La P.I. para hacer frente a la tormenta

Nombre:Gangwon Embedded Software Cooperative Research Center
País / Territorio:República de Corea
Derecho(s) de PI:Marcas, Patentes
Fecha de publicación:12 de noviembre de 2012
Última actualización:2 de agosto de 2018


Mediante redes de sensores inalámbricos se podría haber contribuido a evitar el fuego que destruyó el templo Naksan, en Seúl (República de Corea) (fotografía: Iain Cunningham, 2002)

Antecedentes

La provincia de Gangwon, al nordeste de la República de Corea, además de tener una gran belleza natural, cuenta con una inmensa riqueza de recursos y es la principal fuente de agua potable de Seúl, la capital del país. Es una zona montañosa y poco poblada, y el turismo y la agricultura constituyen las bases de su economía. Aunque todo esto ha sido muy provechoso para Gangwon, la falta de infraestructura industrial, su localización geográfica y las características medioambientales hacen que la región sea más susceptible a los daños causados por los tifones, las fuertes lluvias y la nieve, los deslizamientos de tierras y los desastres naturales en general. En el empeño de transformar estos riesgos en oportunidades, en 2005 el Gangwon Embedded Software Cooperative Research Center (GEMS-CRC) desarrolló un peculiar sistema de alarma capaz de minimizar los daños causados por condiciones climatológicas extremas y desastres naturales.

El GEMS-CRC es un centro de investigación fundado en 2004 que está asociado a la Universidad Nacional Gangneung Wonju (GWN), en la provincia de Gangwon, y forma parte del proyecto de apoyo a la creación del centro de investigación cooperativa en tecnologías de la información (T.I.) de la Universidad. Dicho proyecto tiene un doble objetivo: en primer lugar, dar apoyo a los centros locales de I+D en el ámbito de las T.I. en seis provincias de la República de Corea mediante la prestación de asistencia para fomentar el desarrollo de sus industrias de T.I. con la comercialización de nuevas tecnologías. En segundo lugar, impulsar el desarrollo equilibrado del sector de las T.I. en la República de Corea, en el que prevalecen las empresas y las organizaciones situadas en las principales áreas metropolitanas, como Seúl.

Investigación y desarrollo

En los inicios de la I+D, en 2004, el GEMS-CRC decidió centrarse en la tecnología de redes de sensores inalámbricos para la vigilancia del medio ambiente, y más concretamente, en las redes de sensores ubicuos (USN). Este término se utiliza para describir una red de sensores inteligentes que pueden, eventualmente, ser ubicuos. La tecnología encierra un enorme potencial, ya que podría facilitar nuevas aplicaciones y servicios en diversos campos, por ejemplo, en la seguridad y vigilancia del medio ambiente. La capacidad de las USN para vigilar el medio ambiente atrajo la atención de los investigadores del GEMS-CRC, cuando constataron que dicha tecnología podía facilitar información fundamental en situaciones de desastre natural o de severas condiciones climatológicas mediante fotografías y lecturas del sensor obtenidas con instrumentos científicos, y la transmisión de tales datos a la estación de control remoto.

Pese a las potenciales ventajas de las USN, en 2012 la tecnología seguía siendo relativamente nueva y cada aplicación específica requería un alto grado de adaptación. Así, lo primero que tuvieron que hacer los investigadores de GEMS-CRC fue determinar los requisitos necesarios para que un sistema de USN pudiera aplicarse a la vigilancia medioambiental. Y llegaron a la conclusión de que las USN deben estar integradas por sensores autónomos distribuidos espacialmente a fin de supervisar distintas condiciones físicas o medioambientales, como la temperatura, el sonido, la vibración, la presión, el movimiento y los elementos contaminantes. Posteriormente, tales datos se reúnen mediante la red y se envían a la principal estación de control remoto. Los investigadores de GEMS-CRC descubrieron además que las USN modernas son bidireccionales, es decir que, además de enviar datos, también pueden recibir instrucciones, y por ello pueden ser objeto de control remoto. Estas USN se utilizan en diversas aplicaciones destinadas a empresas y consumidores, como la supervisión y el control de los procesos industriales, la supervisión del estado de funcionamiento de la maquinaria, la vigilancia del medio ambiente y el hábitat, la vigilancia de desastres, las aplicaciones sanitarias, las tecnologías de automatización de viviendas, la supervisión de la seguridad estructural de los edificios y el control del tráfico. Así, la organización decidió inventar una nueva tecnología de USN basada en la aplicación bidireccional.


