Nuestro mundo pasa por una transformación constante. A partir del instante en que el hombre fue a las ciudades y la primera revolución tecnológica ocurrió, en un proceso que denominamos revolución industrial, la tecnología viene pasando por una transformación extremadamente rápida que, más que nunca está en el afecto. En este artículo, como la IoT, las tecnologías digitales y el mundo físico están afectando el mundo biológico en el que nos incluimos.
Podemos decir que el mundo ha pasado por 4 grandes revoluciones industriales y que en ellas se incluyen las revoluciones tecnológicas que ahora toma una importancia mayor por la forma en que se integra en el ser humano y afecta a nuestras ciudades que se convierten en entidades con las características de ser cada vez más "inteligente".
La primera revolución ocurrió en los siglos 18 y 19 en Europa y las Américas cuando las poblaciones salieron del campo y se volvieron urbanas. El hierro y la industria textil fueron los principales avances tecnológicos de esta época.
La segunda revolución vino entre 1874 y 1914 cuando las industrias crecieron y nuevos descubrimientos pasaron a integrar el día a día de las personas. El descubrimiento de la electricidad, el inicio del uso del acero y el desarrollo de tecnologías como la de la lámpara, fonógrafo, teléfono fueron los destaques de la época y por supuesto no olvidándose del motor a la combustión interna.
La tercera revolución vino con la creación de nuevos materiales, nuevas tecnologías principalmente en el área electrónica que rápidamente pasó de la válvula para el circuito integrado y el inicio de una era digital, con el desarrollo de tecnologías de procesamiento y telecomunicaciones. La cuarta revolución está empezando ahora con el desarrollo de tecnologías que no sólo integran el ambiente en que vivimos, como nuestras casas y nuestras ciudades con nuestro propio cuerpo.
Nuestras casas se están volviendo inteligentes y los objetos que contiene pueden comunicarse entre sí y con nuestro cuerpo. La idea de esta integración en que las personas, sus objetos y sus casas se convierten en una entidad única se expande a punto de que las propias ciudades se convierten en entidades únicas con sus casas, calles, vehículos integrados entre sí y con las personas que viven en ella, para llegar a una vida mejor.
Los coches no tendrán más conductores y sabrán dónde ir, las casas sabrán controlar mejor la energía que consumen y atender mejor a sus habitantes adaptando el ambiente en que cada uno se encuentra, los objetos se comunicarán entre sí para poder mejor atender a sus usuarios .
¿Qué hay todavía por hacer?
IoT y Smart ciudades
La revolución en las ciudades comenzó con el descubrimiento de nuevos materiales y nuevas tecnologías que pronto se hicieron disponibles mejorando la vida de las personas. El abaratamiento del vidrio con el desarrollo de nuevas tecnologías de fabricación, el advenimiento de los plásticos y otros materiales han habilitado la evolución de la construcción y con ello el desarrollo de ciudades mejores.
La aparición de los electro-electrónicos mejoró aún más la habitabilidad de las ciudades con el inicio de la integración de las personas con los objetos, pero aún de una forma un poco rudimentaria en qué sonido. La imagen y el control táctil se utilizaba. Sin embargo, con la tecnología avanzando aún más, el desarrollo de las aplicaciones conectadas a Internet, Internet de las cosas (IoT), todo tiende a ser conectado, incluso nosotros mismos.
El implante de chips, la posibilidad de integración no sólo por tacto o sonido, sino directamente por controles mentales, gestuales y por chips está creando una nueva estructura en la que vivimos en un mundo inteligente, las Smart Cities, Control de objetos por gestos y por el propio movimiento de los ojos, integraciones directas con chips implantados en el cerebro y mucho más está por venir.
Los nuevos materiales que se adaptan al usuario y el medio ambiente ya son realidad, y mucho más está por venir con la disponibilidad de las impresoras 3D y también 4D. Para los investigadores y desarrolladores de nuevos productos, IoT y las Smart Cities ofrecen un universo ilimitado de posibilidades de nuevos negocios y nuevos productos.
Analizamos algunas posibilidades que pueden generar ideas, y para el desarrollo de esas ideas ya existen componentes y placas de desarrollo que pueden ser de extrema importancia para ayudar a llegar a un nuevo producto al mercado. Mouser Electronics tiene en su línea de productos cientos de esas placas que pueden ser el punto de partida para un excelente negocio.
Ideas de Proyectos
Las posibilidades de desarrollo de proyectos que unan tecnologías actuales como wireless, sensores, iluminación, movimiento, biometría, biónica son ilimitadas. Dividimos en sectores para facilitar a nuestros lectores que están en busca de una buena idea para un producto o un trabajo escolar.
