Internet of Things (IoT) – что это такое? Концепция и что нас ждет в будущем

Когда сегодня люди слышат или читают в сети о том, что тем или иным известным производителем успешно разрабатывается платформа IoT, многие оставляют это без внимания. Причина проста — далеко не каждый успел уяснить для себя, что IoT (англ. Internet of Things, в переводе на русский язык — Интернет Вещей) уже превращается в повседневную реальность. Более того, не все понимают, что такое вообще «интернет вещей».

Концепция Интернета Вещей

Одним из наиболее точных ответов на вопрос «IoT — что это?» приведен в статье, посвященной интернету вещей в Википедии. В ней он рассматривается как концепция, позволяющая физическим объектам («вещам»), осуществлять взаимодействие между собой или с внешним миром, частично или полностью без участия человека.

Для этой цели используются соответствующие объединения таких устройств в сети.

Фактически, это означает, что окружающие нас в повседневности вещи (от самых простых, например, кофеварки, до автомобиля) могут передавать между собой необходимые данные, обеспечивая максимальный комфорт для человека без его вмешательства (управления).

В описании концепции IoT используется несколько основных понятий:

• Устройство (вещь) — отдельный прибор или комплекс оборудования, оснащенный датчиками для сбора информации, выходом в сеть и имеющий возможности передачи данных и удаленного управления.
• Экосистема IoT — локальные или глобальные сети устройств, а также компоненты, дающие возможность присоединения к ним новых, обеспечивающие удаленное управление, хранение, передачу и безопасность данных.

В организации различаются несколько уровней:

• Физический — подразумевает использующиеся устройствами аппаратные решения — датчики и исполнительные механизмы, АЦП и ЦАП, микроконтроллеры для обработки информации и выдачи управляющих сигналов, устройства памяти для хранения данных, сетевые порты.
• Сетевой, под которым понимают среду передачи данных (например, кабельные линии или радиоканал), шлюзы маршрутизаторы и т.д. — всю инфраструктуру, отвечающий за объединение устройств в сети.
• Приложений — используемые для передачи данных и управляющих сигналов, идентификации и взаимодействия протоколы и интерфейсы.

Упрощенная модель IoT представляет, по мнению Рона Ван Краненбурга, объединение нескольких слоев:

1. Объекты (вещи) на аппаратном уровне, со свойственными им функциями сбора и обработки данных, выполняемыми действиями, средствами идентификации.
2. Системы для обслуживания конкретного пользователя — объединение объектов на сетевом уровне и уровне приложений, позволяющее удаленное управление, анализ данных и обработку информации (примером такой системы может служить отдельный «умный дом»).
3. Экосистема IoT в масштабах населенного пункта или целой страны, благодаря которым у локальных систем появляются новые возможности, например, заказа товара в магазине или бронирования мест при поездке на отдых в автоматическом режиме.
4. Глобальная экосистема «Интернета вещей».

Концепция умного города (картинка кликабельна).

Для чего нужен «Интернет вещей»

Появление такой системы, с тех пор как в 1990 г Джон Ромки подключил к сети тостер, было неизбежным. Во-первых, человек понял, что такое возможно. Во-вторых, стремление переложить рутинные функции на исполнительные механизмы (вещи) было свойственно ему всегда.

В результате сформировались главные положения концепции (требования к функционированию IoT):

• Система должна собирать повседневные сведения о жизни и деятельности человека, обрабатывать их и хранить данные.
• Функции отдельных устройств и экосистема в целом должны быть направлены на достижение конечного результата.
• Человеку отводится роль задания цели, а не путей ее достижения.

Например, в идеале, холодильник, анализируя привычки владельца, закажет необходимые для приготовления обычного завтрака продукты, дом включит систему отопления чтобы прогреть помещения к приезду хозяина с работы, а «умный» браслет отправит данные диагностики персональному врачу и приобретет в аптеке необходимые лекарства.

Современный уровень IoT

В настоящий момент, когда концепция находится на первоначальном этапе развития, без участия человека пока не обходится.

