La historia del internet industrial de las cosas: desarrollo tecnológico y oportunidades en el IIoT

La historia de la internet industrial de las cosas se basa en tres desarrollos tecnológicos distintos: la conectividad de red, la capacidad de procesamiento y almacenamiento, y los sensores y actuadores. Conocer la línea de tiempo de cada una de estas tecnologías básicas también nos da una comprensión precisa de las capacidades de los dispositivos conectados utilizados en un entorno industrial en la era correspondiente.

Salta a:

• Conectividad de red en IIoT
• Capacidad de almacenamiento y procesamiento en IIoT
• Sensores y actuadores en IIoT
• Desafíos y oportunidades en IIoT
• ¿Cuál es tu perspectiva sobre el IIoT?

Conectividad de red en IIoT

Esa segunda "I" en el acrónimo significa internet, lo que indica la importancia de las redes en IIoT. Hasta finales de la década de 1990 y principios de la década de 2000, el estado estándar de las computadoras y dispositivos informáticos era estar desconectados de internet: debías tomar medidas especiales para conectarte. Esto es casi lo opuesto a la vida en una organización en 2022, cuando a menudo debes tomar medidas especiales para desconectarte.

La mayoría de las tecnologías de red tempranas eran cableadas: la conexión requería cables que vincularan físicamente tu dispositivo a la red. El ancho de banda de la red, es decir, la cantidad de datos que se pueden transmitir en un período de tiempo, para las conexiones Ethernet 10BASE-T, uno de los estándares más utilizados establecidos a finales de la década de 1980 y principios de la década de 1990, permitía hasta 10 megabits de datos por segundo. Actualmente, las redes cableadas admiten conexiones de 1000 megabits de datos por segundo (1000BASE-T o 1 gigabit) e incluso de 10 gigabits de datos por segundo (10GBASE-T) para las conexiones Ethernet modernas.

La tecnología inalámbrica y de red celular, que elimina la necesidad de un cable para cada dispositivo, supuso un cambio significativo para IIoT. Estandarizada en 1999, la norma 802.11b fue una de las primeras en recibir soporte en productos de muchos fabricantes y fue precursora del estándar Wi-Fi 6E establecido en 2020. Los dispositivos Wi-Fi modernos no solo ofrecen velocidades de hasta 800 veces más rápidas que los equipos anteriores, sino que también funcionan de manera confiable en entornos de radio mucho más densos que sus predecesores.

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Las redes celulares, en las que las personas confían para la cobertura de sus teléfonos inteligentes en todo el mundo, han logrado mejoras similares en velocidad, capacidad y eficiencia energética desde las primeras redes 2G que admitían aproximadamente 0.1 megabits por segundo hasta las redes 5G contemporáneas que ofrecen conexiones de 200 megabits por segundo o más.

IIoT también incluye tecnologías que hacen diferentes combinaciones de compromisos en alcance, consumo de energía y velocidades. La identificación por radiofrecuencia (RFID) con un alcance de hasta 300 pies o más y las tecnologías de comunicación de campo cercano (NFC), que requieren contacto cercano, son útiles en entornos de IIoT. El RFID se utiliza a menudo para el seguimiento de activos y el NFC se utiliza para el control de acceso, pagos o intercambio de datos.

Otras tecnologías, como la red de área amplia de largo alcance (LPWAN), un tipo de red de área amplia de baja potencia, o el IoT de banda angosta, una variante de 4G para IoT donde no se necesitan velocidades muy altas, resuelven problemas específicos. Grupos enfocados, como la Alianza Wireless Smart Ubiquitous Networks, buscan resolver problemas específicos relacionados con aplicaciones de ciudades inteligentes o servicios públicos de IoT.

Capacidad de almacenamiento y procesamiento en IIoT

Las mejoras significativas en la capacidad de procesamiento, junto con el aumento de las capacidades de almacenamiento disponibles a costos cada vez más bajos, también han desempeñado un papel esencial en la historia de IIoT.

Los aumentos en la capacidad de procesamiento computacional se encapsulan más a menudo en la llamada Ley de Moore, que se refiere a una observación hecha por Gordon Moore, cofundador de Intel, de que el número de transistores en un microchip se duplica aproximadamente cada dos años, mientras que el costo en el mismo período se reduce a la mitad.