Cómo funcionan las redes de sensores inalámbricos que utilizan la invención de GEMS CRC (fotografía: GEMS-CRC)

Tras adoptar una decisión sobre las USN y los criterios técnicos necesarios, los investigadores estudiaron la demanda de empresas y organizaciones a fin de determinar la mejor manera de desarrollar una tecnología de USN destinada específicamente a vigilar el medio ambiente. Lo primero que hubo que hacer fue investigar sobre la principal tecnología de USN existente para la vigilancia del medio ambiente y la prevención de desastres y determinar su viabilidad. Las redes no tienen ninguna utilidad sin la capacidad de comunicar, de suerte que es fundamental disponer de un protocolo de comunicación eficaz (formatos de mensajes digitales y reglas para el intercambio de los mismos). Cuando se emprendió la investigación, el principal protocolo de comunicaciones USN era Zigbee, que mejora la norma IEEE 802.15.4 (norma aplicada a las comunicaciones inalámbricas de baja velocidad), pues añade capas de red y seguridad y un marco de aplicación de las redes de datos de bajo consumo.

Aunque el protocolo Zigbee era el protocolo estándar, los investigadores observaron que planteaba muchos problemas al aplicarlo en situaciones reales de entornos exteriores e inhóspitos, entre otros, la necesidad de disponer los sensores en grupos y de sistemas de procesamiento de la información en tiempo real y de baja latencia (retrasos imperceptibles para los humanos). Ante esta situación, los investigadores decidieron desarrollar su propio protocolo, adaptado al uso a la intemperie, en condiciones ambientales difíciles. En 2005, GEMS-CRC inventó su propia tecnología adaptada a un protocolo de comunicación destinado específicamente a la aplicación de USN para la vigilancia del medio ambiente.

Denominado “protocolo bidireccional de línea para sensor inalámbrico” (Bi-WSLP), dicho protocolo desarrolla el sistema de comunicación bidireccional inalámbrica, la formación de redes de bajo consumo y el funcionamiento de la batería de larga duración en condiciones ambientales extremas. El Bi-WSLP permite además la formación rápida de redes y la transmisión rápida de datos de grandes archivos (como las imágenes). Gracias a dicha capacidad, puede transmitirse un gran volumen de datos, y los operadores de las USN pueden comprobar rápidamente las imágenes y los datos recibidos y suprimir, así, los elementos que constituyan falsos positivos. De este modo se mejora la fiabilidad de las USN, aspecto esencial en el éxito de la comercialización.

Una vez elaborado el protocolo Bi-WSLP, los investigadores sabían que el paso siguiente era contrastar la tecnología en un sistema de USN integrado por nodos de sensores, pasarelas, servidores y otros elementos informáticos de soporte físico y lógico. Dado el carácter innovador de la invención, GEMS-CRC tuvo que diseñar y aplicar un sistema de USN basado en el protocolo Bi-WSLP y efectuar los ensayos de campo necesarios. Tras un exhaustivo periodo de ensayos, el equipo de investigadores obtuvo un índice de fiabilidad de transmisión de datos de un 99%, lo que significa que no se produce prácticamente nunca una interrupción en la comunicación. Tras este éxito, el equipo tuvo que desarrollar tecnologías complementarias para el mantenimiento de las USN con protocolo Bi-WSLP. El mantenimiento de un sistema de USN es un aspecto fundamental, especialmente en aquellas USN que se instalan en condiciones ambientales difíciles e inaccesibles. GEMS CRC investigó las posibles necesidades de sus clientes potenciales y elaboró diferentes soluciones, por ejemplo, un sistema para medir el funcionamiento de las USN basadas en el protocolo Bi-WSLP y tecnología para instalar y mantener fácilmente el sistema.