Casa Inteligente
Antes, cuando hablábamos de ciudades, la unidad inteligente básica era el habitante. Con el avance de la tecnología eso cambió, y pasamos a la casa como la unidad inteligente que se integra unas con otras hace la ciudad inteligente (Smart City).
Así, en términos de tecnología estamos cada vez pensando en crear cosas que hacen las cosas (objetos de las casas), las propias casas y la ciudad en que se encuentren una unidad única integradas entre sí. Muchas ideas interesantes ya se explotan y muchas otras pueden ser sugeridas como:
- Tintas inteligentes que pueden cambiar de color a partir de señales eléctricas y eso usando la comunicación inalámbrica, conectada o no vía internet. Las paredes pueden cambiar de color según la hora del día o el tiempo que hace fuera.
- Tintas conductoras que facilitan la conexión de sensores, LEDs y otros recursos.
- Techos inteligentes que pueden cambiar sus características funcionando como sensores para recoger correctamente la luz para proporcionar electricidad según el tiempo. Las longitudes de onda de mayor rendimiento cambian según el tiempo esté o no nublado.
- El propio proverbio "las paredes tienen oídos" puede hacerse realidad con micrófonos y cámaras integradas que pueden vigilar un ambiente, percibir movimientos para atender nuestras necesidades, bastando para eso que hagamos el gesto apropiado. La propia tinta puede funcionar como un diafragma convirtiendo vibraciones en señales eléctricas. Una pared pintada con esa tinta detectaría terremotos.
- El piso de una casa inteligente podría incluir propiedades que permita la integración con otros objetos y personas como el cambio de color. Detectar cuando derribamos un vaso de bebida, llamando al "robot limpiador" que haría la limpieza inmediata, o incluso monitorear la ubicación de un niño o persona en la casa, sin la necesidad del GPS. Un avance interesante sería un material que pudiera cambiar su permeabilidad, dejando pasar bajo mando electrónico el agua que cae en él, cuando derramamos un vaso con agua.
- Ya existen hoy ventanas que se vuelven opacas por el mando de celulares, mandos a distancia o por la propia acción de la luz ambiente. Estas ventanas podrían transformarse en pantallas de TV o incluso desde un visor de fotos desde el móvil.
- Los interruptores de luz dejarán de existir en poco tiempo, siendo reemplazados por el mando vía celular o por un lector de gestos embutidos. El viejo gesto de Flash Gordon para abrir puertas se utilizará para controlar la luz, el ventilador, el acondicionador de aire y mucho más en su casa. Y es lógico, esos recursos se comunicaría. Al cerrar una ventana por el comando gestual, el dispositivo se comunicaría con el acondicionador para verificar la necesidad de entrar en acción.
Nuevos Electroelectrónicos
Con todos estos recursos disponibles, la banda prácticamente ilimitada de comunicaciones inalámbricas que puede utilizar para integrar objetos entre sí y con Internet es obvio que nuevos electrodomésticos surgen.
- La NXP, como ya anunciamos, estudia hornos de microondas selectivos, donde el electroelectrónico detecta el alimento que debe ser cocido y escoge la mejor longitud de onda para la tarea. Yendo más allá, él puede seleccionar varias longitudes de onda si el plato preparado incluye ingredientes con diversas características. Esta disponibilidad de componentes con características inéditas puede llevar a la creación de electroelectrónicos nunca antes imaginados. Los bursts de microondas pueden ser dirigidos para matar insectos o aún purificar alimentos.
- La cantidad de electroelectrónicos con comunicación vía internet no tiene límites. Una nevera que detecta a través de un sensor en el móvil cuando usted pretende asaltarlo es algo interesante (ver ilustración).
- Calentadores selectivos de alimentados comandados por el celular, dispositivos de vigilancia, dispositivos que permiten alimentar a su Pet cuando usted está fuera son algunos ejemplos. Ya hablamos de la tostadora de pan con acceso a internet que imprime la previsión del tiempo en la tostada como ejemplo a aplicaciones que muestran hasta dónde va la imaginación de sus creadores.
Integrando Personas
Pero el hecho que más revolucionará nuestro mundo será la integración de las tecnologías con las personas. Hemos resaltado en diversos artículos en nuestro sitio web la forma en que la electrónica está penetrando en nuestro cuerpo y formando parte de nosotros .
En los años 70 se especulaba que cada vez más la vida se está volviendo de silicio, sustituyendo la vida orgánica de carbono y abriendo camino hacia la inteligencia artificial. Tenemos en nuestro sitio varios artículos sobre el tema.
