Ejercicios: El internet de las cosas

Explica qué es el internet de las cosas (IoT) y nombra tres objetos conectados que conozcas, indicando qué dato o «sentido» aporta cada uno.

¿Qué necesita un objeto cualquiera, por ejemplo una lámpara, para convertirse en un objeto conectado? Menciona al menos tres elementos y explica el papel de cada uno.

La figura muestra cómo se controlan varios aparatos de una casa desde el celular, con un elemento de la cadena marcado con ?. Indica qué elemento es y explica el camino que sigue la orden «encender la luz» desde que tocas la pantalla hasta que el bombillo se enciende.

Nombra tres objetos conectados de tu casa o de tu barrio y explica qué «trabajo» hace cada uno: medir algo, avisar de algo o automatizar algo.

Explica qué es la «app» de control de un dispositivo IoT y qué tres funciones suele ofrecer (ver el estado, dar órdenes, programar reglas automáticas).

Explica qué papel juega el router wifi en una casa conectada y qué les ocurre a los aparatos inteligentes de la vivienda cuando el router se apaga o se queda sin internet.

Explica qué caracteriza a una contraseña fuerte y por qué dejar «123456» en una cámara IP es un problema serio de seguridad.

Diferencia Bluetooth y wifi como formas de conectar un dispositivo: alcance, consumo de energía y un ejemplo de dispositivo típico de cada uno.

Un enchufe inteligente permite apagar el calentador desde fuera de la casa. Describe la cadena completa que sigue la orden (aplicación, redes, enchufe) y razona qué ocurre si el wifi de la casa deja de funcionar.

Compara un control remoto por infrarrojos con el control de un aparato a través de internet: alcance, necesidad de red y privacidad. Pon un ejemplo en el que claramente convenga cada uno.

Una manilla de actividad registra tus pasos y tu sueño. Razona qué sensores usa, dónde se guardan esos datos y qué aplicación los muestra. ¿Qué riesgo para tu privacidad ves en ese funcionamiento?

Un termostato inteligente «aprende» los horarios de la familia. Explica qué datos necesita registrar para conseguirlo, qué ahorro o comodidad aporta ese aprendizaje y qué riesgo de privacidad implica.

Explica qué es «la nube» en el contexto del internet de las cosas: dónde están realmente los datos y qué les ocurre a los dispositivos si la empresa cierra el servicio (casos reales de aparatos que se quedaron «tontos»).

Una ciudad instala sensores en los cupos de parqueo para indicar cuáles están libres. Describe la cadena completa (sensor, red de comunicación, plataforma, aplicación) y dos beneficios medibles del sistema.

Compara un dispositivo que funciona «en local» (toda la lógica dentro de la casa) con uno que depende de «la nube»: latencia de respuesta, privacidad y dependencia del fabricante, con un ejemplo de cada tipo.

Inventa una regla domótica útil y otra que sea una mala idea, ambas del tipo «si [condición], entonces [acción]». Justifica cada una pensando en falsos positivos y en qué pasa cuando la regla falla.

Diseña un sistema IoT que avise a una familia en el celular si la humedad de una planta baja demasiado: qué sensor usarías, cómo se conectaría, cómo llegaría el aviso y qué comportamiento tendría el sistema cuando no haya internet.

El propietario de una vivienda turística instala una cerradura inteligente conectada por Wi-Fi al router y afirma: «No me preocupa la seguridad: la cerradura tiene una contraseña de 16 caracteres aleatorios, así que nadie desde la calle puede forzarla». a) Rebate su afirmación identificando y justificando dos vectores de ataque reales contra la cerradura que no dependan de adivinar esa contraseña (por ejemplo, vulnerabilidades en el firmware/nube del fabricante o ataques a la red Wi-Fi local). b) Diseña una mejora en la arquitectura de red y de autenticación que aumente la seguridad del acceso remoto sin depender únicamente de la contraseña del dispositivo.

