апрель    2024

Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
1	2	3	4	5	6	7
8	9	10	11	12	13	14
15	16	17	18	19	20	21
22	23	24	25	26	27	28
29	30

показать все 

22.04.2024

Сообщество цифровых управленцев «я-ИТ-ы» проводит ЗАКРЫТУЮ встречу в рамках выставки «Связь-2024»!

Читать далее 

18.04.2024

Ассоциация разработчиков «Отечественный софт» отметила 15-летие

Читать далее 

17.04.2024

РДТЕХ представил Технологическую карту российского ПО 2023

Читать далее 

16.04.2024

RAMAX Group получила партнерский статус уровня Gold по продукту Tarantool

Читать далее 

показать все 

18.04.2024

5 способов повысить безопасность электронной подписи

Читать далее 

18.04.2024

Как искусственный интеллект изменит экономику

Читать далее 

18.04.2024

Неочевидный САПР: выход ПО за рамки конструкторской деятельности

Читать далее 

18.04.2024

Скоро некому будет делать сайты и заниматься версткой

Читать далее 

18.04.2024

Цифровая трансформация в энергетике: как запустить проект с максимальным финансовым эффектом?

Читать далее 

05.04.2024

Мотивируй, не то проиграешь!

Читать далее 

22.03.2024

В 2024 году в России и мире вырастут объемы применения AR/VR 

Читать далее 

25.02.2024

Цифровые технологии: надежды и риски

Читать далее 

05.02.2024

Будут ли востребованы услуги технической поддержки софта Oracle в России в ближайшие годы?  

Читать далее 

31.01.2024

Здания с признаками интеллекта. Как Сергей Провалихин автоматизирует дома и производства

Читать далее 

показать все 

Главная / Архив номеров / 2018 / Выпуск №03 (76) / Зачем вещам интернет?

Рубрика: Интернет вещей

 Алексей Лагутенков, MBA Kingston University UK, ITSM Manager, MCSE+I, MCSE:S:M, MCDBA, MCDST

Зачем вещам интернет?

Что если у меня дома слишком много электричества и я вдруг захотел его продать? Что важного может рассказать ваша личная кофемашина, скажем, городу Сочи? Вопросы странные, но в их основе лежит вполне реальная концепция «интернет вещей»

Интернет вещей (англ. IoT – Internet of Things) в понимании большинства – явление простое и незамысловатое. Действительно, приделаем, скажем, к кофеварке плату с процессором и Wi-Fi-модулем, и кофеварка уже не просто девайс, но «интеллектуальное устройство, работой которого можно управлять через интернет». Правда, возникает вопрос: зачем управлять кофеваркой через интернет? Нет, не то, чтобы кто-то против прогресса, но в получившуюся «интеллектуальную машину для варки кофе» хорошо бы сначала засыпать этот самый кофе, а потом не забыть забрать готовый напиток, пока он не остыл. В общем, полезность такого устройства пока что весьма обсуждаема.

Однако ИТ-профессионалы придерживаются другой точки зрения. Согласно исследованиям IDC (один из главных в мире поставщиков информации о рынке информационных технологий), всемирные инвестиции в IoT составили в 2016 году $737 млрд, в 2017-м – более $800 млрд, а к 2021-му вырастут до $1,4 трлн.

Согласно ежегодному исследованию «Экспорт российской индустрии разработки программного обеспечения» от НП «Руссофт» за 2017 год, расходы одних только российских компаний на продукты и услуги, связанные с интернетом вещей, за 2017-й составили 85 млрд руб., а доходы от обслуживания этого рынка 7,6 млрд руб. Таким образом, практическое осмысление сложных вещей на простых примерах в современном обществе, видимо, работает так себе. В свете приведенных выше цифр теоретические сложности «интеллектуальной кофеварки» выглядят уже совсем не серьезно. Предметная область IoT, по всей видимости, гораздо шире и глубже, чем это может показаться на первый поверхностный взгляд.

Интернетом вещей (IoT) называют сеть физических устройств, оснащенных интеллектуальной электроникой, программным обеспечением, датчиками, актуаторами (устройствами, осуществляющими управляющее воздействие на объекты физического мира), а также средствами связи. Сами «физические устройства» IoT могут быть чем угодно: бытовой техникой, транспортными средствами, медицинским оборудованием, устройствами мониторинга окружающей среды и т.д.

Термин «интернет вещей» был придуман Кевином Эштоном в 1999 году и изначально применялся к системам радиочастотной идентификации на базе RFID. В начале 2000-х еще не было тех коммуникационно-вычислительных возможностей, которые доступны в году 2018-м, поэтому удаленная идентификация любых объектов с помощью QR-кодов или RFID выглядела максимально инновационно. Хотя даже если бы ту, первоначальную, концепцию 1999 года удалось бы реализовать и оснастить все объекты в мире машиносчитываемыми идентификаторами, то только это внесло бы огромные изменения в повседневную жизнь. Появился бы тотальный контроль и учет любых запасов, начиная от складов хранения и логистических центров и заканчивая обычными бытовыми холодильниками.

