Los entornos inteligentes ( IE ) son espacios con sistemas integrados y tecnologías de la información y la comunicación que crean espacios interactivos que incorporan la computación al mundo físico y mejoran las experiencias de sus ocupantes. [1] "Los entornos inteligentes son espacios en los que la computación se utiliza sin problemas para mejorar la actividad cotidiana. Una de las fuerzas impulsoras detrás del creciente interés en los entornos altamente interactivos es hacer que las computadoras no solo sean realmente fáciles de usar, sino también esencialmente invisibles para el usuario". [2]
Los entornos IE describen entornos físicos en los que las tecnologías de la información y la comunicación y los sistemas de sensores desaparecen a medida que se integran en objetos físicos, infraestructuras y entornos en los que vivimos, viajamos y trabajamos. El objetivo aquí es permitir que las computadoras participen en actividades que nunca antes se habían involucrado y permitir que las personas interactúen con las computadoras a través de gestos , voz, movimiento y contexto . [3]
La idea de tener una inteligencia artificial capaz de gestionar un entorno, recopilar datos y responder en consecuencia es más antigua de lo que esperaríamos. En la novela 2001: Una odisea del espacio de 1968, mucho antes de la revolución de las microcomputadoras , tienes al personaje ficticio HAL 9000 , una computadora capaz de controlar los diferentes sensores y sistemas del entorno y usarlos como extensiones de sí misma. El personaje Proteus de la novela Demon Seed de 1973 también retrata las mismas características de una inteligencia artificial que controla un entorno integrado. Para cuando se publicaron estas dos novelas, la idea de una computadora que controle el entorno que nos rodea no fue ampliamente aceptada por la comunidad ya que ambos personajes desempeñaban el papel de máquinas malvadas cuyos únicos objetivos incluían el control sobre los humanos. [4]
El término "entornos inteligentes" es un concepto y una expresión creados originalmente por Peter Droege para su publicación homónima de Elsevier de 1997, un proyecto que comenzó en 1986: Entornos inteligentes: aspectos espaciales de la revolución de la información https://www.sciencedirect.com/book/9780444823328/intelligent-environments. El proyecto de 1986 fue su propuesta ganadora en el concurso Campus City Kawasaki en Japón, que buscaba aplicar los beneficios de la tecnología de la información y las telecomunicaciones avanzadas a una ciudad entera, su empoderamiento social, su prosperidad transindustrial y, sobre todo, su redención ambiental.
No es hasta 1991 con la introducción de la computación ubicua por parte de Mark Weiser cuando empezamos a ver una inclinación de la comunidad científica por estudiar el área de la computación fuera de la típica máquina con un teclado y una pantalla. Se convirtió en algo que potencialmente podría implementarse en cualquier cosa que nos rodea, proponiendo un acceso casual a la computación a cualquier usuario. En 1996 el Laboratorio Hashimoto de la Universidad de Tokio desarrolló la primera investigación sobre espacios inteligentes. J.-H. Lee y H. Hashimoto diseñaron una habitación con un sensor de seguimiento tridimensional casero y robots móviles, todo ello conectado a una red. La idea era que los robots apoyaran a la persona en la habitación con diferentes tareas con la ayuda de cámaras de visión y conjuntos de computadoras, convirtiéndose en uno de los primeros entornos inteligentes. [4]
En un principio, los espacios inteligentes se diseñaron con el único objetivo de ayudar a las personas con tareas físicas. Los robots incluidos en la habitación ayudarían a las personas a agarrar objetos, así como a las personas con discapacidades a realizar determinados trabajos. Esta idea comenzó a dar paso al concepto que tenemos hoy de entornos inteligentes, no solo un entorno para apoyar a las personas sino también a los robots. El espacio inteligente se convirtió en una plataforma que amplía la capacidad de censura de todo lo que está conectado a él. Si empezamos a diseñar productos, ya sea software o hardware, en torno a estos entornos inteligentes, el esfuerzo necesario para completar todo tipo de tareas se reduciría drásticamente. [4]
