Cada segundo que pasa hay más dispositivos inteligentes conectados al IoT, lo que provoca que constantemente se esté enviado y recibiendo información de un sistema a otro, lo que puede dificultar el correcto funcionamiento de los aparatos implicados. El proyecto europeo IoT interconectado inteligente de próxima generación (Terminet, por sus siglas en inglés) tiene el objetivo de simplificar estas conexiones mediante el desarrollo de nuevas soluciones.
Liderado por la Universidad de Macedonia Occidental (Grecia), el proyecto creará una capa de middleware flexible habilitada por redes definidas por software. Al mismo tiempo, el consorcio diseñará un marco de cadena de bloques descentralizado y distribuido impulsado por IoT en el contexto de la fabricación.
Respecto al consorcio, está compuesto por 26 entidades procedentes de Grecia, Suecia, España, Reino Unido, Italia, Bélgica, Luxemburgo, Chipre, Francia, Alemania y Suiza. La participación española está representada por la Fundación I2CAT, Fundación Tecnalia, y las compañías Schneider Electric España y Wellness Telecomunicaciones.
La arquitectura del proyecto Terminet será probada y validada en varias aplicaciones reales como edificios inteligentes, atención médica, fabricación, energía y agricultura inteligente. En total, el proyecto cuenta con una inversión de 7.998.285 euros, financiados íntegramente por el programa de investigación Horizonte 2020 de la Comisión Europea.
Desafíos de Terminet
El proyecto Terminet cuenta con tres años (noviembre de 2020-octubre de 2023) para superar los diferentes desafíos que ofrece el IoT. Algunos de ellos son introducir un nuevo modelo de referencia NG-IoT para habilitar nuevas soluciones con capacidad en tiempo real, reemplazar las actuales soluciones centralizadas de computación en la nube por soluciones de borde distribuidas rentables, o diseñar, desarrollar e integrar dispositivos IoT novedosos e inteligentes para admitir nuevos casos de uso.
Además, el consorcio tendrá que fomentar la computación contextual de realidad aumentada y realidad virtual (AR/VR) en la demostración de los casos de uso real, reducir la complejidad de la gran cantidad de dispositivos IoT interconectados al aumentar la interoperabilidad, y proporcionar nuevos modelos comerciales disruptivos, al tiempo que fomenta las actividades de estandarización para el ecosistema IoT, entre otros desafíos.
Terminet MEC
Una de las intenciones del proyecto es la de traer más inteligencia al borde de la red, donde es necesario una convergencia de las redes de comunicación y computación, teniendo en cuenta el equilibrio entre la precisión computacional, la demora y el uso eficiente de la energía disponible.
Este marco, basado en arquitecturas programables y flexibles, se compone principalmente de computación centrada en el borde, virtualización de funciones de red y redes definidas por software. Para facilitar la convergencia entre la comunicación inalámbrica y la informática, se aplica la denominada computación de borde móvil (MEC). Gracias a MEC, los dispositivos IoT conectados pueden ejecutar aplicaciones intensivas de cómputo en tiempo real directamente en el borde de la red.
En este contexto, Terminet ha desarrollado un marco de orquestación y diseño novedoso para MEC, lo que puede reducir el retraso general y el consumo de energía de los dispositivos IoT. Además, este marco podría utilizarse para optimizar los recursos informáticos y de red cuando es necesario optimizar varios objetivos de forma conjunta.
Aprendizaje federado de Terminet
Para incorporar la inteligencia en el borde de la red, la arquitectura Terminet introducirá el aprendizaje federado (FL). El FL es un proceso de formación de modelo colaborativo novedoso y potenciado por la privacidad, en el que no se requiere que los datos viajen a la nube, sino que permanecen de forma local en el perímetro/casi borde. De esta forma, se consigue una producción más rápida de decisiones, ya que el borde está más cerca del punto de interés.
Para conseguir esto, Terminet integra enfoques de computación de borde de acceso múltiple (vMEC) virtualizados, habilitados para redes definidas por software (SDN), para admitir mecanismos avanzados de inteligencia artificial basados en el concepto FL en el borde del ecosistema IoT.
En la creación del modelo del aprendizaje federado, cada participante FL es responsable de entrenar localmente una red neuronal (NN) con sus propios datos. Posteriormente, estos datos del modelo son enviados a la entidad central, responsable de la orquestación de todo el procedimiento FL, que a su vez agrega la información de todos los participantes de FL, para producir un modelo global. Finalizado el modelo global, que es capaz de responder a las necesidades de todos los participantes, es devuelto a los usuarios de FL para que puedan aportar sus opiniones sobre el modelo.
Esta forma de trabajo da como resultado un mayor acercamiento de la inteligencia al usuario, al tiempo que se obtienen unos tiempos de respuesta más rápidos y decisiones optimizadas, permitiendo la creación de unos modelos colaborativos más seguros y privados.
Evaluación de la plataforma Terminet
Uno de los colaboradores del proyecto es la compañía Schneider Electric, que ha centrado su contribución en el caso de uso ‘Mantenimiento y predicción de fallas de infraestructura crítica basada en IoT con soporte de realidad mixta y machine learning (ML)’.
El objetivo de este caso de uso es demostrar y evaluar la capacidad de la plataforma Terminet IoT para brindar servicios confiables que respalden las tareas de mantenimiento de equipos proporcionados por Schneider Electric y Ericsson en instalaciones de laboratorio de PPC que emulan una planta de generación de energía.
En este caso de uso se adoptarán tecnologías de realidad mixta, así como el concepto de gemelos digitales, que utilizan datos operativos para predecir futuras tareas de mantenimiento y fallas.
Schneider Electric contribuye con un nuevo prototipo de Unidad Terminal Remota (RTU) provisto de una interfaz de comunicación habilitada para IoT que permitirá proporcionar datos de supervisión de la propia RTU y de dispositivos distribuidos, considerados críticos para el correcto funcionamiento de la planta de generación de energía, para soportar los servicios de IoT.
Las RTU son dispositivos electrónicos inteligentes que se ubican en los diferentes niveles de control de los sistemas de gestión industrial encargados del control y monitorización de la información operativa de las infraestructuras eléctricas, tales como medidas de potencia, frecuencias, calidad de suministro, parámetros de funcionamiento de motores, temperatura, etc.
Convocatoria de apoyo financiero
El proyecto Terminet abrirá una convocatoria para destinar fondos para el apoyo financiero de terceros. El objetivo es involucrar a terceros en el proyecto en cuatro temas de I+D. Los temas son modelos de seguridad por diseño; nuevos dispositivos inteligentes IoT para probarlos dentro de la arquitectura Terminet; abstracción de hardware y esquemas semánticos, diseñados para edge computing y nodos edge IoT, para validarlos y demostrarlos dentro de la arquitectura y los casos de uso de Terminet; y modelos federados y algoritmos de aprendizaje automático provenientes de dominios diferentes a los involucrados en Terminet para probar, validar y demostrar su desempeño en los casos de uso de Terminet.
A principios de mayo se llevará a cabo el anuncio de la convocatoria en la página web del proyecto, y la convocatoria se abrirá en julio. La fecha límite para el envío de propuestas, vía correo electrónico, está marcada para finales de septiembre.
Los candidatos seleccionados se darán a conocer a mediados de octubre y los proyectos seleccionados se iniciarán en diciembre, con una duración de entre cuatro y seis meses.