Nuevos espacios de la información

TOMáS DE MIGUEL

RedIRIS

La Internet del futuro y la I+D

La introducción en Internet de nuevas tecnologías, como dispositivos móviles de cuarta generación, sensores o redes de muy alta capacidad, abren un nuevo horizonte de posibilidades al desarrollo científico.

 Internet es un fiel reflejo de la sociedad actual. En la Red podemos encontrar ya de todo: comercio, ocio, cultura, política y, por supuesto, ciencia. Información que ofrece cualquiera, desde cualquier parte del mundo, y todo ello a una velocidad impensable hace solo unos años. Internet es un medio de comunicación y un soporte de información, DESTACADOSPerfil: Tomás de Miguel
construido físicamente como una red de redes. Una red que permite conectar recursos, tanto físicos (instrumentos, repositorios o sistemas de procesamiento de información) como lógicos (programas, bases de datos o analizadores).

La introducción de la Web (World Wide Web) en 1990 produjo un cambio fundamental. La Web nació como una aplicación más de los científicos y para los científicos. En concreto, para los investigadores del CERN (Organización Europea de Investigación Nuclear), que necesitaban compartir información científica textual de forma sencilla y flexible. Pero con la introducción de la información gráfica la idea creció muy rápidamente, sobrepasando todos los límites previstos y provocando la expansión de Internet a toda la sociedad.

Después de 20 años, el modelo esta totalmente integrado en nuestro quehacer diario y ya hay una generación para la que juega un papel esencial en su vida cotidiana, de ahí que se hable de «la sociedad de la información». En todas las áreas la creación, almacenamiento, control, transporte o difusión de la información tiene ahora una importancia estratégica enorme y es uno de los sectores económicos fundamentales en los países desarrollados porque contribuye decisivamente a mejorar la productividad y permite acceder a mercados más amplios. Al ser el instrumento fundamental de comunicación de ámbito mundial, se ha convertido en un recurso público del que dependen empresas, administraciones y personas en general.

Desde su creación se ha convertido en el más poderoso instrumento de colaboración disponible para el científico, porque ofrece los cauces más ágiles y flexibles para compartir información.

El factor clave para conseguirlo ha sido la aceptación de estándares abiertos como HTML, HTTP y sobre todo IP, que es el protocolo fundamental de Internet. Los estándares abiertos han permitido que fabricantes, proveedores y consumidores puedan utilizar las mismas tecnologías sin coste e, incluso, contribuir a Gran parte de las comunicaciones entre clientes y servidor, que ahora se llevan a cabo localmente en un domicilio o una empresa, van a convertirse en comunicaciones globales con la nubemejorarlas proponiendo modificaciones a los estándares. Esto no es válido solamente para las tecnologías de comunicaciones, también se aplica a la información, como en el caso de Wikipedia o de YouTube, una compañía que existe desde hace pocos años y ahora reproduce tres mil millones de vídeos al día. Pero, con todo, el ejemplo más relevante es el de las redes sociales (Web 2.0), como Facebook, Tuenti, LinkedIn o SecondLife. Eso no quita para que puedan existir también servicios basados en esos mismos estándares con los que desarrollar aplicaciones por las que se pueda cobrar por su uso como, por ejemplo, Amazon o AppleStore. La clave está en que todas las opciones son posibles.

Además, cada vez es mas frecuente transferir imágenes, vídeos e incluso comunicaciones telefónicas y de televisión, lo que hace crecer mucho el tráfico por la Red. A nivel profesional se ha incrementado espectacularmente la utilización de Internet en los negocios, desplegándose intranets y extranets para sus operaciones del día a día. Esto ha permitido colaborar de forma mucho más flexible y al mismo tiempo reducir costes, generándose demanda de nuevos servicios que requieren más ancho de banda.






La Internet móvil
Aunque todavía la mayoría de los usuarios acceden a Internet en su oficina o en casa desde un PC fijo, esto está cambiando muy rápidamente. Uno de los factores que van a suponer un mayor impacto en Internet para los próximos años empieza a ser la forma en que los usuarios acceden a la Red.

Cada vez se utiliza una mayor variedad de dispositivos, desde el PC portátil al netbook y, más recientemente, los smartphones y los tablets, que interaccionan con otros usuarios de muy diversas formas, desde la tradicional conexión telefónica o los SMS a los chats, las redes sociales o la videoconferencia.

