Что такое интернет вещей (Internet of Things, IoT)

Облачные хранилища данных получают информацию о текущей скорости миллионов машин, создают карту загруженности автодорог и помогают водителям найти оптимальный маршрут. Жилеты на груди футболистов отслеживают их активность в процессе игры или тренировки, автоматически загружают полученную информацию в специальные приложения и рекомендуют оптимальный уровень нагрузки для конкретного игрока. Смарт-счетчики осуществляют передачу показаний в онлайне, информируют об утечках и всячески помогают сэкономить на оплате услуг жилищно-коммунального хозяйства. Современные производственные конвейеры сообщают о возможном износе устройства и прекращают его работу при достижении критических показателей. За счет этого существенно сокращаются издержки предприятия на ремонт данного оборудования. Все перечисленные устройства принято называть «интернет вещей». Они уже стали неотъемлемой частью жизни современного человека.


История появления «интернета вещей»


Появление IoT было предсказано за долго до XXI века. Еще в начале прошлого столетия Никола Тесла предполагал, что радиоволны будут выполнять функцию нейронов «мозга», которые управляет всеми предметами на нашей планете. Тесла считал, что инструменты управления этими предметами будут легко помещаться в кармане брюк. Если раньше Теслу кто-то считал фантастом, то он глубоко ошибался. Великий физик понимал то, о чем его современники не могли даже фантазировать.

Пророчества Теслы сбылись в конце прошлого века. Британский ученый Кевин Эштон придумал термин «интернет вещей». Именно он первым предложил повысить эффективность логистических операций без посредничества человека.

В 1999 году Эштон разработал систему, которая позволяла посредством радиодатчиков получать данные о складских запасах продукции и отслеживать ее последующую транспортировку на торговые точки. RFID-метки отправляли в систему информацию о своем текущем месторасположении. За счет этого поставщики и ритейлеры могли быстрее реагировать на колебания спроса и предложения. Таким образом, конкретный товар отправлялся именно на те торговые точки, где наблюдался его дефицит. Преимущества системы Эштона очень быстро оценили крупнейшие розничные торговые сети. Теперь все производители, которые сотрудничают с ритейлерами, изготавливают свою продукцию исключительно с радиометками.

Концепция IoT основана на принципе М2М. Это означает, что электронные устройства могут «общаться» друг с другом без посредничества человека. IoT – это автоматизация наивысшего уровня. В IoT для обмена информацией через интернет используются TCP/IP-протоколы.

Этот метод коммуникации обеспечивает существенное преимущество – все системы могут быть объединены в одну сеть. За счет этого появилась возможность видоизменять бизнес-процессы целых отраслей экономики. Более того, такой метод можно использовать даже в масштабах государства. IoT способствует формированию экономики «совместного потребления». Таким образом, из деловых, бытовых и производственных процессов исключаются любые посредники.

После появления концепции интернет вещей прошло всего 20 лет. Тем не менее эта концепция уже сегодня является главным трендом IT-рынка. В ближайшие несколько лет ожидается существенное увеличение числа интернет вещей. По прогнозам аналитиков, к 2030 году их количество превысит отметку в 50 миллиардов. Этому поспособствует появление новых технологий, которые позволяют поставить на конвейер производство миллионов недорогих чипов для самых разных устройств. За счет этого глобальная «интернетизации» окружающих предметов уже не воспринимается нами, как нечто неординарное.


Задачи IoT


Для большинства людей IoT – это холодильник с функцией публикации фотографий в Инстаграме, стиралка, способная запостить новость в Фейсбук и т.д. В мире используется 28 миллиардов устройств, подключенных к интернету. При этом на так называемые пользовательские гаджеты приходится менее половины всех подключенных устройств.

Около 15 миллиардов устройств функционирует в области промышленности и бизнеса. Сюда стоит отнести терминалы для приема платежей банковской картой, сенсоры в общественном транспорте и т.д.

Уже в ближайшем будущем IoT будет активно использоваться в качестве инструмента, который позволит решать даже самые сложные бизнес-задачи в любой сфере деятельности.

