Интернет вещей что это такое


Интернет вещей: что это, зачем и как работает

Сейчас многие говорят про интернет вещей, но не все понимают, что это такое.

Если верить «Википедии», это концепция вычислительной сети физических объектов («вещей»), оснащённых встроенными технологиями для взаимодействия друг с другом или с внешней средой, рассматривающая организацию таких сетей как явление, способное перестроить экономические и общественные процессы, исключающее из части действий и операций необходимость участия человека.

Говоря простым языком, интернет вещей — это некая сеть, в которую объединены вещи. Причём под вещами я подразумеваю всё что угодно: автомобиль, утюг, мебель, тапочки. Всё это сможет «общаться» друг с другом без участия человека при помощи передаваемых данных.

Появление подобной системы было ожидаемо, ведь лень — двигатель прогресса. Не придётся утром идти к кофеварке, чтобы сделать кофе. Она уже знает, когда вы обычно просыпаетесь, и к этому времени сама сварит ароматный кофе. Классно? Пожалуй, но насколько это реально и когда появится?

Как это работает

picjumbo.com

Мы находимся в начале пути, и об интернете вещей пока говорить рано. Возьмём для примера кофеварку, о которой я писал выше. Сейчас человеку приходится самостоятельно вводить время своего пробуждения, чтобы она сварила ему утром кофе. Но что произойдёт, если в это время человека не будет дома или он захочет чай? Да всё то же самое, так как он не поменял программу и бездушная железка снова сварила свой кофе. Такой сценарий интересен, но это скорее автоматизация процесса, чем интернет вещей.

У руля всегда стоит человек, он центр. Умных гаджетов с каждым годом становится всё больше, но они не работают без команды человека. Эту несчастную кофеварку придётся постоянно контролировать, менять программу, что неудобно.

Как это должно работать

picjumbo.com

Интернет вещей подразумевает, что человек определяет цель, а не задаёт программу по достижению этой цели. Ещё лучше, если система сама анализирует данные и предугадывает желания человека.

Едете вы с работы домой, уставший и голодный. В это время автомобиль уже сообщил дому, что через полчаса привезёт вас: мол, готовьтесь. Включается свет, термостат настраивает комфортную температуру, в духовке готовится ужин. Зашли в дом — включился телевизор с записью игры любимой команды, ужин готов, добро пожаловать домой.

Вот в чём главные особенности интернета вещей:

  • Это постоянное сопровождение повседневных действий человека.
  • Всё происходит прозрачно, ненавязчиво, с ориентацией на результат.
  • Человек указывает, что должно получиться, а не как это сделать.

Скажете, фантастика? Нет, это ближайшее будущее, но, чтобы добиться таких результатов, необходимо ещё многое сделать.

Как этого добиться

picjumbo.com
1. Единый центр

Логично, что в центре всех этих вещей должен стоять не человек, а какой-то девайс, который и будет передавать программу по достижению цели. Он будет контролировать другие устройства и выполнение задач, а также собирать данные. Такой девайс должен стоять в каждом доме, офисе и других местах. Их объединит единая сеть, через которую они будут обмениваться данными и помогать человеку в любом месте.

Зачатки такого центра мы уже видим сейчас. Amazon Echo, Google Home, да и Apple вроде тоже работает над чем-то подобным. Такие системы уже сейчас могут выполнять роль центра умного дома, хотя их возможности пока ограничены.

2. Единые стандарты

Это станет, пожалуй, главным препятствием на пути к глобальному интернету вещей. Для масштабной работы системы необходим единый язык. Над своей экосистемой сейчас работают Apple, Google, Microsoft. Но все они двигаются по отдельности, в разные стороны, а значит, в лучшем случае мы получим локальные системы, которые сложно объединить даже на уровне города.

Возможно, какая-то из систем станет стандартом, либо каждая сеть так и останется локальной и не перерастёт в нечто глобальное.

3. Безопасность

Естественно, разрабатывая такую систему, необходимо позаботиться о защите данных. Если сеть взломает хакер, он будет знать о вас абсолютно всё. Умные вещи сдадут вас злоумышленникам с потрохами, так что над шифрованием данных стоит серьёзно поработать. Конечно, над этим работают уже сейчас, но периодически всплывающие скандалы говорят о том, что до идеальной безопасности ещё далеко.

Что нас ждёт в ближайшем будущем

Mitch Nielsen/unsplash.com

В ближайшем будущем нас ждут умные дома, которые будут сами открывать двери для владельцев при приближении, поддерживать комфортный микроклимат, самостоятельно пополнять холодильник и заказывать необходимые лекарства, если человек заболел. Причём перед этим дом получит показатели с умного браслета и отправит их врачу. По дорогам будут ездить беспилотные автомобили, а на самих дорогах больше не останется пробок. Интернет вещей позволит разработать более продвинутую систему контроля трафика, которая сможет предотвращать появление пробок и заторов на дорогах.

Уже сейчас многие гаджеты работают в связке с различными системами, однако в ближайшие 5–10 лет нас ждёт настоящий бум развития интернета вещей. Вот только в будущем возможен расклад как в мультике «ВАЛЛ-И», где человечество превратилось в беспомощных толстяков, обслуживаемых роботами. Так себе перспектива. А что думаете вы?

lifehacker.ru

Что такое Интернет вещей: примеры, IoT-технологии

Облачный сервис получает данные о скорости тысяч автомобилей и строит карту загруженности дорог города, помогая автомобилистам найти быстрый маршрут. Браслет на ноге юноши-футболиста отслеживает его активность во время тренировки и загружает данные в приложение, отбирающее наиболее успешных юниоров в национальную сборную по футболу. «Умные» счетчики передают показания онлайн, сообщают об утечках, помогают сэкономить на ресурсах и снизить оплату ЖКХ. А конвейеры с интеллектуальной начинкой предупреждают оператора о симптомах приближающегося износа агрегата, предотвращают остановку производства и снижают издержки на ремонт.

Все это — «Интернет вещей» или Internet of Things (IoT).

Содержание

Как появился «Интернет вещей»

Концепция Интернета вещей была предугадана в начале XX века Николой Тесла — физик пророчил радиоволнам роль нейронов «большого мозга», управляющего всеми предметами. А инструменты его контроля должны будут легко умещаться в кармане. Великий изобретатель не был фантастом, просто он понимал то, что его современники не могли и представить.

Сто лет спустя термин «Интернет вещей» ввел в широкий оборот сотрудник исследовательского агентства при Массачусетском технологическом институте Кевин Эштон. Он предложил увеличить эффективность логистических процессов без вмешательства человека: с помощью радиодатчиков собирать информацию о наличии товаров на складах предприятия и отслеживать их движение к торговым точкам. Каждая метка отправляла в сеть данные о своем местонахождении в настоящий момент времени. Использование RFID-меток ускорило реакцию поставщиков и ритейлеров на изменение спроса и предложения: товары не лежали на складе, а отправлялись туда, где они действительно необходимы. Эффект от введения маркировки оценили, и с января 2007 года все поставщики крупнейшей американской розничной сети производят товары только с радиометками.

Концепция Интернета вещей базируется на принципе межмашинного общения: без вмешательства человека электронные устройства «общаются» между собой. Интернет вещей — это автоматизация, но более высокого уровня. В отличие от «умных» домов узлы системы используют TCP/IP-протоколы для обмена данными через каналы глобальной сети Интернет.

Такой метод коммуникации дает серьезное преимущество — возможность объединять системы между собой, строить «сеть сетей». Это позволяет изменить бизнес-модели отраслей и даже экономики целых стран.

Интернет вещей не только меняет существующие правила, но и формирует новые правила экономики совместного использования» (shared economy), исключая посредников из бизнес-модели.

Менее чем за 20 лет Интернет вещей стал трендом рынка информационных технологий. Аналитики прогнозируют колоссальное количество IoT устройств через несколько лет — свыше 50 миллиардов. Развитие производства электронных компонентов позволяет «штамповать» миллионы дешевых чипов для всевозможных устройств. От радиочипов, нанесенных на складские коробки, IoT трансформировался в глобальную «интернетизацию» окружающих нас предметов, воспринимаемый людьми как глобальная «оцифровка» реальности.

Интернет вещей «на пальцах»

Для широкой публики Интернет вещей — это холодильник, публикующий фото ваших продуктов в Instagram, или стиральная машина, которая постит в Facebook: «У меня была сегодня чумовая стирка». Из 28 миллиардов ожидаемых подключений менее половины придется на пользовательские гаджеты, которые составляют «customer IoT»: смартфоны и планшеты, носимые датчики для фитнеса и амбулаторной медицины.

Более 15 миллиардов устройств будут работать в бизнесе и промышленности: разнообразные датчики для оборудования, терминалы для продаж, сенсоры на производственных агрегатах и общественном транспорте.

Интернет вещей станет тем инструментом, с помощью которого можно дешево, быстро и масштабно решать конкретные бизнес-задачи в конкретных отраслях.

Промышленный IoT (Industrial IoT, IIoT) объединяет концепцию межмашинного общения, использование BigData и проверенные технологии автоматизации производства. Ключевая идея IIoT в превосходстве «умной» машины над человеком в точном, постоянном и безошибочном сборе информации. Интернет вещей повысит уровень контроля качества продукции, выстроит процесс бережливого и экологичного производства, обеспечит надежные поставки сырья и оптимизирует работу заводского конвейера.

