Internet de las cosas ( IoT ) describe dispositivos con sensores , capacidad de procesamiento, software y otras tecnologías que se conectan e intercambian datos con otros dispositivos y sistemas a través de Internet u otras redes de comunicación. [1] [2] [3] [4] [5] Internet de las cosas abarca la electrónica , la comunicación y la ingeniería informática . "Internet de las cosas" se ha considerado un nombre inapropiado porque los dispositivos no necesitan estar conectados a Internet público ; solo necesitan estar conectados a una red [6] y ser direccionables individualmente. [7] [8]
El campo ha evolucionado debido a la convergencia de múltiples tecnologías , incluida la computación ubicua , los sensores básicos y los sistemas integrados cada vez más potentes , así como el aprendizaje automático . [9] Los campos más antiguos de sistemas integrados , redes de sensores inalámbricos , sistemas de control, automatización (incluida la automatización del hogar y de los edificios ), habilitan de forma independiente y colectiva la Internet de las cosas. [10] En el mercado de consumo, la tecnología IoT es más sinónimo de productos de " hogar inteligente ", incluidos dispositivos y electrodomésticos ( artefactos de iluminación , termostatos , sistemas de seguridad para el hogar , cámaras y otros electrodomésticos) que admiten uno o más ecosistemas comunes y pueden controlarse a través de dispositivos asociados con ese ecosistema, como teléfonos inteligentes y altavoces inteligentes . IoT también se utiliza en sistemas de atención médica . [11]
Existen varias preocupaciones sobre los riesgos que implica el crecimiento de las tecnologías y productos de IoT, especialmente en las áreas de privacidad y seguridad , y en consecuencia, ha habido movimientos de la industria y el gobierno para abordar estas preocupaciones, incluido el desarrollo de estándares, directrices y marcos regulatorios internacionales y locales. [12] Debido a su naturaleza interconectada, los dispositivos de IoT son vulnerables a violaciones de seguridad y preocupaciones sobre privacidad. Al mismo tiempo, la forma en que estos dispositivos se comunican de forma inalámbrica crea ambigüedades regulatorias, complicando los límites jurisdiccionales de la transferencia de datos. [13]
Alrededor de 1972, para su uso en sitios remotos, el Laboratorio de Inteligencia Artificial de Stanford desarrolló una máquina expendedora controlada por computadora, adaptada de una máquina alquilada a Canteen Vending , que vendía en efectivo o, a través de una terminal de computadora ( Teletype Model 33 KSR ), [14] a crédito. [15] Los productos incluían, al menos, cerveza, yogur y leche. [15] [14] Se llamó Prancing Pony , por el nombre de la habitación, llamada así por una posada en El Señor de los Anillos de Tolkien , [15] [16] ya que cada habitación del Laboratorio de Inteligencia Artificial de Stanford llevaba el nombre de un lugar de la Tierra Media . [17] Una versión sucesora todavía funciona en el Departamento de Ciencias de la Computación de Stanford, y tanto el hardware como el software han sido actualizados. [15]
En 1982, [18] , se construyó un concepto temprano de un dispositivo inteligente conectado a la red como una interfaz de Internet para sensores instalados en la máquina expendedora de Coca-Cola del Departamento de Ciencias de la Computación de la Universidad Carnegie Mellon , suministrada por estudiantes de posgrado voluntarios, que proporcionaba un modelo de temperatura y un estado de inventario, [19] [20] inspirado en la máquina expendedora controlada por computadora en la sala Prancing Pony en el Laboratorio de Inteligencia Artificial de Stanford . [21] Al principio, solo era accesible en el campus de CMU y se convirtió en el primer dispositivo conectado a ARPANET , [22] [23]
El artículo de 1991 de Mark Weiser sobre computación ubicua , "La computadora del siglo XXI", así como espacios académicos como UbiComp y PerCom produjeron la visión contemporánea de la IoT. [24] [25] En 1994, Reza Raji describió el concepto en IEEE Spectrum como "[mover] pequeños paquetes de datos a un gran conjunto de nodos, para integrar y automatizar todo, desde electrodomésticos hasta fábricas enteras". [26] Entre 1993 y 1997, varias empresas propusieron soluciones como at Work de Microsoft o NEST de Novell . El campo ganó impulso cuando Bill Joy imaginó la comunicación de dispositivo a dispositivo como parte de su marco "Six Webs", presentado en el Foro Económico Mundial en Davos en 1999. [27]
El concepto de "Internet de las cosas" y el término en sí aparecieron por primera vez en un discurso de Peter T. Lewis en el 15º Fin de Semana Legislativo Anual de la Fundación del Caucus Negro del Congreso en Washington, DC , publicado en septiembre de 1985. Según Lewis, "la Internet de las cosas, o IoT, es la integración de personas, procesos y tecnología con dispositivos y sensores conectables para permitir el monitoreo remoto, el estado, la manipulación y la evaluación de las tendencias de dichos dispositivos". [28]
El término "Internet de las cosas" fue acuñado independientemente por Kevin Ashton de Procter & Gamble , más tarde del Centro Auto-ID del MIT , en 1999, [29] aunque él prefiere la frase "Internet para las cosas". [30] En ese momento, consideró que la identificación por radiofrecuencia (RFID) era esencial para la Internet de las cosas, [31] que permitiría a las computadoras administrar todas las cosas individuales. [32] [33] [34] El tema principal de la Internet de las cosas es integrar transceptores móviles de corto alcance en varios dispositivos y necesidades diarias para permitir nuevas formas de comunicación entre personas y cosas, y entre las cosas mismas. [35]
En 2004, Cornelius "Pete" Peterson, director ejecutivo de NetSilicon, predijo que "la próxima era de la tecnología de la información estará dominada por dispositivos [IoT], y los dispositivos en red ganarán popularidad e importancia hasta el punto de superar con creces el número de computadoras y estaciones de trabajo en red". Peterson creía que los dispositivos médicos y los controles industriales se convertirían en aplicaciones dominantes de la tecnología. [36]
Al definir la Internet de las cosas como "simplemente el momento en el que más 'cosas u objetos' estaban conectados a Internet que personas", Cisco Systems estimó que la IoT "nació" entre 2008 y 2009, y que la relación cosas/personas creció de 0,08 en 2003 a 1,84 en 2010. [37]
El amplio conjunto de aplicaciones para dispositivos IoT [38] a menudo se divide en espacios de consumo, comerciales, industriales y de infraestructura. [39] [40]
Una parte cada vez mayor de los dispositivos IoT se crea para uso del consumidor, incluidos vehículos conectados, automatización del hogar , tecnología portátil , salud conectada y electrodomésticos con capacidades de monitoreo remoto. [41]
Los dispositivos IoT son parte de un concepto más amplio de automatización del hogar , que puede incluir iluminación, calefacción y aire acondicionado, sistemas multimedia y de seguridad y sistemas de cámaras. [42] [43] Los beneficios a largo plazo podrían incluir ahorros de energía al garantizar automáticamente que las luces y los dispositivos electrónicos se apaguen o al informar a los residentes del hogar sobre su uso. [44]
Una casa inteligente o automatizada podría basarse en una plataforma o centros que controlen dispositivos y electrodomésticos inteligentes. [45] Por ejemplo, utilizando HomeKit de Apple , los fabricantes pueden tener sus productos y accesorios para el hogar controlados por una aplicación en dispositivos iOS como el iPhone y el Apple Watch . [46] [47] Esta podría ser una aplicación dedicada o aplicaciones nativas de iOS como Siri . [48] Esto se puede demostrar en el caso de Smart Home Essentials de Lenovo, que es una línea de dispositivos domésticos inteligentes que se controlan a través de la aplicación Home de Apple o Siri sin la necesidad de un puente Wi-Fi. [48] También hay centros domésticos inteligentes dedicados que se ofrecen como plataformas independientes para conectar diferentes productos domésticos inteligentes. Estos incluyen Amazon Echo , Google Home , HomePod de Apple y SmartThings Hub de Samsung . [49] Además de los sistemas comerciales, existen muchos ecosistemas de código abierto no propietarios, incluidos Home Assistant, OpenHAB y Domoticz. [50]
Una de las aplicaciones clave de una casa inteligente es ayudar a las personas mayores y discapacitadas . Estos sistemas domésticos utilizan tecnología de asistencia para adaptarse a las discapacidades específicas de un propietario. [51] El control de voz puede ayudar a los usuarios con limitaciones visuales y de movilidad, mientras que los sistemas de alerta se pueden conectar directamente a los implantes cocleares que llevan los usuarios con problemas de audición. [52] También se pueden equipar con funciones de seguridad adicionales, incluidos sensores que controlan emergencias médicas como caídas o convulsiones . [53] La tecnología de casa inteligente aplicada de esta manera puede proporcionar a los usuarios más libertad y una mejor calidad de vida. [51]
El término "Internet de las cosas empresarial" se refiere a los dispositivos que se utilizan en entornos empresariales y corporativos. Se estima que, para 2019, el IoT empresarial representará 9100 millones de dispositivos. [39]
Internet de las cosas médicas ( IoMT ) es una aplicación de IoT para fines médicos y relacionados con la salud, recopilación y análisis de datos para investigación y monitoreo. [54] [55] [56] [57] [58] Se ha hecho referencia a IoMT como "Atención médica inteligente", [59] como la tecnología para crear un sistema de atención médica digitalizado, conectando los recursos médicos y los servicios de atención médica disponibles. [60] [61]