La posibilidad de disponer de conexión a Internet en el móvil permite al usuario estar conectado permanentemente esté donde esté. Es decir, estar siempre presente en Internet. En estos momentos el 57% de los usuarios que disponen de conexión se relacionan más a través de Internet que en la vida real y los El primer efecto de esta globalización es la posibilidad de disponer de plataformas integradas de servicios que, con pequeñas diferencias, serán útiles a cualquier usuariojóvenes de entre 8 y 18 años invierten una media de siete horas y media al día entre ver la televisión, los videojuegos o accediendo a Internet a través del móvil. En España el número de teléfonos móviles (51 millones) ya supone más del doble del número de teléfonos fijos (unos 20 millones).

Mientras aumenta su número, el coste de los dispositivos continúa bajando de precio y de peso, al tiempo que la potencia, la flexibilidad de uso y la autonomía aumentan. Se calcula que en menos de una década habrá 50.000 millones de dispositivos conectados a Internet, en lo que será una auténtica sociedad global presente en la Red.

Este proceso de mejora no ha terminado en absoluto. Aunque el acceso a Internet es posible con las actuales redes 3G o WiFi, ya está en marcha la cuarta generación de redes móviles (basada en LTE o WiMax), con la que es posible disponer de velocidades de conexión similares a las de los terminales fijos actuales.

Las posibilidades que ofrece la movilidad de los dispositivos a los investigadores son infinitas. Además de poder acceder a los datos de un experimento en tiempo real desde cualquier parte y compartir los resultados inmediatamente con otros colegas, también permite manipular instrumentos o controlar varios experimentos a la vez, sin necesidad que tener que estar delante de cada uno de ellos.


La Internet de las cosas
Internet comenzó con la conexión de equipos informáticos especializados. Más adelante se pasó a conectar los ordenadores centrales con equipos de usuario y todos ellos entre si. Sin embargo para los próximos años el factor dominante de la rápida evolución tecnológica va a ser la incorporación de ciertos dispositivos, como sensores y actuadores, con presencia en la Red, y que interactuarán unos con otros.

Se trata de incluir pequeños ordenadores en los objetos cotidianos (casas, coches, electrodomésticos o incluso sobre el cuerpo humano). Pronto estos dispositivos se harán más pequeños, consumirán menos energía y serán mucho más baratos y entonces Internet crecerá rápidamente en cientos de miles de millones de nuevos agentes. Cada uno de esos pequeños agentes estará siempre conectado y recogiendo, transmitiéndo o gestionando la información de forma inmediata. Gracias a esa información mejorará la calidad de vida y se reducirán los costes en los negocios, el transporte, la salud o la energía, al poder proporcionar servicios a medida, muy ajustados a las necesidades de cada usuario.

Donde primero se empieza a manifestar este cambio es en el terreno de la experimentación. Los científicos disponen de dispositivos que, distribuidos por el laboratorio o por el entorno que se desea investigar, permiten obtener mucha más información que antes, mucho más completa y en mucho menos tiempo.

Los primeros campos donde se va a desarrollar la Internet de las cosas son en la experimentación de fenómenos naturales en entornos peligrosos (como zonas volcánicas) o en los que el observador puede alterar la observación con su presencia.

Un buen ejemplo de ello es el proyecto LifeWatch que consiste en una infraestructura tecnológica para obtener datos de biodiversidad conectando estaciones biológicas situadas en diferentes partes de Europa. Cada parque dispone de una red de sensores que envían su información a través de redes inalámbricas a una estación que recoge y procesa todos los datos de manera que el biólogo tiene a su alcance toda la información en tiempo real y puede analizarla y compartirla con sus colaboradores, estén donde estén.

No todos estos dispositivos entregarán directamente la información para que pueda ser procesada por humanos. La verdadera revolución de la Internet de las cosas está en la comunicación máquina a máquina. La forma de incrementar sensiblemente la eficiencia y ofrecer mejores oportunidades es desarrollar la comunicación y el procesamiento de información entre máquinas, que gestionen información por sí solas sin intervención humana. De esa forma se podrá procesar mucha más información y presentar al usuario final una información mucho más elaborada.