Entre tales soluciones, una de especial importancia fue la aplicación de la tecnología OTA (inalámbrica) mediante un método que utiliza las funciones de comunicación bidireccional del protocolo Bi-WSLP. La tecnología OTA es esencial para la gestión remota de un sistema de USN o de otras tecnologías (como la tecnología por satélite), ya que permite llevar a cabo su mantenimiento a distancia. El método OTA desarrollado por GEMS-CRC permite efectuar las actualizaciones del firmware por control remoto. El firmware es un pequeño sistema operativo que “le dice” a la computadora cómo ha de funcionar, y constituye una parte esencial en múltiples tecnologías de uso cotidiano, como computadoras y teléfonos móviles. Cuando una computadora o un teléfono móvil requieren una actualización del firmware, normalmente la ejecuta el usuario. Sin embargo, en el caso de las USN con protocolo Bi-WSLP, el usuario no podrá acceder fácilmente al área en que opera el sistema de USN y, por tanto, no podrá actualizar el firmware. Mediante el método OTA, el firmware de un sistema de USN con protocolo Bi-WSLP puede actualizarse a distancia, sin que sea necesario efectuar trabajos de mantenimiento, lo cual ahorra tiempo y dinero. Además, como las condiciones ambientales rigurosas obligarán a colocar a cubierto las USN basadas en el Bi-WSLP, resultará mucho más seguro el mantenimiento del sistema.

Para que toda esta tecnología funcione correctamente, hace falta un programa informático de gestión específico, que debe instalarse en una computadora principal (un “servidor”) que recibirá los datos procedentes de los sensores y llevará a cabo otras funciones fundamentales, como las actualizaciones del firmware. Por ello, GEMS-CRC desarrolló un nuevo software de gestión para este fin específico, y lo instaló en sus propios servidores para probarlo y hacer una demostración de la tecnología Bi-WSLP a los posibles consumidores.


Prototipos y sistemas desarrollados para la tecnología Bi-WSLP (fotografía: GEMS-CRC)

Invención

La invención principal, esto es, el protocolo de comunicación Bi-WSLP, se basa en la topología en línea, que es la topología que habitualmente se utiliza para los dispositivos de control en el exterior. La topología en línea se aplica a muchos dispositivos, conectados todos ellos a un cable principal (la línea), y los datos enviados entre estos dispositivos se transmiten por dicho cable. Mediante el protocolo Bi-WSLP, el intercambio de comunicación es sumamente rápido; sin embargo, el software que se utiliza para ejecutarlo es muy pequeño y requiere poca memoria. La tecnología puede importarse fácilmente a diferentes plataformas de soporte físico, puesto que está escrita en lenguaje C, uno de los lenguajes de programación más generalizados. Por otra parte, el protocolo Bi-WSLP permite la transmisión de archivos de gran volumen (de nuevo, como las imágenes) y de datos de sensores comunes, como puedan ser la temperatura y la humedad. Además, la tecnología es muy flexible y puede modificarse fácilmente a fin de adaptarla a la norma IEEE 802.15.4.

BEl protocolo Bi-WSLP tiene dos intervalos diferentes de transmisión de datos: uno para la transmisión de datos comunes y de pequeño volumen captados por los sensores, y otro para la transmisión de datos de gran volumen. Al haber dos intervalos, los datos de pequeño tamaño pueden transmitirse sin importantes retrasos, mientras que los datos de gran volumen se transmiten simultáneamente. La invención desarrolla asimismo la transmisión bidireccional de datos, gracias a la cual el usuario no solo puede controlar inmediatamente el funcionamiento de los nodos de sensores, sino también recibir las respuestas casi en tiempo real. Por otra parte, el Bi-WSLP también desarrolla la tecnología OTA, que permite la actualización remota del firmware y reduce considerablemente los costos de mantenimiento.

Las patentes y la información sobre patentes

En cada etapa de los trabajos de I+D, GEMS-CRC elaboró detallados mapas de patentes (modelos gráficos de visualización de la patente) mediante búsquedas del estado de la técnica de patentes existentes, que tuvieron una importancia fundamental para la elaboración de los planes de P.I. de largo plazo. Las búsquedas fueron facilitadas por un abogado de patentes, y los mapas de gráficos de patente permitieron dirigir la atención en los tipos de tecnología que debían inventarse.

