Введение в технологию Интернета вещей (IoT)
Интернет вещей (IoT) – это концепция, которая направлена на автоматизацию процессов работы IT-инфраструктуры и исключение участия человека в большинстве процессов. Предполагает обмен информацией между различными датчиками и сенсорами, что позволяет полностью автоматизировать процессы управления группами устройств. Одним из примеров использования IoT является умный дом, где системы отопления, вентиляции, кондиционирования и освещения могут работать автоматически без вмешательства человека. Технология связывает множество интеллектуальных предметов в единую систему, а рекомендация Y.206 переносит это представление на виртуальные объекты. Согласно данной рекомендации, IoT обеспечивает коммуникацию между любыми вещами в режиме реального времени. IoT-системы имеют большой потенциал и будущее за ними. Они могут быть использованы в различных сферах, например, в медицине, транспорте, производстве и т.д. Основные концепции системы включают в себя сбор данных, их анализ и принятие решений на основе полученной информации. Одним из сценариев использования IoT является управление транспортными потоками. Системы IoT могут собирать данные о движении транспорта и анализировать их, чтобы оптимизировать потоки и уменьшить пробки.
История развития IoT
Введение термина «интернет вещей» часто приписывают Кевину Эштону. В 1999 году Эштон занимался оптимизацией цепочек поставок в Procter & Gamble и использовал термин «интернет вещей» в качестве названия презентации нового проекта, связанного с применением датчиков. Впоследствии этот термин прижился. Однако сам интернет вещей появился задолго до введения этого термина.
1970-е годы. Идея использования сетевых устройств тогда называлась «полная компьютеризация».
Начало 1980-х годов. В Университете Карнеги-Меллона было изобретено первое в мире устройство интернета вещей. Чтобы не посещать установленный в кампусе автомат для продажи Coca-Cola, если в нем закончились напитки, группа студентов настроила его так, что он сообщал о своем содержимом через сеть. Они установили в автомат микропереключатели, позволяющие определить, сколько банок кока-колы осталось и холодные ли они.
1990 г. Джон Ромки впервые подключил тостер к интернету.
1991 г. Группа студентов Кембриджского университета использовала первый прототип веб-камеры для контроля количества кофе в кофеварке в их компьютерной лаборатории. Веб-камеру запрограммировали так, чтобы она делала по три фотографии кофеварки в минуту и отправляла изображения на локальные компьютеры, а пользователи могли проверить, есть ли в ней кофе.
2000 г. LG Electronics представила первый в мире холодильник, подключенный к интернету. Это позволило покупать еду в интернете и совершать видеозвонки.
2008 г. В Швейцарии прошла первая международная конференция, посвященная интернету вещей.
2010 г. Термин «интернет вещей» используется все шире. Стало известно, что сервис Google Street View не только делал панорамные снимки, но и хранил данные о Wi-Fi-сетях людей. Это привело к спорам о том, планирует ли Google индексировать наряду с интернетом и физический мир. В том же году правительство Китая объявило, что интернет вещей станет стратегически приоритетным направлением на ближайшую пятилетку.
2011 г. Интернет вещей вошел в список «новых явлений», составленный компанией Gartner. Эта компания специализируется на исследованиях рынка и ввела в употребление понятие «цикл хайпа» для новых технологий.
2012 г. Состоялась крупнейшая на тот момент интернет-конференция в Европе, Le Web, посвященная интернету вещей. В то же время такие журналы, как Forbes и Wired, все чаще стали использовать термин «интернет вещей».
2014 г. Google объявил, что приобретает компанию Nest за 3,2 миллиарда долларов. Эта сделка привлекла к интернету вещей внимание рынка товаров массового спроса. В том же году прошла выставка Consumer Electronics Show (CES, Международная выставка потребительской электроники) в Лас-Вегасе, темой которой стал интернет вещей.
Середина/конец 2010-х годов. В течение этого периода устройства со встроенным Wi-Fi и возможностью подключения к сетям 3G и 4G становились меньше, мощнее и дешевле в производстве. Благодаря этому возросло распространение интернета вещей.
Ожидается, что к 2030 году их количество превысит 100 миллиардов.
Принципы работы IoT
Система интернета вещей включает в себя множество датчиков и устройств, которые взаимодействуют между собой через облачное соединение. Как только данные попадают в облако, они обрабатываются программными средствами, и на основе полученных результатов принимается решение о необходимости выполнения определенных действий, например, настройки датчиков и устройств без необходимости ввода данных пользователем или отправки уведомлений.
Полная система интернета вещей состоит из четырех отдельных компонентов: датчиков устройств, средств подключения, инструментов обработки данных и пользовательского интерфейса. Каждый из этих компонентов имеет свои особенности и выполняет свои задачи. Датчики устройств собирают данные в определенной среде. Устройство может иметь несколько датчиков, которые собирают данные из окружающей среды для решения определенных задач. После сбора данных устройство должно отправить их в облако. Это делается разными способами: по Wi-Fi или Bluetooth, посредством спутниковой связи, через энергоэффективные сети дальнего радиуса действия (LPWAN) или при подключении напрямую к интернету через Ethernet. Вариант подключения зависит от области применения конкретного устройства интернета вещей. Как только данные попадают в облако, они обрабатываются программными средствами с целью принятия решения о выполнении определенных действий. Эти действия могут включать отправку предупреждений или автоматическую настройку датчиков устройства без участия пользователя. Однако иногда требуется ввод данных со стороны пользователя. В этом случае необходим пользовательский интерфейс.