Una familia duda si instalar tres dispositivos domóticos: un termostato con sensor de presencia, un robot aspiradora con cámara de navegación y parlantes inteligentes en los dormitorios. Quieren automatizar su casa pero exigen que ningún dato de hábitos privados, planos de la vivienda o grabaciones de voz se almacene en servidores de terceros. a) Analiza para cada uno de los tres dispositivos qué tipo de datos sensibles recopila y justifica si es técnicamente viable que funcione al 100 % mediante procesamiento local (Edge Computing) sin conexión a la nube del fabricante. b) Establece un criterio técnico de decisión para rechazar o aceptar cualquier futuro dispositivo conectado en su hogar, basándote en la arquitectura de datos (local frente a nube) y la política de privacidad.

En un salón de clase inteligente con sensores de CO₂, temperatura y luminosidad, el sistema gestiona ventanas motorizadas, climatización y persianas. En una mañana fría de invierno (5,0 °C en el exterior), el salón registra 1400 ppm de CO₂ (aire viciado; umbral recomendado: 800 ppm), la temperatura interior es de 19,0 °C y la radiación solar directa ciega el tablero digital. a) Identifica los dos conflictos de actuación que surgen al intentar optimizar simultáneamente la salud de los estudiantes, la eficiencia energética y la visibilidad. b) Diseña el algoritmo de control mediante reglas condicionales (SI... ENTONCES...) que resuelva ambos dilemas, justificando cuál de los objetivos debe tener prioridad absoluta en caso de contradicción.

Un fabricante de básculas de baño inteligentes ofrece dos versiones del mismo producto: el modelo A cuesta 15,00 pesos y requiere crearse una cuenta gratuita en su aplicación móvil en la nube para registrar peso, grasa corporal y ritmos cardíacos; el modelo B cuesta 55,00 pesos y almacena los datos únicamente en la memoria interna y en la red local del usuario (sin servidores externos ni suscripciones). a) Explica cuál es el modelo de negocio oculto del modelo A: cómo monetiza el fabricante la diferencia de precio a costa de los datos biométricos del usuario y qué riesgos de perfilado comercial o con terceros (como aseguradoras) conlleva. b) Justifica técnicamente por qué el modelo B es más resistente a la obsolescencia programada y garantiza la soberanía digital del usuario a largo plazo, a pesar de su mayor costo inicial.

Reto del tema. Imagina que debes diseñar un prototipo robótico IoT para climatizar de forma autónoma un invernadero en tu localidad, optimizando el consumo según el tiempo meteorológico real.

1. Obtención de datos reales: Accede a la web del IDEAM, busca tu municipio y anota la temperatura máxima prevista ($T_{\max}$) para hoy (por ejemplo, $22,4\text{ \textdegree C}$).

2. Diseño y construcción virtual: En Tinkercad Circuits, plantea el diseño estructural y el circuito de un robot o trampilla automatizada. Conecta a una placa controladora (Arduino o micro:bit) un sensor de temperatura ($TMP36$) y un actuador (servomotor o motor CC) para la apertura física o ventilación.

3. Programación y conexión IoT: Programa el control para que, si la temperatura detectada supera el umbral de $T_{\max} - 2,0\text{ \textdegree C}$, el motor se mueva $90,0^\circ$. Añade y documenta en el código la función teórica que enviaría periódicamente estas lecturas por Wi-Fi a un servidor IoT mediante el protocolo MQTT.

4. Producto final: Entrega un informe breve (una página) con el enlace o captura del circuito en Tinkercad, el código implementado y una justificación técnica del chasis y la comunicación IoT.

Se valorará:

• Integración coherente de los datos del IDEAM en las condiciones del código.

• Montaje funcional del circuito (placa, sensor y actuador) en la plataforma virtual.

• Claridad y rigor técnico al justificar la estructura robótica y la arquitectura de datos IoT.