Интернет людей — всемирная паутина, которая «высасывает» не только наши деньги, но и время. Мы проводим по несколько часов в неделю в соцсетях, онлайн-играх или на сайтах. Покупаем в интернет-магазинах вещи, которые нам зачастую не нужны, просто потому, что это легко и доступно — в два клика.

В отличие от традиционного «человеческого» интернета IoT применяется для рационального и практичного подхода. Его ключевая задача — автоматизация, оптимизация, сокращение материальных и временных затрат.

Применение IoT в промышленной индустрии и транспорте сокращает затраты за счет снижения аварийности, уменьшения потерь сырья и количества использованных ресурсов. В сфере энергетики — повышает эффективность выработки и распределения электроэнергии.

Интернет вещей экономит не только деньги, но и время: машины заменили человека на рутинной работе и освободили от выполнения рискованных или стандартных задач. Интеллектуальные системы следят за промышленным конвейером, считают товар на складах и регулируют движение вместо человека. В любую погоду, круглосуточно и без выходных.

Нас окружают разнообразные «подключенные» устройства: на улице работают системы безопасности и экомониторинга. Интернет вещей начинает использоваться в быту, в ЖКХ и индустриальной сфере, транспорте, сельском хозяйстве и медицине.

Пример 1. Яндекс.Навигатор — тоже IoT

Знакомый всем пример — Яндекс.Навигатор. Водители по всей России и СНГ пользуются этим сервисом. Смартфоны и планшеты передают координаты, направление движения и скорость в службу Яндекс, а принятая от пользователей информация анализируется на сервере компании. Получив сведения о заторе, приложение автоматически предлагает водителю варианты объезда и отображает маршрут на экране телефона или планшета. Мобильные устройства, центры обработки данных и приложение Яндекса обмениваются данными без вмешательства человека, являя собой отличный пример Интернета вещей.

Как результат — водители тратят меньше времени в пробках, выбирая оптимальные маршруты объезда.

Еще немного и искусственный интеллект Яндекса начнёт перераспределять нагрузку на дорогах городов. Учитывая накопленную статистику, он будет предлагать такие маршруты, которые оптимально загрузят магистрали и минимизируют пробки.

Пример 2. Спортивный IoT

В спорте Интернет вещей используют для накопления статистики и анализа данных. Применение IoT-решений разнообразно: от мобильных приложений для любителей утренних пробежек, следящих за расходом калорий, до производительных информационно-вычислительных систем в профессиональном спорте.

Командное IoT-решение отслеживает состояние отдельных спортсменов и всего коллектива. Информация о перемещении, пульсе считываются датчиками, встроенными в жилет, надетый игроком. Координаты и медицинская телеметрия отправляются на облачную платформу, снабжая оперативной информацией руководство и вспомогательные службы команды. Тренер строит тактику игры, не дожидаясь тайм-аута для оценки состояния коллектива и переигрывает соперников за счет быстрого реагирования на окружающую обстановку.

Ранее у тренерского состава и спортивных аналитиков не было иного выбора, кроме как просматривать после игры заметки и десятки часов видеозаписи для оценки поведения игрока на поле и его работоспособности. Теперь информация предоставляется онлайн и голевой момент матча всегда можно «вытащить» из хранилища и проанализировать. Интернет вещей обрел популярность не только среди тренеров, но и у медиков — бригады оказания первой помощи мгновенно реагируют на критические показания здоровья подопечных.

Пример 3. «Умные» счетчики

В жилищно-коммунальном хозяйстве IoT-технологии нашли применение в системах интеллектуальной диспетчеризации — «умных» приборов учета ресурсов. Подключенные к Интернету счетчики передают показания в «облако», а диспетчер видит расход воды, электричества или газа в отдельном доме, квартале или в целом городе. Это дает возможность, не заглядывая в квартиры собственников, в режиме реального времени, иметь полную картину потребления ресурсов, удаленно управлять приборами учета, оперативно выставлять счета жильцам. Без обходчиков, без обработчиков и без временных потерь.

Такой подход позволит изменить механизм учета ресурсов. Сегодня управляющие компании собирают показания с приборов учета, обрабатывают данные, выставляют счета и собирают оплату за ЖКУ. В случае внедрения «умных» счетчиков в масштабах города, структуры, обслуживающие жилые дома, превращаются в ненужных посредников и «выходят из игры». Что сегодня мы и наблюдаем в некоторых регионах России, где водоканалы переходят на прямые договоры с жильцами. Электросетевые компании, кстати, уже давно применяют такую схему расчетов, но по инерции нанимают обходчиков или требуют данные с жильцов.

Прямой диалог между счетчиками в домах и «ресурсниками» стал возможен благодаря IoT-решениям — беспроводной автоматизированной диспетчеризации. Это отличный пример того, как Интернет вещей меняет бизнес-модель в отрасли.

Аналогично — UBER, который за счет концепции Интернета вещей исключил таксомоторные компании из бизнес-модели частного извоза. Крупные структуры стали просто не нужны и сейчас клиент напрямую общается с водителем.

За счет точного учета, оповещениях о перерасходе ресурсов или авариях подключенные к Интернету приборы учета ЖКХ сохраняют до 30% ресурсов в каждом многоквартирном доме. А помимо удобства, дополнительное преимущество для конечного потребителя — сэкономленные на содержании ненужной «прослойки» деньги.

Диспетчеризация приборов учета воды и удаленного съема показаний — один из наиболее удачных примеров применения технологии Интернета вещей в сфере жилищно-коммунального хозяйства.

Организации, внедрившие IoT-решения для управления многоквартирными жилыми домами, получили эффективный инструмент контроля и учета ресурсов. Такая система автоматизирует трудоемкие операции по сбору и обработке показаний, которые ранее требовали участия половины штата сотрудников. Имея на руках прозрачные данные, управляющая компания выявляет потери и минимизирует расходы на общедомовые нужды (ОДН).

Пример 4. Сельское хозяйство

Более половины производителей томатов и треть хлопководов Израиля используют систему для мониторинга влажности, температуры грунта и других характеристик почвы. Датчик, «закрепленный» за отдельным растением или участком с посевами, отправляет информацию на облачный сервер, откуда данные поступают оператору, выводя на экран состояние саженца и рекомендации по улучшению его плодоносных свойств.

В США сформировали интересный симбиоз такой «пахучей» сферы агротехники как удобрение полей и IoT. Фермер оснастил трактора-распрыскиватели, обслуживающие угодья в радиусе 121 километра от станции, решением на базе беспроводных технологий. Водитель-оператор насосной установки удаленно отслеживает и распределяет подачу органических удобрений на поля, а владелец контролирует расход с экрана своего смартфона.

Пример 5. «Умные» заводы

Зарубежные владельцы заводов уже осознали преимущества IoT в сокращении расходов и увеличении прибыльности индустриального бизнеса. В электроэнергетике и легкой промышленности интерес к применению Интернета вещей есть. С помощью IoT-технологий операторы морских ветрогенераторов удаленно контролируют износ роторов и турбин, отслеживают их производительность. За счет своевременного обслуживания минимизируется риск остановки «ветряков» и отпадает необходимость в отправке бригад на удаленные морские платформы.

Швейцарская компания, выпускающая станки и двигатели, реализовала мечту производственных инженеров — проведение упреждающего техобслуживания (ТО).

Более 5000 единиц оборудования на производственных площадках подключили к IoT-платформе изготовителя, сигнализирующей о необходимости ТО для профилактики возможной поломки. Несколько лет назад компания командировала выездные бригады техников для диагностики на местах.

Сейчас эксплуатант станка или электродвигателя отслеживает состояние оборудования онлайн и вовремя узнает о возможных авариях. Такой «проактивный» мониторинг сократил расходы за счет снижения издержек и ликвидации простоев. Традиционно, ППР (планово-предупредительные ремонты) требовали остановки производственных линий и организовывались по графику, независимо от того, была в них необходимость или нет.

Внедрение IoT-технологии позволило проводить упреждающее техобслуживание тогда, когда оно действительно нужно, и ремонтировать машины до того, как они сломаются. Интернет вещей обеспечил не только непрерывность производства, но и сэкономил на планировании предупредительных работ — затраты на планирование составляют 30-40% от объема ремонтного фонда предприятия.

В ближайшее время бизнес станет первым и основным потребителем IoT-технологий. Топ-менеджеры корпораций рассматривают Интернет вещей в первую очередь как инструмент для снижения расходов и увеличения производительности. Предприниматели хотят использовать инновационную концепцию для вхождения в новые рынки и расширить свой ассортимент за счет использования подключенных устройств.

Промышленники понимают: новые технологии оптимизируют производственный процесс и уберут из него человеческий фактор, а вместе с ним и лишние риски.

Пример 6. «Носимый» IoT

Крупные ИТ-компании начали инвестировать в развитие медицинского Интернета вещей. Одно из таких решений отслеживает динамику болезни и выздоровления пациентов в режиме 24/7 посредством носимого на теле датчика. Мониторинг происходит в режиме реального времени, начиная от сбора показаний в стационаре и дома, завершая направлением данных лечащему врачу и в лаборатории для анализа и принятия решений.

В медицине есть проекты, развернутые в рамках лечебного учреждения и предупреждающие персонал об истощении запаса медикаментов или инструментов.

В обеспечении физической безопасности применение IoT-концепции скорее экзотично, чем привычно. В октябре 2016 года технологию Интернета вещей в прямом смысле «взяла на вооружение» оборонная промышленность — для охраны Крымской военно-морской базы Минобороны РФ закупило комплекс охраны «Часовой-1».

