Blockchain, un paraguas tecnológico con múltiples aplicaciones para la industria 5.0

El blockchain implica un cambio en los modelos de confianza. Frente a los modelos tradicionales de terceros de confianza -el banco por ejemplo- que tiene un enfoque fuertemente centralizado que son asumidos, esta tecnología digital brinda una alternativa de confianza distribuida y basada en el consenso. Eso es un gran paso, pero ello no está exento de dificultades, sobre todo a la hora de tomar decisiones.

Esa es una de las ideas fuerza que transmitió Víctor Sánchez, Blockchain Manager de Minsait, una empresa del Grupo Indra, a lo largo de un webinar sobre industria 4.0 organizado por el Ayuntamiento de Getafe, Getafe Iniciativas (GISA), Getafe Innova, con la colaboración de la Asociación Española de la Calidad (AEC).

Blockchain surgió en 2009 con Bitcoin, “un sistema alternativo monetario que funciona, donde no hay ningún banco central, ninguna autoridad que esté gobernando ese ecosistema. Bitcoin es una red entre iguales, conectados, que con un mecanismo de confianza distribuida garantizan que no hay doble gasto, que no se pierden los fondos y que pueden manejar el dinero dentro de esa comunidad de usuarios”, dijo Sánchez.

Cuando hablamos de blockchain se habla de redes, con una serie de participantes llamados nodos conectados entre sí. Tienen múltiples aplicaciones en todas las industrias en combinación con otras tecnologías como la Inteligencia Artificial o el 5G. Son aplicables a transferencias bancarias, comercio internacional, trazabilidad del producto, marketplaces… y se adaptan de manera natural a escenarios empresariales complejos con multitud de participantes que necesitan colaborar y confiar entre sí.

Los blockchain tienen tres ingredientes básicos:

1. Ledger distribuido: El ledger es un libro de transacciones. Es una base de datos replicada entre todos los participantes de la red. Todos ellos poseen y ven la misma información que se llama “fuente única de verdad”. Blockchain es un tipo de ledger distribuido. Se llama blockchain o cadena de bloques porque la información en ese ledger se estructura a través de bloques que se van encadenando criptográficamente.
   
   
2. Consenso: Garantía de que ninguno de los participantes puede alterar la información del ledger de forma unilateral. Eso implica inmutabilidad de la información. Hay distintas tecnologías de consenso que validan las transacciones.
   
   
3. Contratos inteligentes o Smart Contracts: Contratos no ambiguos, escritos en lenguaje de programación con sus cláusulas, que se ejecutan de manera autónoma y automática y permiten modelar y automatizar operaciones. Por ejemplo, un contrato por una apuesta deportiva.

La siguiente pregunta es: ¿Qué clase de red blockchain le conviene más a mi negocio o a mi proyecto industrial? Para eso es imprescindible conocer las que existen. Principalmente son tres:

1. Públicas, como Bitcoin y Ethereum. Las más conocidas y mediáticas. Cualquiera puede entrar en ellas. Estas redes públicas son globales y permanentes, funcionan como un registro común, facilitando la construcción de servicios de valor añadido, potencian la transparencia y la confianza, facilitan la interoperabilidad. Están concebidas para ser masivas, para miles de nodos. Pero eso implica mecanismos de incentivos con comisiones por transacciones, que se pagan en criptomonedas, activos con alta volatilidad. Por ejemplo, los mineros de Bitcoin validan los bloques y reciben un pago. Cuando se piensa en estas redes para proyectos empresariales, la variable de coste del uso por transacción tiene una variabilidad muy alta y bastante impredecible para hacer un modelo de negocio. Como estas redes públicas son masivas, además, no tienen un gran rendimiento, es decir, no son capaces de procesar muchas transacciones por segundo. También surgen consideraciones de seguridad.
   
   
2. Privadas, como MultiChain, Hyperledger Fabric, Hyperledger Besu, Quorum. No se puede agregar cualquiera y no son masivas. Tienen mayor rendimiento y mayor confidencialidad que las públicas. No necesitan mecanismos de incentivos. Son redes a medida, por ejemplo, para un consorcio sectorial o un grupo de empresas. El entorno es bien diferente. Están orientadas al intercambio de información y la colaboración en escenarios complejos. “Es un entorno más propicio para proyectos empresariales”, señaló Sánchez. No obstante, se pierde el enfoque purista de la alta distribución.
   
