Arquitecturas inteligentes para gestión de sistemas ciberfísicos en ambientes IoT

Abstract

La necesidad de diseñar e implementar arquitecturas inteligentes impone grandes retos que exceden las capacidades del software desarrollado hasta el momento, pues no existen arquitecturas inteligentes que se adapten a los cambios del escenario físico y tomen decisiones en tiempo real. Esto significa que uno de los retos críticos en el problema planteado está en el campo de la ingeniería y arquitectura software, que tienen que estar dispuestos a entender la interactividad de cambios en las variables del entorno físico, lo cual implica que el enfoque dado a dichas arquitecturas debe redirigirse al diseño e implementación de un nuevo paradigma de inteligencia en los ecosistemas en los que actúan la ingeniería y la arquitectura. Para atacar las necesidades de inteligencia expuestas anteriormente, proponemos una arquitectura como marco de referencia inteligente, diseñada en torno a la exposición de servicios y microservicios dirigidos por eventos con la capacidad funcional de procesar eventos complejos, los cuales pueden ser configurados, parametrizados y direccionados, diseñando patrones que adquieren inteligencia. Estos patrones son diseñados e implementados de acuerdo con un análisis previo de las rutinas de comportamiento de objetos o personas en un escenario dado. La inteligencia radica en la forma de inferir nuevos eventos más complejos, con mayor significado semántico y ontológico, a partir de la suma de eventos simples. Esto nos permite implementar patrones de comportamiento relevantes detectados por dispositivos sensores (cámaras de videovigilancia, sensores visuales, sensores de detección de señales, de proximidad, etc.) instalados en escenarios físicos. El diseño de arquitectura propuesto está orientado al aprendizaje de los patrones, de tal forma que a partir de este aprendizaje, analice la serie de eventos y derive conclusiones de ellos, dependiendo si en los eventos analizados existen situaciones catalogadas como inusuales o de interés. Todo lo anterior le permite al sistema reaccionar y someter la información a un procesamiento en línea y mejorar en la toma decisiones. En nuestro caso, también proveemos inteligencia desde el software, dado que la inteligencia diseñada a través de los patrones es recursiva en la suma de capacidades de los diferentes comportamientos que puede adquirir un evento expuesto a través de un microservicio. En el cual, la inteligencia se debe al engranaje conjunto de los componentes en un ecosistema dado en el que actúe el microservicio (sistemas ciberfísicos, la nube, redes neuronales, inteligencia artificial, robótica, etc.). Además, la inteligencia radica en la forma como los servicios compiten por los recursos de información subyacentes en los dispositivos sensores y por las necesidades de competencia por la infraestructura del ambiente IoT y la nube.