Промышленный IoT является комплексом, в котором объединены технологии автоматизации производственных процессов, а также концепции M2M и BigData. Основной идеей промышленного интернета вещей является превосходство любого смарт-устройства над человеческим разумом. Благодаря четкой и безошибочной работе, IIoT гарантирует повышение контроля качества изготавливаемой продукции, организацию безопасного производства, обеспечение своевременных поставок сырья и оптимизацию работы конвейерного оборудования.

Интернет – это всемирная «ловушка», которая занимается тем, что забирает наши деньги и время. Большинство современных людей ежедневно проводят в социальных сетях, онлайн-играх и на обычных сайтах по 2-3 часа. Если сравнивать со стандартным понятиемя интернета, IoT является чем-то другим, более полезным. Интернет вещей не забирает наше время и капитал. Наоборот, он способствует оптимизации окружающих нас процессов, обеспечивая сокращение временных и финансовых затрат.

Использование интернета вещей в промышленной индустрии и логистике способствует минимизации затрат. Такой эффект достигается благодаря снижению уровня аварийности и минимизации объема используемых ресурсов. В энергетике интернет вещей способствует повышению эффективности выработки и дальнейшего распределения электрической энергии.

Таким образом, можно констатировать, что IoT чаще всего используется для выполнения рутинных задач. Интернет вещей освободил нас от выполнения ежедневных задач. Причем современные IoT-устройства готовы выполнять эту рутинную работу при любых условиях в любое время суток. Сегодня IoT применяется повсюду – в быту, жилищно-коммунальном хозяйстве, логистике, производстве, медицине и во многих других отраслях. Мы уже привыкли к новым возможностям и воспринимаем их как данность. Хотя еще в прошлом десятилетии IoT была неизведанной и не слишком понятной концепцией для большинства людей.


Примеры применения IoT


Рассмотрим два типичных примера работы интернета вещей. Первый пример – это всем известное приложение Яндекс.Навигатор. Этим приложением пользуется каждый второй российский автомобилист. Мобильные устройства, на которых установлено данное приложение, передают координаты автомобилей, а также направление и скорость их движения на сервер Яндекса. Там данные, полученные от пользователей, обрабатываются и анализируется. После этого отправляются обратно пользователю в виде рекомендаций по выбору наилучшего маршрута.

Мобильные устройства и сервер Яндекса обмениваются информацией без какого-либо посредничества. Этот пример наиболее точно показывает принцип работы IoT: устройства обмениваются между собой данными, а человек пользуется плодами их работы. В этом случае человек получает информацию, которая позволяет ему не терять свое время в пробках.

Второй пример касается спорта, а точнее накопления статистики и последующего анализа данных. В спорте IoT-решения используются повсеместно. Их применяют как любители утренних пробежек, так и профессиональные спортсмены. Так, в профессиональном спорте интернет вещей используются для отслеживания текущего состояния спортсмена. Для этого применяются специальные жилеты, которые передают информацию о передвижении спортсмена, его текущем пульсе, расходе калорий и т.д. Эта информация отправляется на облачное хранилище данных, доступ к которому имеют тренеры и медицинский персонал команды. На основании полученных данных тренер может сделать вывод, кто из игроков уже израсходовал свой ресурс и нуждается в замене. Полученные данные также позволяют своевременно менять тактику и реагировать на тренерские решения, принятые оппонентом.

Раньше таких возможностей не было. Поэтому спортивным аналитикам и тренерам приходилась тратить десятки часов на просмотр видеозаписей и оценку действий того или иного игрока. Теперь вся необходимая аналитическая информация появляется в режиме реального времени. Благодаря этому, спорт постепенно отходит от традиционных канонов и становится ближе к науке.


IoT будущего


IoT – это главный современный тренд. Уже в скором будущем наличие концепции IoT будет считаться обязательным требованием для всех потребительских товаров и услуг. Через десятилетие вся производимая продукция будет оснащаться интеллектом еще на конвейере.

Масштабирование производства и удешевление исходного сырья поспособствуют тому, что стоимость смарт-устройств снизится до предела. Можно не сомневаться в том, что интернет вещей проникнет не только во все сферы деятельности человека, но и в его тело. IoT-датчики станут крошечными, что их можно будет использовать даже в самых миниатюрных бытовых предметах и продуктах питания.