Однако мир не пошел по пути абсолютной идентификации всего и вся. В 2005 году концепция IoT полностью поменялась. В опубликованной статье [1] китайский ученый предложил изменить точку зрения на саму суть интернета вещей. В новой теоретической модели объективную реальность было предложено поделить на три мира: физический, ментальный и виртуальный.

Согласно новой концепции физический мир включает в себя все природные, искусственные объекты и материалы, а также физические устройства и сети. Ментальный мир – идеалы, религии, нравственность, культура, искусство, научное знание, то есть все объекты и явления, которые представляют собой субъективную реальность, – происходит из мысли, эмоций и воображения.

Виртуальный мир – среда, построенная искусственно с помощью компьютерных моделей, которая позволяет видеть, слышать и ощущать несуществующие объекты с помощью средств вычислительной техники.

В идеале должна будет возникнуть автономная, устойчивая, разумная среда, в которой общество и природа будут развиваться совместно. Согласно новой концепции географически рассредоточенные пользователи с помощью такой среды могли бы совместно решать задачи, используя сеть для обмена материалами, энергией, технологиями, информацией и услугами. Эта концепция вполне устраивала ИТ-сообщество больше десяти лет.

Однако с 2005 года идеи IoT заметно эволюционировали благодаря сближению множества технологий. Современный IoT опирается на встроенные системы, беспроводную связь и искусственный интеллект как в виде аналитики в реальном времени, машинного обучения и анализа Big Data, так и на ряд специфических разновидностей ИИ, например таких, как роевой интеллект.

Современный IoT уже позволяет удаленно контролировать миллионы объектов в рамках существующей сетевой инфраструктуры, что помогает связывать виртуальные сущности компьютерного мира с предметами и явлениями мира физического. Понятие интернета вещей с каждым годом трактуется все шире. Возможность подключения к устройствам IoT датчиков и исполнительных механизмов уже позволяет говорить о появлении «кибер-физических» систем (англ. Cyber-physical systems, CPS), к которым относят «умные дома», корпоративный и промышленный интернет вещей, умные сети электроснабжения (англ. Smart Grids) и виртуальные электростанции (англ. Virtual power Plants, VPP) и даже «умные города».

«Умный дом», пожалуй, самое простое применение IoT. Сюда относятся управление освещением и электропитанием (умные шторы, выключатели и розетки), вентиляцией, кондиционированием воздуха и отоплением. Это позволяет управлять микроклиматом дома в зависимости от влажности и содержания углекислого газа внутри помещения и погоды на улице. Умные домашние системы безопасности позволяют как вести видеонаблюдение, так и блокировать дом в случае нарушений периметра. Всевозможная бытовая техника: стиральные машины, духовки или холодильники могут быть интегрированы, например, с системой интеллектуального управления, которая запустит стиральную машину или электрическую духовку в отсутствие хозяев на пике производительности солнечных батарей, чтобы свести затраты на электроэнергию к минимуму.

Для удаленного управления всей этой техникой чаще всего используется Wi-Fi, реже связь в диапазоне 433 мГц. Обычно все компоненты «умного дома» подключаются к центральному устройству – концентратору, который взаимодействует с программным обеспечением планшета или смартфона или же доступен посредством облачного сервиса.

Для производственных нужд существует своя разновидность IoT – индустриальный интернет вещей (англ. Industrial Internet of Things, IIoT). С помощью IIoT можно не только оптимизировать управление конкретным локальным производством, но и построить открытую сеть автоматического интеллектуального взаимодействия между производителем оборудования, сервисными центрами, которые обслуживают это оборудование, и потребителем. Такой подход обычно реализуется с помощью облачных сервисов, к которым подключены различные участники рынка, что позволяет обслуживать проданное клиенту оборудование заранее, до возникновения неисправности. Потребитель в таком случае получает сервисное обслуживание в формате 24/7 и отсутствие простоев.

В самых продвинутых бизнес-моделях потребитель вообще не приобретает промышленное оборудование в собственность, а оплачивает только производимую техникой полезную работу. Например, поставщик сельскохозяйственной техники John Deere берет деньги только за время непосредственного применения их тракторов в сельскохозяйственных работах, а производитель промышленных компрессоров Kaeser выставляет счета только за объемы произведенного на их оборудовании сжатого воздуха.