Los dispositivos IoT pueden utilizarse para permitir el monitoreo remoto de la salud y sistemas de notificación de emergencias . Estos dispositivos de monitoreo de la salud pueden ir desde monitores de presión arterial y frecuencia cardíaca hasta dispositivos avanzados capaces de monitorear implantes especializados, como marcapasos, pulseras electrónicas Fitbit o audífonos avanzados. [62] Algunos hospitales han comenzado a implementar "camas inteligentes" que pueden detectar cuándo están ocupadas y cuándo un paciente está intentando levantarse. También pueden ajustarse por sí mismas para garantizar que se aplique la presión y el apoyo adecuados al paciente sin la interacción manual de las enfermeras. [54] Un informe de Goldman Sachs de 2015 indicó que los dispositivos IoT para el cuidado de la salud "pueden ahorrarle a los Estados Unidos más de $300 mil millones en gastos anuales de atención médica al aumentar los ingresos y disminuir los costos". [63] Además, el uso de dispositivos móviles para respaldar el seguimiento médico condujo a la creación de "m-health", que utiliza estadísticas de salud analizadas". [64]
También se pueden instalar sensores especializados en los espacios habitables para controlar la salud y el bienestar general de las personas mayores, a la vez que se garantiza que se está administrando el tratamiento adecuado y se ayuda a las personas a recuperar la movilidad perdida mediante terapia. [65] Estos sensores crean una red de sensores inteligentes que pueden recopilar, procesar, transferir y analizar información valiosa en diferentes entornos, como conectar dispositivos de monitoreo en el hogar a sistemas hospitalarios. [59] Otros dispositivos de consumo para fomentar una vida saludable, como básculas conectadas o monitores cardíacos portátiles , también son una posibilidad con el IoT. [66] Las plataformas de IoT de monitoreo de salud de extremo a extremo también están disponibles para pacientes prenatales y crónicos, lo que ayuda a administrar los signos vitales de salud y los requisitos recurrentes de medicación. [67]
Los avances en los métodos de fabricación de componentes electrónicos de plástico y tela han permitido la creación de sensores IoMT de uso y descarte a un costo ultrabajo. Estos sensores, junto con la electrónica RFID necesaria , se pueden fabricar en papel o e-textiles para dispositivos de detección desechables con alimentación inalámbrica. [68] Se han establecido aplicaciones para diagnósticos médicos en el punto de atención , donde la portabilidad y la baja complejidad del sistema son esenciales. [69]
A partir de 2018, [update]la IoMT no solo se estaba aplicando en la industria de los laboratorios clínicos , [56] sino también en las industrias de la atención médica y los seguros de salud. La IoMT en la industria de la atención médica ahora permite que los médicos, los pacientes y otros, como los tutores de los pacientes, las enfermeras, las familias y similares, formen parte de un sistema, donde los registros de los pacientes se guardan en una base de datos, lo que permite que los médicos y el resto del personal médico tengan acceso a la información del paciente. [70] La IoMT en la industria de los seguros brinda acceso a mejores y nuevos tipos de información dinámica. Esto incluye soluciones basadas en sensores como biosensores, dispositivos portátiles, dispositivos de salud conectados y aplicaciones móviles para rastrear el comportamiento del cliente. Esto puede conducir a una suscripción más precisa y nuevos modelos de precios. [71]
La aplicación del IoT en el ámbito sanitario desempeña un papel fundamental en la gestión de enfermedades crónicas y en la prevención y el control de enfermedades. La monitorización remota es posible gracias a la conexión de potentes soluciones inalámbricas. La conectividad permite a los profesionales sanitarios capturar datos de los pacientes y aplicar algoritmos complejos en el análisis de datos sanitarios. [72]
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El IoT puede ayudar en la integración de comunicaciones, control y procesamiento de información a través de varios sistemas de transporte . La aplicación del IoT se extiende a todos los aspectos de los sistemas de transporte (es decir, el vehículo, [73] la infraestructura y el conductor o usuario). La interacción dinámica entre estos componentes de un sistema de transporte permite la comunicación inter e intravehicular, [74] el control inteligente del tráfico , el estacionamiento inteligente, los sistemas de cobro electrónico de peajes , la logística y la gestión de flotas , el control del vehículo , la seguridad y la asistencia en la carretera. [62] [75]
En los sistemas de comunicación vehicular , la comunicación de vehículo a todo (V2X) consta de tres componentes principales: comunicación de vehículo a vehículo (V2V), comunicación de vehículo a infraestructura (V2I) y comunicación de vehículo a peatón (V2P). La V2X es el primer paso hacia la conducción autónoma y la infraestructura vial conectada. [76]
Los dispositivos IoT se pueden utilizar para supervisar y controlar los sistemas mecánicos, eléctricos y electrónicos utilizados en varios tipos de edificios (por ejemplo, públicos y privados, industriales, institucionales o residenciales) [62] en sistemas de automatización del hogar y de edificios . En este contexto, la literatura cubre tres áreas principales: [77]
También conocidos como IIoT, los dispositivos de IoT industriales adquieren y analizan datos de equipos conectados, tecnología operativa (OT), ubicaciones y personas. Combinados con dispositivos de monitoreo de tecnología operativa (OT), IIoT ayuda a regular y monitorear sistemas industriales. [78] Además, la misma implementación se puede llevar a cabo para actualizaciones de registros automatizadas de la ubicación de activos en unidades de almacenamiento industriales, ya que el tamaño de los activos puede variar desde un pequeño tornillo hasta la pieza de repuesto de un motor completo, y la ubicación incorrecta de dichos activos puede causar una pérdida de tiempo y dinero de mano de obra.
El IoT puede conectar varios dispositivos de fabricación equipados con capacidades de detección, identificación, procesamiento, comunicación, actuación y redes. [79] El control y la gestión de redes de equipos de fabricación , la gestión de activos y situaciones o el control de procesos de fabricación permiten que el IoT se utilice para aplicaciones industriales y fabricación inteligente. [80] Los sistemas inteligentes del IoT permiten la fabricación y optimización rápidas de nuevos productos y una respuesta rápida a las demandas de los productos. [62]
Los sistemas de control digital para automatizar los controles de procesos, las herramientas del operador y los sistemas de información de servicio para optimizar la seguridad y protección de la planta están dentro del ámbito de la IIoT . [81] La IoT también se puede aplicar a la gestión de activos a través del mantenimiento predictivo , la evaluación estadística y las mediciones para maximizar la confiabilidad. [82] Los sistemas de gestión industrial se pueden integrar con redes inteligentes , lo que permite la optimización energética. Las mediciones, los controles automatizados, la optimización de la planta, la gestión de la salud y la seguridad y otras funciones son proporcionadas por sensores en red. [62]
Además de la fabricación general, el IoT también se utiliza para procesos de industrialización de la construcción. [83]
Existen numerosas aplicaciones de IoT en la agricultura [84], como la recopilación de datos sobre temperatura, precipitaciones, humedad, velocidad del viento, infestación de plagas y contenido del suelo. Estos datos se pueden utilizar para automatizar las técnicas agrícolas, tomar decisiones informadas para mejorar la calidad y la cantidad, minimizar el riesgo y el desperdicio y reducir el esfuerzo necesario para gestionar los cultivos. Por ejemplo, los agricultores ahora pueden monitorear la temperatura y la humedad del suelo a distancia e incluso aplicar los datos adquiridos mediante IoT a programas de fertilización de precisión. [85] El objetivo general es que los datos de los sensores, junto con el conocimiento y la intuición del agricultor sobre su granja, puedan ayudar a aumentar la productividad agrícola y también a reducir los costos.
En agosto de 2018, Toyota Tsusho inició una asociación con Microsoft para crear herramientas de piscicultura utilizando el conjunto de aplicaciones Microsoft Azure para tecnologías de IoT relacionadas con la gestión del agua. Desarrollados en parte por investigadores de la Universidad Kindai , los mecanismos de bomba de agua utilizan inteligencia artificial para contar la cantidad de peces en una cinta transportadora , analizar la cantidad de peces y deducir la efectividad del flujo de agua a partir de los datos que proporcionan los peces. [86] El proyecto FarmBeats [87] de Microsoft Research que utiliza espacios en blanco de TV para conectar granjas también es parte de Azure Marketplace ahora. [88]
Los dispositivos IoT se utilizan para monitorear los entornos y sistemas de barcos y yates. [89] Muchos barcos de recreo se dejan desatendidos durante días en verano y meses en invierno, por lo que estos dispositivos brindan valiosas alertas tempranas de inundaciones, incendios y descargas profundas de baterías. El uso de redes de datos de Internet globales como Sigfox , combinado con baterías de larga duración y microelectrónica, permite monitorear constantemente las salas de máquinas, la sentina y las baterías y enviar informes a aplicaciones conectadas de Android y Apple, por ejemplo.
