Los sensores constituyen una parte fundamental para el desarrollo del IoT, donde miles de millones de pequeños dispositivos de control, en lugares de difícil acceso, recogen y comunican continuamente datos para hacer más eficientes nuestras ciudades, hogares, edificios e industrias. 

Pero hay una gran cuestión que en principio parece estar pasando desapercibida y que en un futuro lejano es una barrera para el desarrollo de la tecnología ¿como mantener en funcionamiento y actualizados estos sensores a lo largo del tiempo?

“Los dispositivos IoT suelen controlar infraestructuras que esperamos duren décadas o siglos. No sustituimos todos nuestros edificios cada cinco años. Necesitamos algo que nos permita utilizar los dispositivos ya desplegados y que sigan siendo útiles durante décadas en el futuro”, explica Brad Campbell, profesor adjunto de informática e ingeniería eléctrica e informática en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Virginia, el cual ha obtenido un premio CAREER, de la Fundación Nacional de la Ciencia de cinco años de duración y 700.000 dólares por su investigación ‘Dispositivos reutilizables para una Internet de los objetos más ecológica’.

Para solventar este problema, Campbell y su equipo, que incluye a los estudiantes de doctorado Nurani Saoda y Nabeel Nasir, están diseñando una nueva clase de sensores y lo que llaman el ‘ecosistema’ en el que funcionarán estos, es decir, el software para que funcione en plataformas de hardware comerciales ya existentes, como la Raspberry Pi. El objetivo es que los sensores sean capaces de adaptarse a cualquier cosa que traiga el futuro.

Problemas de alimentación

El primer obstáculo es alimentar los sensores sin cables ni baterías y sin saber cuál será su entorno dentro de 20 años. 

Los investigadores ya saben cómo diseñar sensores que extraigan suficiente energía de fuentes cercanas, como el sol, la iluminación interior o las vibraciones, para funcionar. Pero esas fuentes pueden no estar siempre presentes cuando los ocupantes y los usos del edificio cambian.

“Parte de este proyecto consiste en un nuevo diseño de la fuente de alimentación para la captación de energía que puede encapsular esa complejidad, de modo que pueda gestionar lo que ocurre cuando cambian las características y necesidades energéticas. Eso libera al procesador de nivel de aplicación para que se centre en la tarea de detección, lo que simplifica el desarrollo y crea dispositivos más adaptables”, explica Nurani, que dirige el trabajo de la fuente de alimentación.

Actualizaciones en el futuro 

Un segundo reto es añadir software a los viejos dispositivos conectados en red para que realicen nuevas tareas sin colapsar las aplicaciones existentes.

“Cuanto más antiguo sea el hardware, más temibles serán las actualizaciones, hasta que los operadores deban ignorar cualquier nuevo problema de seguridad y se queden con el funcionamiento actual del dispositivo”, detalla Campbell.

Para resolver el problema, el equipo está trabajando en nuevas arquitecturas de software para que la configuración de los dispositivos sea modular, aislando esencialmente los componentes de software entre sí. De este modo, los componentes pueden actualizarse individualmente, sin necesidad de reprogramar todo el dispositivo.

Obsolescencia computacional

Finalmente, el equipo también abordará una de las limitaciones que se van a producir en los sensores: “la obsolescencia computacional”. A medida que las mejoras en el hardware permiten obtener más rendimiento y ejecutar software cada vez más complejo con la misma cantidad de energía, la capacidad de cálculo de los dispositivos más antiguos disminuye en relación con las nuevas exigencias.

Campbell examinó la forma que las tecnologías de comunicación inalámbricas priorizan la compatibilidad con versiones anteriores. Por ejemplo, un dispositivo Bluetooth 5.0 moderno todavía puede emparejarse con un dispositivo Bluetooth de mediados de la década del 2000. 

“Esto sugiere que, si bien los microcontroladores de hoy pueden no ser suficientes para el software de mañana, si podrían comunicarse durante décadas”, escribió Campbell en su propuesta de premio CAREER.

De esta idea surgió la iniciativa de descargar las tareas demasiado complejas por un sensor envejecido a un centro de enlace (Gateway hub) cercano capaz de hacer el trabajo. Debido a que habrá muchos menos gateways, aproximadamente cinco por cada 300 sensores, es posible su actualización a medida que evolucione la tecnología. 

“Sería como utilizar un iPhone de 2007 en 2027, con toda la velocidad y funcionalidad del último modelo, sin tener que sustituir realmente un gran número de sensores”, afirma Nasir, que está desarrollando el software del gateway para apoyar los sensores.

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