A fin de mantener la ventaja competitiva y fomentar la demanda de licencias, GEMS-CRC presentó algunas solicitudes de patente de la tecnología asociada al protocolo Bi-WSLP. En julio de 2006 se presentó la solicitud de patente de la principal tecnología de comunicación ante la Oficina Coreana de Propiedad Intelectual (KIPO) (#10-0777204), patente que la empresa obtuvo en noviembre de 2007. En la KIPO se presentaron además otras cinco solicitudes de patente relacionadas con el protocolo Bi-WSLP (como la correspondiente a la tecnología OTA), y todas ellas le fueron concedidas. Consciente de las ventajas que la tecnología puede ofrecer a otros países, GEMS-CRC utilizó asimismo muy asiduamente el sistema internacional del Tratado de Cooperación en materia de Patentes (PCT), administrado por la OMPI. En agosto de 2008, la empresa presentó una solicitud de patente en virtud del PCT de la tecnología bidireccional basada en la tipología en línea que se utiliza en el protocolo Bi-WSLP, patente que le fue concedida por la oficina estadounidense en julio de 2009. En febrero de 2009 se presentó otra solicitud PCT de una doble red inalámbrica de sensores conectada, que le fue concedida por la oficina estadounidense en octubre de 2010. En total, en lo que respecta a las tecnologías relacionadas con el protocolo Bi-WSLP, GEMS-CRC ha presentado seis solicitudes de patente en virtud del PCT.

A la hora de solicitar protección de P.I., para cada tecnología específica los ingenieros e investigadores examinan qué tipo de protección sería más adecuada: por patente o por secreto comercial. Una vez que se determina si la patente es necesaria, los ingenieros e investigadores redactan las solicitudes de patente correspondientes con la ayuda de un abogado de patentes, que, posteriormente, las presenta ante la KIPO.

Marcas


La marca WiUCOM (Registro de marca de la KIPO Nº 4020100040990)

Gestión de la P.I. y licencias

Aunque GEMS-CRC no dispone de una estrategia independiente de gestión de la P.I. a nivel interno, aplica el reglamento y la estrategia generales en materia de P.I. del Industrial Academy Cooperation Group (IACG) de la Universidad GWN. En virtud de tales normas, los ingresos netos procedentes de regalías obtenidas mediante licencias, cesión de derechos o comercialización de la tecnología se reparten entre los inventores, con exclusión de los gastos de solicitudes de patente y transferencias de tecnología. Una vez que una solicitud de patente ha sido aprobada, el inventor puede recibir una compensación por un monto correspondiente al presupuesto del IACG. Además, el inventor debe cooperar con la Universidad y con el IACG y trabajar conforme a las normas establecidas con respecto a todas las cuestiones de P.I. Tales reglamentos internos contemplan la compensación, la adquisición y la utilización (en su caso) de derechos de P.I., y la transferencia de tecnología de derechos de P.I.

Como GEMS-CRC es una organización sin fines de lucro afiliada a la GWN, tiene prohibido producir o comercializar directamente su tecnología. Así, el sistema de licencias es el medio primordial que utiliza la organización para transferir su tecnología al sector comercial. GEMS-CRC dispone de una política de licencias en las que aplica las siguientes normas: las licencias se conceden sin exclusividad por un período de cinco años, y las regalías constituyen el 5% de todas las ganancias. Los licenciatarios pagan un derecho inicial de licencia, pero a las pymes se les cobra una tasa más reducida, al tener menor capacidad de comercialización y de distribución de mercado. GEMS-CRC asiste al licenciatario a lo largo de todo el proceso de transferencia de tecnología: adapta la tecnología a las necesidades del licenciatario, le imparte formación sobre la tecnología y le presta apoyo técnico en la fase de comercialización.

A fin de atraer licenciatarios, en 2007 GEMS-CRC hizo una demostración de la tecnología Bi-WSLP ante distintas organizaciones nacionales de prensa. Lamentablemente, la iniciativa no generó mucho interés entre las empresas, y la organización concluyó que probablemente a ello había contribuido tanto su localización como estar asociada a una pequeña universidad de provincias. La mayor parte de las grandes empresas y las principales universidades de la República de Corea están en el área metropolitana de Seúl, y las universidades e instituciones de I+D más pequeñas, como GEMS-CRC, suelen ejercer menos influencia. Tras reflexionar sobre las posibles formas en que su revolucionaria tecnología podría invertir dicho proceso, la organización concluyó que podría probar la superioridad y fiabilidad de su sistema de USN con protocolo Bi-WSLP mediante la ejecución de programas piloto por toda la República de Corea.

Comercialización

Con el firme empeño de probar la viabilidad comercial de su invención, GEMS-CRC observó que, en primer lugar, había que crear prototipos de la tecnología para poder mostrar a los posibles consumidores cómo aplicarla en diversas situaciones. A tal fin, entre 2007 y 2011, GEMS-CRC diseñó y fabricó toda una gama de prototipos, desde los sensores y los elementos de soporte físico y lógico necesarios hasta los servidores informáticos y los equipos de mantenimiento para su uso en el programa piloto. En total, la organización elaboró 31 sensores USN con protocolo Bi-WSLP y los puso en funcionamiento en 20 regiones diferentes del país.