Развитие интернета вещей поспособствует исчезновению аккумуляторов. Вместо них будут использоваться смарт-датчики, которые обеспечат зарядку устройств посредством энергии окружающей среды. За счет этого все современное оборудование станет полностью автономным.

Резюмируя, нужно сказать, что уже в ближайшей перспективе IoT станет отдельной живой средой.


Wi-Fi для машин


Сегодня главной проблемой IoT являются трудности, которые возникают в процессе объединения смарт-приборов в одну сеть.

Смарт-холодильник, спортивный жилет с датчиками, интеллектуальное промышленное оборудование – всем перечисленным устройствам требуется своя среда общения. Ее отсутствие оставляет их «немыми»: обычным холодильником, жилетом и станком. Они будут отличаться только только оригинальным современным дизайном.

Инженеры сейчас активно заняты разработкой протоколов, заточенных под различные цели:

  • GSM – для общения;
  • ZigBee – для управления смарт-домами;
  • GPRS – для обмена информацией со смартфонами и планшетами;
  • Wi-Fi – для создания высокоскоростных беспроводных сетей.

Все перечисленные технологии используются для решения нецелевых задач. Например, все тот же Яндекс.Навигатор функционирует только через GPRS, 3G или 4G. Другую связь для работы этого приложения использовать невозможно. Конечно, можно подключить телефон к Wi-Fi и включить эту программу. Однако, отъехав на расстояние 150-200 метров, данная программа уже не будет работать ввиду недоступности точки Wi-Fi. И таких примеров можно привести несчетное количество.

Постоянно развиваясь, IoT выдвигает ряд требований:

  • Минимизация объема передаваемой информации. Смарт-устройства обычно передают информацию в байтах и битах.
  • Энергоэффективность. Большинство датчиков IoT работает автономно на протяжении многих лет.
  • Масштабируемость. В системе должны без проблем работать миллиарды подключенных устройств. Подключение нового оборудования не должно стать причиной возникновения каких-либо проблем.
  • Глобальность. IoT требует глобального покрытия. За счет этого будет обеспечена возможность передачи данных на любые расстояния.
  • Покрытие. Устройства, которые установлены в шахтах или подвалах, должны без проблем передавать сигнал наружу.
  • Доступность. IoT-решения должны быть доступны и понятны конечным пользователям. Это касается как их стоимости, так и простоты применения. Работа смарт-устройств должна основываться на принципе «установил и забыл».

Многие считают, что самым очевидным вариантом для создания развернутой беспроводной IoT-среды является мобильная сеть. Но стоит учитывать, что инфраструктура мобильных сетей не предназначена для межмашинного взаимодействия. Протоколы мобильной связи создавались исключительно для общения людей. Разработчики протоколов сотовой связи даже не могли предположить, что в ближайшем будущем они понадобятся для обмена информацией между смарт-сенсорами.

Мобильная сеть однозначно не готова для глобального подключения огромного количества устройств. Это, прежде всего, касается территорий, которые находятся за пределами густонаселенных пунктов и оживленных трасс. Там протоколы 3G, LTE и GSM не могут гарантировать возможность создания масштабных IoT-проектов. Разворачивание и обслуживание такой инфраструктуры будет нецелесообразно с точки зрения рентабельности ее функционирования.

Стоит также учитывать, что даже в больших городах покрытие сигнала мобильной связи не является 100%. GSM не покрывает цокольные этажи, подвалы, технические колодцы и множество других объектов, где потенциально могут использоваться смарт-датчики.

Учитывая все вышесказанное, можно утверждать, что интернету вещей необходим стандарт связи, который гарантирует глобальный охват территорий, возможность применения недорогой инфраструктуры, повышенный уровень энергоэффективности и минимальные затраты на эксплуатацию.


Выводы


IoT постепенно изменяет «правила игры» в различных сферах человеческой деятельности. За счет этого обеспечивается улучшение качества нашей жизни и повышение эффективности различных бизнес-процессов. Технологии IoT являются будущим нашей планеты. Причем это не какое-то фантастическое будущее, которое наступит через века. Время машин наступит очень скоро.

Читайте также


Читать все статьи >>