Sin embargo, ya en nuestros días estamos viendo la integración cada vez mayor de dispositivos electrónicos con nuestro cuerpo e incluso nuestro cerebro. Tenemos entonces varias posibilidades para proyectos:
- Sensores de gestos, de movimientos de ojos e incluso de expresiones faciales ya existen y ellos abren camino hacia una infinidad de aplicaciones. Dale un parpadeante a tu microondas y empieza a calentar el alimento en tu interior. Haz un gesto con tu boca como quien va a reír y tu celular emite una buena carcajada ... Manifiesta una expresión de duda y la cámara en la pared de tu casa consulta a Google sobre el tema que estás discutiendo y te envía por el zap " la respuesta a su pregunta ...
- Chips implantables pueden ayudar a monitorear su salud, informando a su plan de salud o su médico cualquier cambio que le ponga en riesgo.
- Los visibles tendrán tecnología integrada no sólo en contacto con su cuerpo, sino enviando información para su interior o captando informaciones de él con o sin chips. Los creadores de proyectos pueden inventar los más diversos trajes incluyendo comunicación con Internet y con objetos a su alrededor. La ropa de hospital que refleja el estado del paciente en su color, o el estado de ánimo de su jefe son ejemplos de cosas que pueden aparecer.
- Un estudio realizado por una universidad estadounidense muestra que existe un cierto estado de sincronismo que ocurre cuando dos personas conversan de forma animada. Este estado viene de estados eléctricos que pueden ser detectados por sensores electrónicos. En el futuro un conocimiento mayor de cómo esto ocurre puede llevar a dispositivos electrónicos que se accionar para obtener mayor entramado entre personas que se reúnen o que trabajen en una tarea común.
Personas con necesidades especiales
En este sector, una gama interminable de aplicaciones pueden ser creadas en el futuro, ya usando tecnologías que tenemos hoy.
- Los equipos de ayuda auditiva y visual pueden ser creados con características hasta entonces no imaginadas. Un equipo de sordera conectado a Internet puede ir más allá de ampliar la información eventualmente llevándola directamente al cerebro. Puede accionar el "translator" y permitir que alguien oiga en su idioma lo que alguien habla en otro ... Los equipos de ayuda visual pueden tener sensores que captan más allá del espectro visible permitiendo que su portador vea en la oscuridad. Nos volvemos biónicos.
- Exoesqueletos, equipos con SMA pueden ayudar a la gente a caminar. Monitorear sus movimientos e incluso ponerlos automáticamente en pie en caso de caída. Un dispositivo giroscópico en la cinta de alguien con necesidades especiales puede evitar su caída. La comunicación con computadoras remotas puede ayudar a un profesional a analizar los movimientos de un paciente. Se percibe que todo esto forma parte de una red que hace a la ciudad en sí responsable de la gestión y comunicación de todas esas aplicaciones. Se convierte en una unidad única de integración.
Deporte y Fitness
Hoy ya podemos contar como una infinidad de soluciones en este campo y muchas de ellas están llegando. Se trata de un nicho de negocios de gran importancia para la tecnología inalámbrica. Algunos ejemplos.
- Prácticamente todos los equipos usados en gimnasios pueden ser integrados entre sí, a un sistema único y compartidos a distancias. De esta forma, puede haber una central de control que muestre el desempeño de personas en diversos ejercicios, en diversos equipos, aunque estén en lugares diferentes de una ciudad. Los dispositivos reconocerían a las personas y se ajustaría a sus necesidades específicas de ejercicio.
Educación y Enseñanza
Conversando con un investigador y educador nuestro amigo ellos miraba al campus de su universidad y afirmaba que un día todo eso estaría vacío o siendo usado para actividades de recreación. La enseñanza presencial pronto estaría obsoleta. De hecho, con las nuevas tecnologías las clases a distancias, los webnars y otras actividades educativas que no exigen la presencia física de quien enseña y de que aprende, dominarán los procesos de educación. Ya estamos sintiendo eso. En realidad, descubrimientos en las neurociencias están haciendo con la enseñanza poder explorar habilidades sensoriales que tenemos y de las cuales apenas sospechosas o incluso ni siquiera teníamos ni idea de la existencia.
- Uso de recursos que pueden mejorar las facilitaciones entre las neuronas acelerando el aprendizaje, investigados en universidades americanas, o de modificaciones ambientales artificiales que faciliten la concentración son algunos ejemplos.
- La idea de un "casco de aprendizaje" puede no ser tan fantástica si imaginamos su conexión con Internet a un profesor distante o incluso un software de inteligencia artificial.