El alcance del programa piloto (fotografía: GEMS-CRC)

El proyecto piloto fue un rotundo éxito gracias al cual la organización pudo mostrar al sector comercial la viabilidad, la eficacia y las posibilidades de la tecnología. También sirvió para confirmar la fiabilidad de la tecnología y mostrar a las empresas las distintas formas de implementarla en las actividades que tenían en curso. GEMS-CRC se mostró muy persuasiva en la presentación y aplicación de la tecnología, y, a lo largo del programa, distintas empresas se acercaron a la organización con preguntas sobre las posibilidades de comercialización de la misma mediante acuerdos de licencia.

En 2008, el programa piloto atrajo especialmente la atención de las empresas y los gobiernos locales cuando el Sungnyemun, una puerta monumental en forma de pagoda tradicional situada en el corazón de Seúl, que constituye un tesoro nacional, quedó prácticamente devastada por un incendio provocado. Uno de los lugares en que se llevó a cabo el proyecto piloto fue el templo Naksan, en la provincia de Gawngwon. Allí, GEMS-CRC instaló y ejecutó un sistema exterior de vigilancia basado en la tecnología Bi-WSLP. El templo Naksan quedó seriamente dañado en un fuego que se produjo en 2005, motivo que suscitó la atención de las autoridades locales por la invención de GEMS-CRC. Puesto que los sensores Bi-WSLP pueden vigilar distintas condiciones físicas o medioambientales, como el fuego, el templo Naksan pasó a ser una de las principales localizaciones del programa piloto. Tras el incendio, las administraciones locales de Seúl tomaron asimismo nota de ello e invitaron a GEMS-CRC a que les mostrara las distintas maneras de comercialización de la tecnología Bi-WSLP. Los inventores convencieron a las autoridades de que si los sensores Bi-WSLP hubieran estado instalados en el templo Naksan, la acción del pirómano se habría detectado a tiempo y se habría podido avisar a las autoridades y a los bomberos y, en consecuencia, los daños se habrían minimizado. Las demostraciones lograron aumentar el interés en la comercialización de la tecnología Bi-WSLP, tanto por parte del sector público como del privado.

Resultados empresariales

Aunque la tecnología Bi-WSLP ha quedado probada mediante el programa piloto y ha logrado atraer un considerable interés, en 2011 todavía se encuentra en las primeras fases de comercialización. Previendo que pudiera suscitar más interés y la posible demanda de acuerdos de licencia, GEMS-CRC ha obtenido la certificación de la Comisión de Comunicaciones de Corea (KCC) de su tecnología, requisito esencial en la comercialización, puesto que el sistema debe adecuarse a la normativa en materia de comunicaciones que establece la República de Corea. Como el interés por la tecnología no dejaba de aumentar, en 2011 GEMS-CRC, apoyándose en el éxito del programa piloto de comercialización, se dedicó a la concesión en licencia de la tecnología a pymes, grandes compañías y gobiernos locales. Por otra parte, gracias al éxito del programa piloto sobre el sistema de USN con protocolo Bi-WSLP, no solo se mostraron las aplicaciones prácticas, la viabilidad comercial y la fiabilidad de la tecnología, sino que también sirvió para fomentar el prestigio de GEMS CRC y de la Universidad GWN. La tecnología constituye una poderosa herramienta que puede utilizarse para corregir el desequilibrio regional reinante en la industria de las T.I. de la República de Corea y lograr que los centros de I+D de la región tengan más influencia.

La creación de una red de protección

La invención Bi-WSLP brinda la oportunidad de minimizar considerablemente las pérdidas que producen los desastres naturales y las condiciones climatológicas severas. La utilización estratégica del sistema de P.I., y concretamente de las patentes y las marcas, ha dado a GEMS-CRC ventaja competitiva, le ha permitido desarrollar un régimen de licencias y comercializar su tecnología a gran escala. El acceso instantáneo a información fundamental permite poner en funcionamiento sistemas de aviso más fiables, de suerte que los equipos de rescate pueden conocer con antelación lo que se van a encontrar antes de llegar al lugar del suceso. Así, se garantiza un mayor nivel de seguridad de los monumentos nacionales importantes y pueden salvarse muchas vidas.