Комплекс, в состав которого входят вибробраслеты, гарантирует безопасность бойцов, охраняющих объекты и проверяющих автотранспорт на «блоках». Каждый браслет оснащен датчиком «неподвижности». Как только часовой прекращает движение более чем на 30 секунд, система посылает на его браслет вибросигнал. Если в течение 15 секунд после предупреждения боец не «оживет» — в караульном помещении объявляется тревога.

IoT — это новый этап развития сети Интернет, который проникает в ранее недоступные сферы, привнося качественные изменения, делая жизнь людей проще, а работу компаний — эффективней.

Интернет вещей будущего

IoT стал всемирным трендом, и скоро возможность «интернетизации» станет обязательным требованием для продуктов и услуг широкого потребления. Устройства будут выходить с конвейера с уже встроенными интеллектуальными и коммуникационными возможностями.

За счет увеличения масштаба производства и удешевления компонентной базы стоимость умных устройств снизится до минимума. IoT проникнет в автомобили, грунт, море и реки, в тело человека. Датчики станут настолько миниатюрными, что будут помещаться в мелких бытовых предметах или продуктах питания.

Соответственно устройствам уменьшатся в размерах и аккумуляторы, а затем они и вовсе исчезнут — «умные» датчики научатся получать энергию из окружающей среды: от вибрации, света или воздушных потоков и станут полностью автономными.

Интернет вещей станет гетерогенной средой, которая будет существовать как отдельный живой организм. Наступит время машин.

Машины требуют свой WiFi

Сложности с компонентной базой ушли в прошлое, появился новый вызов: необходимо объединить миллиарды «умных» приборов в единую сеть.

Интеллектуальный станок, датчик температуры масла на промышленном агрегате, смарт холодильник — всем этим устройствам необходима среда для общения. В противном случае они так и останутся «немыми»: обычным счетчиком или датчиком, отличающимся от своих собратьев только «космическим» дизайном.

Если оставить прогнозы о «количестве устройств Интернета вещей к 2020 году» ясно, что IoT-индустрия растет. Инженерам уже не интересно, сколько, 50 миллиардов датчиков и смартфонов будет в сети или 100 миллиардов. Порядок уже ясен, как и цель — подключение «армии» устройств к Интернету.

Для передачи данных разрабатывалось множество протоколов, но каждый из них был «заточен» под определенную задачу: GSM для голосового общения, GPRS для обмена данными с мобильных телефонов, ZigBee — создания локальной сети и управления «умными» домами, а Wi-Fi для беспроводных локальных сетей с высокой скоростью передачи данных.

Эти технологии могут быть применены для решения нецелевых задач и по-разному с ними справляться.

К примеру, Яндекс.Навигатор сможет работать через GPRS/3G/4G и никакая другая связь для такого приложения не подойдет. Мы, конечно, можем подключить смартфон к Wi-Fi и запустить Навигатор, но как только автомобиль отъедет на 100 метров от точки доступа — приложение «закончится». А в «умном» доме не «приживутся» автономные GPRS-датчики — через два дня в них сядут батарейки. Поэтому в интеллектуальном жилище лучше всего подойдет энергоэффективный ZigBee.

Набирая обороты, Интернет вещей выдвигает свои требования:

  1. Небольшой объем данных: датчикам и сенсорам не нужно передавать мега- и гигабайты, как правило это биты и байты.
  2. Энергоэффективность: подавляющая часть датчиков автономны и должны будут работать годами.
  3. Масштабируемость: в сети должны уживаться миллионы различных устройств, и добавление одного-двух миллионов не должно вызывать сложностей.
  4. Глобальность: нужен широкий территориальный охват и как следствие передача информации на большие расстояния.
  5. Проникающая способность: устройства в подвалах, шахтах должны передавать сигнал наружу.
  6. Стоимость устройств: устройства должны быть дешевы и доступны для пользователя, а готовые решения рентабельны для бизнеса.
  7. Простота: принцип «поставил и забыл»: пользователь выберет понятные и дружелюбные устройства.

Казалось бы, сотовые сети — очевидные кандидаты на построение развернутой на десятки километров беспроводной IoT-среды. Однако ни стандарт GSM, ни инфраструктура мобильных операторов изначально не создавались для М2М-диалога. Протоколы сотовой связи предназначены для общения людей: большой объем трафика и высокая скорость обмена данными в густонаселенных районах.

Разработчики изначально не предполагали возможность обмена небольшими объемами данных между разнесенными «умными» сенсорами. Датчику с WiFi необходимо постоянное питание, а элемент умного GSM устройства продержится 2-3 недели. Мы не готовы ежемесячно менять батарейки в десятках устройствах или монтировать к ним проводную систему питания.

Подключение всевозможных устройств к мобильным сетям еще можно представить в населенных пунктах, но за пределами оживленных трасс и урбанизированных территорий протоколы GSM, 3G, LTE не позволяют создавать масштабные IoT проекты — слишком дорого разворачивать и обслуживать инфраструктуру сотовой сети.

В городе сотовая связь ограничена низкой проникающей способностью сигнала. А «умные» датчики или счетчики зачастую будут находиться за несколькими стенами, в техколодцах или на цокольных этажах, где уже не берет GSM.

Фундаментом масштабных проектов станет энергоэффективная сеть, которая удовлетворит запросы промышленников, сельхозпроизводителей, государственные компании в масштабности и невысокой стоимости эксплуатации. Интернету вещей нужен стандарт связи с возможностью широкого территориального охвата, высокой энергоэффективностью, дешевой инфраструктурой и не требующей высоких эксплуатационных расходов.

LPWAN — будущее IoT концепции

С учетом перечисленных требований и ограничений, решением проблемы стало использование технологии на стыке высокой дальности и низкого энергопотребления. Она получила название Low-Power Wide-Area Network (сокращенно – LPWAN) или энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия.

LPWAN разрабатывался специально для межмашинного общения, и стал двигателем дальнобойного Интернета вещей.

Отсутствие высоких требований к объему передаваемой информации позволило сконцентрироваться на других, более важных параметрах технологии и обеспечить 50 километровую дистанцию взаимодействия между разнесенными устройствами, высокую энергоэффективность, проникающую способность и масштабируемость.

Дальнобойная и энергоэффективная, LPWAN отлично подходит для IoT, как в бытовом, так и в промышленном секторе, где имеется потребность в автономной передаче телеметрии на дальние расстояния.

LPWAN гораздо лучше соответствует запросам М2М-сетей, чем та же сотовая связь — тысячи квадратных километров могут быть покрыты одной базовой станцией. Построение такой сети проще, а обслуживание — дешевле. Подобный подход становится единственной альтернативой в случае, когда датчики разнесены по большой территории. Как, например, счетчики воды в пределах одного квартала или датчики влажности почвы, размещенные сразу на нескольких полях.

Резюме

Уже сейчас IoT меняет правила игры в отдельных отраслях: проникает в недоступные и невозможные ранее сферы, улучшая качество жизни и увеличивая эффективность бизнеса. Технологии Интернета вещей нашли применение там, где они выгодны бизнесу и удобны людям.

LPWAN — двигатель «дальнобойного» беспроводного IoT

Преимущества LPWAN-технологии хорошо вписываются в потребности масштабного внедрения IoT в промышленности, транспорте, сфере безопасности и десятках других отраслей. Большой радиус действия, высокая автономность конечных устройств, простота развертывания LPWA-сети и низкая стоимость инфраструктуры даст толчок крупномасштабным проектам и развитию Интернета вещей.

strij.tech

Интернет вещей (в примерах) — что это такое и как он работает

Посредством интернета стало возможным управлять многими вещами. Объединенные сети из компьютеров, планшетов и смартфонов уже никого не удивляют, промышленное оборудование, управляющееся из единого центра также давно не новинка. А в скором будущем планируется объединить в единую концепцию бытовые приборы умного дома, которые будут угадывать желания владельцев и выполнять возложенные на них функции при помощи запрограммированного девайса.

Перечисленные возможности — это мир интернет вещей, который проникает во все новые области жизни человека. Уже сейчас количество подключенных приборов к интернету перевалило за 20 млрд, а к 2020 году их число превысит отметку в 50 млрд. Давайте рассмотрим, что такое Интернет вещей, какие примеры его использования уже существуют сегодня и что ждать в ближайшем будущем.

Что такое Интернет вещей

Прежде чем вы окунетесь во все тонкости интернета вещей, посмотрите интересное видео о том, что это такое:

Интернет вещей — это взаимодействие устройств между собой и окружающим миром, которое исключает участие человека, благодаря чему способно изменить некоторые экономические и социальные нормы.

В настоящее время пределом фантазии о развитии технологий можно считать Интернет вещей – концептуально иной подход во взаимодействии человека с «умной» электроникой. Если век тому назад о таком можно было только мечтать, то сегодня это – лишь очередная ступень разработок, относящаяся к не столь отдаленному будущему.

Если углубиться немного в историю, то первым человеком, упоминавшим об Интернете вещей, стал великий Тесла. Он предсказывал радиоволнам роль нейронов, которые будут управлять всеми предметами. Это было просто предсказание, которое в силу многих причин не могло получить практическое применение в то время.

Но уже  менее чем через сто лет Кевин Эштен впервые применил Internet of Things (IoT) в логистике — на каждый товар была закреплена радиометка, при помощи которой отслеживалось перемещение товара по торговой цепочке, начиная от склада и заканчивая покупкой. Вся информация о движении продукции передавалась в сеть, и когда требовалось пополнение запасов, товар не лежал на складе, а отправлялся в магазин.