«Умные» вещи пока работают, по большей части, на автоматизацию некоторых процессов. Примером могут служить современные кондиционеры, которые обеспечивают различные режимы поддержания климатических условий в дневное и ночное время. Но большинство из них будет выполнять заданную программу вне зависимости от наличия или отсутствия человека, количества людей в помещении и других условий.

Конечно, с каждым годом в оборот поступает все больше устройств, оснащенных интеллектуальными программами для сбора и обработки информации. Но пока об «Интернете вещей» как о сложившейся системе речь не идет.
Одной из главных проблем является отсутствие общепринятого стандарта IoT. Такое положение затрудняет разработку и внедрение новых устройств и объединение уже созданных.

Платформы Интернета Вещей и примеры технологических решений

Платформы IoT разрабатываются сразу несколькими известными производителями. Примеры из действующих можно привести уже сегодня:

• Amazon Web Services.
• Cisco IoT Cloud Connect.
• Microsoft AzureThing.
• IBM’s Watson.
• Worx IoT Platform

Однако до полной интеграции еще далеко. Пожалуй, единственным успехом в этом отношении является проведенные Cisco Systems исследования, которые свидетельствуют о том, что протокол IP может быть успешно использован при построении таких сетей. В результате они получат все преимущества единого языка (как это произошло с Интернетом) — масштабируемость и совместимость.

Остается пока нерешенной проблема центрального узла. До сих пор главная роль в сети устройств отдается человеку — он не только формулирует желаемый конечный результат, но и задаёт программы для его достижения. В конечном итоге эти функции должно взять на себя центральное устройство сети. Именно оно должно отвечать за сбор данных другими вещами и управление их функциями. Все наработки в области IoT платформ пока делают на этом пути только первые шаги.

Еще одной серьезной проблемой стало обеспечение безопасности. Если устройства обеспечивают сбор и хранение сведений о человеке (а без максимального количества такой информации Интернет вещей невозможен в принципе), то взлом сети злоумышленником приведет к утечке данных о личной жизни, в том числе важных и конфиденциальных.

Уже сегодня появились вирусы, типа знаменитого Wajneten, технологии которых позволяют влиять на работоспособность такой сети. Периодически становящиеся доступными сообщения об утечках данных и хакерских атаках на действующие сегменты IoT также заставляют насторожиться. Конечно, разработчики уделяют безопасности серьезное внимание, но и здесь идеальных решений пока нет.

Будущее концепции интернета вещей

Эксперты предполагают, что IoT в ближайшем будущем ждет бурный рост. По их прогнозам, темпы развития (удвоение числа подключенных вещей каждые 5 лет), как минимум, не сократятся, что означает появление к 2020 году более 50 миллиардов устройств в сети.

Этому в огромной мере способствует создание и быстрое совершенствование нескольких технологий:

• Беспроводной передачи данных. Современное состояние позволяет оснастить такими модулями практически любое устройство, а доступность узловых устройств (точек доступа, роутеров и пр.) дает возможность использовать их практически без ограничений.
• Радиочастотной идентификации (RFID). Применение соответствующих считывателей и транспондеров (RFID-меток) упрощает получение сведений о перемещениях объекта и считывание незначительных объемах данных. Такая система установлена во многих супермаркетах самообслуживания, где RFID-метки помогают контролировать движение товаров. Вполне работоспособной оказалась бы она и в современном холодильнике.
• Получения энергии из альтернативных источников. Устройства становятся по-настоящему энергонезависимыми, что позволяет расширить их функции и охватываемые датчиками области.

Видео

Проблемы развития платформ IoT (Internet of Things)

Существующие отношения между компаниями разработчиками — конкуренция и сотрудничество, позволяют надеяться, что в ближайшие годы будут решены и основные проблемы:

1. Стандартизации.
2. Создания работоспособных платформ с функциональным центральным элементом.
3. Безопасности.
4. Надежности и производительности сетевых систем.
5. Учета индивидуальных особенностей конкретного пользователя (например, людей с ограниченными функциональными возможностями).

Прорывы в этих областях позволят добиться улучшения качества решений и в аналитике и управлении в IoT проектах. В результате будет достигнуто существенное улучшение качества жизни во всех сферах и на всех уровнях — от бытового до корпоративного, государственного и глобального.