   
3. Semipúblicas permisionadas, como Alastria, donde cualquiera se puede unir cumpliendo unos requisitos. Es un enfoque híbrido. Intenta coger lo mejor de las redes públicas y las privadas. Se asignan permisos a los nodos y estos están identificados. Es un entorno inclusivo, pero está controlado. Se da en plataformas multisectoriales.

Ethereum es una plataforma blockchain para el desarrollo de aplicaciones descentralizadas basadas en smart contracts. Fue desarrollada por la Ethereum Foundation, una organización sin ánimo de lucro con sede en Suiza. Posee una moneda nativa, el Ether, que actualmente es la segunda criptomoneda por capitalización en el mundo. Nada menos que 300.000 millones de dólares. Utiliza el lenguaje de programación Solidity para la implementación de los contratos inteligentes. Es una red pública, pero con posibilidad de crear redes privadas. Permite crear criptoactivos propios y es la plataforma base para las DAOs (Decentralized Autonomous Organizations), organizaciones autónomas descentralizadas, que operan con contratos inteligentes y sin gestión jerárquica. Ethereum posee 6.151 nodos en todo el planeta.

Hyperledger Fabric es el proyecto más conocido de la iniciativa Hyperledger, que tiene como objetivo la creación de sistemas distribuidos empresariales. Es una red para crear aplicaciones distribuidas orientadas a los procesos empresariales sobre redes privadas/permisionadas. Pone el foco en el rendimiento y la privacidad y ofrece una alta tasa de transferencia, resiliencia y confidencialidad para la construcción de soluciones blockchain. Implementa una arquitectura modular que permite escoger entre múltiples tecnologías, como sistemas de identidad, cifrado y consenso. Tiene capacidades para definir distintos niveles de visibilidad de la información entre los participantes y establecer canales/subredes.

Alastria es una asociación sin ánimo de lucro que fomenta la economía digital a través de tecnologías descentralizadas/blockchain. Tiene un enfoque neutro: su misión es aportar infraestructura y no servicios de valor añadido, por lo que tiene la finalidad de construir una plataforma sin caso de uso ni modelo de negocio determinados. Uno de sus mayores esfuerzos está enfocado a la estandarización y dar validez legal al blockchain a nivel estatal, europeo e internacional. Reúne a más de 500 organizaciones; Indra/Minsait es socio fundador. En la actualidad se ofrecen dos redes de tipo Ethereum, una basada en Quorum y otra en Besu, que van a tender a converger en una sola, así como una red con tecnología Hyperledger Fabric.

El blockchain tiene aplicaciones muy interesantes:

1. Registros (evidencias digitales): Prueba de existencia y garantía de integridad de elementos digitales.
   • Propiedad intelectual.
   • Licitaciones.
   • Certificación y auditoría.
   
   Los registros de datos de Internet de las Cosas (IoT) se aplican, por ejemplo, a sensores de contaminación. También se aplica en gemelos digitales. Ahí está el ejemplo de IOTA cuyo objetivo es permitir de forma segura el intercambio de información y valor en el IoT: Tiene alta capacidad transaccional, pero sin cuota por transacción; está adaptada a dispositivos con poca capacidad computacional y bajo consumo energético y es aplicable a distintos casos de uso.
   
   
2. Trazabilidad: cadenas complejas, con múltiples actores que tienen que colaborar y confiar entre sí a lo largo del proceso. Muy útiles en:
   
   • Trazabilidad alimentaria.
   • Comercio internacional.
   • Cadena de suministro.
   
   Tres claros ejemplos: Carrefour ya tiene implementada la trazabilidad de producto; BMW, la de piezas y componentes, y Mercedes, la trazabilidad de emisiones de CO2 en la cadena de suministro del cobalto.
   
   
3. Tokenización: Tokenizar es crear la representación digital de un activo y representarlo en un contrato inteligente. Por ejemplo, una unidad monetaria se tokeniza en una criptomoneda. Ese mismo concepto se puede aplicar a cualquier otro activo, por ejemplo, a la propiedad de un inmueble. También se puede aplicar a los derechos de uso o las recompensas, permitiendo la definición de nuevos modelos de negocio en entornos distribuidos.
   
   
4. Automatización: Utilizar contratos inteligentes para aplicar la Smart Maintenance o solicitud automática de reparación, para pedir automáticamente repuestos y materiales o para realizar pagos automáticos. Esto se vincula con la industria 5.0.
   
   
5. Machine to Machine (M2M): La carga automática del coche eléctrico, la comunicación entre vehículos autónomos (drones, automóviles), el trading autónomo de energía entre plantas industriales son ejemplos de M2M.