Интернет вещей — это не просто автоматизация, с которой мы сталкиваемся в повседневной жизни, а нечто большее. Чтобы почувствовать отличия автоматизации процесса и концепции Internet of Things, рассмотрим пример с приготовлением кофе. Для того чтобы попить кофе в определенный момент, вы засыпаете зерна в аппарат и устанавливаете время, когда кофемашина должна включиться. В строго обозначенный час аппарат начнет свою работу.

В то же время у вас могли измениться предпочтения, и вместо кофе вам вдруг захотелось чай или молочный коктейль. При автоматизации процесса, несмотря ни на что вы все равно получите именно кофе. То есть, в данном случае командным центром является человек и если он не перепрограммирует кофемашину на другое время или не выключит ее, то уже ненужный кофе все-таки будет сварено.

Используя концепцию интернет вещей, вы просто меняете команду через умный гаджет, который дает сигнал на отключение кофемашины и включение чайника. Таким образом, вы получаете тот напиток, который подходит вам на данный момент. Internet of Things дает возможность не задавать программу для достижения цели, а позволяет человеку только сформировать цель, которая будет выполнена в результате взаимодействия основного девайса, выполняющего роль единого центра, и бытового прибора, который произведет работу.

Как работает интернет вещей

Есть много сфер, где может работать интернет вещей, но прежде чем погрузиться в них, посмотрите видео о том, как он работает и какие здесь есть проблемы:

Разберемся, как функционирует интернет вещей. Чтобы это происходило, необходимо выполнение трех условий — создание единого центра, использование единого стандарта и обеспечение безопасности передачи данных.  Создание единого центра IoT исключает использование человека в передаче программ для достижения цели. Его место должно занять умное устройство, которое и будет распределять команды внутри сети между приборами.

Обмен данными должен производиться на едином языке, с которым у создателей концепции Internet of Things пока существуют серьезные проблемы. Каждая компания, будь то Apple, Google или Microsoft, разрабатывает алгоритм отдельно, поэтому в ближайшем будущем мы можем рассчитывать только на изобретение какой-то локальной сети, которую сложно будет объединить даже в пределах одного городского района. В будущем, наиболее удачная сеть, возможно, будет принята за стандарт и станет глобальной сетью.

Естественно, что передача данных должна происходить в полностью безопасном режиме и защищать сеть от взлома хакерами. В противном случае взломщик получит полные данные о владельце, которые сможет использовать в преступных целях.

Реальные примеры использования IoT

Если вы думаете, что концепция Интернет вещей — дело далекого будущего, то глубоко ошибаетесь. Уже сейчас мы можем представить несколько примеров, которые изменят ваше мнение. В отличие интернета для людей, IoT используется для получения практической выгоды. Интернет вещей выполняет ряд полезных задач — максимально автоматизирует процессы, снижает временные и уменьшает материальные затраты, оптимизирует производство.

Первым реальным шагом к достижению цели стало подключение тостера к компьютеру, произошедшее в 1990 году посредством доработки его конструкции специальным чипом.

Джон Ромки, осуществивший эту процедуру, смог добиться работы тостера посредством управления им с помощью компьютера. Возможно, это имя более известно благодаря созданному позже протоколу сетевого соединения компьютер-компьютер TCP/IP, но и в истории развития технологий IoT этот человек оставил свой немаловажный вклад.

Отдельными примерами приближения очередного технологического прорыва на бытовом уровне является появление большого количества «умных» приборов, выполняющих свою функцию без участия человека. К ним можно отнести:

  • Высокотехнологичные мусорные баки, оборудованные солнечными батареями, функцией мусорного пресса и системой подачи сигнала работникам коммунальных служб при необходимости освобождения пространства;
  • Геолокационные и биометрические чипы, используемые для контроля популяций животных, а также – для контроля преступников, заключенных под домашний арест;
  • Сенсоры и водные счетчики, используемые для снижения расходов воды и нагрузок на водоканалы крупных городов (используется, в частности, в Сан-Паулу и Пекине);
  • Интерактивные миски для собак, открывающие доступ к корму только при выполнении определенных условий или заданий.

Перечень «умных» приборов растет день ото дня, их разработкой занимаются десятки компаний по всему миру. Преимущественно рассматриваемые приборы предназначаются для обустройства бытовых нужд, но у Интернета вещей все еще впереди.

Использование Internet of Things позволило:

  • Снизить аварийность и сырьевые потери на транспорте и в производстве.
  • Эффективно распределять электричество в сфере энергетики.
  • Заменить человека при управлении оборудованием в промышленности.
  • Контролировать безопасность на улице.

Чтобы не быть голословными, приведем несколько реальных примеров.

Яндекс. Навигатор

Известная в России и в странах ближнего зарубежья система, есть не что иное, как использование IoT в управлении транспортом. Принцип действия следующий — гаджеты (планшеты, смартфоны) передают в компанию Яндекс направление движения автомобиля, координаты и скорость перемещения. Вся информация анализируется на сервере и в обработанном виде передается на смартфон водителю, показывая заторы и пути их объезда. То есть, обмен данными между сервером, приложениями и смартфонами происходит без участия человека и представляет собой пример использования интернет вещей.

Уже сейчас водители сокращают время в дорогах, объезжая пробки по оптимальному маршруту, а в дальнейшем сервис позволит разгружать магистрали и максимально минимизировать пробки.

Internet of Things в спорте

В спорте IoT используется для анализа физических кондиций спортсменов. На участника соревнований устанавливаются датчики, которые анализируют пульс, данные о перемещениях. Медицинская телеметрия, другие значения отправляются на облако, откуда тренерская бригада команды получает всю информацию о состоянии спортсменов, не дожидаясь перерыва в состязаниях, и уже по полученным данным вносит изменения в игру. Вся необходимая информация также поступает в онлайн режиме медицинским работникам, которые своевременно могут оказать помощь травмированному или потерявшему кондиции участнику матча.

IoT в системе ЖКХ

Установка умных счетчиков на воду, газ и электроэнергию позволяет передавать данные по расходу ресурсов с каждого домовладения на облачные технологии. Диспетчер в режиме онлайн видит информацию по отдельно взятой квартире, микрорайону или в масштабе города, что позволяет без использования труда обходчиков получать данные по счетчикам, на основании которых выставлять счета.

Из цепочки потребитель-поставщик услуг выпадают посредники, обслуживающие дома, что дает возможность выигрывать в материальном и временном плане. Механизм учета ресурсов с использованием IoT технологий позволяет максимально автоматизировать диспетчерские функции и улучшить качество обслуживания.

Сельское хозяйство

Во многих странах Интернет вещей используется при выращивании сельскохозяйственной продукции. Для этого применяются датчики, которые закрепляются за определенным участком или конкретным растением. Устройство регистрирует данные по состоянию грунта (влажность, температура, другие параметры), которые отправляются на облачную платформу. С нее данные поступают на сервер, после чего выдаются на монитор, транслируя информацию по состоянию саженца, делаются выводы по улучшению его плодоносных свойств.

К примеру, в Израиле половина всех производителей томатов и более 30% фермерских хозяйств по выращиванию хлопка уже используют IoT технологии при мониторинге почв. Активное внедрение происходит и в других развитых странах.

Промышленность

Одно из швейцарских предприятий, занимающееся производством оборудования, разработало промышленный интернет вещей — IoT платформу по проведению технического обслуживания своей техники на различных производственных площадках. Концепция Internet of Things объединила более 5 тыс. единиц оборудования. Теперь, если в технике наблюдается износ какого-либо узла, в главный центр поступает сигнал о необходимости профилактики и ремонтники выезжают на место.

Введение технологии IoT позволило прибывать на участок обслуживания только по мере необходимости. Раньше плановые обходы часто проводились вхолостую, а финансовые затраты за обслуживание бригадами обходчиков были существенными. Кроме того, во время проведения планово-предупредительного ремонта приходилось останавливать, часто без надобности, целые производственные линии, что несло дополнительные убытки.

Вообще, промышленность более других ждет повсеместное внедрение интернет вещей, так как это поможет максимально минимизировать в производственном процессе человеческий фактор и снизить дополнительные риски.

Медицина и безопасность

Интернет вещей в медицине позволяет круглосуточно контролировать состояние пациента. Для этого на него устанавливают один или несколько датчиков, данные с которых поступают в медицинский центр. В режиме онлайн отслеживается работа больных органов и общая физическая форма больного. Информация передается лечащим врачам и в лаборатории, где проводится ее мониторинг и в случае необходимости выполняется корректировка лечебного процесса, принимаются дополнительные решения.

Кроме того, специальные радиочипы, установленные на лекарства, в реальном времени позволяют отслеживать количество лекарственных препаратов в медучреждении и своевременно пополнять их запасы.

Внедряются технологии Internet of Things и в обеспечение безопасности объектов. На одной из военных баз РФ на часовых надели специальные электронные браслеты, которые контролируют их состояние и своевременно отсылают данные о проблемах в центр управления. Если военный в течение полуминуты не двигается, то датчик отправляет сигнал на центральный компьютер, который возвращает его солдату в виде звукового сигнала после чего, если в течение 15 сек. человек так и не совершил движения, объявляется тревога и на проблемное место отправляется караул.