El monitoreo y control de operaciones de infraestructuras urbanas y rurales sostenibles como puentes, vías férreas y parques eólicos terrestres y marinos es una aplicación clave del IoT. [81] La infraestructura del IoT se puede utilizar para monitorear cualquier evento o cambio en las condiciones estructurales que puedan comprometer la seguridad y aumentar el riesgo. El IoT puede beneficiar a la industria de la construcción mediante el ahorro de costos, la reducción del tiempo, una mejor calidad de la jornada laboral, un flujo de trabajo sin papel y un aumento de la productividad. Puede ayudar a tomar decisiones más rápidas y ahorrar dinero en análisis de datos en tiempo real . También se puede utilizar para programar actividades de reparación y mantenimiento de manera eficiente, coordinando tareas entre diferentes proveedores de servicios y usuarios de estas instalaciones. [62] Los dispositivos IoT también se pueden utilizar para controlar infraestructura crítica como puentes para proporcionar acceso a barcos. Es probable que el uso de dispositivos IoT para monitorear y operar infraestructura mejore la gestión de incidentes y la coordinación de la respuesta a emergencias, y la calidad del servicio , los tiempos de actividad y reduzca los costos de operación en todas las áreas relacionadas con la infraestructura. [90] Incluso áreas como la gestión de residuos pueden beneficiarse. [91]
Hay varias implementaciones a gran escala planificadas o en curso de IoT, para permitir una mejor gestión de las ciudades y los sistemas. Por ejemplo, Songdo , Corea del Sur, la primera ciudad inteligente de su tipo totalmente equipada y cableada , se está construyendo gradualmente [ ¿cuándo? ] , con aproximadamente el 70 por ciento del distrito comercial completado en junio de 2018. [update]Se planea que gran parte de la ciudad esté cableada y automatizada, con poca o ninguna intervención humana. [92]
En 2014, otra aplicación se encontraba en fase de desarrollo en Santander (España). Para su implementación, se adoptaron dos enfoques. Esta ciudad de 180.000 habitantes ya ha visto 18.000 descargas de su aplicación para teléfonos inteligentes. La aplicación está conectada a 10.000 sensores que permiten servicios como búsqueda de estacionamiento y monitoreo ambiental. La información del contexto de la ciudad se utiliza en esta implementación para beneficiar a los comerciantes a través de un mecanismo de ofertas basadas en el comportamiento de la ciudad que apunta a maximizar el impacto de cada notificación. [93]
Otros ejemplos de despliegues a gran escala en marcha incluyen la Ciudad del Conocimiento Sino-Singapurense de Guangzhou; [94] el trabajo para mejorar la calidad del aire y el agua, reducir la contaminación acústica y aumentar la eficiencia del transporte en San José, California; [95] y la gestión inteligente del tráfico en el oeste de Singapur. [96] Utilizando su tecnología RPMA (Random Phase Multiple Access), Ingenu, con sede en San Diego, ha construido una red pública nacional [97] para transmisiones de datos de bajo ancho de banda utilizando el mismo espectro sin licencia de 2,4 gigahertz que el Wi-Fi. La "Red de máquinas" de Ingenu cubre más de un tercio de la población de los EE. UU. en 35 ciudades importantes, incluidas San Diego y Dallas. [98] La empresa francesa Sigfox comenzó a construir una red de datos inalámbrica de banda ultra estrecha en el área de la bahía de San Francisco en 2014, siendo la primera empresa en lograr un despliegue de este tipo en los EE. UU. [99] [100] Posteriormente anunció que instalaría un total de 4000 estaciones base para cubrir un total de 30 ciudades en los EE. UU. para fines de 2016, lo que la convierte en el mayor proveedor de cobertura de red de IoT en el país hasta el momento. [101] [102] Cisco también participa en proyectos de ciudades inteligentes. Cisco ha implementado tecnologías para Wi-Fi inteligente, seguridad y protección inteligentes, iluminación inteligente , estacionamiento inteligente, transportes inteligentes, paradas de autobús inteligentes, quioscos inteligentes, Remote Expert for Government Services (REGS) y educación inteligente en el área de cinco km en la ciudad de Vijaywada, India. [103] [104]
Otro ejemplo de un gran despliegue es el que completó New York Waterways en la ciudad de Nueva York para conectar todos los buques de la ciudad y poder monitorearlos en vivo las 24 horas del día, los 7 días de la semana. La red fue diseñada y construida por Fluidmesh Networks , una empresa con sede en Chicago que desarrolla redes inalámbricas para aplicaciones críticas. La red NYWW actualmente brinda cobertura en el río Hudson, East River y Upper New York Bay. Con la red inalámbrica en funcionamiento, NY Waterway puede tomar el control de su flota y pasajeros de una manera que antes no era posible. Las nuevas aplicaciones pueden incluir seguridad, gestión de energía y flota, señalización digital, Wi-Fi público, emisión de boletos sin papel y otros. [105]
Un número significativo de dispositivos que consumen energía (por ejemplo, lámparas, electrodomésticos, motores, bombas, etc.) ya integran conectividad a Internet, lo que les permite comunicarse con las empresas de servicios públicos no solo para equilibrar la generación de energía , sino que también ayuda a optimizar el consumo de energía en su conjunto. [62] Estos dispositivos permiten el control remoto por parte de los usuarios o la gestión central a través de una interfaz basada en la nube , y habilitan funciones como la programación (por ejemplo, encender o apagar de forma remota los sistemas de calefacción, controlar hornos, cambiar las condiciones de iluminación, etc.). [62] La red inteligente es una aplicación de IoT del lado de la empresa de servicios públicos; los sistemas recopilan y actúan sobre la energía y la información relacionada con la energía para mejorar la eficiencia de la producción y distribución de electricidad. [106] Al utilizar dispositivos conectados a Internet con infraestructura de medición avanzada (AMI) , las empresas de servicios eléctricos no solo recopilan datos de los usuarios finales, sino que también administran dispositivos de automatización de distribución como transformadores. [62]
Las aplicaciones de monitoreo ambiental de IoT generalmente utilizan sensores para ayudar en la protección ambiental [107] mediante el monitoreo de la calidad del aire o del agua , [108] las condiciones atmosféricas o del suelo , [109] e incluso pueden incluir áreas como el monitoreo de los movimientos de la vida silvestre y sus hábitats . [110] El desarrollo de dispositivos con recursos limitados conectados a Internet también significa que otras aplicaciones como los sistemas de alerta temprana de terremotos o tsunamis también pueden ser utilizados por los servicios de emergencia para proporcionar una ayuda más efectiva. Los dispositivos IoT en esta aplicación generalmente abarcan un área geográfica grande y también pueden ser móviles. [62] Se ha argumentado que la estandarización que IoT aporta a la detección inalámbrica revolucionará esta área. [111]
Otro ejemplo de integración de la IoT es el Living Lab, que integra y combina procesos de investigación e innovación, estableciéndose dentro de una asociación público-privada-personas. [112] Entre 2006 y enero de 2024, hubo más de 440 Living Labs (aunque no todos están activos actualmente) [113] que utilizan la IoT para colaborar y compartir conocimientos entre las partes interesadas para co-crear productos innovadores y tecnológicos. Para que las empresas implementen y desarrollen servicios de IoT [114] para ciudades inteligentes, necesitan tener incentivos. Los gobiernos juegan un papel clave en los proyectos de ciudades inteligentes ya que los cambios en las políticas ayudarán a las ciudades a implementar la IoT que proporciona efectividad, eficiencia y precisión de los recursos que se están utilizando. Por ejemplo, el gobierno proporciona incentivos fiscales y alquileres baratos, mejora los transportes públicos y ofrece un entorno donde las empresas emergentes, las industrias creativas y las multinacionales pueden co-crear, compartir una infraestructura común y mercados laborales, y aprovechar las tecnologías integradas localmente, el proceso de producción y los costos de transacción. [112]
El Internet de las cosas militares (IoMT) es la aplicación de tecnologías de IoT en el ámbito militar con fines de reconocimiento, vigilancia y otros objetivos relacionados con el combate. Está fuertemente influenciado por las perspectivas futuras de la guerra en un entorno urbano e implica el uso de sensores, municiones , vehículos, robots, biometría portátil y otras tecnologías inteligentes que son relevantes en el campo de batalla. [115]
Uno de los ejemplos de dispositivos IoT utilizados en el ámbito militar es el sistema Xaver 1000, desarrollado por la israelí Camero Tech y que es el último modelo de la línea de "sistemas de imágenes a través de la pared" de la empresa. La línea Xaver utiliza un radar de ondas milimétricas (MMW), o un radar en el rango de 30 a 300 gigahercios. Está equipado con un sistema de seguimiento de objetivos vivos basado en IA, así como con su propia tecnología 3D de "detección a través de la pared". [116]
Internet de las cosas del campo de batalla ( IoBT ) es un proyecto iniciado y ejecutado por el Laboratorio de Investigación del Ejército de los EE. UU. (ARL) que se centra en la ciencia básica relacionada con la IoT que mejora las capacidades de los soldados del Ejército. [117] En 2017, ARL lanzó la Alianza de investigación colaborativa de Internet de las cosas del campo de batalla (IoBT-CRA) , estableciendo una colaboración de trabajo entre la industria, la universidad y los investigadores del Ejército para avanzar en los fundamentos teóricos de las tecnologías de IoT y sus aplicaciones a las operaciones del Ejército. [118] [119]
El proyecto Ocean of Things es un programa dirigido por DARPA diseñado para establecer una Internet de las cosas en grandes áreas oceánicas con el fin de recopilar, monitorear y analizar datos ambientales y de actividad de los buques. El proyecto implica el despliegue de alrededor de 50.000 flotadores que albergan un conjunto de sensores pasivos que detectan y rastrean de manera autónoma los buques militares y comerciales como parte de una red basada en la nube. [120]
Existen varias aplicaciones de embalajes inteligentes o activos en las que se coloca un código QR o una etiqueta NFC en un producto o en su embalaje. La etiqueta en sí es pasiva, sin embargo, contiene un identificador único (normalmente una URL ) que permite a un usuario acceder a contenido digital sobre el producto a través de un teléfono inteligente. [121] Estrictamente hablando, estos elementos pasivos no forman parte de la Internet de las cosas, pero pueden considerarse facilitadores de interacciones digitales. [122] El término "Internet de los embalajes" se ha acuñado para describir aplicaciones en las que se utilizan identificadores únicos para automatizar las cadenas de suministro y los consumidores los escanean a gran escala para acceder a contenido digital. [123] La autenticación de los identificadores únicos, y por tanto del producto en sí, es posible a través de una marca de agua digital sensible a la copia o un patrón de detección de copia para escanear al escanear un código QR, [124] mientras que las etiquetas NFC pueden cifrar la comunicación. [125]
La principal tendencia significativa de la IoT en los últimos años [ ¿cuándo? ] es el crecimiento explosivo de dispositivos conectados y controlados a través de Internet. [126] La amplia gama de aplicaciones de la tecnología IoT significa que los detalles pueden ser muy diferentes de un dispositivo a otro, pero hay características básicas compartidas por la mayoría.
