В чем же суть этой технологии: чем отличается IoT от сенсорных сетей, что послужило толчком к распространению «умных» устройств. Чем интересен «интернет вещей» для b2b и b2c потребителей? Что такое «умный дом» и «умный город»?

Что такое IoT

IoT — это экосистема автономных устройств (сенсоров и актуаторов), которые могут взаимодействовать друг с другом без участия человека.

Впервые термин «интернет вещей» прозвучал еще в 1999 году. Этим словосочетанием сотрудник Procter&Gamble, изобретатель Кевин Эштон, обозначил мир, в котором человек перестает быть «устройством ввода» для информации, распространяемой через интернет. Он передает эту роль электронике. Действительно, сегодня новые технологии передачи данных и типы сенсоров позволили создать сети физических объектов, которые могут самостоятельно взаимодействовать между собой.

Развитие науки и технологий идет по спирали, не исключение и телекоммуникационные технологии. IoT — это очередной виток развития сенсорных сетей, методами построения которых ученые и инженеры занимаются уже не одно десятилетие.

Одновременно с развитием телекоммуникационных технологий для передачи больших объемов данных: веб-страниц, аудио- и видео файлов, документов, — развивались и технологии для передачи коротких сообщений небольшими и очень простыми устройствами, которые, как правило, работают от батарейки. Например, датчики пожарной сигнализации. Совершенствовались не только технологии передачи, но и обработки данных.

В связи с этим, все больше различных устройств оказались вовлечены в сетевое взаимодействие. Выросло и количество устройств, которые могли общаться посредством интернет. Все это стало признаками зарождения IoT.
В McKinsey Global Institute прогнозируют, что к 2020 году количество устройств, способных выходить онлайн, достигнет 20,4 млрд.

Ярослав Дубовиков, исполнительный директор Объединенной телекоммуникационной корпорации (оператор связи ОТК): «На направление «интернета вещей» мы в своей компании обратили внимание еще задолго до активного обсуждения в широких кругах. В 2014 году наша компания реализовала пилотный проект на стыке телекома и электронной коммерции. Мы приветствуем популяризацию и внедрение проектов в сфере «интернета вещей», поскольку это дает реально новые возможности при цифровой трансформации бизнеса».

Эволюция старых беспроводных сенсорных сетей

Одним из главных отличий современных IoT-систем от сенсорных является то, что сенсорные сети подразумевают просто телекоммуникационную сеть передачи данных между сенсорами. В то время как IoT предполагает комплексное решение. Технология «интернета вещей» включает в себя как датчики, телекоммуникационную инфраструктуру, так и серверы, на которые эти данные поступают. Также в систему входят методы анализа полученных данных и алгоритмы принятия решений. Алгоритм знает, что нужно сделать, после того как случилось какое-либо событие. Теперь, в качестве следующего шага, актуально осмысление собираемой информации. Система учится вычленять полезное знание из общего информационного потока.

Примеры IoT систем

В качестве примера возьмем предприятие. Пусть в здании и на территории установлено множество сенсоров, которые измеряют температуру, давление и состав воздуха. Если случится авария, система по изменениям этих параметров должна распознать, что это не просто из-за туч выглянуло солнце и нагрело воздух, а действительно произошел форс-мажор. Такие комплексные задачи как раз и осуществляются IoT.

«Около половины компаний в России уже используют в своей деятельности подходы, которые можно отнести к концепции IoT, — говорит директор по бизнес-приложениям компании «Крок» Максим Андреев. – «Интернет вещей» уже среди нас, просто мы этого не замечаем. Ваш смартфон сообщает Яндексу о загруженности дорог, система рекомендует изменить маршрут, чтобы объехать пробку, — все это и есть IoT в действии. Телефон — это умный сенсор, сотовая сеть — это среда сбора данных, ЦОД Яндекса — это облачный сервис их хранения и обработки».

В целом «Интернет вещей» можно разделить на два основных сегмента: потребительский и промышленный. Какие ниши в b2c и b2b относится к IoT.

«Интернет вещей» в b2c:

• носимые устройства (wearables);

• «умный дом» (smart home);

• «умная одежда»;

• smart TV;

• «умные» девайсы для животных.

«Интернет вещей» в b2b:

• «умный транспорт» (connected cars) и беспилотники;

• «умный город» (smart city);

• страховая телематика (usage-based insurance);

• «умные рабочие места»;

• (smart grid) «умные электросети»;

• «умные заводы» (smart factory, industrial internet, IIoT);

• точное земледелие;

• «умные скважины» (smart well);

• геолокационный маркетинг, в том числе биконы;

• «умные склады».

Что такое «Умный дом»

Остановимся на современной системе «Умный дом». Это инновационное решение, которое позволяет сделать квартиру или загородный дом более комфортными, а главное — безопасными.

Технология легко подстраивается под нужды конкретных жильцов. Инженеры прописывают индивидуальные сценарии управления и организовывают удаленный доступ для владельца, например через приложение для смарфона. О любой проблеме: аварии или попытки взлома злоумышленниками — система незамедлительно уведомит хозяина, отправив сообщение или push-уведомление на его мобильный телефон. «Умный дом» позволит владельцу удаленно контролировать даже работу розеток и освещения (его наличие и яркость), а забывчивому хозяину напомнит про открытые окна и двери.

