Capítulo 25

La evolución del Internet de las cosas (IoT)

La década 2010-2020 fue testigo de la maduración y difusión a gran escala del Internet de las Cosas (IoT) , una red de objetos físicos (“cosas”) integrada con sensores, software y otras tecnologías que les permiten recopilar e intercambiar datos. Esta evolución transformó radicalmente la forma en que interactuamos con el mundo que nos rodea, dando lugar a hogares inteligentes, ciudades conectadas, industrias automatizadas y mucho más.

25.1 Definición y conceptos clave:
Un mundo de objetos conectados

El Internet de las cosas (IoT) se puede definir como una red de objetos físicos, dispositivos, vehículos, edificios y otros elementos integrados con electrónica, software, sensores y conectividad de red que permiten a estos objetos recopilar e intercambiar datos. Luego, estos datos se pueden analizar para obtener información útil, automatizar procesos y mejorar la eficiencia.

Los componentes clave de un ecosistema de IoT incluyen:

Dispositivos (Cosas): Objetos físicos equipados con sensores, actuadores y capacidades de procesamiento. Estos pueden variar desde simples sensores de temperatura hasta complejos sistemas industriales.
Sensores y actuadores: Los sensores recopilan datos del entorno (temperatura, humedad, movimiento, luz, etc.), mientras que los actuadores realizan acciones en respuesta a los datos recibidos (por ejemplo, encender una luz, cerrar una válvula).
Conectividad: Los dispositivos IoT deben poder conectarse a Internet u otras redes para transmitir los datos recopilados. Las tecnologías de conectividad comunes incluyen Wi-Fi, Bluetooth, redes celulares (2G, 3G, 4G, LTE, NB-IoT, LTE-M) y redes de bajo consumo y amplio alcance (LPWAN) como LoRaWAN y Sigfox.
Plataforma en la nube de IoT: Los datos recopilados por los dispositivos de IoT generalmente se envían a una plataforma en la nube donde se almacenan, procesan y analizan. Estas plataformas también ofrecen herramientas para la gestión de dispositivos, visualización de datos y desarrollo de aplicaciones de IoT.
Aplicaciones: Las aplicaciones de IoT utilizan los datos recopilados para proporcionar servicios y funcionalidades a los usuarios, como control remoto de dispositivos, automatización de procesos, mantenimiento predictivo y análisis de datos para obtener información útil.

Los conceptos relacionados incluyen computación de borde , que implica procesar datos más cerca de la fuente (en el dispositivo o en una puerta de enlace local) para reducir la latencia y mejorar la capacidad de respuesta, y gemelos digitales , representaciones virtuales de activos físicos, procesos o sistemas que se actualizan en tiempo real con datos de dispositivos IoT para simulación, optimización y mantenimiento predictivo.

25.2 Impulsores clave del crecimiento:
La convergencia de las tecnologías habilitadoras

Varios factores contribuyeron al rápido crecimiento de la IoT en la década 2010-2020:

Reducción de los costos de hardware: El costo de los sensores, microcontroladores y otros componentes electrónicos necesarios para construir dispositivos de IoT se redujo significativamente, lo que hizo que la IoT fuera más accesible para una amplia gama de aplicaciones.
Mejoras en la conectividad: Las tecnologías de comunicación inalámbrica se volvieron más eficientes y versátiles. Wi-Fi siguió siendo una opción popular para aplicaciones domésticas y comerciales. Bluetooth Low Energy (BLE) se estableció para dispositivos de bajo consumo como los wearables. Las redes móviles continuaron su evolución, ofreciendo una cobertura cada vez más amplia. La aparición de LPWAN como LoRaWAN y NB-IoT proporcionó soluciones de conectividad de largo alcance y bajo costo para aplicaciones que requieren una batería de larga duración y una gran cobertura de área.
Plataformas de IoT en la nube: Principales proveedores de servicios en la nube (como Amazon con AWS IoT , Microsoft con Azure IoT , Google con Google Cloud IoT ) desarrolló plataformas IoT completas y escalables, ofreciendo servicios de gestión de dispositivos, almacenamiento y análisis de datos, seguridad y desarrollo de aplicaciones. Estas plataformas simplificaron enormemente la creación y gestión de soluciones complejas de IoT.

Avances en análisis de datos e inteligencia artificial: La enorme cantidad de datos generados por los dispositivos IoT requería herramientas y técnicas avanzadas de análisis. Los avances en análisis de big data y inteligencia artificial (IA) permitieron extraer información valiosa de estos datos, dando lugar a sistemas de IoT más inteligentes y automatizados capaces de tomar decisiones basadas en los datos recopilados.

