaciones, como el bajo consumo de energía (un dispositivo puede funcionar durante todo un año con solo una pila pequeña, de tipo CR2032) y una potencia de procesamiento limitada.
Para ver una explicación detallada del mecanismo y las posibilidades de la IA, puedes consultar el curso 'Elements of AI'.
El IoT en nuestra vida cotidiana
Ya hay todo tipo de sensores a nuestro alrededor: algunos de ellos están conectados a una red, y otros, a una máquina local. Los relojes inteligentes miden la frecuencia cardíaca, las actividades diarias y las horas de sueño y suben esos datos a Internet. La ubicación real de los autobuses y tranvías se recoge a partir de los datos de GPS y se muestra en un mapa, para indicar en las paradas cuándo llegarán. Los coches inteligentes llevan sensores que recogen datos sobre el estado de sus componentes e informan al propietario o al taller. Y a medida que se extienda el IoT, habrá cada vez más sensores que ofrezcan estas funciones. Lo veremos con más detalle en la siguiente sección, para que comprendas mejor en qué situaciones pueden aplicarse y a qué sectores afecta este fenómeno.