Таким образом, внедрение технологии «Умный дом» поможет оптимизировать потребление ресурсов и снизить ежемесячные расходы на оплату квитанций.

«Умный город»

В качестве примера системы «Умный город» возьмем мусорные контейнеры BigBelly. «Умные урны» работают на солнечных батареях. Они уплотняют мусор и предупреждают дворников и уборщиков, когда бак полностью наполнен. Единая сеть анализирует собранные данные, полученные от каждой урны BigBelly, затем планирует логистику по сбору, частоте вывоза мусора и вместимость самой урны. Системы баков BigBelly можно расположить где угодно: в крупных деловых центрах, в университетских городках, в парках и на пляжах.

С помощью данного решения Бостонский университет сократил частоту вывоза мусора с 14 до 1,6 раза в неделю. В итоге система позволила не только сэкономить время, но и энергию, потому что теперь необходимо меньшее количество мешков для мусора. А в атмосфере меньше углекислого газа, который производится во время вывозов мусора.

По прогнозам экологов, количество мусора будет расти. С 1,3 тонны, производимых сейчас, до 2,2 млрд. тонн к 2025 году. Поэтому внедрение IoT систем как нельзя актуально в том числе для решения проблемы с мусором.

Мнение эксперта

Об эволюции технологии беспроводных сенсорных сетей — предшественников концепции «интернета вещей», говорит профессор Департамента компьютерной инженерии МИЭМ НИУ ВШЭ Леонид Восков.

Какие научные прорывы стали причиной быстрого роста технологий, объединенного концепцией «интернета вещей»?

Л. В.: «Все составные части «интернета вещей» существовали и раньше. Просто такого все расширяющегося набора технологий, как сегодня, не было еще никогда. Из чего состоит «интернет вещей»? В первую очередь, из физических объектов и глобальной сети. Следовательно, речь идет об объектах, которые могут быть связаны. С возрастанием вычислительной мощности и развитием технологий больших данных количество интернет-вещей растет сейчас экспоненциально. Уже в ближайшие годы счет пойдет на десятки миллиардов. Для того, чтобы облегчить процесс их распространения, в 2012 году ввели новый интернет-протокол Pv6 для расширения доступного адресного пространства.

Естественно, и физические объекты, и связь существовали раньше, но «интернета вещей» как такового еще не было. Он не мог появиться до тех пор, пока не появилась дешевая беспроводная связь.

Беспроводная связь оказалась дешевле мобильной и намного более подходящей для данной цели — связать множество объектов между собой и обеспечить их коммуникацию. Прибавьте к этому значительное уменьшение размеров и стоимости мобильной электроники (стоимостью вещи фактически стала стоимость кремния для ее вычислительного устройства). Когда-то в телефоне был минимум датчиков — регистратор звуковых волн, а сегодня — видеокамеры, акселерометры, гироскопы, магнитометры, выход в интернет и обмен данными по беспроводным сетям. Производители смартфонов добавляют все новые функции.

Кажется, что все эти технологии просто делают жизнь людей более комфортной, но на деле речь идет о новой парадигме — парадигме «интернета вещей».

Главное отличие новых сетей в том, что пользователями этой сети оказываются не люди, а вещи. Фактически речь идет о том, что весь мир превращается в одну большую вычислительную машину. Исходные данные (input) — весь мир. Процессор — обработка больших данных в той или иной форме. Пока преимущественно на уровне дата-центров, но есть движение к все более децентрализованным, «туманным» вычислениям. Результат вычислительной операции (output), нужный в конечном счете человечеству, чтобы выживать, все более эффективно использовать энергию, производить потомство, развивать цивилизацию. Это если смотреть на «интернет вещей» уже в том числе как на философскую категорию».

Как решается проблема единого пространства общения для среды подключенных устройств? Отраслевые организации обсуждают будущее десятков протоколов, применяемых сегодня для «интернета вещей».

Л. В.: «Интернет вещей» используется во многих отраслях. В бытовой сфере проблема единства протоколов не так ощутима, когда речь идет об «умных гаджетах» («умные» часы, фитнес-трекеры, весы и так далее). Такие устройства могут быть не настолько интегрированы в сеть других устройств, чтобы выполнять свою функцию мониторинга и давать советы.

Но если мы говорим о вкладе «интернета вещей» в развитие концепций «умного дома» и «умного города», проблема коммуникации между различными вещами становится ощутимой. Именно поэтому ведущие отечественные и мировые организации и занимаются решением проблем стандартизации протоколов в «интернете вещей». В России, например, уже сейчас разрабатывается ряд национальных стандартов: «Интернет вещей», «Большие данные» и «Умный город».

Как решить проблему смешения языков?

Л. В.: «На уровне протоколов — с помощью стандартизации. Протокол — это правила. Правила приема английского двора и уличные правила — несовместимые вещи, как их можно стандартизировать? Они накладывают определенные ограничения среды, которые невозможно преодолеть.

Сейчас существует два основных протокола: HTTP и MQTT. Первый все знают, под него делают все основные устройства. Второй — это энергоэффективный протокол для микроустройств. Устройства с разными протоколами не могут взаимодействовать между собой, а придумать универсальный протокол для любых устройств крайне сложно, и не факт, что он будет всем удобен».

Об инфраструктуре IoT в России на примере «большой четверки» читайте в следующей части.

Фото: Firestock.