Óscar Lage, jefe de Ciberseguridad y Blockchain de Tecnalia e iTALKER, confirmó en entrevista con industry TALKS que las principales aplicaciones son la trazabilidad de toda la cadena de suministro, la certificación de autenticidad y origen de materias primas o energía, la gestión de la soberanía del dato, la identidad digital descentralizada, los mercados energéticos, o los contratos de gestión activa de la demanda.

“La creación de middlewares [software que se sitúa entre el sistema operativo y las aplicaciones que se ejecutan en él] descentralizados utilizando tecnología blockchain es uno de los principales retos a los que nos enfrentamos los principales investigadores; gracias a ello podríamos eliminar los puntos únicos de fallo en la industria y lograr una mayor resiliencia en nuestras operaciones”, explicó Lage.

El registro o evidencia digital significa la certificación de que determinado fichero existía en un determinado periodo de tiempo. Y eso se basa en dos herramientas: el hash y otra, la tecnología blockchain.

Pero, ¿qué es un hash? Un algoritmo de hashing o una función hash es una función criptográfica de sentido único que produce una huella o hash a partir de una entrada de tamaño determinado. Da igual la cantidad de datos que utilice (muchos o pocos), el código resultante tendrá siempre el mismo número de caracteres. Las funciones de hash criptográfico se usan de forma extensiva en la tecnología blockchain. Hay tres premisas relevantes que fundamentan el uso del registro de hashes:

• Un fichero siempre genera el mismo hash.
• Dos ficheros diferentes no pueden generar el mismo hash.
• No es posible inferir a partir del hash el contenido del fichero desde el que se generó, es decir, no se puede hacer el sentido inverso.      

Los hashes ya existían en distintos contextos y aplicaciones informáticas. El papel del blockchain hace el papel de “notario digital” disponible día y noche, que me dará de un fichero su fecha, su hora y su hash. En Minsait tienen StampIt como servicio de registro de blockchain. Utiliza esta tecnología para probar la existencia mediante el registro de un hash único obtenido a partir de un documento, usando una función criptográfica de resumen. El registro se realiza en un sistema descentralizado y es inalterable. Solamente el hash (y no el documento en sí) es enviado a la blockchain y el registro se podrá verificar en cualquier momento. Se garantiza la existencia de un documento en un momento dado del tiempo, así como la integridad del mismo. El StampIt o cualquier otro modelo se pueden usar en:

• Licitaciones.
• Propiedad Intelectual e Industrial.
• Evidencia electrónica en auditoría.
• Certificado de medidas de Internet de las Cosas (IoT).

Otro término muy popularizado vinculado a esta tecnología del siglo XXI es el NFT, acrónimo de Non-Fungible Token. Hay dos tipos de token, según su naturaleza: fungibles y no fungibles. Los fungibles son aquellos indistinguibles uno de otro. Son intercambiables. Por ejemplo, un bitcoin de otro. Los no fungiblesson únicos, ya que cada uno tiene sus propias características que lo definen. Sólo pueden tener un propietario oficial a la vez y funcionan como prueba verificable de autenticidad y propiedad dentro de una red blockchain. Los NFTs, que se basan en Ethereum ERC-721 Token Standard, se utilizan para representar la propiedad de artículos únicos. Mediante ellos se puede tokenizar cualquier elemento real o virtual. Podemos tokenizar objetos del mundo real como una obra de arte o una participación en una propiedad, entradas, documentos legales… También los objetos del mundo digital se pueden tokenizar como música, vídeo o imágenes. Puede incluso formar parte del metaverso: elementos para personalizar a un jugador en un juego virtual, derechos de uso en la nube…

Víctor Sánchez citó en su conferencia cuatro casos de uso muy distintos entre sí que Minsait está desarrollando. El primero, llamado ClarkeModet, ha desarrollado un sistema blockchain que permite un registro continuo del secreto industrial, sencillo y barato, con niveles de seguridad equiparables a los actuales y con ventajas adicionales como que no es necesario que el secreto sea conocido por nadie para su registro.

El reto del segundo ejemplo pasa por conseguir que una gran empresa energética gane competitividad, genere nuevos modelos de negocio y se sitúe en una posición de liderazgo mediante la creación de un ecosistema basado en blockchain en el ámbito de las garantías de origen de la energía renovable. Se trata de gestionar digitalmente el proceso de garantías de origen y de tokenizarlo.

