Arquitecturas de datos basadas en Internet de las Cosas y su aplicación

Résumé

El internet de las cosas (IoT por sus siglas en inglés) se presenta como nuevo paradigma de los sistemas de información, capaz de ayudar en numerosos retos a los que se enfrenta nuestra sociedad: desde la lucha contra el cambio climático hasta el progreso por la consecución del derecho a una vida digna y feliz. Este nuevo paradigma plantea no solo posibilidades sino numerosos retos tecnológicos que deberán ser abordados aplicando el método científico, para el beneficio global. La privacidad de los datos y la seguridad de las comunicaciones adquieren nuevas problemáticas en un marco tan dinámico como el IoT, donde los datos fluyen rápidamente de productores a consumidores, son procesados por agentes intermediarios y su valor incrementado gracias a relaciones entre datos de distintos orígenes. Las características intrínsecas de los datos, ligadas frecuentemente a los propios dispositivos que los generan (como la precisión o la frecuencia de actualización), deben acompañar a estos datos en su viaje a través de Internet, aportando un contexto imprescindible para su correcta interpretación y utilización. La búsqueda de dichos datos en las inmensas colecciones donde se almacenan, así como la comprensión de los mismos es un reto, donde el volumen exige la utilización de técnicas de procesado automatizado e incluso la aplicación de técnicas basadas en inteligencia artificial. La distribución y transporte de estos grandes volúmenes de datos pueden suponer problemas para las redes de distribución, lo que unido a posibles exigencias de baja latencia en la respuesta, nos fuerzan a diseñar y aplicar novedosas estrategias para el procesado de dichos datos de forma local o próxima a donde han sido producidos. Finalmente, la capacidad de interconectar plataformas y sistemas de manera fácil, rápida y segura mediante arquitecturas modulares y flexibles, supone una necesidad, más que una ventaja competitiva, en una nueva economía dirigida por los datos. Estos problemas, atacados de forma individual, ofrecen interesantes escenarios de investigación y mejora, pero considerados de forma conjunta revelan una realidad aún más interesante, donde se hace evidente que el total de las partes es más que la suma de las mismas, revelando relaciones y sinergias entre los diseños de arquitecturas e interfaces, el modelado de los datos, la seguridad e incluso la distribución y orquestación de tareas. Este trabajo de tesis doctoral explora estos aspectos de una manera holística, integrando tecnologías y estándares existentes en el diseño y construcción de arquitecturas de datos para IoT seguras e interoperables, considerando modelado y representación ontológica de los datos y explorando también la distribución y orquestación de tareas entre el borde y la nube. Como resultado, se presentan tres contribuciones principales, orientadas a la exploración de las arquitecturas interoperables y seguras, la distribución y orquestación de tareas entre el borde y la nube y finalmente sobre la representación de conceptos de seguridad y privacidad de los datos en este nuevo paradigma. En estas contribuciones se ofrecen diversos escenarios y bancos de prueba de las mismas, demostrando su relevancia y valor de cara al desarrollo y avance de estas tecnologías.