Internet of Things: реальность и ожидания

Ожидаемым эффектом появления системы Internet of Things является унификация всех «умных» приборов под единые стандарты. В реальности все выглядит несколько сложнее – каждый разработчик пытается найти собственное решение, ввиду чего объединить приборы разных производителей в единую сеть будет трудновыполнимой задачей.

С помощью постепенного внедрения Интернета вещей в теории можно было бы создать целые автономные предприятия, не зависящие от человека и не требующие постоянного присутствия работников. Эта система могла бы объединить собой целые города и страны, а возможно – и всю планету (по крайней мере, обжитую часть суши). Но в настоящее время прогресс направлен на нужды потребителя, готового заплатить за покупку новых технологичных помощников немалые деньги – и у некоторых ученых возникают вполне резонные опасения, что мощный проект, в теории способный объединить и облагодетельствовать все человечество, будет похоронен коммерцией и жаждой прибыли еще до получения достойного развития.

Интернет вещей в своем идеальном формате должен превратить каждый подключенный прибор если не в личность, то в индивидуума, способного накапливать «опыт» и самостоятельно принимать решения, основываясь как на своей базовой функциональности, так и в соответствии с другими факторами. В современных реалиях это кажется весьма трудновыполнимым, поскольку для хранения общей для всех приборов базы данных потребуется по-настоящему мощный сверхкомпьютер с титаническим объемом памяти.

Проблемы реализации системы IoT

Отличие ожидаемого результата от действительности объясняется наличием многочисленных проблем в реализации Интернета вещей. В чем они выражаются?

Необходимость поиска альтернативных методов программирования – это один из основных сложных моментов, и об него программисты всего мира спотыкаются до сих пор.

Современная «умная» техника действует с помощью запрограммированных алгоритмов, зиждущихся на базовых логических командах и блоках. Весь «ум» прибора кроется в коде программы, которая имеет один огромный минус, заключающийся в отсутствии возможности развития. Поэтому прибор просто выполняет заданный алгоритм и имеет некоторое количество сценариев действия при получении различных ответов в процессе исполнения. При возникновении конфликта между алгоритмом действия и возникшими обстоятельствами, не предусмотренными программой, программа или даст сбой, или предоставит не тот результат, которой от нее ждали. И, что самое важное – не научится на этом опыте: потребуется программист, который придумает, как заставить программу выйти из подобной ситуации.

Раздробленность разработок – вторая по значимости проблема. Собравшись в единый кулак, корпорации-гиганты Apple, Windows, Google и многие другие смогли бы достичь куда более конкретныхрезультатов. Они не тянут друг друга в разные стороны и даже создают друг другу конкуренцию, но в итоге вынуждены по нескольку раз разрабатывать уже достигнутый кем-то другим результат.

Третьей проблемой является вопрос энергоснабжения. Для корректной работы Интернета вещей даже в рамках отдельно взятого жилого помещения питание всех подключенных приборов должно быть бесперебойным. Подключение всех приборов в единую сеть Internet of Things вызовет резкий дефицит энергетических ресурсов, который требуется восполнить заранее – либо обнаружить альтернативные, более дешевые и надежные источники энергии.

Кроме того, далеко не все смогут позволить себе оборудовать свой быт вещами из мира высоких технологий.

Переход же к этапам «умного города», «умной страны» и «умной планеты» от «умного дома» без этого будет положительно невозможен. Вывод напрашивается сам собой: интеграция Интернета вещей не должна зависеть от доходов обывателей, но найти того, кто возьмется оплачивать такую инициативу, будет крайне затруднительно.

Слабые места и уязвимости интернета вещей

Увы, идея Интернета вещей имеет свои слабые места и уязвимости. Некоторые из них могут показаться смешными, другие же – вполне серьезны. Над их решением уже пытаются работать, но современный уровень технологий не позволяет решить все и сразу.

  • Зависимость элементов системы друг от друга. Сбой или поломка одного элемента вызовет цепную реакцию, из-за чего Интернет вещей будет решать поставленные задачи нетривиальными способами, провоцировать сбой других устройств или попросту отключаться. К примеру, на «умном» термометре даст сбой температурный датчик – и «умный» гардероб, основываясь на его показаниях, посоветует хозяину одежду не по погоде.
  • Страх перед хакерскими атаками. Разумеется, страшных компьютерных гениев, которых любят показывать в кино, в природе не существует – однако способы взломать любой запрограммированный прибор имеются (хоть они и не так зрелищны). Получив доступ к информации одного «умного» прибора в «умном» доме, взломщик сможет буквально держать руку на пульсе его владельца, зная о нем практически все.
  • Возможное восстание машин. Если дать машинам искусственный интеллект и машинное обучение вместе с центральным компьютером, выполняющим функции энциклопедического мозга, они со временем могут «понять», что достойны большего, чем услужение людям. Скорее всего, это завершится грандиозным сбоем во всей системе, но исключать варианты с агрессивным поведением «умных» приборов тоже не стоит.
  • Тотальная зависимость системы от энергетических ресурсов. Даже если человечество перейдет на фактически неисчерпаемые ресурсы в виде альтернативных источников бесплатной энергии (солнечный свет, геотермальные ТЭС и т.д.), для полного вывода системы из строя на определенном участке потребуется просто вывести из строя источник энергии. По этой причине данная разработка вряд ли будет применяться в военных целях, оставив войну людям: управляемое электромагнитное поле, доступное уже сейчас, сжигает любую электронику, какой бы «умной» она ни была.
  • Возможная деградация человечества вследствие критического упрощения жизни. Пример можно наблюдать в мультфильме «Валли», где находящиеся на попечении роботов люди не имеют сил даже на то, чтобы выбраться из кресел.

Некоторые из этих уязвимостей можно считать фантастическими и невозможными, однако не стоит забывать, что до недавнего прошлого и сам Интернет вещей был невозможен. С уровнем роста технологий изменяются и границы возможностей – и об этом не стоит забывать.

Необходимое послесловие

Что принесет миру Internet of Things?

Возможно, полное подключение к нему избавит человечество от лишних амбиций и откроет ему путь в золотой век, эпоху торжества науки. Возможно, в результате нас ждет всеобъемлющий пост-апокалипсис в духе братьев Вачовски по трилогии «Матрица». Быть может, люди в результате очередного скачка технического прогресса утратят физическую активность вместе с потребностью к ней – либо будут вынуждены как-то выживать, когда привычный им «умный» мир будет уничтожен террористами, радикальными противниками машин или непредвиденным компьютерным вирусом.

Более вероятно, что эта разработка еще долго будет оставаться очередным коммерческим средством, благодаря которому отдельные обыватели смогут позволить себе приобретать умные гаджеты, и настоящий прорыв увидят лишь успевшие повзрослеть правнуки читателя. Что в итоге станет с этой идеей, сейчас не сможет сказать никто, но именно сейчас человечество имеет шанс определить дальнейший ход своей истории.

Интернет вещей уже незаменим во многих областях бизнеса, оптимизируя время и издержки. Но тренд находится только в самом начале своего пути, а сама IoT концепция постоянно совершенствуется. Снижается цена датчиков за счет увеличения объемов их производства и уменьшения стоимости компонентов. Уменьшаются размеры — приборы становятся все более миниатюрными.

Обеспечение энергией устройств является пока достаточной серьезной проблемой, но использование энергии ветра, света и вибрации решает этот вопрос уже сейчас и в недалеком будущем применение IoT технологий станет полностью автономным процессом. Время машин не за горами и использование интернета позволяет объединить их в единую гетерогенную среду, которая будет существовать как отдельный живой организм.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter, и мы её обязательно исправим! Огромное Вам спасибо за помощь, это очень важно для нас и других читателей!

(9 оценок, среднее: 5,00). Оцените пожалуйста, мы очень старались!

finfocus.today

Умный интернет вещей — кто он и с чем его едят?

Тренд интернета вещей сейчас набирает всё большую популярность. Чаще всего понятие интернета вещей неразрывно связано с чем-то умным: умные дома, умный транспорт, умные предприятия… Но когда смотришь на эту интеллектуальность внимательнее, то часто разочаровываешься: удаленное управление лампочкой в доме — это в лучшем случае автоматизация, но никак не умный дом. Кажется, что и интернет получается не таким уж и умным… А что же такое умный интернет вещей? Вообще, историю интернета можно разделить на 4-5 этапов, сейчас мы находимся в эпоху Интернета вещей (Internet of things, IoT). Кратко его можно описать так: увеличение количества устройств, взаимодействующих не только с пользователями, но и друг с другом. Т.е. каждая кофеварка имеет доступ в сеть — но вот для чего ей этот доступ нужен, только предстоит решить.

Появление интернета вещей — это довольно ожидаемый шаг, ведь лень — двигатель прогресса. Зачем подходить к телевизору для переключения каналов, если можно придумать дистанционный пульт управления, зачем нажимать кнопочку на кофеварке, если можно сделать это в смартфоне или настроить правило, чтобы кофе наливался сам… Удобно ли это? Что произойдет, если человека нет дома или свет в настроенное время ему не нужен?

Дом получился не «умным», ведь такой подход слабо меняет ситуацию: человек по-прежнему должен все контролировать, он – центр управления всего. Получается, это “всего лишь” автоматизация. При этом я прекрасно оцениваю мощь прогресса, которая к ней привела. Просто хочется чего-то большего, нужен “умный” интернет.