Un factor clave para conseguir que el nuevo enjambre de dispositivos pueda acceder a la Red es que cada uno pueda identificarse de un modo único. El actual protocolo de Internet (IPv4) solo permite identificar 4.000 millones de elementos de red diferentes y todas esas identificaciones ya están asignadas o en proceso de asignación. Para hacer posible la Internet de la cosas es necesario disponer de muchos más identificadores (direcciones IP). Por eso se desarrolló hace unos años un nuevo protocolo (IPv6) con el que es posible asignar trillones de direcciones por persona. En total hasta 3,4 x 1038 direcciones para todo Internet. IPv6 está totalmente operativo y todos los PCs lo incorporan desde hace años, pero al ser incompatible con el tradicional IPv4 su despliegue efectivo es todavía reducido. Se espera que con el agotamiento, cada vez más próximo, de las direcciones IPv4, se acelere su uso efectivo en los próximos años.


La Internet en la nube
El aumento de las comunicaciones de máquina a máquina, la introducción de sofisticados dispositivos móviles capaces de procesar mucha información, pero con poca o nula capacidad de almacenamiento, y el aumento masivo del volumen de datos a manipular han llevado a desarrollar el concepto de virtualización de infraestructuras y servicios o computación en la nube (Cloud Computing). Consiste en desplegar una infraestructura que permita almacenar, procesar y recuperar información desde cualquier parte de Internet y que pueda valer para cualquier comunidad de usuarios.

El primer efecto de esta globalización es la posibilidad de disponer de plataformas integradas de servicios que, con pequeñas diferencias, serán útiles a cualquier usuario. Un buen ejemplo es la experiencia de Apple, que ha desplegado una plataforma (Apple­Store) y un modelo de negocio para el que cualquier desarrollador puede crear nuevos servicios, creando un mercado único para todos los usuarios con independencia de su área de interés. Apple también ha dando lugar a una nube (iCloud) en la que los usuarios pueden tener sus aplicaciones y contenidos.

La virtualización permite desplegar una plataforma (una nube) específica y diferente para cada comunidad de usuarios, pero utilizando las mismas tecnologías y compartiendo los mismos recursos básicos. Surge un nuevo sector económico para proporcionar plataformas de servicios comunes a numerosas comunidades de usuarios cuyo objetivo es optimizar globalmente el uso de recursos.

Además, este modelo permite ajustar mucho más el consumo y la demanda. Solo es necesario pagar por los recursos consumidos, en vez de por los recursos adquiridos, sean usados o no. Por ejemplo, en una red de supercomputación grid cada usuario reserva los recursos que necesita para su cálculo El entorno de las redes académicas para la investigación y el aprendizaje va a experimentar un cambio profundo en los próximos añosdurante un periodo de tiempo. Después esos mismos recursos estarán disponibles para usuarios de cualquier otra organización.

La convergencia entre las tecnologías web y la virtualización va a ser la base para idear la nueva generación de servicios para Internet, lo que se conoce como la Internet del futuro (FI). Será el medio para poder superar muchas de las barreras actuales. Por ejemplo, en la investigación médica los datos sanitarios solo pueden ser manipulados por profesionales del centro al que pertenecen los enfermos. También los datos sobre energía solo pueden ser empleados por las compañías eléctricas. En la Internet del futuro todos esos datos podrán ser reutilizados, con las debidas autorizaciones, en muchos otros contextos, generando un ecosistema de servicios en el que se accederá a un volumen inmenso de datos de forma ágil y personalizada para cada usuario.


Redes de alta capacidad
El modelo de computación en la nube se basa en la existencia de redes de transporte muy potentes con inteligencia de red avanzada y capacidad para compartir y extraer valores de los datos existentes. Gran parte de las comunicaciones entre clientes y servidor, que ahora se llevan a cabo localmente en un domicilio o una empresa, van a convertirse en comunicaciones globales con la nube.

El desarrollo tecnológico y el aumento en el uso de la Red reduce los costes de las comunicaciones y, en consecuencia, favorece el desarrollo de nuevos servicios que utilizan cada vez más capacidad de la Red, lo que obliga de nuevo a los operadores de telecomunicaciones a aumentar la capacidad de sus redes troncales.