La IoT crea oportunidades para una integración más directa del mundo físico en sistemas informáticos, lo que da como resultado mejoras de eficiencia, beneficios económicos y una reducción del esfuerzo humano. [127] [128] [129] [130]
El número de dispositivos IoT aumentó un 31% año tras año a 8,4 mil millones en el año 2017 [131] y se estima que habrá 30 mil millones de dispositivos para 2020. [126]
La inteligencia ambiental y el control autónomo no son parte del concepto original de la Internet de las cosas. La inteligencia ambiental y el control autónomo tampoco requieren necesariamente estructuras de Internet. Sin embargo, hay un cambio en la investigación (por parte de empresas como Intel ) para integrar los conceptos de IoT y control autónomo, con resultados iniciales en esta dirección considerando los objetos como la fuerza impulsora para la IoT autónoma. [132] Un enfoque en este contexto es el aprendizaje de refuerzo profundo donde la mayoría de los sistemas de IoT proporcionan un entorno dinámico e interactivo. [133] El entrenamiento de un agente (es decir, un dispositivo de IoT) para que se comporte de manera inteligente en un entorno de este tipo no se puede abordar con algoritmos de aprendizaje automático convencionales como el aprendizaje supervisado . Mediante el enfoque de aprendizaje de refuerzo, un agente de aprendizaje puede detectar el estado del entorno (por ejemplo, detectar la temperatura del hogar), realizar acciones (por ejemplo, encender o apagar el HVAC ) y aprender a través de la maximización de las recompensas acumuladas que recibe a largo plazo.
La inteligencia de IoT se puede ofrecer en tres niveles: dispositivos de IoT, nodos Edge/Fog y computación en la nube . [134] La necesidad de control y toma de decisiones inteligentes en cada nivel depende de la sensibilidad temporal de la aplicación de IoT. Por ejemplo, la cámara de un vehículo autónomo necesita detectar obstáculos en tiempo real para evitar un accidente. Esta toma de decisiones rápida no sería posible mediante la transferencia de datos del vehículo a instancias de la nube y devolver las predicciones al vehículo. En cambio, toda la operación debería realizarse localmente en el vehículo. La integración de algoritmos avanzados de aprendizaje automático, incluido el aprendizaje profundo , en dispositivos de IoT es un área de investigación activa para acercar los objetos inteligentes a la realidad. Además, es posible obtener el máximo valor de las implementaciones de IoT mediante el análisis de datos de IoT, la extracción de información oculta y la predicción de decisiones de control. Se ha utilizado una amplia variedad de técnicas de aprendizaje automático en el dominio de IoT, que van desde métodos tradicionales como la regresión, la máquina de vectores de soporte y el bosque aleatorio hasta métodos avanzados como las redes neuronales convolucionales , LSTM y el autocodificador variacional . [135] [134]
En el futuro, la Internet de las cosas puede ser una red no determinista y abierta en la que las entidades autoorganizadas o inteligentes ( servicios web , componentes SOA ) y los objetos virtuales (avatares) serán interoperables y capaces de actuar de forma independiente (persiguiendo sus propios objetivos o compartidos) dependiendo del contexto, las circunstancias o los entornos. El comportamiento autónomo a través de la recopilación y el razonamiento de la información del contexto, así como la capacidad del objeto para detectar cambios en el entorno (fallos que afectan a los sensores) e introducir medidas de mitigación adecuadas constituye una importante tendencia de investigación, [136] claramente necesaria para proporcionar credibilidad a la tecnología IoT. Los productos y soluciones IoT modernos en el mercado utilizan una variedad de tecnologías diferentes para respaldar dicha automatización consciente del contexto , pero se requieren formas más sofisticadas de inteligencia para permitir que las unidades de sensores y los sistemas ciberfísicos inteligentes se implementen en entornos reales. [137]
La arquitectura del sistema IoT, en su visión simplista, consta de tres niveles: Nivel 1: Dispositivos, Nivel 2: Edge Gateway y Nivel 3: la Nube. [138] Los dispositivos incluyen cosas en red, como los sensores y actuadores que se encuentran en el equipo IoT, particularmente aquellos que usan protocolos como Modbus , Bluetooth , Zigbee o protocolos propietarios, para conectarse a un Edge Gateway. [138] La capa Edge Gateway consta de sistemas de agregación de datos de sensores llamados Edge Gateways que brindan funcionalidad, como preprocesamiento de los datos, asegurando la conectividad a la nube, usando sistemas como WebSockets, el centro de eventos e, incluso en algunos casos, análisis de borde o computación en la niebla . [138] La capa Edge Gateway también es necesaria para brindar una vista común de los dispositivos a las capas superiores para facilitar una administración más sencilla. El nivel final incluye la aplicación en la nube construida para IoT usando la arquitectura de microservicios, que generalmente son políglotas e inherentemente seguros por naturaleza usando HTTPS/ OAuth . Incluye varios sistemas de bases de datos que almacenan datos de sensores, como bases de datos de series temporales o almacenes de activos que utilizan sistemas de almacenamiento de datos de back-end (por ejemplo, Cassandra, PostgreSQL). [138] El nivel de nube en la mayoría de los sistemas de IoT basados en la nube presenta un sistema de mensajería y cola de eventos que maneja la comunicación que ocurre en todos los niveles. [139] Algunos expertos clasificaron los tres niveles en el sistema de IoT como borde, plataforma y empresa y estos están conectados por red de proximidad, red de acceso y red de servicio, respectivamente. [140]
Basándose en la Internet de las cosas, la Web de las cosas es una arquitectura para la capa de aplicación de la Internet de las cosas que analiza la convergencia de datos de dispositivos IoT en aplicaciones Web para crear casos de uso innovadores. Para programar y controlar el flujo de información en la Internet de las cosas, se prevé una dirección arquitectónica denominada BPM Everywhere , que es una combinación de gestión de procesos tradicional con minería de procesos y capacidades especiales para automatizar el control de grandes cantidades de dispositivos coordinados. [ cita requerida ]
El Internet de las cosas requiere una enorme escalabilidad en el espacio de la red para manejar el aumento de dispositivos. [141] IETF 6LoWPAN se puede utilizar para conectar dispositivos a redes IP. Con miles de millones de dispositivos [142] que se agregan al espacio de Internet, IPv6 desempeñará un papel importante en el manejo de la escalabilidad de la capa de red. El Protocolo de aplicación restringida de IETF , ZeroMQ y MQTT pueden proporcionar un transporte de datos liviano. En la práctica, muchos grupos de dispositivos IoT están ocultos detrás de nodos de puerta de enlace y pueden no tener direcciones únicas. Además, la visión de todo interconectado no es necesaria para la mayoría de las aplicaciones, ya que son principalmente los datos los que necesitan interconectarse en una capa superior. [ cita requerida ]
La computación en la niebla es una alternativa viable para evitar una gran cantidad de flujo de datos a través de Internet. [143] La capacidad de cómputo de los dispositivos de borde para analizar y procesar datos es extremadamente limitada. La capacidad de procesamiento limitada es un atributo clave de los dispositivos IoT, ya que su propósito es proporcionar datos sobre objetos físicos sin dejar de ser autónomos. Los requisitos de procesamiento intensivos utilizan más energía de la batería, lo que perjudica la capacidad de IoT para operar. La escalabilidad es fácil porque los dispositivos IoT simplemente suministran datos a través de Internet a un servidor con suficiente capacidad de procesamiento. [144]
La Internet de las cosas descentralizada, o IoT descentralizada, es una IoT modificada que utiliza computación en la niebla para manejar y equilibrar las solicitudes de dispositivos IoT conectados con el fin de reducir la carga en los servidores en la nube y mejorar la capacidad de respuesta para aplicaciones IoT sensibles a la latencia, como el monitoreo de signos vitales de pacientes, la comunicación de vehículo a vehículo de conducción autónoma y la detección de fallas críticas de dispositivos industriales. [145] El rendimiento se mejora, especialmente para sistemas IoT enormes con millones de nodos. [146]
El IoT convencional está conectado a través de una red en malla y está dirigido por un nodo principal (controlador centralizado). [147] El nodo principal decide cómo se crean, almacenan y transmiten los datos. [148] Por el contrario, el IoT descentralizado intenta dividir los sistemas IoT en divisiones más pequeñas. [149] El nodo principal autoriza el poder de toma de decisiones parcial a subnodos de nivel inferior según una política acordada mutuamente. [150]
Algunos se acercaron a los intentos de IoT descentralizados para abordar el ancho de banda limitado y la capacidad de hash de los dispositivos IoT alimentados por batería o inalámbricos a través de blockchain . [151] [152] [153]
En bucles semiabiertos o cerrados (es decir, cadenas de valor, siempre que se pueda establecer una finalidad global), la IoT a menudo se considerará y estudiará como un sistema complejo [154] debido a la gran cantidad de enlaces diferentes, interacciones entre actores autónomos y su capacidad para integrar nuevos actores. En la etapa general (bucle abierto completo), probablemente se verá como un entorno caótico (ya que los sistemas siempre tienen finalidad). Como enfoque práctico, no todos los elementos de la Internet de las cosas se ejecutan en un espacio público global. A menudo, se implementan subsistemas para mitigar los riesgos de privacidad, control y confiabilidad. Por ejemplo, la robótica doméstica (domótica) que se ejecuta dentro de una casa inteligente solo puede compartir datos dentro y estar disponible a través de una red local . [155] Administrar y controlar una red de dispositivos/cosas IoT ad hoc altamente dinámica es una tarea difícil con la arquitectura de redes tradicionales; las redes definidas por software (SDN) brindan la solución dinámica ágil que puede hacer frente a los requisitos especiales de la diversidad de aplicaciones innovadoras de IoT. [156] [157]
