Seguridad integral: tecnologías de vanguardia para la protección de infraestructuras críticas

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Las Infraestructuras Críticas (IC), que abarcan una amplia gama de sectores, enfrentan diversos riesgos que incluyen amenazas como el terrorismo, el crimen organizado, el espionaje y desastres naturales, la vulnerabilidad a los ataques tecnológicos y ciertos desafíos en el espacio marino, aéreo y terrestre. En este sentido.

Las amenazas físicas y virtuales dirigidas a estas instalaciones pueden dañar los servicios esenciales que respaldan el bienestar social, económico, político y medioambiental. La interrupción de estos servicios tiene consecuencias devastadoras que impactan más allá de la zona directamente afectada.

En los últimos años, la problemática vinculada a los ataques cibernéticos ha aumentado significativamente, ya que se estima que el 80% de las infraestructuras críticas experimentan ataques cibernéticos. Esto ha llevado a muchos países a elaborar estrategias de respuesta y la adopción de sistemas avanzados, los cuales recopilan abundante información en tiempo real, aprenden por sí mismos y evalúan el nivel de riesgo potencial asociado a una operación.

Europa, junto con Estados Unidos, Israel, Rusia, Japón y China es una de las regiones globales donde más soluciones innovadoras se emplean en la protección de las infraestructuras críticas.

Infraestructuras críticas: qué son según la ley de infraestructuras críticas

La Ley 8/2011, de 28 de abril, por la que se establecen medidas para la protección de las infraestructuras críticas, define estos servicios o instalaciones como las infraestructuras estratégicas cuyo funcionamiento es indispensable y no permite soluciones alternativas, por lo que su perturbación o destrucción tendría un grave impacto sobre los servicios esenciales.

La información vinculada a las infraestructuras críticas está catalogada como confidencial debido a su alta sensibilidad en términos de seguridad nacional y ciudadana. No obstante, existen más de 3.500 infraestructuras críticas en España.

Corresponde al Ministerio del Interior, a través de la Secretaría de Estado de Seguridad, elaborar el Catálogo Nacional de Infraestructuras Críticas o Estratégicas, el cual determina cuáles son las infraestructuras críticas.

En este escenario, en el Observatorio de Tendencias de Vecdis hemos recopilado las principales novedades en innovación y tendencias tecnológicas en 2024 en el ámbito de la protección de infraestructuras tecnológicas, que exponemos a continuación.

Innovación en seguridad de infraestructuras críticas a través de los soft robots

A pesar de que la tecnología soft robotics aún está en sus primeras etapas, esta ha experimentado un crecimiento significativo desde el inicio de la década de 2010. De hecho, se proyecta que el mercado de soft robotics tenga una tasa de crecimiento anual compuesta estimada entre el 30,7% y el 35,1% durante el período comprendido entre 2022 y 2027, alcanzando hasta los 3.410 millones de dólares.

Además de sus aplicaciones comunes en ámbitos como la medicina o la agricultura, esta tecnología está siendo investigada para su desarrollo en el ámbito de la seguridad. Se anticipa que los soft robots jugarán un papel fundamental en el fortalecimiento de las capacidades de los sistemas autónomos en un futuro próximo, posibilitando su implementación en entornos desafiantes y complejos.

En el contexto de infraestructuras críticas, que pueden enfrentarse a amenazas o interrupciones como desastres naturales o ataques externos, tanto físicos como cibernéticos, se considera la posibilidad de utilizar los soft robots como sistemas autónomos para responder a emergencias. De hecho, ya se han desarrollado aplicaciones específicas de soft robots para abordar estos desafíos.

De esta manera, es crucial que los robots sean capaces de adaptarse a condiciones físicas imprevistas e inciertas, ya que entre las tareas específicas en las que se plantea la aplicación de esta tecnología robótica se encuentran:

  • Inspección de tuberías.
  • Operaciones en entornos radioactivos.
  • Búsqueda y rescate en escombros.
  • Monitoreo submarino.
  • Manipulación aérea suave.
  • Exploración espacial.

Las innovaciones recientes en materiales de soft robots y sus diversas aplicaciones tienen el potencial de abrir nuevas perspectivas en el ámbito de la seguridad en infraestructuras críticas.

La inteligencia de enjambre como protección de las infraestructuras críticas

La inteligencia de enjambre proporciona soluciones a los desafíos que enfrentan las infraestructuras críticas. Estas soluciones se basan en el aprendizaje de sistemas descentralizados y autoorganizados, haciendo uso principalmente de Inteligencia Artificial (IA). Este enfoque implica una red de dispositivos de punto final, como robots, cámaras y drones, entre otros.

El valor de mercado de la inteligencia de enjambre alcanzó los 21 millones de dólares en 2021 y se anticipa que experimentará un notable aumento hasta llegar a los 102,7 millones de dólares para el año 2026, con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 30%. En particular, se proyecta un crecimiento significativo del 55% en el mercado de drones con inteligencia enjambre durante el período comprendido entre 2022 y 2027, marcando un hito importante en términos de la tasa de crecimiento anual compuesta.