25.3 Aplicaciones de IoT por sector:
Un mundo conectado

IoT encontró aplicaciones en una amplia variedad de industrias, transformando procesos y creando nuevas oportunidades:

Hogar inteligente: El hogar inteligente se convirtió en una realidad para muchos consumidores, con dispositivos como parlantes inteligentes (Amazon Echo, Google Home), termostatos inteligentes (Nest), sistemas de iluminación conectados (Philips Hue), cámaras de seguridad inteligentes y electrodomésticos conectados que ofrecen mayor comodidad, eficiencia energética y seguridad.
Wearables: Los dispositivos portátiles como relojes inteligentes (Apple Watch, Fitbit) y rastreadores de actividad física se hicieron populares para monitorear la salud y el bienestar, rastrear la actividad física, el sueño, la frecuencia cardíaca y otros parámetros biométricos.
Ciudades inteligentes: Las ciudades inteligentes utilizaron IoT para mejorar la gestión urbana, con aplicaciones como gestión inteligente del tráfico, alumbrado público adaptativo, monitoreo ambiental (calidad del aire, niveles de contaminación), gestión de residuos y sistemas de estacionamiento inteligentes.

IoT industrial (IIoT): IoT industrial transformó los procesos de fabricación, permitiendo mantenimiento predictivo (monitoreo del estado de las máquinas para predecir fallas), seguimiento de activos , optimización de los procesos productivos , control avanzado de calidad y mejora de la seguridad de los trabajadores.
IoT sanitario: En el sector sanitario, el IoT permitió la monitorización remota de pacientes (a través de dispositivos portátiles o sensores implantados), la gestión de dispositivos médicos conectados, la telemedicina y una gestión más eficiente de los suministros de medicamentos.
IoT agrícola: La agricultura de precisión utilizó IoT para el monitoreo de cultivos (humedad del suelo, temperatura, clima), manejo del ganado (seguimiento, monitoreo de la salud), optimización del uso de recursos (agua, fertilizantes) y cosecha automatizada.
IoT minorista: En la industria minorista, IoT se utilizó para la gestión de inventario, el seguimiento de los clientes dentro de las tiendas, el ofrecimiento de promociones personalizadas a través de balizas y la implementación de estantes inteligentes que monitoreaban el stock.

25.4 Desafíos y consideraciones:
Barreras a la omnipresencia de IoT

A pesar de sus numerosos beneficios, la IoT enfrentó varios desafíos importantes:

Seguridad: La seguridad de los dispositivos IoT se convirtió en una preocupación principal, dada la gran cantidad de dispositivos conectados y su vulnerabilidad potencial a ataques cibernéticos, que podrían conducir a violaciones de datos, control no autorizado de dispositivos e incluso ataques a gran escala a través de botnets IoT.
Privacidad: La recopilación y el uso de datos personales por parte de dispositivos IoT plantearon importantes cuestiones de privacidad. La cantidad de información recopilada (desde hábitos de consumo hasta datos biométricos) y cómo se utiliza requería mayor transparencia y regulación.
Interoperabilidad y estandarización: La falta de estándares comunes y la interoperabilidad limitada entre dispositivos y plataformas de diferentes fabricantes representaron un obstáculo para la creación de ecosistemas de IoT integrados y sin interrupciones.
Gestión y análisis de datos: La gestión y el análisis del enorme flujo de datos generados por los dispositivos de IoT requirieron infraestructura y habilidades especializadas.
Fiabilidad y escalabilidad: La fiabilidad y escalabilidad de las soluciones de IoT, especialmente para aplicaciones críticas como industriales o sanitarias, fueron clave para garantizar su éxito.
Impacto ambiental: La producción, uso y eliminación de un número cada vez mayor de dispositivos electrónicos conectados generó preocupaciones con respecto al impacto ambiental.

25.5 Tendencias emergentes y perspectivas futuras:
El siguiente nivel de IoT

Hacia el final de la década, surgieron tendencias que darían forma al futuro de IoT:

Edge Computing: El procesamiento de datos más cerca de la fuente (en el borde) se convirtió en una tendencia clave para reducir la latencia, mejorar la privacidad y habilitar aplicaciones de IoT en entornos con conectividad limitada.
5G e IoT: El despliegue de redes 5G prometía permitir aplicaciones de IoT más avanzadas gracias a un mayor ancho de banda, una menor latencia y una mayor densidad de conexiones admitidas.
Inteligencia artificial e IoT (AIoT): La integración de AI y ML con datos de IoT permitió la creación de sistemas más inteligentes y autónomos capaces de aprender de los datos, tomar decisiones y optimizar operaciones sin intervención humana constante.
Gemelos digitales: El uso de gemelos digitales se extendió a varias industrias, permitiendo la simulación, optimización y mantenimiento predictivo de activos y procesos complejos basados en datos de IoT en tiempo real.

25.6 Conclusión:

En la década 2010-2020, Internet de las cosas pasó de ser una promesa a una realidad generalizada, con aplicaciones que afectan a casi todos los aspectos de nuestras vidas. La continua evolución de las tecnologías habilitadoras y la creciente conciencia del potencial de la IoT sugerían un futuro en el que cada vez más objetos estarían conectados y serían inteligentes, lo que generaría nuevas oportunidades y desafíos para la sociedad.