Internet de las cosas “submarinas”

Estimado lector, quizá ya estés enterado sobre los miles de kilómetros de redes submarinas existentes -cables e hilos físicos debajo del océano- con los cuales podemos disfrutar del acceso a internet en cualquier parte del mundo.

Pero ¿qué pasaría si el gran tren de bits ya no viajara por hilos extremadamente aislados y reforzados? ¿qué si lo hicieran tal y como funciona el internet de las cosas? ¿qué pasa si llevamos el IoT al mundo acuático para estudiar millones de datos que surgen de los océanos?

La startup italiana WSense, trabaja en el desarrollo de software especializado y crea hardware que apuesta por la tecnología inalámbrica para la recopilación y comunicación de datos en los océanos y los sistemas submarinos.

El IoT es una industria en auge, sus ventajas se extienden por todos los rincones del planeta. Esto es, en gran medida, por el acelerado ritmo en que se desarrolla la tecnología. Recientemente, respecto a los océanos como campo, surgen los nuevos enfoques.

De manera cronológica la aparición de IoT provocó una revolución fantástica. En teoría, nos facilitaría aún más la automatización de muchos de los sistemas habituales que solemos usar. Pero, aún más importante, ofrece esencialmente la materia prima de la que se nutre la ciencia de datos.

Miles de millones de “objetos inteligentes” equipados con sensores están conectados entre sí y a los servidores, capturando e intercambiando, en tiempo real, enormes cantidades de datos. Estos datos permiten a los investigadores observar y comprender nuestro planeta como nunca lo hicimos.

Tecnología de Redes Submarinas

Si bien la infraestructura tecnológica no se encuentra ausente sobre el enorme territorio que comprenden los océanos del planeta –estaciones de investigación, sensores, boyas, vehículos autónomos, sondas– un nuevo enfoque está sentando las bases para la creación de una red inalámbrica submarina tan fiable como lo es el internet de las cosas.

La empresa italiana WSense se aventura a conceptualizar la IoUT (Internet of Underwater Things) y con ello integrar un estudio global de los océanos.

La Startup comenzó en 2017 con un grupo de doctores e ingenieros provenientes de la Universidad de La Sapienza de Roma, dirigidos por el laboratorio de investigación bajo la dirección de la Profesora Chiara Petrioli. El departamento cuenta con expertos en acústica, arquitectura de redes, procesamiento de señales, entre otras áreas.

Luego de estudiar por 10 años el comportamiento de las redes submarinas, el objetivo central del proyecto se enfocó en encontrar alguna manera de trasmitir información de forma fiable con elementos tales como enrutadores para abarcar grandes áreas, obteniendo resultados favorables y soluciones que alcanzaron niveles de confiabilidad y rendimiento que hasta hace algunos años no eran posibles.

Con las soluciones y el nivel adquirido para el procesamiento de datos a través de la resistencia natural del agua, se patentó internacionalmente un conjunto de aplicaciones que respaldaron la creación de un Spin-Off.

En la actualidad, WSense emplea a una platilla de 50 personas con oficinas ubicadas en Italia, Reino Unido y Noruega. Son parte de la economía azul y colaboran con clientes entre quienes destacan empresas e instituciones científicas.

Como resultado de las innovaciones, WSense logró el galardón Blueinvest en 2022, otorgado por el Digital Callenge del Instituto Europeo de Innovación y Tecnología, además de la Comisión Europea.

Implementación acústica: sistemas ópticos e IA

El agua cubre el 72% de la superficie de la tierra; su volumen alberga el 80% de la biodiversidad y desempeña un papel principal en los fenómenos globales, tales como los fenómenos del Niño y la Niña, así como los grandes cambios climáticos de antaño y del presente.

Las diferencias físicas bajo el agua son obvias entre el funcionamiento de una red subacuática y una red inalámbrica. La resistencia natural del medio hace que el WIFI no pueda funcionar. Del mismo modo, las ondas de radio se atenúan considerablemente. Por otro lado, la comunicación luminosa o sonora, varía mucho según la temperatura, el nivel de salinidad, el ruido, etc.

La solución pasa por la combinación de comunicación acústica para distancias medias y tecnologías ópticas LED para distancias cortas, con el respaldo de Inteligencia Artificial.

Más concretamente, se despliegan nodos submarinos. La IA optimiza permanentemente la transferencia de datos entre los nodos: cada vez que cambian las condiciones del mar, los algoritmos modifican la ruta que deben seguir los paquetes de bytes.