Los sistemas enjambre, cuyas primeras aplicaciones se han dado en el ámbito militar, replican el comportamiento biológico observado en organismos vivos de la naturaleza, como la forma en que se agrupan y coordinan sus movimientos cuando están en grupo. Además, incorporan sistemas anticolisión que permiten la autonomía total de estos dispositivos en diversas situaciones y entornos.

Esta tecnología encuentra aplicaciones en diversos sectores y ofrece numerosas ventajas al ser implementada en infraestructuras críticas, ya que posibilita el acceso a áreas remotas y extensas de difícil alcance, como instalaciones complejas, entornos peligrosos o tuberías.

Entre algunos éxitos más recientes de esta tecnología destacan EPISCI, con drones enjambres basados en IA que resuelven tareas complejas de forma autónoma en conjunto sin una planificación previa al vuelo o un pilotaje manual; o Swarm Intel, que ofrece soluciones basadas en visión computacional, IA con código abierto adaptable a Windows, Android y Ubuntu, y la red 5G.

Soluciones digitales para evitar los ataques de drones

Al igual que los drones pueden ser empleados en la protección de infraestructuras críticas, también pueden ser utilizados específicamente para llevar a cabo ataques contra ellas.

En particular, los aeropuertos británicos de Heathrow y Gatwick, el estadounidense de Newark, el Ben Gurion de Israel, y el aeropuerto de Barajas en Madrid han experimentado interrupciones en sus operaciones debido a la presencia de drones en sus proximidades.

Actualmente, las tecnologías más avanzadas empleadas en la detección y monitorización de drones son las siguientes:

  • Radares: tienen un largo alcance y su localización es muy precisa y simultánea.
  • Sensores acústicos: detectan todos los drones dentro del campo de actuación y cubre puntos ciegos.
  • Sensores ópticos: facilitan imágenes sobre el dron atacante y se pueden emplear independientemente de condiciones meteorológicas adversas.
  • Analizadores de Radio Frecuencia (RF): detectan los drones sin interferir en otras operaciones y tienen bajo coste.

En este contexto, surgen los sistemas antidrones o UAS (C-UAS, Counter Unmanned Aerial Systems), una tecnología capaz no solo de detectar los drones sino de anularlos también. Su funcionamiento se centra en la identificación precoz de su aproximación en zonas de alta seguridad, estableciendo al mismo tiempo un escudo o barrera invisible de protección.

Las soluciones UAS se fundamentan en tres categorías de acciones: destrucción física del dron, neutralización del dron y toma de control del dron. Los dispositivos utilizados para neutralizar los ataques inteligencia de enjambre son:

  • Inhibidores de Radiofrecuencia.
  • Falsificadores de GPS (GPS “spoofers”).
  • Microondas de alta potencia HPM (High Power Microwave).
  • Láseres de alta potencia.
  • Sistema de toma de control cibernético.

Tecnología para la protección de túneles

El aumento en el número de túneles extendidos globalmente impulsa la necesidad de adopción de tecnologías innovadoras para la protección de estas infraestructuras críticas.

En la actualidad, los túneles de carreteras están provistos de diversos sensores, como detectores de humo y llamas, sensores de temperatura, sensores de CO2 y sensores de visibilidad, para garantizar su seguridad. Además, cuentan con sistemas de videovigilancia, ventilación de aire, puertas contra incendios y corredores de servicio o evacuación.

En Estados Unidos ya han comenzado a desarrollar tecnologías de respuesta inteligente ante desastres en túneles, como cámaras de circuito cerrado (CCTV), radares y sensores de IoT, equipos de prevención de desastres integrados y dispositivos basados en IA.

Por ejemplo, la empresa FLIR comercializa unas cámaras térmicas con análisis de video avanzado a través de algoritmos que generan datos de tráfico para la detección automática de incidentes, detección temprana de incendios y recopilación de datos. Estas cámaras, que ven más allá del humo y de la oscuridad, ya han sido empleadas en los túneles de Noruega, concretamente, en Hundvåg y Eiganes.

La IA y el deep learning ya se implementan como soluciones innovadoras en el ámbito de la protección de infraestructuras críticas.

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Cómo proteger las presas de agua con tecnología de vanguardia

Las presas de agua enfrentan diversos riesgos tanto físicos (falta de mantenimiento, accidentes naturales o roturas) como cibernéticos (necesidad de fortalecer los sistemas de seguridad o controlar ajustes no autorizados en la cantidad segura de químicos, derivados de ataques cibernéticos).

Con los avances en tecnología la exposición de estas infraestructuras a los ataques cibernéticos está en aumento y cada vez son más las que los sufren. Por ejemplo, en 2021 los ciberdelincuentes trataron de alterar los niveles de hidróxido de sodio de la presa Oldsmar Water Treatment en Florida, cuyas consecuencias podrían haber sido catastróficas.

Por ello, es crucial abordar la aplicación de diversas medidas destinadas a prevenir, detectar y responder en tiempo real. Estas medidas se basan principalmente en la implementación de la IA centrada especialmente en las funciones críticas de los sistemas, como la modificación de parámetros químicos, el control de flujos, las alarmas, entre otras.