Se desconoce la escala exacta de la Internet de las cosas, y a menudo se mencionan cifras de miles de millones o billones al comienzo de los artículos sobre la IoT. En 2015, había 83 millones de dispositivos inteligentes en los hogares de las personas. Se espera que esta cifra aumente a 193 millones de dispositivos para 2020. [43] [158]
La cifra de dispositivos con capacidad para conectarse a Internet creció un 31% entre 2016 y 2017, alcanzando los 8.400 millones. [131]
En la Internet de las cosas, la ubicación geográfica precisa de una cosa (y también las dimensiones geográficas precisas de una cosa) pueden ser fundamentales. [159] Por lo tanto, los hechos sobre una cosa, como su ubicación en el tiempo y el espacio, han sido menos críticos de rastrear porque la persona que procesa la información puede decidir si esa información fue o no importante para la acción que se está tomando y, de ser así, agregar la información faltante (o decidir no tomar la acción). (Tenga en cuenta que algunas cosas en la Internet de las cosas serán sensores, y la ubicación del sensor suele ser importante. [160] ) La GeoWeb y la Tierra Digital son aplicaciones que se vuelven posibles cuando las cosas pueden organizarse y conectarse por ubicación. Sin embargo, los desafíos que permanecen incluyen las limitaciones de las escalas espaciales variables, la necesidad de manejar cantidades masivas de datos y una indexación para operaciones de búsqueda rápida y vecinas. En la Internet de las cosas, si las cosas pueden tomar acciones por iniciativa propia, se elimina este papel de mediación centrado en el ser humano. Por lo tanto, el contexto espacio-temporal que nosotros, como humanos, damos por sentado debe tener un papel central en este ecosistema de información . Así como los estándares juegan un papel clave en Internet y la Web, los estándares geoespaciales jugarán un papel clave en la Internet de las cosas. [161] [162]
Muchos dispositivos IoT tienen el potencial de hacerse con una parte de este mercado. Jean-Louis Gassée (equipo inicial de exalumnos de Apple y cofundador de BeOS) ha abordado este tema en un artículo publicado en Monday Note [163] , donde predice que el problema más probable será lo que él llama el problema de la "cesta de mandos a distancia", donde tendremos cientos de aplicaciones para interactuar con cientos de dispositivos que no comparten protocolos para comunicarse entre sí. [163] Para mejorar la interacción del usuario, algunos líderes tecnológicos están uniendo fuerzas para crear estándares de comunicación entre dispositivos para resolver este problema. Otros están recurriendo al concepto de interacción predictiva de dispositivos, "donde los datos recopilados se utilizan para predecir y desencadenar acciones en los dispositivos específicos" mientras se hace que trabajen juntos. [164]
El Internet social de las cosas (SIoT) es un nuevo tipo de IoT que se centra en la importancia de la interacción social y la relación entre dispositivos IoT. [165] SIoT es un patrón de cómo los dispositivos IoT de dominio cruzado permiten la comunicación y colaboración entre aplicaciones sin intervención humana para brindar servicios autónomos a sus propietarios, [166] y esto solo se puede lograr cuando se obtiene el apoyo de la arquitectura de bajo nivel tanto del software IoT como de la ingeniería de hardware. [167]
IoT define un dispositivo con una identidad como ciudadano de una comunidad y lo conecta a Internet para brindar servicios a sus usuarios. [168] SIoT define una red social para que los dispositivos IoT interactúen entre sí con diferentes objetivos que no sean servir a los humanos. [169]
El SIoT se diferencia del IoT original en cuanto a las características de colaboración. El IoT es pasivo, fue diseñado para cumplir propósitos específicos con dispositivos IoT existentes en un sistema predeterminado. El SIoT es activo, fue programado y administrado por IA para cumplir propósitos no planificados con una combinación de posibles dispositivos IoT de diferentes sistemas que benefician a sus usuarios. [170]
Los dispositivos IoT integrados con sociabilidad transmitirán sus habilidades o funcionalidades y, al mismo tiempo, descubrirán, compartirán información, monitorearán, navegarán y se agruparán con otros dispositivos IoT en la misma red o en una red cercana, realizando SIoT [171] y facilitando composiciones de servicios útiles para ayudar a sus usuarios de manera proactiva en la vida diaria, especialmente durante emergencias. [172]
Existen muchas tecnologías que hacen posible la IoT. La red utilizada para la comunicación entre dispositivos de una instalación de IoT es crucial para este campo, una función que pueden cumplir varias tecnologías inalámbricas o cableadas: [179] [180] [181]
La idea original del Centro de Auto-ID se basa en etiquetas RFID e identificación distintiva a través del Código Electrónico de Producto . Esto ha evolucionado hacia objetos que tienen una dirección IP o URI . [182] Una visión alternativa, desde el mundo de la Web Semántica [183] se centra en cambio en hacer que todas las cosas (no solo las electrónicas, inteligentes o habilitadas para RFID) sean direccionables por los protocolos de nombres existentes, como URI . Los objetos en sí mismos no conversan, pero ahora otros agentes pueden hacer referencia a ellos, como poderosos servidores centralizados que actúan para sus propietarios humanos. [184] La integración con Internet implica que los dispositivos usarán una dirección IP como un identificador distintivo. Debido al espacio de direcciones limitado de IPv4 (que permite 4.3 mil millones de direcciones diferentes), los objetos en el IoT tendrán que usar la próxima generación del protocolo de Internet ( IPv6 ) para escalar al espacio de direcciones extremadamente grande requerido. [185] [186] [187] Los dispositivos de Internet de las cosas se beneficiarán además de la configuración automática de direcciones sin estado presente en IPv6, [188] ya que reduce la sobrecarga de configuración en los hosts, [186] y la compresión de encabezado IETF 6LoWPAN . En gran medida, el futuro de Internet de las cosas no será posible sin el soporte de IPv6; y en consecuencia, la adopción global de IPv6 en los próximos años será fundamental para el desarrollo exitoso de IoT en el futuro. [187]
Las distintas tecnologías tienen diferentes funciones en una pila de protocolos . A continuación, se presenta una presentación simplificada [notas 1] de las funciones de varias tecnologías de comunicación populares en aplicaciones de IoT:
Esta es una lista de estándares técnicos para la IoT, la mayoría de los cuales son estándares abiertos , y las organizaciones de estándares que aspiran a establecerlos con éxito. [203] [204]
Algunos académicos y activistas sostienen que la IoT puede utilizarse para crear nuevos modelos de participación cívica si las redes de dispositivos pueden estar abiertas al control de los usuarios y a plataformas interoperables. Philip N. Howard , profesor y autor, escribe que la vida política, tanto en las democracias como en los regímenes autoritarios, estará determinada por la forma en que se utilice la IoT para la participación cívica. Para que eso suceda, sostiene que cualquier dispositivo conectado debería poder divulgar una lista de los "beneficiarios finales" de los datos de sus sensores y que los ciudadanos individuales deberían poder añadir nuevas organizaciones a la lista de beneficiarios. Además, sostiene que los grupos de la sociedad civil deben empezar a desarrollar su estrategia de IoT para hacer uso de los datos e interactuar con el público. [210]
Uno de los principales impulsores de la IoT son los datos. El éxito de la idea de conectar dispositivos para hacerlos más eficientes depende del acceso a los datos, su almacenamiento y su procesamiento. Para ello, las empresas que trabajan en la IoT recopilan datos de múltiples fuentes y los almacenan en su red en la nube para su posterior procesamiento. Esto deja la puerta abierta a los peligros de privacidad y seguridad y a la vulnerabilidad de un solo punto de múltiples sistemas. [211] Las otras cuestiones se refieren a la elección y propiedad de los datos por parte de los consumidores [212] y a cómo se utilizan. Aunque todavía están en sus inicios, las regulaciones y la gobernanza en relación con estas cuestiones de privacidad, seguridad y propiedad de los datos siguen desarrollándose. [213] [214] [215] La regulación de la IoT depende del país. Algunos ejemplos de legislación relevante para la privacidad y la recopilación de datos son: la Ley de Privacidad de los Estados Unidos de 1974, las Directrices de la OCDE sobre la Protección de la Privacidad y los Flujos Transfronterizos de Datos Personales de 1980 y la Directiva 95/46/CE de la UE de 1995. [216]
Entorno regulatorio actual:
Un informe publicado por la Comisión Federal de Comercio (FTC) en enero de 2015 hizo las tres recomendaciones siguientes: [217]
Sin embargo, por ahora la FTC se ha limitado a hacer recomendaciones. Según un análisis de la FTC, el marco existente, que consiste en la Ley de la FTC , la Ley de Informes Crediticios Justos y la Ley de Protección de la Privacidad Infantil en Internet , junto con el desarrollo de la educación del consumidor y la orientación empresarial, la participación en iniciativas de múltiples partes interesadas y la defensa ante otras agencias a nivel federal, estatal y local, es suficiente para proteger los derechos del consumidor. [219]
En marzo de 2015, el Senado ya está considerando una resolución [220] . Esta resolución reconoció la necesidad de formular una Política Nacional sobre la IoT y la cuestión de la privacidad, la seguridad y el espectro. Además, para dar un impulso al ecosistema de la IoT, en marzo de 2016, un grupo bipartidista de cuatro senadores propuso un proyecto de ley, la Ley de Desarrollo de la Innovación y el Crecimiento de la Internet de las Cosas (DIGIT), para ordenar a la Comisión Federal de Comunicaciones que evaluara la necesidad de más espectro para conectar dispositivos de la IoT.
