Arquitecturas Cloud y Tecnologías Habilitadoras en la Transformación Digital

Cloud y Sistemas Conectados

Esta unidad aborda la transformación del almacenamiento y procesamiento de datos, pasando de lo local a la nube y sus arquitecturas derivadas.

3.1. La Cloud (Nube): Definición y Almacenamiento

Concepto: Servicio que ofrece almacenamiento masivo, aplicaciones y mantenimiento de equipos (servidores) localizados fuera de la empresa u hogar. Permite acceso ubicuo (cualquier lugar/dispositivo) con conexión a internet.

• Cambio de paradigma: Se pasa de la propiedad (comprar servidores) al servicio (alquilar capacidad).
• Responsabilidad: El proveedor aloja, protege y garantiza el acceso a los datos.

Tipos de Almacenamiento en la Nube

1. Almacenamiento de objetos: Para grandes volúmenes de datos no estructurados (fotos, vídeos, documentos). Es escalable y resistente. Ejemplos: Amazon S3, Azure Blob Storage.
2. Almacenamiento en bloque: Para aplicaciones que requieren baja latencia y acceso rápido (bases de datos, máquinas virtuales). Ejemplo: Amazon EBS.
3. Almacenamiento de archivos: Almacenamiento conectado a red (NAS) para colaboración entre usuarios. Ejemplo: Amazon EFS.
4. Almacenamiento en frío: Para datos de acceso poco frecuente (archivos históricos). Ejemplo: Amazon S3 Glacier.

3.2. Niveles de Servicio Cloud (Pirámide)

Se estructura tradicionalmente en una pirámide: Infraestructura (base), Plataforma (medio), Software (cima).

1. IaaS (Infraestructura como Servicio)

• Perfil: Administradores de Sistemas.
• Qué incluye: Recursos físicos/virtuales (servidores, redes, almacenamiento, virtualización).
• Función: Aprovisionar tecnología de alto nivel sin comprar hardware físico. Se gestiona vía API.
• Uso: Copias de seguridad, Big Data.
• Ventaja: Control total de la infraestructura por la empresa; pago bajo demanda.
• Seguridad: Alta, garantiza gestión de acceso e infraestructuras seguras.

2. PaaS (Plataforma como Servicio)

• Perfil: Desarrolladores de Software.
• Qué incluye: Entornos de desarrollo, motores de bases de datos, herramientas web.
• Función: Crear, probar e implementar aplicaciones sin preocuparse del sistema operativo (SO) o actualizaciones.
• Limitación: El cliente controla la aplicación, pero no el SO ni el hardware subyacente.
• Ventaja: Facilita la colaboración entre equipos deslocalizados.

3. SaaS (Software como Servicio)

• Perfil: Usuario Final (administrativos, sanitarios, etc.).
• Qué incluye: Aplicaciones listas para usar (Correo, CRM, ERP, Streaming).
• Función: Uso inmediato por suscripción. El proveedor mantiene, actualiza y asegura el software.
• Preocupación: Seguridad de los datos y limitación en personalización.

3.3. Ubicación Física: Data Centers

La nube reside en Centros de Datos (Data Centers): instalaciones con miles de servidores, sistemas de refrigeración y seguridad física.

• Project Natick (Microsoft): Experimento donde se sumergió un data center (864 servidores) en el Océano Pacífico. Resultado: Mantenimiento más barato y eficiente gracias a la refrigeración marina.
• Otras ubicaciones: Círculo Polar Ártico (para aprovechar el frío natural).

3.4. Nuevas Formas de Trabajo

La nube permite la deslocalización total:

1. Teletrabajo: Trabajo a distancia usando telemática. Flexibilidad horaria/física. Elimina desplazamientos.
2. Nómada Digital: Profesional que trabaja en remoto sin residencia fija, viajando mientras trabaja (ej. vivir en Bali con sueldo de Alemania).

Dato: El 92% del personal informático podría teletrabajar.

3.6. Rentabilidad y Seguridad de la Cloud

• Ventajas: Ahorro de costes (CAPEX a OPEX), almacenamiento "ilimitado", equipos de última gama sin compra, seguridad gestionada por expertos, resolución rápida de problemas (24/7), actualizaciones automáticas.
• Inconvenientes (Costes Ocultos): Coste de salida de datos (transferir de nube a local), coste de conectividad, dependencia del proveedor ("vendor lock-in").
• Estrategias: Híbridas y Multicloud (combinar proveedores para optimizar costes y reducir dependencia).
• Seguridad: Cifrado avanzado y biometría para control de acceso.

3.5. Arquitecturas de Computación: Edge, Fog y Mist

Debido al aumento masivo de datos (175 billones de GB previstos para 2025), la nube centralizada sufre latencia. Soluciones:

A. Edge Computing (Computación Perimetral)

• Definición: Infraestructura que acerca el procesamiento al origen de los datos (el borde).
• Función: Capa intermedia entre Nube y Dispositivo. Reduce latencia y ancho de banda al procesar datos localmente.
• Componentes: Plataforma analítica local para tomar decisiones sin ir a la nube.
• Aplicaciones: Vehículos conectados, control de pasajeros en trenes.

B. Fog Computing (Niebla)

• Concepto: "Nube cerca del suelo". Procesamiento en nodos de red (routers, gateways) previos al servidor.
• Impulsor: Cisco.
• Objetivo: Reducir latencia procesando en la misma red local.
• Aplicaciones:
  • Smart Cities: Semáforos que gestionan tráfico en tiempo real.
  • E-Salud: Wearables que detectan anomalías y avisan a sanitarios.
  • Videovigilancia: Cámaras que detectan comportamientos anómalos in-situ.