В автомобильный транспорт IIoT пришел в виде приложений для смартфонов, которые в простейшем случае выполняют функции навигаторов и мониторов загруженности дорог, но также служат для создания сложных решений, таких как «Яндекс Такси», GetTaxi и т.д. В ближайшем будущем ожидается интеграция навигаторов и агрегаторов транспортных услуг с беспилотным транспортом на базе искусственного интеллекта.

Еще одно направление развития IIoT – управление энергией. Эта область подразумевает взаимодействие умных сетей электроснабжения (англ. Smart Grids, SG), умных счетчиков (англ. Smart Meters, SM) и виртуальных электростанций (англ. Virtual Power Plants, VPP).

Умные сети электроснабжения – это модернизированные электрические сети, которые используют коммуникационные каналы и информационные технологии для сбора информации о производстве и потреблении электроэнергии. В ближайшем будущем устройствами IoT планируется оборудовать все энергопотребляющие устройства, которые смогут напрямую общаться с поставщиком электроэнергии и активно балансировать потребление электричества. Наверное, нет смысла упоминать, что все эти устройства будут управляться удаленно, через интернет. Кроме того, умные счетчики, работающие в рамках расширенной измерительной инфраструктуры (англ. Advanced Metering Infrastructure, AMI), смогут не только собирать данные о конечных потребителях энергии, но и управлять распределением электричества, например, во время пиковых нагрузок.

Виртуальная электростанция (VPP) или облачная электростанция представляет собой систему, объединяющую электроэнергию из гетерогенных распределенных энергетических источников: дизельных генераторов, тепловых электростанций, возобновляемых источников энергии (ветряки, солнечные батареи, гидроэлектростанции и т.д.). VPP – это балансирующий механизм всей энергетической системы, управляющий поведением как производителей, так и потребителей. Например, она может регулировать выработку электричества во время пиковых нагрузок. Кроме того, это эффективный инструмент регулирования отношений с клиентами, поскольку гарантирует потребителям бесперебойную поставку энергии, низкие цены и точный биллинг. Примеры виртуальных электростанций существуют в Соединенных Штатах, Европе и Австралии.

Во всем мире становится популярным увлечение самостоятельной генерацией электричества физическими лицами с помощью энергии ветра и солнца. Еще бы! Приличный ветряной генератор на 0,4 кВт уже стоит сейчас на AliExpress около 11 000 руб., а комплект солнечных батарей и того меньше. Однако что делать после того, когда все домашние аккумуляторы заряжены? Куда девать избыток энергии? Smart Grids и Virtual Power Plants помогут решить эту проблему. Поставщик электричества выкупит все излишки энергии у индивидуала, а во время пиковых нагрузок, пасмурных или безветренных дней с удовольствием продаст эту энергию ему же обратно. Таким образом налаживается эффективное экономическое и энергетическое взаимодействие поставщика и потребителя даже на уровне отдельно взятого домохозяйства.

В России более 2,5 млн км линий электропередач, около 500 000 подстанций и 700 электростанций мощностью более 5 МВт, внедрение IoT в электроэнергетике может стать одной из первостепенных задач ближайшего будущего. Интеграция SG, SM и VPP, а также организация энергетического взаимодействия с физическими лицами, самостоятельно вырабатывающими энергию, может дать стране колоссальный экономический эффект!

Мы вплотную подошли к самому интересному явлению в мире IoT, конгломерату разнородных концепций: «умным городам» (англ. Smart City). Объяснить несколькими словами, что есть «умный город», непросто, поскольку понятие это весьма широкое. С одной стороны, это территория, на которой интегрировано в единую систему множество информационно-коммуникационных технологий и различных физических устройств, которые оборудованы различными типами датчиков, предоставляющими информацию из самых разных областей.

«Умные часы». Электронная плата на переднем плане – это миниатюрный веб-сервер, который содержит также Wi-Fi-модуль. Вся система сконфигурирована таким образом, чтобы часы подключались к интернет-серверам точного времени – NTP. В результате пропадает необходимость устанавливать и корректировать время, поскольку периодически «умные часы» самостоятельно обращаются к NTP и поправляют показания времени

Кроме датчиков, информацию городу могут предоставлять непосредственно сами граждане и их гаджеты, умные дома, системы управления дорожным движением и беспилотный транспорт, умные электросети и счетчики, умные системы водоснабжения и управления отходами, правоохранительные, учебные, медицинские и развлекательные системы. С другой стороны, вся эта система дает возможность городу автоматически предоставлять множество услуг гражданам, а чиновникам – взаимодействовать с инфраструктурой города, следить за общественно значимыми событиями и тем, как развивается город.