Что в моем понимании означает умный интернет вещей? Это интернет вещей, который позволит изменить парадигму достижения результата: хочется задавать цели, а не способы их достижения.
  • Умный интернет вещей – постоянная поддержка человека предметами, которые его окружают.
  • Умный интернет вещей – это прозрачность процессов, это ориентация на результат.
  • Умный интернет вещей – это говорить не как надо делать, а что должно получиться.
Как этого достичь технически?
Во-первых, мультиагентные технологии — они уже везде и всюду, и интернет вещей без них невозможен. Каждому участнику из реального мира (т.е. каждому человеку и каждому устройству) ставится в соответствие программный агент — объект с некоторой степенью интеллектуальности, представляющий его интересы в мире виртуальном. Виртуальный мир можно назвать в некоторой степени улучшенной копией нашей жизни: там есть те же участники, которые чаще всего следуют заранее установленным и известным правилам, предоставляя достоверные ответы на заданные вопросы, честные и открытые — альтруисты, в общем. При этом взаимосвязь реального и виртуального миров двунаправленная: решения из виртуального мира отдаются в реальность для исполнения, а все события реального мира (очень часто непредвиденные) отражаются на мире виртуальном.
Как живут и работают агенты
Жизненный цикл агентов довольно прост. Сначала они воспринимают информацию из внешнего мира. Потом ее нужно обработать, т.е. запланировать некие действия. Ну а действия уже нужно выполнить – отдав соответствующие команды в реальный мир.

Получается, что в нашем “умном” доме агент человека постоянно общается с агентами кофеварки, лампочек и прочих холодильников — отдавая им команды и обмениваясь информацией. Что-то похожее мы видим в оффлайне: допустим, человек хочет запустить стирку. Он загружает вещи в стиральную машинку, хочет засыпать порошок и понимает, что его не хватит для стирки. После чего идет в магазин, покупает порошок и вновь пытается запустить стирку. Хорошо еще, если кондиционер для белья у него есть и в магазин больше идти не надо. Смоделируем эту ситуацию с точки зрения агентов, при этом помним, что каждый агент у нас знает всю информацию о своей физической сущности.

Тогда агент стирального порошка попросит закупиться им еще до того, как запасы будут исчерпаны. Как он попросит? Скорее всего, он попадет в очередь к агенту покупок и куплен будет именно тогда, когда у человека будет физическая возможность его принести — или даже будет заказана доставка, без участия человека. Удобно ли это? Да. Сложно ли это? Тоже да. Возможно ли это? И снова да. Все это кажется чересчур уж далеким будущем. Но вспомним о такой чудесной вещи, как онтологии. Это относительно универсальный и машиночитаемый способ представления знаний, причем знания там могут быть описаны самые разные. В онтологии мы можем описать важные для нас концепции, описать логические правила — а наши интеллектуальные агенты использовать эти знания для достижения и взаимодействия целей. Можно ли разработать одну универсальную онтологию, которая будет содержать все нужные для умного интернета вещей знания? Наверное, да. Но каким должен быть объем этой онтологии, страшно даже представить. Гораздо более простым кажется возможность поддержки онтологий предметных областей — и, при необходимости, матчинга между ними. Получается, что пользователь может создать онтологию дома, онтологию рабочего пространства — и данные, описанные в них, должны иметь соответствие. При таком подходе получается, что у нас может быть и “умный” офис, и “умный” дом.

Онтология для логики работы
Наиболее частый способ применения онтологий – это лишь способ хранения знаний, которые жестко структурированы. При этом знания эти, как правило, говорят лишь о некой сущности физического мира. А почему бы не пойти дальше и не хранить в онтологиях и правила взаимодействия, логику работы умного интернета вещей? На практике это может выглядеть так: при создании агент смотрит на сущность, к которой он относится. Для корректного понимания свойств этой сущности агент должен обратиться к онтологии – оттуда он почерпнет информацию, что может делать эта сущность, какие у нее потребности. А знает ли он, как достичь эти потребности, как применить ее способности? Эта информация тоже лежит в онтологии! Рассмотрим пример – покупку кондиционера. При подключении кондиционера в общую сеть у него появляется программный агент. Агент этот может знать о своем предназначении. Тогда ему достаточно лишь заявить о себе: «Я агент кондиционера! Я могу охлаждать! Я хочу тратить энергию! Я могу ломаться! Я хочу профилактику раз в год!»

Эти сообщения должны получить все заинтересованные участники – например, агент дома, который отвечает за потребление электричества. Дальше эти два агента должны будут договариваться о потреблении энергии в доме – интернет вещей должен быть экономным. При этом агент кондиционера может повлиять на другие процессы, потребляющие энергию – в случаях, когда поддержание высокой температуры дома имеет высокий приоритет. Агент кондиционера и сам может нуждаться в информации. Например, неплохо было бы учитывать текущую температуру за окном и прогноз на день-два: тогда можно не охлаждать дом в жару перед сильным похолоданием. Как можно получить необходимые данные? Надо узнать из онтологии, кто может их предоставить.

Умный интернет вещей – это только умный дом?
Все примеры выше – про интернет вещей в быту, про умные дома. Но это не единственная область применения столь мощных технологий. Предприятия уже сейчас проявляют большую заинтересованность к интернету вещей. Так, Airbus в своем отчете о предприятиях будущего видит IoT одной из важных технологий. Попробуем определить, как интернет вещей может применяться на современных предприятиях. На таких предприятиях, как правило, есть множество разных станков, множество разных заказов на производство продукции, множество разных технологических процессов. Вообще, там много всего разного. И, конечно, в интеллектуальных системах интернета вещей этих предприятий будет множество разных агентов. Все эти агенты обязаны входить в единое информационное пространство – тогда применение интернета вещей позволит показать более высокую эффективность. Рассмотрим пример – агент заказа на производство продукции хочет, чтобы его выполнили. Для этого ему надо найти свободных рабочих – и поиск надо начинать именно со своего цеха! А если в цеху свободных рабочих нет, у всех высокая занятость, то логично будет попробовать найти этих людей где-то еще. Чтобы найти свободную рабочую силу с определенными компетенциями, надо понять, а где вообще ее искать. Для этого достаточно «всего лишь» обратиться к онтологии, которая подскажет, в каком цехе обитают рабочие с нужными возможностями. А после ответа уже начинать общение с этими цехами и пытаться найти работников для выполнения заказа. Другой пример – это агент станка, который сам стать проактивным и искать себе работу. Этому агенту надо понять, какие заказы он может выполнять – для этого ему нужна информация о заказах и технологических процессах их выполнения. Если такая информация у него уже есть, то агент станка может из онтологии определить, кто принимает решение о планировании этих заказов – и пытаться переманить их к себе. Как правило, решение может принимать либо сам заказ, либо менеджер этого заказа – человек. Стоит отметить, что в описанном интеллектуальном интернете вещей человек является полноправным участником всех процессов – он постоянно видит актуальную информацию, может считать цену произведенной продукции по-настоящему честно. При этом конечное слово в принятии решений может оставаться за ним – но ему будет предоставлена качественная поддержка для этого принятия, а решение будет полностью прозрачным и гибким.
Сетецентрический принцип
Разумеется, все наши сферы жизни (в которых, я уверен, будет интернет вещей), будут тесно пересекаться. Крайне важно, чтобы пересечение таких сфер было жизнеспособным и полезным пользователю. Ведь если в этих наших интернетах каждая область будет использовать свои собственные стандарты взаимодействия, то ни к чему хорошему это не приведет. В 80-х годах прошлого века маршал Советского Союза Н.В. Огарков сформулировал сетецентрический подход относительно ведения боевых действия (а в США эти идеи получили развитие благодаря вице-адмиралу ВМС Артуру Себровски и профессору Джону Гартска). Согласно этому подходу все ресурсы, которые способны выполнить задачу, должны входить в одну информационную сеть и уметь обмениваться информацией для выполнения этой задачи. Ничего не напоминает? Интернет вещей — это крайне логичное применение сетецентрического подхода, ведь он использует современные информационные технологии для интеграции распределенных элементов в глобальную систему, способную к адаптации под изменяющиеся условия внешнего мира.
Краткие выводы
Интернету вещей — быть, в этом уже никто не сомневается. Быть ли умному интернету вещей — это большой вопрос, но хотелось бы, чтобы он был. Повлиять на эту ситуацию могут компании, участвующие в разработке ПО и железа для интернета вещей. Каким я вижу это влияние? Хочется, чтобы были единые и внятные стандарты, которые будут применимы везде и всюду. Хочется, чтобы было единое и внятное понимание, каким должен быть интернет вещей. Хочется, чтобы этот умный интернет вещей появился как можно скорее.

Спасибо!

Теги:

habr.com

Интернет вещей - что это, история, примеры, перспективы развития

Самый мощный двигатель прогресса – лень, благодаря ей появились скороварки, роботы-пылесосы и посудомоечные машины, которые давно взяли на себя бытовые хлопоты. Однако эти изобретения не автономны и не могут функционировать без участия человека, который должен контролировать работу техники, покупать и заменять расходные материалы. Но что если Homo sapiens станет ненужным звеном в доведенных до автоматизма процессах? В этом и заключаются перспективы развития интернета вещей.

Интернет вещей: что это?

Название является калькой с английского Internet of Things (сокращенно IoT) и обозначает концепцию вычислительной сети физических предметов (вещей), которые взаимодействуют c другими устройствами или с внешней средой с помощью встроенных технологий. Интернет вещей – это полностью автоматизированный цикл работы приборов и систем за счет их подключения к беспроводной сети.

Простыми словами: понятие интернета вещей предполагает взаимодействие по схеме «машина – машина» с минимальным участием человека.