Un ritmo tan rápido de mejora en la capacidad de cómputo significa que no solo las empresas han logrado mejoras dramáticas en la capacidad de procesamiento global de los dispositivos en los aproximadamente 40 años de la revolución informática moderna desde la década de 1980, sino que también se pueden fabricar procesadores altamente capaces en tamaños muy pequeños.

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Importante para fines de IIoT, los proveedores pueden fabricar chips robustos que resisten condiciones extremas como temperaturas altas/bajas, exposición al agua, inmersión e impactos físicos por caídas.

Una historia completa del almacenamiento de datos abarcaría la cinta magnética, las tarjetas perforadas y los discos magnéticos, pero al centrarnos en IIoT, nos enfocamos en los discos duros modernos, la memoria flash y las unidades de estado sólido. Las derivaciones modernas de estas tres tecnologías permiten almacenar varios terabytes de datos en factores de forma que van desde el tamaño de una moneda hasta un mazo delgado de tarjetas, todo a un costo de menos de $150 por terabyte aproximadamente.

Sensores y actuadores en IIoT

El tercer grupo de tecnologías que cuentan la historia del IIoT son los sensores y actuadores. Los sensores detectan cosas como temperatura, luz, ubicación, tacto, movimiento o sonido. Los actuadores mueven o controlan cosas. Un actuador puede desencadenar la apertura o cierre de la cerradura de una puerta, el ajuste de la presión de un brazo robótico, el movimiento de una pieza de máquina o la activación de un sistema de calefacción o refrigeración.

Para comprender cómo han mejorado los sensores en las últimas décadas, consideremos la tecnología de las cámaras digitales. En 1994, se lanzó la cámara digital Apple QuickTake, con una resolución máxima de 640 x 480 píxeles, ligeramente más de 307 mil píxeles. En 2022, la cámara del iPhone 14 Pro puede capturar imágenes de 8,064 x 6,048 píxeles, o más de 48 millones de píxeles, alrededor de 158 veces más. La simple comparación del recuento de píxeles no tiene en cuenta los cambios en la sensibilidad a la luz o al color, la velocidad, el uso de múltiples sensores de cámara o los avances en fotografía computacional.

Un brazo robótico capaz de agarrar y manipular una amplia gama de objetos, como un trozo de papel, una uva, una copa de vino o un ladrillo, encapsula muchos de los avances en actuadores. Los sistemas modernos tienen la capacidad no solo de detectar estos objetos distintos, sino también de ajustar la presión apropiadamente: sujetar una uva o una copa con la misma fuerza que un ladrillo resultaría en un desastre. La capacidad de utilizar muchos sensores simultáneamente también amplía las capacidades de los sistemas de IIoT.

Desafíos y oportunidades en IIoT

Dos de los desafíos más significativos en el campo de IIoT en la actualidad, la seguridad y la interoperabilidad, surgen como resultado de las secuencias de desarrollos tecnológicos mencionados anteriormente. En tiempos anteriores, menos personas y elementos estaban conectados a internet, por lo que la seguridad era menos preocupante. Del mismo modo, los fabricantes de dispositivos y sistemas IIoT tenían poco incentivo financiero para hacer que sus sistemas fueran ampliamente compatibles con los productos de la competencia: ¿por qué facilitar el cambio? Afortunadamente, las preocupaciones colectivas de los clientes han generado un mayor énfasis en la seguridad y la interoperabilidad.

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¿Cuál es tu perspectiva sobre el IIoT?

Los investigadores continúan buscando soluciones a muchos de los desafíos fundamentales de seguridad, interoperabilidad y otros en los campos de IoT y IIoT. ¿Qué tipo de sistemas de IoT y IIoT has implementado? ¿Cómo han cambiado estos sistemas tu forma de trabajar? Además de las tecnologías mencionadas anteriormente, ¿qué otros avances crees que han impulsado de manera significativa el IIoT? Mencióname o envíame un mensaje en Twitter (@awolber) para hacerme saber qué otros cambios interesantes en el IIoT merecen atención.

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