La implementación práctica de entornos inteligentes implica la solución de muchos desafíos. Los sistemas informáticos omnipresentes integrados en los entornos inteligentes deben ser proactivos y, para lograrlo, es crucial que los sistemas puedan rastrear y determinar las intenciones de los usuarios. El desafío aquí es encontrar la acción que supuestamente ayudará al usuario en lugar de obstaculizarlo. En la actualidad, los algoritmos detrás de los entornos inteligentes se están rehaciendo constantemente mediante el simple método de prueba y error en entornos artificiales. Solo cuando un programador puede ver un nivel de predicción lo suficientemente preciso, el producto se comercializa. El grado de precisión de los entornos inteligentes depende de la tarea que se desea realizar. Algunas acciones simples que no afectan sustancialmente al usuario pueden admitir más fallas en las predicciones que otras funciones que tienen más responsabilidad. Aún así, siempre hay acciones que no pueden predecirse completamente mediante los entornos inteligentes y que necesitan alguna entrada del usuario para completarse. Uno de los desafíos más importantes en la actualidad es determinar cuáles son las acciones que requieren la entrada del usuario y cómo crear algoritmos capaces de eliminar esa entrada para que la usabilidad de los sistemas mejore. [5]
Por otra parte, la proactividad de estos entornos debe manejarse con mucho cuidado. Se supone que los sistemas de computación ubicua deben ser mínimamente intrusivos y al mismo tiempo capaces de tomar decisiones que ayuden a los usuarios. Una forma de lograrlo es hacer que estos sistemas sean capaces de modificar su comportamiento en función del estado del usuario y del entorno. Aquí nuevamente surgen algunos desafíos: ¿Cuáles son los datos y la información que necesita un sistema para ser consciente del contexto? ¿Con qué frecuencia se debe medir y consultar esa información sin perjudicar el rendimiento del sistema? El objetivo es crear un IE capaz de reaccionar de manera rápida y precisa a las necesidades y las entradas del usuario, de modo que no sea necesario que los sensores registren información que no ayude a los algoritmos a tomar la acción correcta ante lo que está sucediendo. Reconocer datos importantes y filtrar el entorno para buscar el lugar apropiado para obtenerlos resulta un gran desafío. [5]
Es fundamental que los sistemas informáticos omnipresentes encuentren el nivel adecuado de proactividad y transparencia sin molestar al usuario. Los sistemas pueden inferir las necesidades de proactividad del usuario en función de su nivel de experiencia en una tarea en particular. El autoajuste puede ser crucial para lograr este objetivo.
Como señala la Conferencia de Entornos Inteligentes (2007): "Los tipos de Entornos Inteligentes varían de privados a públicos y de fijos a móviles; algunos son efímeros mientras que otros son permanentes; algunos cambian de tipo durante su vida útil. La realización de Entornos Inteligentes requiere la convergencia de diferentes disciplinas: Ciencias de la Información y la Computación, Arquitectura, Ingeniería de Materiales, Inteligencia Artificial, Sociología y Diseño. Además, se requieren avances técnicos en campos tecnológicos clave, como la microelectrónica (por ejemplo, miniaturización, consumo de energía), las tecnologías de comunicación y redes (por ejemplo, redes inalámbricas y de banda ancha), los materiales inteligentes (por ejemplo, bioimplantes) y los agentes inteligentes (por ejemplo, conciencia del contexto)". La correcta integración de todos estos componentes es crucial para desarrollar un IE útil. [6]
Una de las principales áreas que experimentará un impacto significativo en el surgimiento de la IE son las relaciones comerciales. La forma en que las empresas interactúan entre sí y con las personas sufrirá el impacto más significativo. Sus relaciones se volverán más dinámicas y deberán enfatizar un enfoque más flexible para las empresas, tratando de adaptarse al entorno comercial en constante cambio. Esta flexibilidad también debería reflejarse en sus empleados y su entorno de trabajo. Incluso hoy en día, las empresas que han demostrado niveles significativos de flexibilidad en sus entornos de trabajo y con sus empleados (como en Microsoft o Google ) tienen niveles crecientes de productividad y retención de empleados. [7]
Otro tema crítico que las empresas deben tener en cuenta en la era de IE es la forma en que abordan la privacidad de sus clientes. El éxito de estas futuras empresas dependerá en gran medida de que las personas se sientan más seguras del uso que dan a su información personal. Otra clave esencial para el éxito de estos futuros negocios será permitir que el usuario final tenga control sobre la forma en que los sistemas de IE toman las decisiones. Las configuraciones amigables para el usuario deberían permitirles tener el control de estos sistemas pero en estos momentos es uno de los mayores desafíos para los ingenieros de sistemas .