Пример функционирования интернета вещей: рассмотрим, как работает «умная» кофеварка. Сегодня среднестатистический любитель бодрящего напитка включает устройство, засыпает зерна в специальный отсек, наливает воду в контейнер, выбирает нужный режим и получает чашку кофе. Но это не IoT, а только автоматизация процесса.

Чтобы добиться максимальной «самостоятельности», система должна ставить на контроль несколько действий:

  • вести учет остатков кофе;
  • планировать время покупки;
  • формировать список:
    • оптимизировать покупки (если сахар тоже на исходе, список обновляется);
    • согласовывать план с пользователем;
    • в случае одобрения отправить уведомление (перед походом в магазин);
    • в случае изменения плана перенести покупку;
    • обучаться (если хозяин убежден, что зерна копи лувак сочетаются только с тростниковым сахаром, и категорически не настроен идти в магазин в пятничный вечер, значит, программа запоминает эту информацию и использует ее в дальнейшем).

Как такое вообще возможно?

Концепция интернета вещей основана на так называемых мультиагентных технологиях, которые позволяют соотносить реальный мир с виртуальным. Для каждого участника физического мира (машины или человека) устанавливается программный агент – объект из виртуального мира с задатками ИИ, который отвечает за интересы реального участника в интернет-реальности.

Виртуальный мир  копирует нашу жизнь, но философия намного проще: участники (далее – агенты) следуют заранее установленным правилам.

Агенты принимают данные из внешнего мира, обрабатывают их и планируют действия, которые передают в реальный мир. То есть в примере с кофеваркой агент кофейных зерен скооперируется с агентом сахара, их запросы попадут к агенту покупок, который сообщит человеку о необходимости пополнения запасов или даже закажет доставку – с оглядкой на время и обстоятельства.

Это сложно, но вполне возможно благодаря существованию онтологии – универсального машиночитаемого способа представления знаний. Человек может задать в онтологии логические правила и сформулировать важные концепции для агентов. Целесообразнее всего создать отдельную онтологию для каждой сферы применения и прописать правила взаимодействия между ними.

Факты из истории

История интернета вещей началась с Николы Теслы в 1926 г.: ученый уверял, что в будущем все предметы станут частью всеобщей системы, а приборы, с помощью которых удастся провернуть такой фокус, будут настолько малы, что поместятся в кармане. Однако нашим предшественникам было непросто представить глубину философского осмысления мира ученым и осознать, что истина где-то рядом.

Через 64 года Джон Ромки явил миру первую интернет-вещь, подключив свой тостер к Всемирной паутине, – это стало основой основ.

Появление термина «интернет вещей» связано с XX веком, но реализацию и развитие концепция получила только в наши дни.

Идею интернета вещей вывел Кевин Эштон в 1990 г. Ученый впервые сформулировал термин для внедрения радиочастотных меток, сигнал которых покрывал бы обширные территории. Тогда появился Центр автоматической идентификации по изучению радиочастотной идентификации – это стало началом развития системы.

В 2008 году произошел переход от интернета людей к интернету вещей: появилось более 6 млрд устройств с доступом к интернету.

Где используется интернет вещей?

  • Быт. Телевизор, холодильник, принтер и вся система «умный дом» могут быть доведены до полной автоматизации. С подключением IoT человек избавится от навязчивых мыслей (не забыл ли он закрыть дверь или выключить плиту) – всю информацию можно будет увидеть в смартфоне и дистанционно запустить незавершенный алгоритм. А «умный» пылесос оповестит о найденной золотой сережке, которая закатилась за кресло.
  • Безопасность. Внедрение IoT-технологии в охранную систему позволит сканировать и отправлять фото- и видеоданные, а искусственный интеллект будет способен запоминать и распознавать людей.

  • Промышленность. Производство станет автоматизированным: системы мониторинга оповестят о возможных проблемах и сбоях в работе оборудования, а клиент сможет выполнить заказ удаленно.
  • Медицина. Интернет вещей нужен для того, чтобы персонализировать устройства, помогающие изучать и контролировать жизненные показатели человека, а при необходимости вызвать врача.
  • Транспорт. В мире интернета вещей не будет пробок – сеть датчиков и сенсоров распознает загруженность и оптимизирует работу транспортных каналов.
  • Ритейл. Обычные магазины снова станут конкурировать с онлайн-бутиками – будут налажены автоматическая передача и анализ информации о клиенте через POS-терминал.

Интернет вещей сегодня

На сегодняшний день к интернету вещей подсоединено меньше одного процента устройств во всем мире, но со временем количество гаджетов будет становиться все более значительным.

Определение IoT давно на слуху у жителей РФ, и российский интернет вещей не отстает от других стран, ученые разрабатывают собственные проекты.

  • Пластырь-градусник. В 2016 г. компания «Изитерм» представила новую разработку: «умный» термопластырь, который через настраиваемые промежутки времени определяет температуру тела. Гаджет отправляет данные через приложение в смартфоне и передает их врачу.

  • Лаборатория IoT от МТС. В январе 2017 г. в столице открылась лаборатория «интернета вещей». В залах выставлены инновационные решения по внедрению IoT в различные сферы, технологию разрешается тестировать на планшете или смартфоне.

  • Animo – «умная» кормушка. Разработка позволяет удаленно кормить домашних питомцев и управляется через приложение в смартфоне. Домашнее животное не сможет обхитрить устройство и открыть его – кормушка выдает установленное количество еды в определенное время.

  • «Лесной Дозор» – сеть по предотвращению пожаров. В лесах установлена система тепловизоров и видеокамер, в том числе инфракрасных. Под контролем территория в 30 км, данные транслируются в программы анализа, которые оповещают дежурных в случае пожара.

  • «Кардиопатруль». Сеть следит за состоянием сердечно-сосудистой системы и оповещает пациента и врача при обнаружении опасности для здоровья. На тело больного крепится портативное устройство, которое делает кардиограмму и загружает ее на сервер.

  • Smart Desk – интерактивный стол. В «умный» стол интегрированы подставки для еды, сенсорный экран, камеры, колонки. Управление чудо-мебелью осуществляется жестами и голосом. Встроенные датчики анализируют степень освещенности, шума, расположения, осанки человека, подстраиваясь под пользователя.

Проблемы и недостатки IoT

  • Нет единой системы. Проблема интеграции ИИ – в отсутствии общих правил и стандартов, пока не будет понимания общей картины, сложно внедрить универсальное решение.
  • Энергозатратность. Для полноценной работы IoT нужно добиться автономности сети и получать энергию из окружающей среды.
  • Отсутствие приватности. Основной риск – в открытой базе данных. У мошенников появится возможность взламывать не только счета и компьютеры, но даже холодильники.
  • Стоимость. Техника дорога, несмотря на то, что ее использование окупится в будущем: система «умный дом» поможет сэкономить на электричестве и водоснабжении; оборудование на производстве заблаговременно оповестит о риске поломки; кухонная техника позволит избежать порчи продуктов.

Новые возможности в будущем

Пока сложно сказать, каким будет интернет вещей через десяток лет, но не остается сомнений, что применение инновационного алгоритма будет активно использоваться на рынке услуг и повлечет за собой повышение качества жизни в России и других странах, откроет перспективные возможности в бизнесе и вообще принесет немало пользы.

Специалисты предсказывают, что к 2020 году в интернете вещей будет задействовано около 26 млрд устройств, в том числе не менее 250 млн автомобилей. Помимо бытовых и промышленных приборов и средств передвижения, появится около 10 млн экземпляров «умной» одежды с доступом к Всемирной сети.

robo-sapiens.ru

Что такое интернет вещей? Даже ваша бабушка это поймет

Что такое интернет вещей?

Даже ваша бабушка это поймет

В 2017 году количество устройств, подключенных к интернету, по данным Statista, превысило 20 млрд штук. К 2020 их будет уже около 50 млрд, предполагает Cisco. Интернет вещей — это не только исполнительный холодильник, который сам заказывает любимую пищу хозяина, или услужливый чайник, который кипятит воду по первому требованию со смартфона. Это умные датчики на полях, дроны с камерами, благодаря которым можно удаленно мониторить состояние почв, это датчики в общественном транспорте и единые системы для мониторинга жизни города. Другими словами, уже через несколько лет интернетом вещей станет мир вокруг нас. Если вы вдруг не до конца понимаете, что это такое и как работает — редакция AIN.UA объясняет все простыми словами. И с гифками.

Этот материал подготовлен журналистами AIN.UA по редакционным стандартам и опубликован при поддержке рекламодателя

Итак, что такое интернет вещей?

Интернет вещей (Internet of Things — IoT) включает в себя сразу несколько явлений. Это сами устройства, которые вышли в сеть и взаимодействуют между собой. Это и способ подключения – M2M – то есть машины-к-машине, без участия человека. Это и большие данные, которые теперь генерируют устройства. Данные, которые можно (и нужно) собирать, анализировать и в дальнейшем использовать для повышения комфорта или принятия бизнес-решений.

Да везде. В любой отрасли, где что-то можно автоматизировать. Особенно активно IoT развивается в аграрном секторе, логистике, Smart City. То есть там, где есть потребность в удаленном мониторинге состояния объектов или сборе больших данных с целью последующего анализа. IoT дает возможность экономить на обслуживании оборудования: датчики собирают информацию о его состоянии, поэтому техобслуживание и ремонт производятся именно тогда, когда это нужно. Профилактика — всегда дешевле ремонта.