Пока что это самое передовое направление развития IoT, и в настоящее время между учеными все еще идет дискуссия о том, что именно можно называть «умным городом», а что есть частный случай применения конкретных технологий. Интерес к концепции «умных городов» возник на волне глобальных изменений в экономике, таких как развитие онлайн-торговли, стареющее население и рост плотности городского населения. Многокилометровые пробки на автодорогах и многочасовые очереди в государственные учреждения уже давно сделали очевидным тот факт, что так, как это было в XX веке, современные города, к сожалению, функционировать не могут.

В 2014 году премия «Мирового умного города» досталась Тель-Авиву, в 2015 году Барселона заняла первое место в рейтинге «умных городов» мира. Наиболее продвинутыми техническими решениями в Барселоне можно назвать умную сеть автобусного транспорта, трафик которой оптимизируется с помощью ИИ, а также интеллектуальные светофоры, использующие оптимизаторы в виде роевого интеллекта. Реализация умной системы полива растений в парке «Дель-Центр-де-Поблену» также заслуживает внимания. Интеллектуальные измерители влажности почвы подключены к IoT. Получившаяся система, с одной стороны, оптимизирует расход воды, с другой – поддерживает необходимое для растений количество влаги в почве.

В 2017 году принято решение внедрять концепцию «умный город» в Сочи [2]. Концепцию разработал Национальный исследовательский институт технологий и связи (НИИТС).

24 января 2018 года на персональном сайте мэра Москвы Сергея Собянина появилось сообщение о том, что в столице также планируется начать реализацию концепций «умного города» [3].

Однако «умные города» – это не высшая точка развития современного общества. Ученые предсказывают, что в недалеком будущем «умные города», возможно, начнут перерождаться в «виртуальные города», где множество функций будет реализовано в киберпространстве с отражением в реальный мир с помощью актуаторных систем самого разного направления. Таким образом, возникнет гибридный конгломерат, объединяющий реальных граждан и виртуальные компьютерные сущности, вероятно, с помощью элементов дополненной реальности. «Виртуальные города» позволят решать множество внутригородских задач, не выходя из дома, устраняя таким способом проблему расстояний, дорожного трафика и экономии ресурсов. С высокой вероятностью данный концепт будет полезен в России, где географические расстояния между объектами огромны, что затрудняет эффективное управление.

Концепция «умных» и тем более «виртуальных городов» нравится не всем. Многие критики указывают на проблемы информационной безопасности в таких сообществах. Уже сейчас, согласно результатам исследования «Лаборатории Касперского», инциденты с устройствами интернета вещей входят в тройку угроз с наибольшим финансовым ущербом для компаний. Главной текущей проблемой безопасности IoT «Лаборатория Касперского» называет отсутствие единых стандартов и унификации практик и политик безопасности [4].

Другие критики видят проблему в чрезмерной концентрации конфиденциальной информации, централизовано собираемой со всех жителей, в одном месте. Практически вся жизнь каждого городского жителя становится прозрачной и доступной для любого рода манипуляций.

Несмотря на множество теоретических моделей, на практике пока никто не знает, в какую сторону будет развиваться интернет вещей в ближайшие десять или даже пять лет. Прогресс движется слишком быстро. Преобразятся ли в ближайшее время наши города и населенные пункты в «умные» или даже «виртуальные города», мы очень скоро узнаем. Пока же развитие технологий опережает даже большинство теоретических научных моделей. Интернет вещей уже в ближайшие два-три года составит половину от всех устройств, подключенных к сети, и, по-видимому, продолжит свой рост. Экономический потенциал внедрения многих из перечисленных решений в России – огромен! Сможем ли мы достойно принять этот вызов?

1. The Future Interconnection Environment, April, 2005, Hai Zhuge.
2. В Сочи приступили к разработке системы «умный город», 05 апреля 2017 – http://old.sochiadm.ru/press-sluzhba/79405/.
3. Электронный дом: как управлять своим домом, если нет времени и не знаком с соседями, 24 января 2018 – https://www.sobyanin.ru/elektronnyi-dom-kak-upravlyat-svoim-domom-esli-net-vremeni-i-ne-znakom-s-sosedyami?utm_medium=cta3&utm_campaign=confirmLR5&utm_source=s1%CE%BCid=58fd0fcb-2996-4696-911b-cd6a8fb6833d&utm_content=db9c0a5352c6c1081601723928b231d7&inv=&category=04a6660a-c3fe-4fc3-84a6-60afd7dc9422.
4. «Лаборатория Касперского» помогла разработать международные рекомендации по защите промышленного интернета вещей. Агентство Европейского союза по сетям и информационной безопасности (ENISA) опубликовало рекомендации по обеспечению безопасности IoT-устройств в контексте объектов критической инфраструктуры – https://www.kaspersky.ru/about/press-releases/2017_international-recommendations-for-the-industrial.

В начало⇑

Комментарии отсутствуют

Комментарии могут отставлять только зарегистрированные пользователи