Comunicación presentada al V Congreso Edificios Inteligentes
Autores
- Gonzalo Suárez Martín, Director Ejecutivo, Sanrob Technology
- Nicolás Antequera Rodríguez, CTO, Sanrob Technology
- Miguel Piernas Burgos, CEO, Grupo Sanrob
- César Igual Igual, CTO, Sanrob Telecomunicaciones
Resumen
En la actualidad ya es posible gestionar edificios de manera más eficaz y eficiente a partir de sistemas basados en sensorizaciones, capacidad computacional y comunicaciones, pero el reto consiste en conseguir edificios más inteligentes gracias a una migración desde un enfoque basado en la convencional acumulación de operaciones punto a punto, más o menos dispersas, que van desde una única fuente a un solo receptor, y que impiden una gestión realmente integral y holística del nuevo perímetro de interés, a una arquitectura ciberfísica que permite la multidifusión de datos para procesos simultáneos, seguros y múltiples, en diversas redes y destinos, para obtener diferentes respuestas (actuadores) simultáneas, automatizadas y/o humanas en tiempo real, incluso sin los riesgos de un internet intrínsecamente inseguro (IoT). Una realidad aumentada que resulta de la combinación tecnológica inteligente de los espacios (interiores, exteriores, remotos), los objetos (fijos, móviles, próximos, remotos), y las personas (individuales, en grupo, próximas, remotas, diversas) para una nueva realidad conversacional en la que todo habla con todo.
Palabras clave
Ciberfísico, Multidifusión, M2M, Seguridad, Cifrado, Internet, Comunicaciones
Introducción
Cuando se habla de soluciones “smart” (teléfonos, altavoces, televisiones, edificios, salud, teleasistencia, vehículos, contratos, etc.) en todos los casos se refiere a dos procesos esenciales: ubicación y movilidad, o dicho de otra manera, la detección localizada de una fuente de datos y la capacidad de movilizar procesos más o menos remotos relacionados con ese hallazgo. En el caso de los edificios, ya existe la posibilidad técnica para que se “conecten” espacios-objetos-personas en una red compleja que trascienda los límites físicos y digitales convencionales, porque ya se ha desdibujado la distinción entre procesos online y offline. Una posibilidad real de asociar de manera combinada espacios (interiores, exteriores y remotos), objetos (fijos y móviles), y las personas allá donde se encuentren y con la amplia diversidad de posibles relaciones entre sí, gracias a la gran capacidad actual de captura de datos dispersos y poder reaccionar a todos ellos de manera segura, combinada y simultánea en tiempo real, sin necesidad de comunicaciones dispersas que puedan cometer fallos en la interpretación de la situación, y, sobre todo, evitando un engorroso sistema que exige múltiples actores (máquinas o personas) que detecten dato a dato para reacciones unívocas o secuenciales, de manera dispersa mediante distintas instrucciones a diferentes destinatarios, y siempre que las comunicaciones no fallen.
Por tanto, el reto que se planteó fue el de conseguir la capacidad real de gestionar el nuevo mapa de situaciones conectadas que pueden darse en un edificio entendido como un elemento central de esas múltiples realidades, porque este ha dejado de ser un contenedor de eventos o ubicaciones para convertirse en un núcleo provocador e integrador de situaciones, incluso remotas, como la movilización de una ambulancia, la geolocalización de un objeto valioso robado o el alquiler online de una habitación. El edificio ha adquirido una realidad más compleja, porque es el ámbito donde se desarrolla una comunidad de situaciones y procesos en red que “conversan” entre sí gracias a las nuevas capacidades tecnológicas. Una red de puntos (de personas, objetos y espacios) que demanda soluciones línea a línea, pero sobre todo la interrelación de varias líneas para aumentar las capacidades de manera exponencial, evitando el limitado modelo de gestión convencional que está basado en una acumulación de soluciones más o menos sofisticadas, al desplegar una poderosa e innovadora interrelación tecnológica entre todos los elementos que ya forman parte inevitable de la realidad de su espacio, tiempo y acción. Se trata, a fin de cuentas, de combinar asuntos tan distintos como la experiencia de usuario, logística, relaciones comerciales, gestión, eficiencia o la seguridad, entre otros, en una lógica de inteligencia distribuida que hoy ya es posible. Un desafío que no se puede afrontar con un despliegue disgregado de operaciones, sino que es necesaria una respuesta adecuada para esa nueva realidad tecnológicamente aumentada, multiplicada, más compleja, exponencial, en la que un solo dato provoca múltiples efectos predefinidos o aleatorios, que exige dotarse de una capacidad operacional que permita predecir, detectar y reaccionar.