Интернет вещей помогает спасать жизни: например, новые Apple Watch, мониторя сердечный ритм постоянно, помогут вычислить аритмию и другие заболевания.

Украина не стоит в сторонке от мировых трендов. Крупные города постепенно становятся «умными», флагманы движения – Киев и Львов. Хотя о комплексном подходе и масштабном развертывании технологий Smart City пока рано. Аграрный сектор, логистика также используют решения для IoT. Хотя в целом в Украине развитие происходит медленно. По словам Андриса Гайлитиса, CEO оператора дата-центров DEAC — рынок интернета вещей и облачных технологий в Украине напоминает страны Балтии несколько лет назад. То есть зачатки есть, но еще есть куда расти.

Вот некоторые примеры сферы применения интернета вещей в мире.

Городской транспорт с датчиками перемещения, мусорные баки с датчиками наполнения, планирование маршрутов транспорта на основании данных о перемещении людей по городу, видеонаблюдение, контроль за уровнем воды в водоемах, датчики шума и загрязнения делают города удобнее и безопаснее. А большие данные, которые собираются в результате работы датчиков, дают возможность властям города лучше понимать потребности жителей.

В аграрном секторе интернет вещей снимает головную боль у агрономов относительно состояния почв. Датчики в земле фиксируют показатели: достаточно ли влаги, не нуждаются ли растения в питании. Дроны ведут запись с неба и передают их инженерам. В оценке состояния почв инженерам могут помогать нейросети. Больше не нужно обходить все собственнолично, чтобы контролировать урожай и следить за каждой букашкой. Нидерланды, будучи небольшой страной с высокой плотностью населения, являются одним из мировых лидеров по выращиванию продуктов питания — это стало возможным благодаря IoT.

Благодаря интернету вещей доставка любых товаров с производства или со складов в магазины гораздо более предсказуемой — что важно как для конечного потребителя, так и для бизнеса. Логистические компании могут отследить, где находится автомобиль или в какой момент ему пора подъезжать на загрузку. Помимо грузовых автомобилей система применяется также в водном транспорте — в грузовых судах, например. Датчики мониторят состояние и положение автомобиля — это избавляет владельцев логистических компаний от лишних звонков и расходов на ремонт.

«Умные» счетчики сами фиксируют, сколько энергии было потрачено в этом месяце – не нужно бегать и снимать показания. Некоторые решения для «умного» дома даже показывают, сколько расходует конкретная лампочка или бытовое устройство, подключенное к сети. «Умные» лифты сами оповещают о поломках, системы управления теплом в доме удаленно показывают температуру в помещении и могут включаться через смартфон. Например, если установить такую систему на даче, то нагреть помещение можно загодя, нажав пару кнопок в мобильном приложении — и приехать сразу в теплый дом. Это уже есть в Украине, хотя технологии еще не стали массовыми.

Медицинские приборы, подключенные к интернету, позволяют не только экономить на лечении, предотвращая серьезные осложнения (так как данные собираются и поступают к врачу практически в автоматическом режиме, и по ним можно выявить причины осложнений), но и спасать жизни, так как система оповещает врачей, если анализы пациента слишком плохи или он не сделал их вовремя. Медицинский интернет вещей в некоторых странах поддерживается на государственном уровне. Например, власти Кореи стараются сделать доступными устройства для пожилых людей, а в Турции внедрялись программы партнерства между государством и бизнесом для борьбы с диабетом и его осложнениями.

Системы видеонаблюдения и охраны становятся частью жизни как отдельных бизнесов, так и целых городов, в том числе и Киева. Да, камеры видеонаблюдения с распознаванием лиц в метро – это тоже интернет вещей.

Если умные беспилотные автомобили — это все еще технология будущего, которая только готовится к массовому штурму городов, то современный управляемый автомобиль с датчиками для анализа состояния системы и быстрой диагностики уже стал реальностью. Как мы уже писали, Gartner предполагает, что к 2020 году на дорогах будет 250 млн подключенных к интернету автомобилей, то есть примерно каждая пятая.

Универмаги без кассиров, камеры, распознающие эмоции покупателей, виртуальная и дополненная реальность, которая позволяет рассказать о продукте больше — эти технологии уже существуют, и рано или поздно они доберутся и до украинского ритейла.

Ура, пойду куплю умный холодильник, телевизор, огород и систему мониторинга котов

Эээ, нет, все не так просто. Дело в том, что нельзя просто так пойти и купить «умные» устройства. Сейчас отрасли сильно не хватает стандартизации, и для подключения одного «умного» устройства может использоваться одна технология, для другого — другая. Это как будто покупаешь технику, предназначенную для США или Китая, к себе домой в Украину. Вроде все хорошо, но в розетку ее подключить не сможешь — вилки разные. Или как старые мобильные телефоны, где были совершенно разные разъемы для зарядки и наушников. До эры microUSB при смене бренда телефона приходилось менять всю периферию, например, покупать еще одну зарядку, чтобы она была в офисе.Производители устройств для интернета вещей используют различные стандарты подключения, что может стать проблемой, если покупать их несистемно. Для одних только устройств «умного дома» есть свой стандарт в Европе (Z-wave) и США (Zigbee). Нидерланды и Сингапур построили национальные сети для интернета вещей в стандарте LoRa, который работает на низкой частоте и требует минимума базовых станций для покрытия больших территорий. Предполагается, что идеальным стандартом связи для интернета вещей станет 5G, но о реальных коммерческих продуктах на базе этой технологии можно будет говорить только через несколько лет. Пока что устройства плохо совместимы между собой, и к внедрению решений нужно подходить комплексно, чтобы не получилось, что были выброшены огромные деньги, а результатом стала только головная боль и никакой оптимизации.

Восстания машин уже пора бояться?

Действительно, вопрос безопасности в сфере интернета вещей стоит остро. Разрозненность и отсутствие стандартов играет на руку и киберпреступникам. Около года назад ботнет Mirai показал, на что способны роутеры, камеры видеонаблюдения и даже «умные» няньки, объединенные для проведения DDoS-атак. Устройства IoT уязвимы, к их защите нужно подходить с той же серьезностью, как и обычному компьютерному оборудованию. Как отмечают IT-эксперты в DEAC, при любой работе с большими данными возникает вопрос их безопасности и сохранности, поэтому DDoS и прочие намеренные вирусные атаки не являются единственным риском. Размещение, хранение и последующая обработка данных с умных устройств требует больших вычислительных ресурсов и подстраиваемых мощностей «железа».Именно поэтому интернет вещей и облако неразделимы, воссоздание технической базы решения и выявление данных для анализа в большинстве случаев осуществляется на облачной платформе выбранного провайдера. Облако оснащено полным комплексом защитных инструментов от намеренной кражи данных, случайной потери в случае отказа IT-систем или человеческих ошибок. Дорогостоящие безотказные системы хранения облака способны обеспечить работу решения без простоев, в свою очередь программное обеспечение и доступность IT-экспертов 24/7 позволяют отложить ряд технических вопросов в сторону, уделив больше времени усовершенствованию самих умных технологий и анализу полученных данных.

Хорошо, ну хоть какие-то проблемы есть? Потому что если не было бы, так уже из каждого утюга выглядывало бы по интернету вещей

Вот тут, конечно, простыми словами уже не объяснить. Но основная проблема для интернета вещей, если говорить не о домашнем применении, а о бизнесе или государстве, это ресурсы для хранения и обработки информации. Собственная инфраструктура требует больших инвестиций сразу же, причем строить ее придется «про запас», часть оборудования будет просто простаивать. Кроме того, на строительство нужно время, и речь идет о месяцах — на тендеры, закупку, установку и настройку оборудования. Также нужна команда — а это и время на поиск, и расходы на зарплату. Поэтому в эру интернета вещей многие компании обратили свое внимание на облачные технологии. Они требуют минимум времени на развертывание, позволяют покупать ровно столько ресурсов, сколько необходимо компании на данный момент. Облака – это практически неограниченный ресурс для сбора и анализа больших данных. Анализ позволяет находить скрытые закономерности и является источником инсайтов, которые помогают бизнесу (или государству, если речь идет, например, о данных городов) развиваться, оптимизировать расходы, находить потенциальные угрозы и слабые места, решать проблемы неожиданным образом. Если говорить об облачных решениях, то их предоставляют как глобальные игроки вроде Microsoft, Google, Amazon, так и региональные, которые работают в нескольких странах. У каждого есть свои преимущества и недостатки. Если говорить о первых, то в числе преимуществ — известный и популярный бренд, отсутствие рисков, связанных с украинской спецификой, уже достаточно большое количество специалистов, которые имели опыт работы с такими облаками. В числе недостатков — меньшая гибкость в поддержке. Кроме того, владелец данных зачастую не имеет представления, где именно они хранятся — в какой юрисдикции и кто имеет к ним доступ. Если говорить о региональных игроках, то их сильные стороны — это как раз поддержка с пониманием специфики региона, индивидуальный подход и лучшее погружение в бизнес клиента.

«Определяя, какой дата-центр все-таки лучше, следует учесть несколько важных показателей его работы, таких как географическое расположение дата-центра, телекоммуникационная сеть, уровень надежности данных, возможности развертывания индивидуальных решений, опыт работы на рынке и с похожими IT-решениями, сервисные возможности и способность работать в рамках различной юрисдикции», — советует Андрис Гайлитис, CEO оператора дата-центров DEAC.

© 1999—2017 [email protected]

ain.ua


Смотрите также