El sistema, según Petrioli, puede enviar datos a una distancia de 1.000 metros a una velocidad de 1 kbit/s e incluso Mbits/s en distancias más cortas.

Este ancho de banda no se puede comparar con las WLAN que acostumbramos, sin embargo WSense ya trabaja para ampliar la cobertura en el mar. Pero más allá de la importancia del ancho de banda, las patentes son suficientes para transmitir los datos ambientales y la canalización por sensores.

Los resultados son estables, fiables y de red abierta. También permite conectar varios dispositivos (sensores, sondas, vehículos) de distintos tipos y marcas.

Además, la empresa diseño una plataforma inicial en donde permite la operatividad en aguas poco profundas de 300 metros. Sin embargo, en el último reporte emitido por área de investigación, se afirma la funcionalidad hasta la profundidad de 3000 metros, abriendo cada más la puerta de los océanos y el entendimiento de la información que estos generan.   

Sistemas Robóticos Autónomos

Uno de los grandes objetivos de la startup es el desarrollo de sistemas robóticos autónomos que logren comunicación con los sistemas de enlance flotantes (colocados sobre el terreno) los cuales conectan esta red local a la nube y, por lo tanto, al resto del mundo: la IoUT se une a la IoT.

WSense diseña todo el software internamente (desde el software de red hasta el procesamiento de datos), así como todo el hardware necesario: nodos, sondas, módems y puertas de enlace.

Los dispositivos de WSense están repletos de sensores. “Miden parámetros como temperatura, salinidad, pH, clorofila, metano, amonio, fosfato, CO2, olas y mareas, ruido de fondo”, explica Petrioli. En pocas palabras: todo lo necesario para el seguimiento en tiempo real y la vigilancia exhaustiva de los entornos submarinos.

La acuicultura fue uno de los primeros sectores en mostrar interés en WSense (y sigue siendo un sector con clientes clave). El despliegue de una red inalámbrica que cubre las jaulas de cría, sin múltiples cableados voluminosos, conecta todo lo que prevé la monitorización del biotopo y el control de la piscifactoría. Cámaras y sensores, además de robots.

Estudiando a los animales acuáticos y como estos se adaptan al cambio climático

A raíz de la solicitud de un cliente Noruego, WSense R&D ha desarrollado recientemente un elemento portátil en forma de pez ultraminiatura. Permite observar de cerca la vida y la salud de los animales, mientras se controla la calidad del agua. “Todo esto va a a misma dirección: proporcionar herramientas para avanzar hacia una piscicultura más sostenible”, afirma Petrioli.

Es igual de eficiente en entornos más naturales. La startup ha desplegado su red en sitios sensibles y puntos críticos ambientales. Los científicos lo utilizan, por ejemplo, para estudiar cómo se adaptan las algas, los corales y los animales al cambio climático. En campo y de forma continua, “lo cual es mucho más preciso de lo que podríamos hacer desde la superficie o por los satélites”, según Petrioli.

La solución también monitorea sitios que representan grandes riesgos para las poblaciones humanas, como son las áreas volcánicas.

La plataforma también se implementa en sitios arqueológicos o culturales, como la lujosa ciudad romana de Baiae, cercana a Nápoles (Italia), que forma parte del Patrimonio Mundial de la UNESCO. Al medir la contaminación y los efectos del cambio climático o los posibles daños causados por los visitantes, contribuye a su protección del mismo modo que lo ha hecho en el caso de los yacimientos arqueológicos terrestres.

Definiendo el estándar para la IoUT

La startup también está a punto de lanzar un “micronodo” que, conectado a una tableta fija, mejoraría la experiencia de buceo. Este nuevo y atractivo producto no representa realmente las verdaderas ambiciones de WSense. La empresa italiana no sólo ofrece, a diferencia de otras, “dispositivos inteligentes”. No quiere ser sólo un componente más de nuestro ya demasiado fragmentado conocimiento sobre los océanos.

Al contrario, quiere unir todos los componentes.

Teniendo esto en cuenta, WSense ha asegurado la interoperabilidad de su red submarina. Por la misma razón, también ha estado trabajando arduamente para simplificar el despliegue y reducir los costos, ambos requisitos previos para su verdadero propósito: definir el estándar para IoUT.

Para consulta:

https://wsense.it/

Ismael Guzmán
Fundador y Director de Pulse Coder. Escribe sobre digitalización, ciencia e innovación tecnológica.

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