C. Mist Computing (Bruma)

• Concepto: "Niebla sobre el mar". Computación ligera integrada directamente en sensores y actuadores (microchips).
• Capacidad: Limitada, basada en reglas simples.
• Ejemplos: Termostatos domésticos, cámaras que detectan armas por imagen.

🏭 Unidad 4: Características de los Sistemas de Producción

Enfoque en la Industria 4.0, tecnologías disruptivas y gestión de datos.

4.1. Tecnologías Habilitadoras Digitales (TDH)

Herramientas clave para la transformación digital:

1. IoT (Internet de las Cosas):
   • Interconexión de dispositivos físicos con sensores/software.
   • Aplicación estrella: Gestión de residuos (contenedores inteligentes que avisan nivel de llenado $ ightarrow$ ahorro de transporte y CO2).
   • Dato: Se esperan 22.000 millones de dispositivos para 2025.
2. Inteligencia Artificial (IA):
   • Algoritmos para aprendizaje (Machine Learning) y reconocimiento de patrones.
   • ODS: Clave para acelerar los Objetivos de Desarrollo Sostenible (reducción pobreza, salud).
3. Big Data:
   • Procesamiento de datos masivos no estructurados.
   • Las 3 V: Volumen, Velocidad, Variedad.
   • Metadatos: Datos que describen otros datos (ubicación, hora, dispositivo en una foto).
   • Aplicaciones ODS: Fin de la pobreza (monitoreo), Hambre cero (rastreo necesidades), Salud (prever contagios).

1. Tecnología 5G:
   • Reducción de latencia, mayor velocidad, conexión masiva de dispositivos.
   • Sostenibilidad: Reduce consumo energético de la red un 90% y emisiones de CO2 un 15% (fomenta teletrabajo y transporte autónomo).
2. Robótica Colaborativa (Cobots):
   • Robots que comparten espacio con humanos. Tareas repetitivas (atornillar, soldar) en automoción. Son flexibles y seguros.
3. Ciberseguridad:
   • Protección de sistemas, redes y datos. Integridad y confidencialidad.
4. Fabricación Aditiva (Impresión 3D):
   • Creación de objetos por capas. Menos residuos, producción "in-situ" (ahorro transporte).
   • Usos: Prótesis (humanas y veterinarias - ej: perro Lucky), educación, implantes.
5. Realidades Inmersivas:
   • RV (Virtual): Mundo digital (formación peligrosa).
   • Metaverso: Mundo virtual social/económico.
   • Háptica: Simulación táctil.
   • Holograma: Imagen óptica láser.
6. Gemelos Digitales (Digital Twins):
   • Réplica virtual exacta de un sistema físico. Permite simulación y predicción (ej. aeroespacial, arquitectura).
7. Blockchain (Cadena de Bloques):
   • Base de datos descentralizada, inmutable y segura.
   • Origen: Satoshi Nakamoto.
   • Uso: Trazabilidad, contratos inteligentes, criptomonedas. Reduce tiempos bancarios (horas $ ightarrow$ segundos).

4.2. Productividad y Gestión Empresarial

• Productividad: Relación entre lo obtenido y los medios utilizados (mano de obra, materiales).
• Unidades Funcionales: RRHH (talento, nóminas), Producción, Finanzas, Innovación, Ventas.
• ERP (Enterprise Resource Planning): Software integral que centraliza datos de todos los departamentos. Líder mundial: SAP.

4.3. Sistemas Digitalizados Reales y Tecnología Disruptiva

• Sistemas Digitalizados: Transforman información analógica en digital (precisión, fácil almacenamiento). Ejemplos: Receta electrónica (antes papel), Historial clínico digital.
• Tecnología Disruptiva: Deja obsoleta a la anterior bruscamente. Ejemplo: Streaming (Netflix/Spotify) desplazó a videoclubs, descargas y formato físico.
• Economía Circular: Uso de plataformas compartidas y logística inversa (recuperar/reacondicionar productos).

4.4. Sistemas de Almacenamiento de Datos

Características clave: Capacidad, Rendimiento (velocidad), Fiabilidad (seguridad fallos), Recuperabilidad.

Unidades de Medida (¡Muy importante!)

Byte (B) $ ightarrow$ KB ($1024$) $ ightarrow$ MB ($1024^2$) $ ightarrow$ GB ($1024^3$) $ ightarrow$ TB ($1024^4$) $ ightarrow$ PB ($1024^5$) $ ightarrow$ EB ($1024^6$) $ ightarrow$ Zettabyte (ZB, $1024^7$).

Tipos de Almacenamiento

1- Clásicos:

• HDD (Magnético): Disco giratorio, cabezal mecánico. Barato, gran capacidad, pero ruidoso y frágil.
• SSD (Estado Sólido): Tecnología Flash. Sin partes móviles. Rápido, silencioso, menor consumo.
• Ópticos: CD/DVD/Blu-ray (Láser). En desuso.
• SSD M.2: Formato moderno conectado directo a placa base, muy rápido.

2- No Convencionales:

• Nube: Almacenamiento remoto.
• Definido por Software: Inteligente, multicloud, seguro.
• Cuánticos: Usan Cúbits (superposición 0 y 1 simultáneos). Potencia exponencial teórica.
• NAS (Network Attached Storage): Servidor propio en red con SO. Nube privada colaborativa.

Residuos (RAEE)

• Normativa: Directivas RAEE y RoHS (restricción sustancias peligrosas).
• Objetivo: Reciclar y recuperar materias primas críticas (germanio, magnesio, platino, titanio) vitales para la economía UE.

Consejos de Ciberseguridad

Actualizar dispositivos, contraseñas fuertes, antivirus, gestionar permisos de apps (micrófono, ubicación), desconectar Bluetooth si no se usa.