El desafío que se pretendía resolver consistía en desarrollar un sistema tecnológico que permitiera ese “todo conectado”, esa capacidad material de captar datos de fuentes próximas y remotas, y responder a estos de manera automatizada, segura, personalizada, múltiple, simultánea y en tiempo real, en distintos soportes de telecomunicaciones. Una tecnología que permitiese trascender los convencionales procesos unidireccionales punto a punto (unicast), o generales sin una personalización de respuesta acorde con una realidad concreta (broadcast), gracias a un sistema de multidifusión inteligente de datos y respuestas (multicast).
Cuando se habla de edificios es frecuente observar enfoques basados en una relación tecnológica débil, porque están muy enfocados a solucionar problemas muy concretos que eluden toda esa realidad compleja, interrrelacionada, rica y diversa, que la tecnología ya ha provocado desdibujando los límites físicos y digitales. Algo evitable gracias a soluciones ciberfísicas diseñadas como una red de elementos que interaccionan entre sí, con entradas y salidas físicas en vez de procesos de dispositivos aislados, a partir de una red de sensores controlados y supervisados por mecanismos de inteligencia que amplifican la capacidad y efectos de la relación entre elementos computacionales y físicos, permitiendo una mayor flexibilidad y adaptabilidad de respuesta ante las diversas situaciones que puedan darse, con una mayor autonomía derivada de la automatización, y especialmente una mejora sustancial en términos de eficacia, funcionalidad, seguridad, fiabilidad y usabilidad.
Resultados obtenidos – Una solución ciberfísica aplicada a un edificio para una nueva “inteligencia” tecnológica
El proyecto consistía en aplicar un enfoque ciberfísico a un edificio, desde una perspectiva innovadora que permitiese gestionar una poderosa integración tecnológica de diferentes procesos, que al combinarse desde una perspectiva holística posibilitara resolver situaciones tanto próximas como remotas, teniendo en cuenta la multiplicidad de situaciones y actores. Un sistema que amplificara, mejorara y en su caso corrigiera el efecto de limitadas soluciones provenientes de compartimentaciones verticales de responsabilidades o competencias, gracias a una novedosa gestión contextual de datos para la nueva y compleja red de situaciones relacionados con los edificios, su diseño y funcionalidad, que trascienden los límites físicos y digitales convencionales. Una intrusión, un robo de un objeto, una verificación de identidad, un consumo energético, un nivel de humedad, la aglomeración de personas en un evento, la seguridad de un vehículo, la ubicación de una maleta, un aviso a un médico, una avería, una app para controlar una alarma, forman parte de las infinitas realidades que conviven en un mismo edificio, que ya son posibles de gestionar de una manera combinada, centralizada y eficiente.
Un reto que exigía resolver varios factores técnicos esenciales, que tenían que resolverse como un conjunto de soluciones complementarias e interdependientes:
Sensorización
Para un mapa suficiente y eficaz de respuestas múltiples es necesario dotarse de la capacidad de sensorizar un conjunto amplio de situaciones, tener la capacidad real de captar y procesar muchos datos diversos, porque a mayor riqueza de combinación de situaciones aumenta exponencialmente la eficacia de respuesta. Pero una sensórica que tiene que ser de bajo coste, bajo consumo, pero con capacidad de generación de información de calidad, para detectar datos tan diversos como los de visión, biométricos, ultrasónicos, infrarrojos, de caudal, climáticos, de posicionamiento, presión y fuerza, magnéticos o de emparejamiento.
Conectividad
Uno de los grandes problemas de sistemas como el IoT es el elevado riesgo asociado a conectar todo con todo, porque el problema de un solo factor puede contaminar el conjunto. Por eso este enfoque requiere un sistema de conectividad que garantice la invulnerabilidad o máxima seguridad posible del sistema, mediante cifrado en el envío, procesamiento y almacenamiento de datos, y para los procesos de respuestas múltiples automatizadas. Un sistema que pudiera permitir una capacidad de cifrado e intercambio de claves en dispositivos de muy bajos recursos computacionales, con un intercambio de claves de cifrado multidifusión (un solo mensaje, múltiples dispositivos), un cifrado simétrico AES o IDEA con renovación de claves en tiempo real, y con cifrado de radiofrecuencia, de información por cable, para gran ancho de banda (vídeo, etc.), y en tiempo real sobre protocolos existentes (GSM, etc.).
