En una entrada anterior del blog, hablamos sobre la importancia de la interoperabilidad y cómo esta permite que diferentes sistemas se comuniquen entre sí sin barreras. Usamos la metáfora de la Torre de Babel digital para explicar los desafíos que surgen cuando múltiples tecnologías, dispositivos y plataformas intentan compartir información sin un lenguaje común. En este contexto, uno de los pilares que facilita la interoperabilidad semántica es el uso de ontologías.
Pero, ¿qué es una ontología y por qué es tan relevante para el mundo digital y de la eficiencia energética? Vamos a explicarlo de una forma sencilla.
El lenguaje de las máquinas: ¿cómo nos entendemos?
Para entender qué es una ontología, pensemos en cómo los seres humanos nos comunicamos. No todos hablamos el mismo idioma, y cada lengua tiene su propia estructura gramatical, sonidos y símbolos escritos. Aun dentro de un mismo idioma, existen dialectos y variaciones regionales que pueden hacer que la comunicación sea más compleja.
Las máquinas y los sistemas digitales se enfrentan a un problema similar. Cada fabricante de sensores, dispositivos o software puede utilizar su propio «idioma» para representar datos. Un sistema de climatización de un edificio puede reportar la temperatura en grados Celsius, mientras que otro lo hace en Fahrenheit. Algunos dispositivos pueden llamar «temperatura ambiente» a un valor, mientras que otros simplemente lo etiquetan como «temp» o «T». Si estos sistemas no tienen un diccionario común, la comunicación entre ellos será difícil o incluso imposible. Aquí es donde las ontologías entran en escena.
¿Qué es una ontología?
En el ámbito de la informática y la inteligencia artificial, una ontología es una estructura que define conceptos y las relaciones entre ellos en el ámbito de un dominio específico. Es decir, es una manera de organizar la información para que diferentes sistemas la entiendan de la misma manera.
Volviendo a la analogía de los idiomas, una ontología es como un diccionario multilingüe con reglas gramaticales claras. No solo establece equivalencias entre conceptos pertenecientes a distintos idiomas, sino que también establece las relaciones entre ellas. Por ejemplo, si una ontología dice que «temperatura ambiente» y «temp» significan lo mismo, un sistema que utilice esta ontología considerará ambas expresiones como equivalentes. Además, una ontología permite inferir nueva información a partir del conocimiento que ya está definido en ella. Es decir, no solo almacena datos, sino que también puede usarlos para deducir cosas que no estaban explícitamente escritas.
Para fijar el concepto de ontología vamos a imaginar una casa, en la cual podríamos definir:
- Conceptos: puerta, ventana, pared, habitación, cocina, baño…
- Relaciones: una puerta conecta habitaciones, las ventanas están en las paredes, un baño es un tipo de habitación…
Teniendo todo esto descrito y bien formulado, una inteligencia artificial podría responder a preguntas como ¿una ventana puede estar en el techo? o ¿puede haber más de una puerta en una casa?
Las ontologías ayudan a las máquinas a razonar sobre la información, permitiendo que estas entiendan conceptos de forma más estructurada, y no solo como datos sueltos. De hecho, las ontologías se utilizan a menudo en buscadores inteligentes, robótica, chatbots, etc.
Las ontologías y la interoperabilidad semántica
Como mencionamos en nuestra entrada anterior, la interoperabilidad tiene varias dimensiones: técnica, sintáctica, semántica y organizacional. En este caso, las ontologías juegan un papel crucial en la interoperabilidad semántica, asegurando que los sistemas comprendan e interpreten la información de la misma manera.
Imaginemos una plataforma que gestiona la eficiencia energética de un edificio inteligente. Recibe datos de múltiples sensores y sistemas: iluminación, climatización, consumo eléctrico, calidad del aire, etc. Si cada uno de estos dispositivos utiliza una forma diferente de representar la información, sin una ontología que estandarice estos datos, sería un caos intentar procesarlos y analizarlos de manera unificada.
El uso de una ontología previamente establecida permitirá que esta plataforma reconozca que «sensor de temperatura», «termómetro» y «climatización interna» están relacionados, asegurando que la información se procese de forma coherente y homogénea.
«Una ontología es una estructura que define conceptos y las relaciones entre ellos en el ámbito de un dominio específico»
Ontologías en la vida cotidiana y en la eficiencia energética
Las ontologías no son un concepto exclusivo del mundo digital. En nuestra vida cotidiana, sin darnos cuenta, usamos estructuras similares para organizar información. Por ejemplo:
- En un supermercado, los productos están organizados en secciones: frutas, lácteos, carnes, panadería, etc. Este esquema ayuda a encontrar rápidamente lo que buscamos.
- En una biblioteca, los libros están clasificados por género, autor y tema, facilitando su búsqueda.
- En el ámbito médico, existen sistemas de clasificación de enfermedades y medicamentos para que los profesionales de la salud hablen un mismo idioma.
En el campo de la eficiencia energética, las ontologías son esenciales para desarrollar servicios que conviertan a los edificios en edificios inteligentes capaces de autogestionarse y optimizar su consumo. Al utilizar una ontología común, los diferentes sistemas pueden intercambiar información sin errores de interpretación, permitiendo que la iluminación, la climatización y otros dispositivos trabajen juntos de manera eficiente.
Además, las ontologías permiten razonar (extraer conclusiones), lo cual facilita el desarrollo de sistemas de ayuda a la toma de decisiones con el objetivo de optimizar el uso de la energía, reducir el desperdicio y mejorar la eficiencia operativa de los edificios.
Varios son los proyectos en los que CARTIF analiza y aplica ontologías estándares para garantizar que los datos de distintos edificios sean comprensibles y reutilizables en soluciones digitales avanzadas, como es el caso de los proyectos DEDALUS y DigiBUILD. En ambos proyectos, el uso de ontologías permite unificar la información, facilitando así la generación de estrategias conjuntas de automatización y control del edificio y la toma de decisiones basada en datos reales. Además, el uso de ontologías permite que los diferentes sistemas que se están desarrollando en estos proyectos puedan “hablar el mismo idioma”, lo cual significa que pueden intercambiar información de forma sencilla y comprenderse entre sí, incluso si han sido diseñados por diferentes entidades o para funciones diferentes.
Mediante el uso de ontologías, incorporamos un nuevo habilitador tecnológico que nos permite construir un futuro más digital y sostenible, donde la información fluya sin barreras y donde los edificios sean verdaderamente inteligentes, contribuyendo con ello a la descarbonización y sostenibilidad del planeta.