- En el futuro no tendremos tal vez escuelas en una ciudad. La ciudad será inteligente y ella será la escuela y el profesor en su totalidad. Ella permitirá el compartir de quien estudia con una infinidad de otras personas que también estudio y un ejército de profesores conectados simultáneamente en una red de ámbito local o incluso global.
El descubrimiento de nuevas estructuras en las neuronas que pueden acelerar el procesamiento de nuestro cerebro puede ser el camino para la implantación de interfaces entre el mundo y nuestro cerebro.
¿Ya pensaron en la posibilidad de consultarse vía conexión neural directamente el cerebro de un especialista y encontrar la respuesta a una pregunta? Ficción? Puede ser, pero también era el teléfono en el zapato del Agente 86 o el teléfono en el reloj de Dick Tracy.
Hoy el creador de dispositivos de enseñanza y entrenamiento puede contar con una infinidad de productos que aceleran el desarrollo de un nuevo producto. Mouser Electronics tiene muchas herramientas de desarrollo que pueden ayudar.
Animales domésticos y plantas
Los animales domésticos y las plantas forman parte de la ciudad y también se pueden integrar a través de dispositivos inalámbricos entre sí y con Internet. Las placas de largo alcance (LoRa y otras tecnologías) son un ejemplo de recurso que cuenta con herramientas de desarrollo fáciles de trabajar y accesibles para el desarrollo de proyectos.
Las placas con sensores en plantas o animales pueden resultar en aplicaciones muy interesantes para una ciudad inteligente. Las plantas son sensores sensibles tanto de humedad, temperatura, e incluso de vibraciones y composición del aire. Un sensor en un árbol de un parque puede ser usado para detectar variaciones de la temperatura ambiente, composición del aire o del agua del suelo e incluso terremotos.
Las investigaciones recientes han demostrado que las soluciones dadas por la naturaleza para sensores de animales y plantas son muy eficientes en determinados momentos, permitiendo que se integren o incluso sustituyan sensores electrónicos.
La biónica, cuya importancia se vuelve cada vez mayor, puede aportar una contribución muy grande al desarrollo de tecnologías integradas a una ciudad inteligente. Algunos animales poseen sensores químicos, mecánicos e incluso eléctricos que hasta hace poco no se daba la debida atención, pero que pueden ser usados de forma eficiente con la adición de recursos tecnológicos.
Un ejemplo que ya dimos en artículos es el pez eléctrico Ituí Caballo (MA019S) ese pescado produce una señal eléctrica que forma un campo de corrientes de frecuencia fija que él usa como sensor detectando objetos y otros peces en las aguas turbias en que vivo. Pues bien, se descubrió que la frecuencia del campo varía sensiblemente con el PH del agua. Sólo tienes que colocar dos electrodos en el lugar donde vive y conectar la señal a Internet en una tarjeta de largo alcance. A distancia, se puede usar el pescado como sensor para monitorear la calidad del agua de un lago o manantial.
Los animales subterráneos como lagartos, gusanos y otros son sensibles a señales eléctricas que indican el estrés de las capas de la tierra en la inminencia de un terremoto.
Agricultura y ganadería
Hoy ya tenemos muchos dispositivos de uso en la agricultura y ganadería que se conectan a internet y muchos pueden ser usados en las ciudades.
Sensores que detectan la iluminación de calles y parques haciéndola más amigable con los animales y las plantas de los jardines son algunos ejemplos. Muchos animales domésticos y plantas de jardín "se sienten" con la iluminación artificial, principalmente los componentes cercanos al azul que afectan ritmos circadianos, migratorios y hasta del crecimiento de plantas. Las funciones inteligentes se podrían utilizar para adaptar el color de la luz según el horario y el lugar.
Si bien las grandes ciudades no se relacionan mucho con granjas de cría y plantaciones eso no ocurre con centros más pequeños que tienen un contacto mayor con ellos. Así, la integración ciudad-campo en este caso también es importante y eso implica una "inteligencia" de las ciudades en el sentido de obtener recursos apropiados.
La comunicación de la ciudad con granjas e incluso sus animales y plantas es algo que requiere recursos importantes, principalmente IoT.
Transporte
Sin duda, los recursos más importantes de IoT en Smart City están en el transporte. La propia característica del transporte de ser móvil exige el uso de la electrónica en hilo y el acceso a Internet es esencial para garantizar el intercambio de informaciones a larga distancia en una red muy amplia.
