IOTA como ancla de confianza en el proyecto NEDO
TL;DR:
Un proyecto de investigación patrocinado por la mayor organización de gestión pública de Japón, NEDO (The New Energy and Industrial Technology Development Organization), en el que participan varias organizaciones japonesas, ha demostrado la viabilidad de IOTA como infraestructura para asegurar los datos industriales críticos. Durante el proyecto, se probó la Tangle de IOTA como pilar de confianza para sistemas de mantenimiento basados en el riesgo desplegados en centrales eléctricas, plantas energéticas, plantas industriales, petroquímicas y plantas de refinado de petróleo, con excelentes resultados para probar la viabilidad de IOTA como ancla de confianza para datos críticos.
Anunciado por primera vez en octubre de 2020, un importante proyecto de investigación entre la Fundación IOTA y NEDO llegó a su conclusión con éxito en febrero de 2022. NEDO es la mayor organización de gestión pública de Japón que promueve la investigación y el desarrollo, así como el despliegue de tecnologías industriales, energéticas y medioambientales. El objetivo del proyecto era desarrollar y experimentar con tecnologías novedosas para reforzar la seguridad, la longevidad y la durabilidad de activos de infraestructuras críticas como centrales eléctricas y plantas industriales en Japón y en el extranjero. En el proyecto participaron varias empresas japonesas de renombre especializadas en infraestructuras críticas, como OMC, IMC y Best Materia.
El principal caso de uso en el que se basa el proyecto es el mantenimiento basado en el riesgo (RBM). El RBM da prioridad a la asignación de recursos de mantenimiento a los activos (por ejemplo, motores, turbinas o bombas) que conllevan más riesgo en caso de fallo. Las actividades de mantenimiento en una instalación se optimizan para reducir el riesgo de fallo, que se mide como la combinación de la probabilidad de fallo (PoF) y las consecuencias del fallo (CoF).
En concreto, los procesos de mantenimiento se llevan a cabo en los activos de las infraestructuras críticas que tienen una mayor probabilidad de fallo y que, al mismo tiempo, corren el riesgo de sufrir las consecuencias más negativas del mismo; por ejemplo, activos como los generadores de vapor de las centrales nucleares podrían provocar riesgos humanos o pérdidas económicas.
Para funcionar, el proceso de gestión de riesgos necesita los datos de los activos de la central, como el historial de vibraciones procedentes de un motor o el caudal que pasa por una bomba o una tubería de vapor. Estos datos pueden proceder de inspecciones periódicas o de dispositivos de detección que controlan los activos (como caudalímetros, odómetros, barómetros o giroscopios).
Una vez recopilados los datos y teniendo en cuenta los incidentes y datos anteriores, se determinan los activos que deben someterse a operaciones de mantenimiento. Tradicionalmente, estas decisiones han sido tomadas por expertos; sin embargo, debido al envejecimiento de la población japonesa, estos expertos están llegando a la edad de jubilación y sus conocimientos se van perdiendo poco a poco. Ahí es donde entra en juego el proyecto de investigación de NEDO. La idea principal del proyecto es sustituir a los expertos humanos por un sistema de inteligencia artificial (IA) capaz de tomar decisiones utilizando los datos anclados en el ledger distribuido de IOTA y los conocimientos de los expertos capturados y encarnados por la IA.
Los datos de confianza y la Tangle
Un aspecto crítico de cualquier sistema basado en la IA son los datos fiables. Esto es especialmente cierto en el caso del sistema NEDO RBM, centrado en las infraestructuras críticas, donde las consecuencias de unos datos no seguros podrían ser catastróficas. Por ejemplo, si un pirata informático accede y modifica los datos, la siguiente ronda de predicciones del sistema de mantenimiento basado en el riesgo no será precisa. Como resultado, el mantenimiento no se realizará en los activos que lo necesiten, lo que aumentará drásticamente el riesgo de fallo.
En situaciones como ésta, el uso de IOTA junto con una IA y un RBM es una solución esencial: IOTA actúa como ancla de confianza para los datos de los activos de la planta que se introducen en la IA, garantizando la auditabilidad, inmutabilidad y seguridad de los datos.
Las principales consideraciones para utilizar IOTA en el sistema NEDO RBM son:
- Dado que los datos son proporcionados por múltiples partes interesadas (inspectores, directores de planta, autoridades públicas, etc.) es necesario establecer un sistema descentralizado que no privilegie a ningún grupo de actores. Para cumplir este objetivo, se ha elegido a IOTA Tangle por su escalabilidad y capacidad de transferencia de datos, que no cubren otros productos DLT del mercado.