Desde la creación de la IE han surgido nuevas formas de entretenimiento. Se han llevado a cabo varios experimentos en museos en los que se utiliza esta tecnología para crear una experiencia más interactiva que haga que los visitantes no sólo experimenten la historia con sus ojos, sino que también la sientan con todos sus sentidos. Desde el uso de sonidos y luces que se adaptan según las exposiciones presentadas hasta la incorporación de olores que definen ambientes únicos, existen infinitas posibilidades para la aplicación de la IE en este tipo de entretenimiento. [8]
El mismo concepto puede utilizarse no sólo para mejorar las experiencias de ocio existentes, sino también para crear otras nuevas. La expresión artística ha tenido una influencia significativa en esto, ya que hemos visto nuevas formas de arte que utilizan la Inteligencia Artificial y la IE. Tomemos como ejemplo el trabajo del artista Chris Milk , donde se puede ver la implementación de instalaciones inmersivas que hacen que el usuario no sólo aprecie una obra de arte, sino que también sea parte de ella. Una de sus obras de arte más importantes, "The Treachery of Sanctuary", utiliza proyecciones de los cuerpos de los usuarios en diferentes pantallas para explorar el proceso creativo mediante el uso de pájaros generados digitalmente. Este tipo de arte requiere la interacción del usuario para existir. [9] [8]
Una de las aplicaciones más críticas de los Entornos Inteligentes se encuentra en el sector de la Salud . Se pueden utilizar los Entornos Inteligentes en las habitaciones del hospital para monitorizar el estado de los pacientes sin que estos se den cuenta, lo que se traduce en menos molestias para aquellos pacientes que necesitan cantidades extraordinarias de descanso y menos esfuerzos para las enfermeras que ya no tienen que controlar a los pacientes con regularidad. Esta tecnología podría cambiar sustancialmente la forma en que se diseñan los hospitales y las clínicas, ya que las enfermeras pueden ser más eficientes con su tiempo atendiendo a pacientes con necesidades críticas sin dejar a otros pacientes al cuidado de las habitaciones inteligentes. Estas instalaciones únicas ya no monitorizarán la salud del paciente y notificarán a las enfermeras, sino que también podrían programarse para interactuar con ellas con fines preventivos administrando medicamentos específicos o entregando directamente alimentos cuando sea necesario. [8]
El cuidado de pacientes ancianos y frágiles podría cambiar drásticamente en el futuro con el uso de la IE. Al introducir esta tecnología en sus propios hogares, podremos monitorear a un paciente desde cualquier lugar en el que estemos sin tener la necesidad de transportarlo a hospitales o clínicas para recibir la atención adecuada. Esto podría transformar casi cualquier casa en un hogar de ancianos inteligente , lo que permitiría a las familias ahorrar mucho dinero al reducir drásticamente el costo de la atención. [8]
Prevenir es la mejor forma de luchar contra un posible problema y no hay mejor forma de hacerlo que recopilando información previa a un evento problemático que nos ayude a saber cuándo ocurrirá. La IE sería la forma perfecta de recopilar los datos necesarios para predecir peligros y posibles problemas en el futuro. Si implementamos la IE en nuestras casas, podría avisar, por ejemplo, a los bomberos si está a punto de ocurrir un incendio sin que nos demos cuenta, o a la policía si se detecta actividad sospechosa en las proximidades de nuestras casas. En el mejor de los casos, el evento no ocurriría ya que la IE nos ayudará a crear un diagnóstico del entorno donde se implementa para poder atacar posibles problemas mucho antes de que ocurran. Esto mejorará sustancialmente las condiciones de vida en las ciudades, y tendrá un impacto económico sustancial ya que se producirían menos eventos peligrosos, evitando pérdidas materiales. [8]
Los entornos inteligentes nos ayudarán a monitorizar diferentes entornos naturales con una precisión y granularidad mucho mayores que las técnicas que se utilizan actualmente. Al tener acceso a datos más ricos y significativos, no solo nos ayudará a controlar el entorno ante posibles peligros, sino que también cambiará la forma en que lo entendemos, haciéndonos mejorar las teorías y modelos actuales de los procesos ambientales. A día de hoy, esta tecnología se está utilizando para estudiar fenómenos como la erosión costera, las inundaciones y el movimiento de los glaciares. Sabemos muy poco sobre el porqué de muchos procesos naturales que nos afectan actualmente y tener datos más precisos y exactos mejorará significativamente la forma en que atacamos esos problemas de manera que no solo hagamos que los humanos seamos más respetuosos con el medio ambiente sino que también mejoremos la salud de nuestro planeta. [8]
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