En este escenario, el valor de mercado de la monitorización del agua, los sensores de calidad y los sistemas de detección de fugas fue de 13.700 millones de dólares en 2019, y se prevé que alcancen los 17.400 millones de dólares para el año 2024.

Entre las soluciones más innovadoras desarrolladas para la protección de presas de agua destacan:

  • La IA y el aprendizaje automático para la predicción de escenarios y comprobaciones en tiempo real.
  • Herramientas para evaluar la solicitud de autorización de usuarios en función de las políticas de seguridad predefinidas por el sistema.
  • Detectores de movimiento de personas áreas delimitadas mediante el uso de dispositivos WiFi comerciales.
  • Herramientas basadas en el aprendizaje automático para la evaluación de las acciones y comportamientos capturados por las cámaras.
  • Sensores inteligentes de calidad que emiten alertas contra ataques químicos y biológicos.
  • Cerraduras electrónicas para armar o desarmar los sistemas de seguridad en procedimientos críticos, utilizando una aplicación móvil que transfiere datos encriptados.
  • Dispositivos IoT de monitorización de inestabilidades para infraestructuras críticas.
  • Dispositivos basados en biometría que permiten la autenticación de multi factores y protege de ataques cibernéticos maliciosos.

Los radares avanzados en la protección de infraestructuras críticas

La implementación de radares en el campo de la seguridad es una estrategia efectiva debido a la estabilidad que caracteriza a esta tecnología, especialmente en escenarios donde la videovigilancia con software de análisis tiende a generar alarmas falsas. Además, se integra de manera eficiente con otras tecnologías preexistentes, como cámaras, sensores y software de seguridad.

El mercado global de radares alcanzó un valor de 13.240 millones de dólares en 2021 y se proyecta que logre los 60.450 millones de dólares para el año 2030, con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 18,4%.

La tecnología de radares funciona a través de un mapa tridimensional de puntos con diversas intensidades y distancias radiales, los cuales pueden permanecer estáticos o moverse a lo largo del tiempo a una velocidad controlada. Esta tecnología puede trabajar en conjunto con varios tipos de sensores (Pulso, FMCW, Doppler, etc.) mediante distintas combinaciones y tiene la capacidad de crear representaciones visuales, convirtiéndola en una solución muy rentable y confiable.

Algunas de las tecnologías más novedosas que respaldan estos dispositivos e incorporan IA y aprendizaje automático para la vigilancia de infraestructuras críticas son:

  • Radar biestático.
  • Radar monopulso.
  • Radar pasivo.
  • Radar de impulso Doppler.
  • Radar de onda continua de frecuencia modulada (FMCW).
  • Radar Matriz de Escaneo Electrónico Multifunción (Multi-role Electronically Scanned Array, MESA).

En suma, la protección y seguridad en infraestructuras críticas genera oportunidades de negocio y ofrece a las empresas la posibilidad de desarrollar tecnologías de vanguardia que, además, contribuyan a la innovación verde y la sostenibilidad empresarial.

/ Caso de éxito: Axis & Photon Energy

Axis, una empresa de origen sueco, ofrece soluciones para infraestructuras críticas mediante la integración de cámaras térmicas y visuales, radares, sistemas de control de acceso, dispositivos de audio y analíticas avanzadas.

A través de la tecnología de Axis, Photon Energy, la empresa energética especializada en el desarrollo, la construcción y la explotación de centrales fotovoltaicas, protege el perímetro de su central fotovoltaica con cámaras térmicas.

Ahora, el perímetro de la central está asegurado con ocho cámaras térmicas de la serie AXIS Q19 instaladas en postes a diversas alturas según las recomendaciones de Axis para lograr una detección perimetral óptima. La aplicación AXIS Perimeter Defender, ejecutada directamente en las cámaras, se encarga de la analítica de vídeo y la detección de intrusiones.

Además, cuatro altavoces AXIS C3003-E Network Horn Speaker emiten advertencias sonoras. La solución opera de forma autónoma sin necesidad de instalar aplicaciones de servidor, y AXIS Camera Station en el servidor de la serie AXIS S10 se utiliza como software de gestión de vídeo.

El director de proyectos de la energética afirma haber barajado la posibilidad inicial de utilizar detectores de microondas, pero finalmente la idea se descartó debido al número potencialmente alto de falsas alarmas que se observó después de hacer variar pruebas, optando así por una solución más avanzada con cámaras térmicas.

 

Este insight no aspira a proporcionar respuestas definitivas sobre todas las interrogantes planteadas, sino que constituye únicamente una aproximación a las principales tendencias en seguridad. Los mercados y los datos evolucionan constantemente, por lo que el presente estudio se erige como el punto de partida de una posterior investigación integral y más detallada.

En Vecdis, sabemos que la innovación juega un papel crucial en la búsqueda del éxito corporativo. Desde nuestro Observatorio de Tendencias ofrecemos un servicio totalmente personalizado, que te permita la exploración de oportunidades de negocio y el diseño de estrategias competitivas para acompañarte en el lanzamiento de proyectos disruptivos.

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