Con Ecoembes, han creado una red blockchain para la economía circular. Se trata de crear confianza, mejorar la eficiencia de los procesos, generar incentivos, reducir costes y eliminar los puntos ciegos en el proceso de recogida, selección y reciclaje de residuos. Se usa la tokenización para incentivar al ciudadano que recicle, creándose NFTs como recompensas o premios canjeables. Se aplica a más de 150 plantas y recicladores, con miles de tokens en circulación.

Finalmente, la plataforma SIMPLE (SIMplification of Processes for a Logistic Enhancement), lanzada por ADIF, Puertos del Estado y el Ministerio de Transportes (MITMA) con el objetivo de integrar toda la información de transporte multimodal en España (marítimo, ferroviario y por carretera) y garantizar la trazabilidad de las mercancías, para eliminar ineficiencias en los procesos actuales, permitir la interoperabilidad entre los distintos actores y modos de transporte, garantizar la trazabilidad de mercancías, medios de transporte y principales eventos, obtener información en tiempo real, optimizar recursos y reducir costes.

Pese a sus beneficios y su uso, cada vez más cotidiano, blockchain planea retos técnicos y organizativos:

Retos técnicos:

• Rendimiento y escalabilidad.
• Interoperabilidad entre redes blockchain diferentes.

“Blockchain sigue presentando una serie de retos como son su escalabilidad, su adaptabilidad al mundo IoT, o la búsqueda de algoritmos de consenso que no requieran de un gran consumo energético pero que mantengan un nivel de seguridad tan elevado como la original prueba de trabajo propuesta en bitcoin”, remarcó Lage, de Tecnalia, miembro de las principales alianzas mundiales de blockchain y creador del primer laboratorio blockchain de Europa.

“Además, debemos de educar a los profesionales para entender que un proyecto no es seguro simplemente por tener blockchain, ya que un proyecto blockchain hace uso de tecnologías tradicionales que pueden ser mucho más inseguras, los programadores pueden introducir vulnerabilidades en sus contratos, y además se debe realizar una buena custodia de la criptografía asociada a la red. Cualquiera de estos puntos anteriores, que no dependen del diseño de la red blockchain, pueden introducir brechas de seguridad importantes en un proyecto”, agregó el especialista.

Retos Organizativos:

• Gobernanza: Cómo definir los criterios para ingresos a la red blockchain, los roles y la responsabilidad o las decisiones sobre cambios futuros.
• Estandarización: Cómo llegar a un consenso sobre un modelo de datos común para compartir en la red blockchain.
• Proceso de descentralización: Cómo avanzar hacia redes descentralizadas de forma gradual y factibles.
• Ecosistema: Cambio cultural necesario para promover la colaboración y la creación de un ecosistema. Aparece un nuevo concepto, la ‘coopetición’ o la ‘coopetencia’, es decir, la colaboración entre diferentes actores económicos que son además competidores.

La tecnología blockchain, que no es un monolito sino más bien un paraguas que alberga distintas líneas tecnológicas, arranca en 2009 con la creación de la criptomoneda Bitcoin, que alcanza los 1.000 millones de dólares de capitalización en 2013. En 2015, Ethereum empieza a funcionar con soporte nativo para Smart Contracts. La Fundación Linux presenta Hyperledger Fabric para crear redes privadas seguras de alto rendimiento. En 2018, la Comisión Europea lanza el Blockchain Observatory and Forum. Paralelamente se camina hacia una tercera generación de redes blockchain como EOS o Cardano. Un año después, IBM comienza las soluciones BaaS, es decir, Blockchain as a Service, con IBM Blockchain Platform. Walmart, la mayor red de supermercados de EEUU, lanza ese año un sistema de trazabilidad alimentaria basado en esta tecnología. Se empieza a hablar de blockchain e identidad digital soberana. En 2020 se produce la explosión de las iniciativas, sobre todo en el ámbito de las finanzas descentralizadas (DeFI), las stable coins, iniciativas de interoperabilidad entre redes como Polkadot. En 2021 la inversión cripto ya es mainstream. Surgen los ya citados NFTs y los proyectos piloto de monedas digitales de bancos centrales (CBDC) como el euro digital.

España, según declaró Óscar Lage, está “muy bien posicionada en el ecosistema europeo y mundial”, y dispone de grandes profesionales de referencia. En concreto, señaló, varias de las pruebas de concepto desarrolladas desde Tecnalia en conjunto con diferentes empresas españolas han sido las primeras en aplicar la tecnología blockchain en su ámbito, y están siendo estudiadas por empresas e investigadores de todo el mundo como casos de referencia.