Aprobado el 28 de septiembre de 2018, el Proyecto de Ley del Senado de California N.º 327 [221] entra en vigor el 1 de enero de 2020. El proyecto de ley exige que " un fabricante de un dispositivo conectado, según se definen esos términos, equipe el dispositivo con una característica o características de seguridad razonables que sean apropiadas para la naturaleza y función del dispositivo, apropiadas para la información que pueda recopilar, contener o transmitir, y diseñadas para proteger el dispositivo y cualquier información contenida en él del acceso, la destrucción, el uso, la modificación o la divulgación no autorizados " .
Actualmente se están estableciendo varios estándares para la industria de la IoT relacionados con los automóviles, ya que la mayoría de las preocupaciones que surgen del uso de automóviles conectados también se aplican a los dispositivos de atención médica. De hecho, la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras (NHTSA) está preparando pautas de ciberseguridad y una base de datos de mejores prácticas para hacer que los sistemas informáticos de los automóviles sean más seguros. [222]
Un informe reciente del Banco Mundial examina los desafíos y las oportunidades en la adopción gubernamental de la IoT. [223] Estos incluyen:
A principios de diciembre de 2021, el gobierno del Reino Unido presentó el proyecto de ley sobre seguridad de productos e infraestructura de telecomunicaciones (PST), un esfuerzo por legislar sobre la necesidad de que los distribuidores, fabricantes e importadores de IoT cumplan con ciertos estándares de ciberseguridad . El proyecto de ley también busca mejorar las credenciales de seguridad de los dispositivos IoT de consumo. [224]
El IoT sufre de fragmentación de plataformas , falta de interoperabilidad y estándares técnicos comunes [225] [226 ] [227 ] [228] [229] [230] [231] [ citas excesivas ] una situación en la que la variedad de dispositivos IoT, en términos de variaciones de hardware y diferencias en el software que se ejecuta en ellos, dificulta la tarea de desarrollar aplicaciones que funcionen de manera consistente entre diferentes ecosistemas tecnológicos inconsistentes . [1] Por ejemplo, la conectividad inalámbrica para dispositivos IoT se puede realizar utilizando Bluetooth , Wi-Fi , Wi-Fi HaLow , Zigbee , Z-Wave , LoRa , NB-IoT , Cat M1 , así como radios propietarias completamente personalizadas, cada una con sus propias ventajas y desventajas; y un ecosistema de soporte único. [232]
La naturaleza amorfa de la computación del IoT también es un problema para la seguridad, ya que los parches a los errores encontrados en el sistema operativo central a menudo no llegan a los usuarios de dispositivos más antiguos y de menor precio. [233] [234] [235] Un grupo de investigadores dice que el fracaso de los proveedores para soportar dispositivos más antiguos con parches y actualizaciones deja a más del 87% de los dispositivos Android activos vulnerables. [236] [237]
Philip N. Howard , profesor y autor, escribe que la Internet de las cosas ofrece un inmenso potencial para empoderar a los ciudadanos, hacer transparente el gobierno y ampliar el acceso a la información . Sin embargo, Howard advierte que las amenazas a la privacidad son enormes, como también lo es el potencial de control social y manipulación política. [238]
Las preocupaciones sobre la privacidad han llevado a muchos a considerar la posibilidad de que las grandes infraestructuras de datos, como la Internet de las cosas y la minería de datos , sean inherentemente incompatibles con la privacidad. [239] Los desafíos clave de la creciente digitalización en el sector del agua, el transporte o la energía están relacionados con la privacidad y la ciberseguridad , que requieren una respuesta adecuada tanto de los investigadores como de los responsables de las políticas. [240]
El escritor Adam Greenfield afirma que las tecnologías del IoT no solo son una invasión del espacio público, sino que también se utilizan para perpetuar un comportamiento normativo, y cita un ejemplo de vallas publicitarias con cámaras ocultas que rastreaban la demografía de los transeúntes que se detenían a leer el anuncio.
El Consejo de Internet de las Cosas comparó la creciente prevalencia de la vigilancia digital debido a la Internet de las cosas con el concepto de panóptico descrito por Jeremy Bentham en el siglo XVIII. [241] La afirmación está respaldada por las obras de los filósofos franceses Michel Foucault y Gilles Deleuze . En Vigilar y castigar: el nacimiento de la prisión , Foucault afirma que el panóptico era un elemento central de la sociedad de la disciplina desarrollada durante la era industrial . [242] Foucault también argumentó que los sistemas de disciplina establecidos en las fábricas y la escuela reflejaban la visión de Bentham del panóptico . [242] En su artículo de 1992 "Postscripts on the Societies of Control", Deleuze escribió que la sociedad de la disciplina había hecho la transición a una sociedad de control, con la computadora reemplazando al panóptico como un instrumento de disciplina y control mientras aún mantenía las cualidades similares a las del panóptico. [243]
Peter-Paul Verbeek , profesor de filosofía de la tecnología en la Universidad de Twente (Países Bajos), escribe que la tecnología ya influye en nuestra toma de decisiones morales, lo que a su vez afecta la acción, la privacidad y la autonomía humanas. Advierte contra la idea de considerar la tecnología simplemente como una herramienta humana y aboga por considerarla, en cambio, como un agente activo. [244]
Justin Brookman, del Centro para la Democracia y la Tecnología , expresó su preocupación por el impacto de la IoT en la privacidad del consumidor , diciendo que "hay algunas personas en el ámbito comercial que dicen: 'Oh, big data, bueno, recopilémoslo todo, consérvelo para siempre, pagaremos para que alguien piense en la seguridad más adelante'. La pregunta es si queremos tener algún tipo de marco de políticas en vigor para limitar eso". [245]
Tim O'Reilly cree que la forma en que las empresas venden los dispositivos IoT a los consumidores es errónea, y cuestiona la idea de que el IoT tiene que ver con ganar eficiencia al poner todo tipo de dispositivos en línea y postula que "el IoT tiene que ver realmente con la mejora humana. Las aplicaciones son profundamente diferentes cuando hay sensores y datos que impulsan la toma de decisiones". [246]
Los editoriales de WIRED también han expresado su preocupación, y uno de ellos afirma: "Lo que estás a punto de perder es tu privacidad. En realidad, es peor que eso. No sólo vas a perder tu privacidad, sino que vas a tener que presenciar cómo se reescribe el concepto mismo de privacidad bajo tus narices". [247]
La Unión Estadounidense por las Libertades Civiles (ACLU) expresó su preocupación por la capacidad de la IoT para erosionar el control de las personas sobre sus propias vidas. La ACLU escribió que "Simplemente no hay manera de predecir cómo se utilizarán estos inmensos poderes, que se acumulan desproporcionadamente en manos de corporaciones que buscan ventajas financieras y gobiernos que ansían cada vez más control. Es probable que los macrodatos y la Internet de las cosas nos dificulten controlar nuestras propias vidas, a medida que nos volvemos cada vez más transparentes para poderosas corporaciones e instituciones gubernamentales que se están volviendo cada vez más opacas para nosotros". [248]
En respuesta a las crecientes preocupaciones sobre la privacidad y la tecnología inteligente , en 2007 el Gobierno británico declaró que seguiría los principios formales de Privacidad por Diseño al implementar su programa de medición inteligente. El programa conduciría a la sustitución de los medidores de energía tradicionales por medidores de energía inteligentes, que podrían rastrear y administrar el uso de energía con mayor precisión. [249] Sin embargo, la British Computer Society duda de que estos principios se hayan implementado realmente. [250] En 2009, el Parlamento holandés rechazó un programa de medición inteligente similar, basando su decisión en preocupaciones sobre la privacidad. El programa holandés luego fue revisado y aprobado en 2011. [250]
Un desafío para los productores de aplicaciones de IoT es limpiar , procesar e interpretar la gran cantidad de datos que recopilan los sensores. Existe una solución propuesta para el análisis de la información denominada Redes de sensores inalámbricos. [251] Estas redes comparten datos entre nodos de sensores que se envían a un sistema distribuido para el análisis de los datos sensoriales. [252]
Otro desafío es el almacenamiento de estos datos masivos. Dependiendo de la aplicación, podría haber altos requisitos de adquisición de datos, lo que a su vez conduce a altos requisitos de almacenamiento. En 2013, se estimó que Internet era responsable del consumo del 5% de la energía total producida [251] y aún sigue existiendo un "desafío abrumador para alimentar" los dispositivos IoT para recopilar e incluso almacenar datos. [253]
