Arquitectura para la gestión de datos en un campus inteligente

Resumen

Introducción y Motivación En la actualidad, las tecnologías de la información y comunicación (TIC) se han convertido en herramientas invaluables en el desarrollo de la sociedad. Estas tecnologías están presentes en las empresas, la medicina, la educación, etc. Prácticamente la sociedad ha llegado a un punto en que el principal asistente en cada una de las actividades son las TIC. Esto ha permitido la globalización de todas las áreas donde estas son aplicadas. Las ventajas del uso de las TIC han permitido mejorar y automatizar los procesos en todo nivel, sea en una empresa, una ciudad, una universidad, un hogar, etc. Para hacerlo, las tecnologías se ajustan a las necesidades del usuario y son capaces de interactuar con él, incluso, están en capacidad de interactuar entre sí sin la intervención de un humano. ¿Pero cómo lo hacen y para qué? Las nuevas tecnologías ahora integran varios sistemas y plataformas que están en la capacidad de adquirir información de las personas y sus entornos, analizar esta información y tomar decisiones con base en los resultados del análisis. Estas decisiones se ven plasmadas, por ejemplo, en la mejora de las ventas de una empresa o en la mejora de los procesos de manufactura. Como estos, existen muchos ejemplos que son resultado de numerosas investigaciones que tienen como objetivo mejorar la calidad de vida de las personas en ecosistemas sostenibles. Uno de estos ecosistemas que ha adquirido gran importancia recientemente son las ciudades inteligentes. El valor de las ciudades inteligentes se basa en satisfacer las necesidades de los miembros de su comunidad en armonía con la naturaleza. Esto involucra una mejor administración de los servicios como el transporte, la generación y consumo energético, la seguridad, la gobernabilidad, etc. Sin embargo, transformar una ciudad común en una ciudad inteligente requiere de muchos esfuerzos y recursos, tanto económicos como humanos. Ante este problema, es necesario contar con escenarios similares que incluso sirvan como un banco de pruebas para la implementación de tecnologías y que su implementación en entornos más grandes sea efectiva y con los recursos adecuados. Desarrollo. Las universidades, como generadoras de conocimiento, son las llamadas a realizar los procesos de implementación, pruebas y generación de nuevas tecnologías. Su ambiente, administración y organigrama estructural, sumada a extensas áreas que conforman sus campus, permite compararlas con pequeñas ciudades. Esto permite establecer una línea base donde se apliquen todos los componentes necesarios para transformarlos en campus inteligentes (smart campus). Los campus inteligentes buscan mejorar la calidad de la educación a través de la convergencia de nuevas tecnologías. Es importante establecer que un campus universitario pone a disposición de los estudiantes y los miembros de la comunidad todas las condiciones para garantizar la calidad de la educación. Los campus inteligentes, al igual que las ciudades inteligentes, basan sus entornos en satisfacer las necesidades de sus miembros; para esto, es necesario crear procesos o sistemas que adquieran información sobre ellos. Es por esto, que el Internet de las cosas (IoT, acrónimo en inglés de Internet of Things) se convierte en uno de los componentes necesarios para la transformación de un campus tradicional. La información recolectada necesariamente debe convertirse en conocimiento para ejecutar acciones con base en este conocimiento. Estas acciones responden a una toma de decisiones efectiva y eficiente que satisfaga las necesidades de las personas. Para realizar el análisis de datos es necesario contar con una arquitectura que gestione un gran volumen de datos independientemente de su formato. La tecnología que ofrece estas capacidades es el big data, su integración al campus inteligente genera una estructura lo suficientemente robusta para soportar toda la carga del IoT y el análisis de datos requerido por los usuarios. Estas tecnologías, en compañía de la computación en la nube (cloud computing), permiten a los miembros del campus inteligente desarrollar sus actividades en total armonía con los recursos y la naturaleza. Este trabajo de investigación está enfocado en proponer una arquitectura para la gestión de datos en un campus inteligente. Este enfoque trata todas las variables que incluyen en la educación universitaria. Descubrir estas variables, tratarlas y establecer sus relaciones entre sí, requiere de la integración de las tecnologías mencionadas incluso con modelos de inteligencia articial que permitan tomar acciones sobre los resultados del análisis de datos. Conclusiones Las organizaciones buscan aprovechar la información que se genera diariamente de la interacción con sus clientes definiendo cuáles son sus intereses y necesidades. El mismo concepto se puede replicar en el campo educativo y, de esta manera, brindar una educación más eciente basada en las características o patrones presentados por cada individuo. Este trabajo incluye nuevos conceptos que pueden considerarse como un componente que ayuda a mejorar la educación mediante el uso de las TIC. Este estudio permite analizar e identicar las arquitecturas de análisis de datos en función de las necesidades de un campus universitario, considerando, como base principal, el volumen, las múltiples fuentes y la variedad de los datos. Para abordar el problema de la educación y los campus universitarios, ha sido necesario realizar un análisis específico de las características estos campus. Un campus universitario es un conjunto de infraestructuras, como aulas, bibliotecas, laboratorios, facultades, sistemas informáticos, etc., donde la comunidad universitaria puede desarrollar actividades para su aprendizaje. Pero el estudio no se centra únicamente en la infraestructura, sino que hace uso de las tecnologías para garantizar la calidad de la educación al ofrecer servicios orientados en satisfacer las necesidades de cada persona. La clave de la educación en las universidades está en los nuevos modelos educativos que, a través del análisis de datos, buscan descubrir cómo aprenden los estudiantes y generan ambientes propicios que se adaptan a esas necesidades. Una vez que se define que cada estudiante tiene necesidades especícas y que estas pueden medirse en variables, es posible crear un campus inteligente que aprenda sobre sus miembros generando un ciclo que ayude a superar estos problemas. Los campus universitarios generalmente comparten una infraestructura genérica, basada en un modelo cliente-servidor y su estructura organizativa responde de manera similar a la de una gran empresa. Estos componentes deben ser analizados, reutilizados y actualizados para crear un campus inteligente. Un campus inteligente aporta varias mejoras a la gestión de un campus tradicional en temas como la seguridad, el manejo de recursos, el aprendizaje, etc. Si consideramos cuestiones técnicas, es importante mencionar que independientemente, un campus universitario a través de una plataforma de BI puede analizar los datos académicos de los estudiantes y tomar decisiones que contribuyan al aprendizaje. Sin embargo, un análisis a mayor escala no es suficiente por el elevado número de variables que incluyen aspectos sociológicos, académicos y financieros. La inclusión de variables sacrica el almacenamiento y el procesamiento, por lo que la aplicación de tecnologías como el big data se presenta como una solución que garantiza la inclusión de diversas fuentes y un procesamiento efectivo que mejora considerablemente la toma de decisiones. Referencias Bibliográficas. Atzori, L., Iera, A., y Morabito, G. (2010). The Internet of Things: A survey. Computer Networks, 54 (15), 2787_2805. doi: 10.1016/j.comnet.2010.05.010 (citado en 3) Bascopé, M., Perasso, P., y Reiss, K. (2019). Systematic review of education for sustainable development at an early stage: Cornerstones and pedagogical approaches for teacher professional development. Sustainability, 11 (3), 719. doi:10.3390/su11030719 (citado en 3) Bean, J. P. (1983). 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