El monitoreo de tránsito, la congestión, accidentes, agujeros o daños a las vías, fugas de agua, fallas en el suministro de energía o daños a las redes físicas de comunicaciones son ejemplos de ondas de comunicación de las tecnologías se pueden utilizar. Implantación de recursos IoT en objetos de uso en la ciudad tales como semáforos, cancelas, postes de iluminación y mucho más, la integración de la ciudad en una red única es posible.
Los vehículos se convierten en sí mismos sensores móviles para detectar problemas o situaciones importantes en el tráfico, como ya ocurre en ciudades como Porto en Portugal e incluso en Sao Paulo con una red móvil a Internet en los autobuses.
En la ciudad de Oporto en Portugal, cada vehículo es un punto de detección del tráfico
Con la llegada del vehículo autónomo la integración en una red única se vuelve cada vez más importante y compleja. Cada coche debe tener comunicación constante con una red única para la que también funcionará como un sensor, recogiendo y transmitiendo información.
Medio ambiente
La preocupación por el medio ambiente es otro punto importante que nos lleva a soluciones IoT aplicables a las ciudades.
Ya se trata del uso de animales y plantas para monitorear la calidad del aire, pero esto también incluye e instalación de sensores en muchos lugares para poder monitorear la calidad del aire y mucho más como, por ejemplo, la incidencia de ultravioleta. Hoy podemos contar con una infinidad de sensores que pueden ser fácilmente integrados a objetos de todo tipo, incluyendo visibles. Las propias personas caminando por una ciudad pueden convertirse en monitores del medio ambiente detectando gases tóxicos, contaminación y mucho más.
Creatividad
Todo lo que vimos muestra que la creatividad es fundamental para obtener nuevas aplicaciones que integren personas, casas y todo en una ciudad de forma inteligente, mejorando nuestra calidad de vida, trayendo más seguridad y prolongando nuestra con la eliminación de amenazas a nuestro bien estar en salud. Damos a continuación algunas sugerencias de proyectos individuales que pueden estar en algunos casos ya siendo trabajados, pero en otros pueden servir como punto de partida para un nuevo producto.
- Sensores colocados en latas de basura que detectan cuando está llena o cuando un producto peligroso es descartado.
- Sensores en ropa que detecten todo, desde el estado de salud hasta estados de humor detectando expresiones, movimientos de los ojos, etc.
- Objetos de decoración con efectos especiales de LEDs, cambio de color e integración con el medio ambiente. Por ejemplo, luces conmemorativas de fechas en las entradas de casas con efectos de acuerdo con la época: Navidad, acción de gracias, pascua, etc.
- Elementos de construcción de casas que se integren con Internet obteniendo comportamientos de acuerdo con clima, temperatura, etc.
- Objetos de uso médico con recursos de internet como sensores de presión y glucemia que informan automáticamente sobre su estado a su médico.
- Ayuda a ancianos y personas que tienen necesidades especiales como sensores de movimiento, presión, equilibrio y efectores con giroscopios, etc.
- Drones automáticos para vigilancia conectados a Internet.
- Sensores remotos de cajas de agua, manantiales, fugas, lluvia, viento y mucho más para uso doméstico y en granjas.
- Monitoreo de animales y plantas con sensores que avisen cuando una planta necesita riego.
- Sensores de iluminación que alerten y controlen los lugares de una casa evitando la locomoción en la oscuridad.
- Equipos inteligentes de ayuda auditiva, por ejemplo, con recursos de traducción con conexión a Internet.
- Inductores de sueño y de aprendizaje usando nuevas tecnologías.
- Accionamientos remotos de dispositivos usando ondas cerebrales, gestos o patrones faciales.
- Uso inteligente de la iluminación de invernaderos con LEDs especiales diseñados para mejor aprovechamiento de la energía y acción específica sobre los vegetales. La Cree, que distribuye sus LEDs por Mouser es un ejemplo de empresa que tiene productos que se pueden utilizar en el desarrollo de proyectos. Ver más en: https://www.mouser.com/new/cree/cree-horticulture-lighting/
Una cultura con iluminación por LED
En fin, todo depende de la imaginación. No hay límites.
Conclusión
En esta cuarta revolución tecnológica, pasamos de los materiales nuevos de las construcciones de las casas, hacia las tecnologías que las integran con nuestros hábitos y finalmente que las integran con nuestro cuerpo. Y después de eso la propia integración entre las casas, sus objetos y las personas en una unidad única formando las ciudades inteligentes.
Las herramientas de desarrollo están ahí y todavía hay muchas cosas que crear para acelerar todas estas innovaciones. Mouser Electronics (www.mouser.com) proporciona una amplia cantidad de recursos para acelerar las innovaciones que le permiten hacer las ciudades cada vez más inteligentes.
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