Los silos de datos, aunque son un desafío común de los sistemas heredados, todavía ocurren comúnmente con la implementación de dispositivos IoT, particularmente dentro de la fabricación. Como hay muchos beneficios que se pueden obtener de los dispositivos IoT e IIoT, los medios en los que se almacenan los datos pueden presentar serios desafíos si no se consideran los principios de autonomía, transparencia e interoperabilidad. [254] Los desafíos no ocurren por el dispositivo en sí, sino por los medios en los que se configuran las bases de datos y los almacenes de datos. Estos desafíos se identificaron comúnmente en los fabricantes y empresas que han comenzado la transformación digital y son parte de la base digital, lo que indica que para recibir los beneficios óptimos de los dispositivos IoT y para la toma de decisiones, las empresas primero tendrán que realinear sus métodos de almacenamiento de datos. Estos desafíos fueron identificados por Keller (2021) al investigar el panorama de TI y aplicaciones de la implementación de I4.0 dentro de los fabricantes alemanes de M&E. [254]
La seguridad es la mayor preocupación en la adopción de la tecnología de Internet de las cosas [255] , y existe la preocupación de que el rápido desarrollo se está produciendo sin la debida consideración de los profundos desafíos de seguridad que implica [256] y los cambios regulatorios que podrían ser necesarios [257] [258] El rápido desarrollo de Internet de las cosas (IdC) ha permitido que miles de millones de dispositivos se conecten a la red. Debido a la gran cantidad de dispositivos conectados y a la limitación de la tecnología de seguridad de las comunicaciones, gradualmente aparecen diversos problemas de seguridad en la IdC [259] .
La mayoría de las preocupaciones técnicas de seguridad son similares a las de los servidores, estaciones de trabajo y teléfonos inteligentes convencionales. [260] Estas preocupaciones incluyen el uso de una autenticación débil, olvidar cambiar las credenciales predeterminadas, mensajes no cifrados enviados entre dispositivos, inyecciones SQL , ataques de intermediarios y un manejo deficiente de las actualizaciones de seguridad. [261] [262] Sin embargo, muchos dispositivos IoT tienen graves limitaciones operativas en la potencia computacional disponible para ellos. Estas restricciones a menudo los hacen incapaces de utilizar directamente medidas de seguridad básicas como la implementación de cortafuegos o el uso de criptosistemas fuertes para cifrar sus comunicaciones con otros dispositivos [263] - y el bajo precio y el enfoque en el consumidor de muchos dispositivos hace que un sistema de parches de seguridad robusto sea poco común. [264]
En lugar de las vulnerabilidades de seguridad convencionales, los ataques de inyección de fallas están en aumento y apuntan a dispositivos IoT. Un ataque de inyección de fallas es un ataque físico a un dispositivo para introducir fallas intencionalmente en el sistema para cambiar el comportamiento previsto. Las fallas pueden ocurrir de manera involuntaria por ruidos ambientales y campos electromagnéticos. Hay ideas derivadas de la integridad del flujo de control (CFI) para prevenir ataques de inyección de fallas y la recuperación del sistema a un estado saludable antes de la falla. [265]
Los dispositivos de Internet de las cosas también tienen acceso a nuevas áreas de datos y, a menudo, pueden controlar dispositivos físicos [266], de modo que incluso en 2014 era posible decir que muchos aparatos conectados a Internet ya podían "espiar a personas en sus propios hogares", incluidos televisores, electrodomésticos de cocina [267] , cámaras y termostatos [268] . Se ha demostrado que los dispositivos controlados por computadora en automóviles, como frenos, motor, cerraduras, apertura del capó y el maletero, bocina, calefacción y tablero de instrumentos, son vulnerables a los atacantes que tienen acceso a la red de a bordo. En algunos casos, los sistemas informáticos de los vehículos están conectados a Internet, lo que permite explotarlos de forma remota [269] . En 2008, los investigadores de seguridad habían demostrado la capacidad de controlar de forma remota marcapasos sin autorización. Más tarde, los piratas informáticos demostraron el control remoto de bombas de insulina [270] y desfibriladores cardioversores implantables [271] .
Los dispositivos IoT con acceso a Internet mal protegidos también pueden ser subvertidos para atacar a otros. En 2016, un ataque distribuido de denegación de servicio impulsado por dispositivos de Internet de las cosas que ejecutaban el malware Mirai derribó a un proveedor de DNS y a importantes sitios web . [272] La botnet Mirai había infectado aproximadamente 65.000 dispositivos IoT en las primeras 20 horas. [273] Finalmente, las infecciones aumentaron a alrededor de 200.000 a 300.000 infecciones. [273] Brasil, Colombia y Vietnam representaron el 41,5% de las infecciones. [273] La botnet Mirai había identificado dispositivos IoT específicos que consistían en DVR, cámaras IP, enrutadores e impresoras. [273] Los principales proveedores que contenían la mayor cantidad de dispositivos infectados fueron identificados como Dahua, Huawei, ZTE, Cisco, ZyXEL y MikroTik . [273] En mayo de 2017, Junade Ali, un científico informático de Cloudflare, señaló que existen vulnerabilidades DDoS nativas en dispositivos IoT debido a una implementación deficiente del patrón de publicación-suscripción . [274] [275] Este tipo de ataques han hecho que los expertos en seguridad vean a IoT como una amenaza real para los servicios de Internet. [276]
The U.S. National Intelligence Council in an unclassified report maintains that it would be hard to deny "access to networks of sensors and remotely-controlled objects by enemies of the United States, criminals, and mischief makers... An open market for aggregated sensor data could serve the interests of commerce and security no less than it helps criminals and spies identify vulnerable targets. Thus, massively parallel sensor fusion may undermine social cohesion, if it proves to be fundamentally incompatible with Fourth-Amendment guarantees against unreasonable search."[277] In general, the intelligence community views the Internet of things as a rich source of data.[278]
On 31 January 2019, the Washington Post wrote an article regarding the security and ethical challenges that can occur with IoT doorbells and cameras: "Last month, Ring got caught allowing its team in Ukraine to view and annotate certain user videos; the company says it only looks at publicly shared videos and those from Ring owners who provide consent. Just last week, a California family's Nest camera let a hacker take over and broadcast fake audio warnings about a missile attack, not to mention peer in on them, when they used a weak password."[279]
There have been a range of responses to concerns over security. The Internet of Things Security Foundation (IoTSF) was launched on 23 September 2015 with a mission to secure the Internet of things by promoting knowledge and best practice. Its founding board is made from technology providers and telecommunications companies. In addition, large IT companies are continually developing innovative solutions to ensure the security of IoT devices. In 2017, Mozilla launched Project Things, which allows to route IoT devices through a safe Web of Things gateway.[280] As per the estimates from KBV Research,[281] the overall IoT security market[282] would grow at 27.9% rate during 2016–2022 as a result of growing infrastructural concerns and diversified usage of Internet of things.[283][284]
Governmental regulation is argued by some to be necessary to secure IoT devices and the wider Internet – as market incentives to secure IoT devices is insufficient.[285][257][258] It was found that due to the nature of most of the IoT development boards, they generate predictable and weak keys which make it easy to be utilized by man-in-the-middle attack. However, various hardening approaches were proposed by many researchers to resolve the issue of SSH weak implementation and weak keys.[286]
IoT security within the field of manufacturing presents different challenges, and varying perspectives. Within the EU and Germany, data protection is constantly referenced throughout manufacturing and digital policy particularly that of I4.0. However, the attitude towards data security differs from the enterprise perspective whereas there is an emphasis on less data protection in the form of GDPR as the data being collected from IoT devices in the manufacturing sector does not display personal details.[254] Yet, research has indicated that manufacturing experts are concerned about "data security for protecting machine technology from international competitors with the ever-greater push for interconnectivity".[254]
IoT systems are typically controlled by event-driven smart apps that take as input either sensed data, user inputs, or other external triggers (from the Internet) and command one or more actuators towards providing different forms of automation.[287] Examples of sensors include smoke detectors, motion sensors, and contact sensors. Examples of actuators include smart locks, smart power outlets, and door controls. Popular control platforms on which third-party developers can build smart apps that interact wirelessly with these sensors and actuators include Samsung's SmartThings,[288] Apple's HomeKit,[289] and Amazon's Alexa,[290] among others.