Comunicaciones
Junto con las comunicaciones habituales vía GSM, también se pueden desplegar otras redes gracias a tecnologías como Sigfox, LoRaWAN, Bluetooth, radiofrecuencia, vídeo, etc., que permiten no sólo una reducción de costes en el envío de datos, sino una mayor seguridad alejando o evitando las potenciales amenazas de intrusos, típicas de comunicaciones basadas en internet y por tanto también de arquitecturas de IoT, pudiendo optarse por la mejor solución según el caso que se trate, teniendo muy en cuenta la robustez de la transmisión de datos, su seguridad y eficiencia de costes.
Proceso
Por razones de eficiencia en costes y eficacia en resultados, un edificio requiere soluciones que no dependan de un despliegue tecnológico complejo y costoso de instalar, mantener y gestionar, y eso exige la capacidad de administrar todo el sistema desde un único dispositivo fácilmente instalable y económicamente accesible, que permita un proceso tecnológico inteligente que integre la sensorización que se estime necesaria, la conectividad segura, la eficacia y eficiencia en las comunicaciones, y la garantía de respuesta inteligente de actuadores múltiples automatizados máquina-máquina (M2M), gracias a un algoritmo que permita un enfoque multicast para la mejor respuesta posible a la diversidad de situaciones que puedan darse.
Actuadores
Una de las claves para un edificio ciberfísico es dotarse de una capacidad de respuesta múltiple, automatizada, simultánea y en tiempo real, desde la captura de un dato, próximo o remoto, para un intercambio de información y órdenes de actuación entre dos máquinas remotas, mediante procesos M2M. Actuadores que pueden ser, entre otros, motores, alarmas locales o remotas, accionamientos directos, aperturas y cierres, información de acciones a procesos automáticos por multidifusión, comunicación digital con personas responsables de procesos, activación y control de automatismos, llamadas de voz automáticas a personas, envío de imágenes o textos, actuaciones personalizadas, etc.
La solución de Sanrob para edificios ciberfísicos
En los últimos años se ha conseguido desarrollar una solución integrada para todos estos factores, donde la pieza clave es un dispositivo que permita la gestión de ese edificio inteligente basado en una conectividad total de todo con todo, en esa realidad compleja compuesta de todos los espacios (interiores, exteriores y remotos), de todos los objetos (fijos, móviles, próximos/remotos), y personas (próximas, remotas, solas o en grupo, estáticas o en movimiento). Frente a las soluciones habituales de mercado, normalmente enfocadas para sistemas unicast o broadcast, Sanrob ya ofrece la posibilidad de operaciones multicast para respuestas simultáneas y personalizadas en tiempo real a diferentes destinatarios y actores, máquinas y/o humanos, según las diversas situaciones que puedan darse.
Gracias al Sanrob Intelligent Microcontroller (SIMI), que embebe algoritmos y arquitectura de sistema propios, con cifrado de comunicaciones y soluciones seguras para entornos persona-máquina y máquina-máquina, como geolocalización o sistemas inteligentes de seguridad, compatibles con todas las tecnologías de telecomunicaciones disponibles en el mercado, adaptable y compatible con cualquier arquitectura o plataforma de terceros, brindando las soluciones de seguridad de las comunicaciones y de la conectividad imprescindibles en el entorno digital, incluso con oferta de soluciones fuera de internet para evitar la agresión de intrusos.
