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Desde Infotec

Sistemas embebidos Smart: La era del Internet de las Cosas

Por: Mtro. Francisco Rodríguez, Infotec

 

La electrónica se ocupa en prácticamente todos los ámbitos de la actividad humana como una forma de magnificar nuestros sentidos, como auxiliar para interpretar el mundo que nos rodea e incluso como punto de apoyo para, en cierta forma, incidir en él. Aunado a ello, se suma la red global que sirve para compartir información, sin importar el lugar y tiempo, y que, desde hace menos de una década, se entiende como el Internet de las Cosas (IoT) y que posibilita interconectar dispositivos electrónicos que hasta entonces estaban aislados.

Al dotar a los objetos con esta capacidad, empieza a generarse información en enormes cantidades que redimensionan las posibilidades de decisión y acción de la humanidad. Los sistemas embebidos, son parte central de este complejo mundo interconectado del IoT y con su inteligencia computacional conformada de hardware y software, cumplen con tareas determinadas en tiempo real que hacen que la inteligencia integrada en circuitos se multiplique día a día.

Pero, ¿Qué son los sistemas embebidos? Los sistemas embebidos comenzaron a utilizarse antes de ser definidos y van evolucionando de manera tan rápida que provocan que las concepciones acerca de ellos cambien constantemente. Sin embargo, y a pesar de que aún se discute por qué se les llama sistemas embebidos, se pueden distinguir cuatro características fundamentales: Hardware (embedded hardware), software (embedded software), inteligencia computacional y ejecución de una o varias tareas en tiempo real (el sistema es predecible y determinista). En este sentido, se propone definir un sistema embebido como un dispositivo electrónico que tiene inteligencia computacional, que está diseñado para cumplir una o varias tareas relacionadas que se determinan desde el diseño y por lo tanto, son predecibles al ejecutarse en tiempo real y que está integrado por componentes de hardware y software.

Los sistemas embebidos representan una evolución de los sistemas electrónicos rígidos, y su principal característica es la posibilidad de ser programados para resolver algorítmicamente un problema determinado. La programación de estos dispositivos puede ser realizada por el diseñador del sistema o por el sistema mismo, lo que da la sensación de razonamiento, es decir, de que el sistema puede aprender por sí mismo (inteligencia artificial).

Los sistemas embebidos se pueden encontrar en productos de uso cotidiano como el despertador, el celular, la tableta, el mp3, el refrigerador, el microondas, la estufa, la TV, el automóvil, los accesos a casa, los semáforos, las computadoras, entre otros.

Cuando se comunican estos sistemas con Internet, se les cambia de nombre por el de sistemas embebidos "Smart" o dispositivos "Smart" (Smart TV, Smart Phone). Así, adicional a su función original, envían información relacionada al problema que resuelven (la Smart TV, por ejemplo, podría enviar una bitácora con los canales más vistos y el horario en el que es utilizada). La información emitida por estos sistemas es almacenada en servidores (la nube), para procesarla y predecir patrones de conducta de los usuarios o avisar de fallas del sistema al proveedor. Por ejemplo, una máquina expendedora de refrescos puede avisar al proveedor cuando está por terminarse el producto y que es necesario reabastecerla.

En la actualidad, los dispositivos Smart no se comunican entre ellos, cada uno por separado envía su información a la nube. Así, la computadora, el celular y la Smart TV se conectan a Internet al mismo tiempo, pero no se comunican entre ellos. No existe una interacción directa entre dispositivos porque son de diferente marca o porque aún no se tiene una estrategia de conectividad. Esto representa dos grandes retos de investigación. Por un lado, es encontrar la solución adecuada para evolucionar los sistemas embebidos a dispositivos Smart; esto se relaciona con el hardware (parte electrónica del sistema) e incluye temas como el consumo de energía, el protocolo de comunicación a la red más adecuado, topologías de red, etcétera. Por el otro, se relaciona al software (parte intangible del sistema) y es lograr que los dispositivos Smart se comuniquen entre ellos a través de plataformas en Internet.

En este rubro que tiene que ver con la investigación y experimentación, Infotec cuenta en su sede de Aguascalientes con el Laboratorio de Sistemas Embebidos (LabSE), único en el país. El LabSE es un espacio para diseñar, simular, construir y probar dispositivos de hardware y software que tiene por objetivo ofrecer un lugar equipado y organizado, óptimamente, para el diseño, la consultoría y la capacitación en la construcción de productos basados en sistemas embebidos.

El laboratorio opera con un esquema llamado “Ciclo de procesos de desarrollo de sistemas embebidos” que cuenta con registro de propiedad intelectual y marca los procesos que se deben llevar a cabo para el desarrollo de este tipo de equipos. Los siete procesos son: la administración del ciclo de vida, análisis y diseño, desarrollo de hardware, desarrollo de software, integración y pruebas, administración del prototipo y producción en serie.

En la actualidad, en el LabSE se está trabajando en el desarrollo de un sistema embebido Smart capaz de mantener un diálogo mediante correos electrónicos. Es decir, el sistema debe conectarse a Internet, abrir el correo electrónico, revisar la bandeja de entrada, abrir los mensajes nuevos, leerlos, comprenderlos y responder el correo, si el remitente es conocido, como lo haría una persona. El objetivo final es poder hablar con las cosas.

 

Mtro. Francisco Rodríguez

Coordinador del Área de Sistemas Embebidos de Infotec Centro de Investigación e Innovación en Tecnologías de la Información y Comunicación.
Laboratorio de Sistemas Embebidos (LabSE)

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