A problem specific to IoT systems is that buggy apps, unforeseen bad app interactions, or device/communication failures, can cause unsafe and dangerous physical states, e.g., "unlock the entrance door when no one is at home" or "turn off the heater when the temperature is below 0 degrees Celsius and people are sleeping at night".[287] Detecting flaws that lead to such states, requires a holistic view of installed apps, component devices, their configurations, and more importantly, how they interact. Recently, researchers from the University of California Riverside have proposed IotSan, a novel practical system that uses model checking as a building block to reveal "interaction-level" flaws by identifying events that can lead the system to unsafe states.[287] They have evaluated IotSan on the Samsung SmartThings platform. From 76 manually configured systems, IotSan detects 147 vulnerabilities (i.e., violations of safe physical states/properties).
Given widespread recognition of the evolving nature of the design and management of the Internet of things, sustainable and secure deployment of IoT solutions must design for "anarchic scalability".[291] Application of the concept of anarchic scalability can be extended to physical systems (i.e. controlled real-world objects), by virtue of those systems being designed to account for uncertain management futures. This hard anarchic scalability thus provides a pathway forward to fully realize the potential of Internet-of-things solutions by selectively constraining physical systems to allow for all management regimes without risking physical failure.[291]
Brown University computer scientist Michael Littman has argued that successful execution of the Internet of things requires consideration of the interface's usability as well as the technology itself. These interfaces need to be not only more user-friendly but also better integrated: "If users need to learn different interfaces for their vacuums, their locks, their sprinklers, their lights, and their coffeemakers, it's tough to say that their lives have been made any easier."[292]
A concern regarding Internet-of-things technologies pertains to the environmental impacts of the manufacture, use, and eventual disposal of all these semiconductor-rich devices.[293] Modern electronics are replete with a wide variety of heavy metals and rare-earth metals, as well as highly toxic synthetic chemicals. This makes them extremely difficult to properly recycle. Electronic components are often incinerated or placed in regular landfills. Furthermore, the human and environmental cost of mining the rare-earth metals that are integral to modern electronic components continues to grow. This leads to societal questions concerning the environmental impacts of IoT devices over their lifetime.[294]
The Electronic Frontier Foundation has raised concerns that companies can use the technologies necessary to support connected devices to intentionally disable or "brick" their customers' devices via a remote software update or by disabling a service necessary to the operation of the device. In one example, home automation devices sold with the promise of a "Lifetime Subscription" were rendered useless after Nest Labs acquired Revolv and made the decision to shut down the central servers the Revolv devices had used to operate.[295] As Nest is a company owned by Alphabet (Google's parent company), the EFF argues this sets a "terrible precedent for a company with ambitions to sell self-driving cars, medical devices, and other high-end gadgets that may be essential to a person's livelihood or physical safety."[296]
Owners should be free to point their devices to a different server or collaborate on improved software. But such action violates the United States DMCA section 1201, which only has an exemption for "local use". This forces tinkerers who want to keep using their own equipment into a legal grey area. EFF thinks buyers should refuse electronics and software that prioritize the manufacturer's wishes above their own.[296]
Examples of post-sale manipulations include Google Nest Revolv, disabled privacy settings on Android, Sony disabling Linux on PlayStation 3, enforced EULA on Wii U.[296]
Kevin Lonergan at Information Age, a business technology magazine, has referred to the terms surrounding the IoT as a "terminology zoo".[297] The lack of clear terminology is not "useful from a practical point of view" and a "source of confusion for the end user".[297] A company operating in the IoT space could be working in anything related to sensor technology, networking, embedded systems, or analytics.[297] According to Lonergan, the term IoT was coined before smart phones, tablets, and devices as we know them today existed, and there is a long list of terms with varying degrees of overlap and technological convergence: Internet of things, Internet of everything (IoE), Internet of goods (supply chain), industrial Internet, pervasive computing, pervasive sensing, ubiquitous computing, cyber-physical systems (CPS), wireless sensor networks (WSN), smart objects, digital twin, cyberobjects or avatars,[154] cooperating objects, machine to machine (M2M), ambient intelligence (AmI), Operational technology (OT), and information technology (IT).[297] Regarding IIoT, an industrial sub-field of IoT, the Industrial Internet Consortium's Vocabulary Task Group has created a "common and reusable vocabulary of terms"[298] to ensure "consistent terminology"[298][299] across publications issued by the Industrial Internet Consortium. IoT One has created an IoT Terms Database including a New Term Alert[300] to be notified when a new term is published. As of March 2020[update], this database aggregates 807 IoT-related terms, while keeping material "transparent and comprehensive".[301][302]
Despite a shared belief in the potential of the IoT, industry leaders and consumers are facing barriers to adopt IoT technology more widely. Mike Farley argued in Forbes that while IoT solutions appeal to early adopters, they either lack interoperability or a clear use case for end-users.[303] A study by Ericsson regarding the adoption of IoT among Danish companies suggests that many struggle "to pinpoint exactly where the value of IoT lies for them".[304]
As for IoT, especially in regards to consumer IoT, information about a user's daily routine is collected so that the "things" around the user can cooperate to provide better services that fulfill personal preference.[305] When the collected information which describes a user in detail travels through multiple hops in a network, due to a diverse integration of services, devices and network, the information stored on a device is vulnerable to privacy violation by compromising nodes existing in an IoT network.[306]
For example, on 21 October 2016, a multiple distributed denial of service (DDoS) attacks systems operated by domain name system provider Dyn, which caused the inaccessibility of several websites, such as GitHub, Twitter, and others. This attack is executed through a botnet consisting of a large number of IoT devices including IP cameras, gateways, and even baby monitors.[307]
Fundamentally there are 4 security objectives that the IoT system requires: (1) data confidentiality: unauthorised parties cannot have access to the transmitted and stored data; (2) data integrity: intentional and unintentional corruption of transmitted and stored data must be detected; (3) non-repudiation: the sender cannot deny having sent a given message; (4) data availability: the transmitted and stored data should be available to authorised parties even with the denial-of-service (DOS) attacks.[308]
Information privacy regulations also require organisations to practice "reasonable security". California's SB-327 Information privacy: connected devices "would require a manufacturer of a connected device, as those terms are defined, to equip the device with a reasonable security feature or features that are appropriate to the nature and function of the device, appropriate to the information it may collect, contain, or transmit, and designed to protect the device and any information contained therein from unauthorised access, destruction, use, modification, or disclosure, as specified".[309] As each organisation's environment is unique, it can prove challenging to demonstrate what "reasonable security" is and what potential risks could be involved for the business. Oregon's HB2395 also "requires [a] person that manufactures, sells or offers to sell connected device] manufacturer to equip connected device with reasonable security features that protect connected device and information that connected device collects, contains, stores or transmits] stores from access, destruction, modification, use or disclosure that consumer does not authorise."[310]
According to antivirus provider Kaspersky, there were 639 million data breaches of IoT devices in 2020 and 1.5 billion breaches in the first six months of 2021.[224]
A study issued by Ericsson regarding the adoption of Internet of things among Danish companies identified a "clash between IoT and companies' traditional governance structures, as IoT still presents both uncertainties and a lack of historical precedence."[304] Among the respondents interviewed, 60 percent stated that they "do not believe they have the organizational capabilities, and three of four do not believe they have the processes needed, to capture the IoT opportunity."[304] This has led to a need to understand organizational culture in order to facilitate organizational design processes and to test new innovation management practices. A lack of digital leadership in the age of digital transformation has also stifled innovation and IoT adoption to a degree that many companies, in the face of uncertainty, "were waiting for the market dynamics to play out",[304] or further action in regards to IoT "was pending competitor moves, customer pull, or regulatory requirements".[304] Some of these companies risk being "kodaked" – "Kodak was a market leader until digital disruption eclipsed film photography with digital photos" – failing to "see the disruptive forces affecting their industry"[311] and "to truly embrace the new business models the disruptive change opens up".[311] Scott Anthony has written in Harvard Business Review that Kodak "created a digital camera, invested in the technology, and even understood that photos would be shared online"[311] but ultimately failed to realize that "online photo sharing was the new business, not just a way to expand the printing business."[311]
According to 2018 study, 70–75% of IoT deployments were stuck in the pilot or prototype stage, unable to reach scale due in part to a lack of business planning.[312][page needed][313]
Even though scientists, engineers, and managers across the world are continuously working to create and exploit the benefits of IoT products, there are some flaws in the governance, management and implementation of such projects. Despite tremendous forward momentum in the field of information and other underlying technologies, IoT still remains a complex area and the problem of how IoT projects are managed still needs to be addressed. IoT projects must be run differently than simple and traditional IT, manufacturing or construction projects. Because IoT projects have longer project timelines, a lack of skilled resources and several security/legal issues, there is a need for new and specifically designed project processes. The following management techniques should improve the success rate of IoT projects:[314]
Originally published in The Analytical Engine, May 1995, under the silly title "HELLO, SAILOR!" chosen by the editor. (The Analytical Engine: Newsletter of the Computer History Association of California)
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