Una solución cuya potencia permite procesos propios realmente innovadores y diversos como la conectividad garantizada en cualquier espacio incluso sin cobertura de comunicaciones, posibilidad de interacción oral persona-vivienda sin necesidad de altavoces inteligentes, un sistema único de cámaras inalámbricas con envío cifrado de imágenes y vídeo, activación de mensajes y procesos automáticos M2M desde sensores durmientes por señal de alerta o variación de situación, sistema multisensorial (con comunicaciones por sistema de radiofrecuencia robusta y segura entre central y sensores, con actuadores que pueden ser activados local o remotamente, un sistema integral de comunicaciones seguras con control local y/o remoto sin dependencia de internet y por tanto inhackeable, microcontroladores de diseño propio para gobierno seguro desde entornos remotos o locales, dispositivos con mecanismos antiapertura a prueba de perforaciones e incluso con detección de movimientos y bloqueo de equipos, geolocalización cifrada inhackeable con autonomía de meses sin recarga de energía o de carga indefinida según necesidad, integración y gestión de imágenes captadas por satélite, control local y remoto de situación, actividad y desplazamiento de personas y objetos, control local y remoto de accesos, permanencias y posicionamiento en el interior del edificio, identificación, verificación de identidad y permisos seguros desde entornos remotos, actuaciones automáticas, máquina a máquina y máquina a humano en caso de emergencia, señalética inteligente reactiva, sistema automatizado de reconocimiento de objetos y personas, sistema de trazabilidad y reporte de situaciones en tiempo real para big data y/o soluciones de inteligencia artificial, sensorización y adecuación de espacios para procesos de interacción con personas (voz, imagen, sonido, tacto) junto con respuesta automatizada, entre otros.
Ejemplo de aplicación real del sistema ciberfísico Sanrob para edificios inteligentes
Una solución tecnológica que ya se está instalando en edificios, para sistemas cuyos únicos límites son la imaginación y creatividad de sus gestores. A título de ejemplo real, se cita el caso de un edificio ubicado en la calle López de Hoyos de Madrid de la empresa Glueconcept, que está especializado en coworking y alquiler de oficinas, en el que, además de la gestión automatizada de procesos como la seguridad o eficiencia energética, se fijó como objetivo que los diferentes edificios de esta empresa, que tiene ubicados en diferentes ciudades tanto en España como en el extranjero, pudieran “hablar” entre ellos, para ofrecer una experiencia usuario a sus clientes que les facilitara no sólo una gestión remota de servicios asociados a estos espacios físicos (reserva de salas de reuniones, convocatoria de eventos, alquiler de oficinas, etc.), sino incluso una actividad de Networking para los clientes que trabajan en todos sus edificios, basada en esa idea del espacio físico como núcleo de actividad de una comunidad de interés que se relaciona en red.
Conclusión
Alguien escribió en el siglo pasado que no tenemos emociones completas sobre el presente, tan solo sobre el pasado, reflejando perfectamente lo que era el mundo antes de la actual revolución tecnológica. Los nuevos conocimientos han reformulado la sensación de instante, de evento, porque el ser humano ha empezado a delegar en las máquinas y sus comunicaciones la construcción de un presente constante en una realidad más compleja, que ahora es más poderoso y completo gracias a la disponibilidad permanente y ubicua de mapas de datos y procesos más o menos remotos, que vigorosamente nos recuerdan la importancia del mundo físico relacionado con el universo digital, ese hecho de ladrillos, acero, cristal y operaciones computacionales cada vez más sofisticadas, que materializan hoy la vida de las personas, en una red inédita y sobrevenida de situaciones en las que ya conversan en todo lugar y momento los espacios, los objetos y las personas. Una realidad diferente a la que los edificios han de dar respuestas tan creativas como suficientes, mediante soluciones tecnológicas acordes con las capacidades y conocimientos actuales.
Referencias Bibliográficas
- N. Antequera and J.A. Lopez-Ramos. “Remarks and countermeasures on a cryptoanalysis of a secure multicast protocol”. Proceedings of 7th International Conference on Next Generation Web Services Practices, Salamanca 2011, Salamanca (Spain) 201–205 (2011).
- N. Antequera and J.A. Lopez-Ramos. “Pairings and secure multicast”. Proceedings of the 11th International Conference in Computational and Mathematical Methods in Science and Engineering Alicante 2011, Alicante (Spain) 114–119. (2011).
- N. Antequera and J.A. Lopez-Ramos. “A secure multicast protocol based on pairings on elliptic curves”. Sometido para su publicación.
- N. Antequera and J.A. Lopez-Ramos. “Hierarchical Approaches for multicast based on the Euclid’s algorithm”. http://hdl.handle.net/10835/355 y sometido para su publicación.
- (NACLr) J.A.M. Naranjo, N. Antequera, L.G. Casado and J.A. Lopez-Ramos. “A suite of algorithms for key distribution and authentication in centralized secure multicast environments”. To appear in J. Comp. Appl. Math., DOI: 10.1016/j.cam.2011.02.015.
- “Esquemas de Distribución de Claves basados en Teoría de Números con Aplicaciones al e-comercio y al e-accounting”. Tesis doctoral Universidad de Almería, Departamento de Análisis Matemático y Álgebra.