En 2006 se estimó que se intercambiaron 161.000 millones de GigaBytes en Internet. En 2010 el tráfico se ha multiplicado por seis, hasta los 988.000 millones de GigaBytes. Este ciclo constante de más capacidad, que genera nuevos servicios, que consumen mas recursos, se ha venido sucediendo durante dos décadas y no parece que vaya a cambiar en los próximos años.

En España, cuando se creo RedIRIS (Red Académica y de Investigación Española) en 1988, la velocidad en cada enlace que componía la Red era de 9,6Kbps. En 2011, con la nueva RedIRIS-NOVA cada enlace de la Red permite, con la tecnología que se está desplegando actualmente, decenas de canales a una velocidad de 10Gbps, lo que supone 80 millones de veces más rápida.

Para poder seguir creciendo en esta proporción es necesario utilizar la tecnología de fibra óptica, que se refiere al medio, y la tecnología asociada a la transmisión de información, como pulsos de luz a lo largo de un filamento de vidrio o de plástico o fibra. La fibra óptica transporta mucha más información que un cable convencional de cobre, no está sujeta a interferencias electromagnéticas y permite cubrir distancias mucho mayores sin necesidad de regenerar la señal, de ahí que desde hace años se utilice masivamente para las comunicaciones transcontinentales y que ya se empiece a utilizar en la conexión a Internet de cada domicilio (FTTH – fiber to the home).

La nueva generación de redes ópticas está empezando a explotar realmente las capacidades de comunicación de los cables ópticos. Cada hilo de fibra soporta hasta 128 canales ópticos con las tecnologías actuales, y cada canal óptico suele ser de hasta 10Gbps. Pero ya existen canales de 40Gbps, 100Gbps y hasta 1.000Gbps. Ello supone que las posibilidades de crecimiento para el futuro son todavía mucho mayores.


Conclusión
El entorno de las redes académicas para la investigación y el aprendizaje va a experimentar un cambio profundo en los próximos años. La introducción de las nuevas tecnologías de la Internet del futuro va a producir cambios en la naturaleza del proceso científico y en la forma de entender el aprendizaje.

Aunque no es posible conocer en detalle como se van a concretar esos cambios y no es descartable que aparezcan otras tecnologías. Ciertas áreas, como las relacionadas con los dispositivos móviles, los sensores o las redes de alta capacidad, van a ser sin duda claves en la configuración del escenario que se perfila para la próxima década.

Los primeros demandantes de esas nuevas tecnologías son las grandes instituciones y proyectos científicos, como CERN, EGI, PRACE o ITER, que despliegan poderosos instrumentos científicos sobre los que trabajan miles de investigadores distribuidos por todo el mundo. Esto ya exige potentes redes de comunicaciones para mover, almacenar y procesar enormes volúmenes de datos.

En algún caso la Red va incluso a formar parte del instrumento científico, como en el proyecto eVLBI para la observación de objetos celestes sincronizando gran número de radiotelescopios ubicados en distintas partes de la Tierra con un centro que se encuentra en Holanda (JIVE). En este proyecto, la red de datos es un elemento del instrumento virtual formado por la red de telescopios.

La Internet en general y las redes académicas en particular han evolucionado desde un puro medio de transporte de datos a un entorno de comunidades globales que comparten recursos y objetivos.

La Internet del futuro va a permitir introducir nuevas formas de colaboración, va a ofrecer muchas más posibilidades a los investigadores, que van a poder disponer de más medios y más datos para sus investigaciones y van a tener mucha más facilidad para compartirlos con sus colegas en cualquier parte del mundo. Las oportunidades que se ofrecen para el futuro son inmensas y en muchos aspectos difíciles de imaginar en estos momentos.

Perfil: Tomás de Miguel

Doctor Ingeniero de Telecomunicación de la Universidad Politécnica de Madrid (1987) y director de la Red Académica y de investigación Española RedIRIS desde 2005. Anteriormente ha sido profesor en la E.T.S.I de Telecomunicación de la UPM, donde ha impartido cursos de Informática y Comunicaciones y ha desarrollado su actividad investigadora en el Departamento de Ingeniería de Sistemas Telemáticos (DIT). Hasta su incorporación a RedIRIS fue responsable de los servicios de Informática y Comunicaciones de la E.T.S.I. Telecomunicación UPM, contribuyendo al despliegue de la red local de alta velocidad y el desarrollo de servicios a través de Internet.

Publicado en Núm. 07


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