- Los datos de los activos de una planta son altamente sensibles, lo que los convierte en un candidato ideal para una versión privada (o «autorizada») del Tangle de IOTA. Este Tangle privado puede, además, anclarse en la red principal pública para una mayor seguridad de los datos, sin revelar ninguna información.
- Las capacidades de transferencia de datos de la Tangle permiten a las distintas partes interesadas obtener un acceso seguro a los mismos datos inmutables simplemente desplegando un nodo Hornet. Esto facilita la ampliación de los consorcios con un esfuerzo y unos costes asociados mínimos.
Dado que la durabilidad de los datos es un factor crítico (en casos industriales como éste, los datos deben archivarse durante años), el despliegue del permanode Chronicle de IOTA (basado en ScyllaDB) está en orden. Chronicle, de serie, es capaz de indexar y archivar todos los mensajes de datos que pasan por el Tangle, independientemente del volumen de datos. Si es necesario, los datos también pueden reindexarse creando almacenes de claves y tablas ScyllaDB adicionales.
Setup de la arquitectura
La figura anterior muestra la arquitectura del prototipo de experimentación desarrollado durante el proyecto de investigación NEDO. Bajo la dirección técnica de la Fundación IOTA, el prototipo fue desarrollado por Fujisoft, el socio de referencia de la Fundación IOTA en Japón. El prototipo ha demostrado la viabilidad del enfoque arquitectónico y ha sido validado funcionalmente por IMC y OMC, las empresas japonesas que actúan como usuarios finales en el proyecto.
Los cuatro elementos del prototipo de experimentación son
Los sistemas de captura de datos de RBM: Son los sistemas que proporcionan los datos de los activos de la planta.
Los procesos ETL (Extract Transform and Load): Son los ETL que toman los datos de los Sistemas de Captura de Datos RBM y los anclan al IOTA Tangle. Este prototipo utiliza IOTA Streams y la libreria de anchor como mecanismo de anclaje. Con IOTA Streams nos aseguramos de que los datos están correctamente encriptados, mientras que al mismo tiempo se garantiza que sólo los suscriptores autorizados pueden tener acceso a los datos.
Nodos Hornet conectados a una red Tangle privada que se ejecuta en la infraestructura de AWS en Japón: El despliegue de la Tangle privada se ha realizado utilizando las herramientas de IOTA «one-click Tangle». En el futuro, esta Tangle privada podría anclarse a la red principal utilizando un contrato inteligente de Assembly.
El Permanode Chronicle: Chronicle permite la durabilidad de los datos mediante la persistencia de todos los mensajes de datos transferidos a través del Tangle en un clúster ScyllaDB desplegado en AWS. Chronicle simplemente recibe notificaciones MQTT de los nodos Hornet y persiste los datos. El mismo mecanismo puede utilizarse para indexar los datos de forma personalizada si las futuras aplicaciones tienen esa necesidad.
Estos cuatro pilares garantizan que todos los datos de RBM sean capturados y anclados para que se almacenen de forma segura e inmutable. A partir de ahí, el sistema de IA tomará los datos, utilizando otro ETL por ejemplo, los verificará a través de IOTA y ejecutará los algoritmos de IA para determinar los activos que deben ponerse en mantenimiento. En el futuro, estas ejecuciones de IA también podrían hacerse auditables a través de IOTA, aumentando la transparencia, la auditabilidad y la trazabilidad de los procesos de RBM, permitiendo verificar la solidez de la IA y rastrear cualquier inconformidad en caso de fallo.
Según Tsunehisa Nakajima, Director de Operaciones de Fujisoft America, Inc: «Fujisoft America y Fujisoft Japan se han unido a este proyecto de NEDO como socios de IOTA. Como uno de los integradores de sistemas de confianza en Japón, hemos observado de cerca que las principales empresas japonesas han mostrado un gran interés en la tecnología blockchain en los últimos años. Los bajos requisitos de recursos de IOTA Tangle, las tarifas nulas y las transacciones rápidas han resuelto las barreras que muchas empresas japonesas han encontrado para adoptar la tecnología blockchain. Creemos firmemente que el brillante logro de este proyecto de NEDO promoverá la adopción de IOTA en el mercado japonés.»
Conclusión
El proyecto NEDO ha sido una fantástica oportunidad para probar la viabilidad de IOTA como ancla de confianza para los datos críticos. Los resultados de la experimentación son prometedores y van a servir como una aportación muy importante para la evolución y el establecimiento de arquitecturas de referencia para casos de uso de datos con IOTA. Y, por último, pero no menos importante, ha ampliado la comunidad IOTA a Japón, abriendo las puertas a futuras oportunidades en el país. Así, esperamos trabajar en proyectos de investigación e innovación con la comunidad IOTA en Japón y en todo el mundo para fomentar la adopción de las tecnologías DLT e IOTA.