Интерфейс позволяет осуществить ввод данных со стороны пользователя или выполнить проверку работоспособности системы. Все действия пользователя передаются через систему: от пользовательского интерфейса в облако, а затем к датчикам устройств для внесения запрошенных изменений. Протоколы подключения и сетевого взаимодействия, используемые веб-устройствами, различаются в зависимости от области применения устройства интернета вещей. Для упрощения и ускорения процессов сбора данных при работе интернета вещей все чаще используется искусственный интеллект и машинное обучение.
Применение IoT в различных сферах
Интернет вещей в промышленности
В этой области даже используется специальный термин – промышленный интернет вещей. Среди лучших примеров применения IoT в промышленности – всевозможные сенсоры, программные системы и анализ больших данных для разработки футуристических дизайнов и точных вычислений. Умные машины улучшают продуктивность и исправляют частые ошибки людей, особенно связанные с контролем качества и экологичностью.
Умные машины
Интерес вызывает применения IoT для умных машин. В эту категорию входят самоуправляемые автомобили, роботы и дроны, которые используют искусственный интеллект (ИИ) для автоматизации функций, ранее выполнявшихся человеком. Эта автоматизация выходит за рамки той, что предоставляется жесткими моделями программирования, и использование ИИ позволяет обеспечить более «умное» поведение – более естественное взаимодействие с окружающей обстановкой и с людьми. По мере того как самоуправляемые устройства распространяются все шире, эксперты ожидают перехода от отдельных самоуправляемых устройств к целым группам взаимодействующих «умных» вещей, когда множество устройств будут работать вместе, будь то без участия человека или с таковым.
Умный город
Умный город – концепция города нового поколения, которая предусматривает эффективное управление и обеспечение высокого уровня жизни населения за счет применения инновационных технологий. Новые IТ-технологии преобразуют городской ландшафт, делая города будущего более комфортными, эффективными, надежными и удобными для проживания. Умный город предполагает взаимодействие различных учреждений через Интернет вещей и получение данных от подключенных между собой проводных и беспроводных устройств в режиме реального времени.
Интернет вещей в энергетике
Внедрение IoT в энергетику коренным образом изменит правила игры в отрасли. Уже существует целый ряд цифровых технологий для энергетической отрасли: это и «умные» сети и различные пользовательские приложения, которые помогают управлять энергопотреблением. Новые технологии позволят значительно уменьшить потери при передаче электрической энергии от генератора к потребителю, кратно повысить надежность энергоснабжения, оптимально перераспределить энергетические потоки, тем самым уменьшив пиковые нагрузки. Это, наконец, даст возможность конечному потребителю принимать участие в процессе передачи и продажи электроэнергии, что переведет его в класс «просьюмеров» – активных потребителей.
Интернет вещей в медицине
В списке лучших сфер применения IoT здравоохранение заслуживает особого места. Интернет вещей позволяет использовать более персонализированный подход к анализу здоровья пациента и разработке методов лечения болезней. В будущем с помощью технологий интернета вещей машины скорой помощи смогут напрямую общаться с городскими светофорами, управлять трафиком на улице и расчищать себе путь. Другая важная разработка медицинского интернета вещей – устройства для мониторинга жизненных показателей пациента. Например, кровяного давления и пульса. Многие считают, что развитие носимых медицинских устройств приведет к революции в интернете вещей. Пациенты с носимыми устройствами будут под контролем докторов, где бы они не находились. Врачи немедленно узнают, если сигналы от их пациентов изменились, и назначат оперативное лечение.
Преимущества и недостатки IoT
Топ основных преимуществ IoT
Интернет вещей для бизнеса – это эффективная инновационная технология, которая позволяет компаниям двигаться вперед, расширять существующие и открывать новые возможности, сохранять конкурентные преимущества на рынке и повышать эффективность работы.
Мы выделили ряд основных преимуществ интернета вещей для бизнеса:
1. Автоматическое закрытие простых задач и перераспределение обязанностей сотрудников для выполнения более сложных;
2. Эффективное управление операциями;
3. Высокая эффективность использования ресурсов;
4. Снижение затрат благодаря сокращению простоев;
5. Повышенный уровень безопасности труда;
6. Улучшение маркетинговых и управленческих стратегий;
7. Улучшение обслуживания и удержания клиентов;
8. Повышение конкурентоспособности компании;
9. Надежный и привлекательный имидж компании для клиентов и новых сотрудников.
Недостатки интернета вещей
Преимущества интернета вещей особенно востребованы с точки зрения повышения прибыльности бизнеса, однако эта технология также связана с определенными рисками.
1. Недостаточные меры безопасности
Это самый распространенный недостаток, который мешает развитию интернета вещей в целом. Страх утечки данных присутствует всегда, поскольку интеллектуальные устройства собирают и передают конфиденциальную информацию, раскрытие которой может привести к серьезным последствиям. Неспособность обеспечить достаточную защиту может привести к дорогостоящим и критическим последствиям: потери личных и корпоративных данных. Как следствие – финансовый и репутационный ущерб. Поэтому разработка и внедрение решений IoT должны выполняться квалифицированными ИТ-специалистами, которые могут гарантировать, что установленное оборудование и программное обеспечение не имеют слабых мест, все стандарты защиты данных и протоколы шифрования соблюдены, а конфиденциальная информация защищена от любых попыток взлома.
Внедрение новых решений чаще всего увеличивает риски возникновения слабых мест в системе безопасности. Чем больше инновационных технологий вы внедряете, тем выше должна быть квалификация у ИБ-специалистов. Избежать проблем с обеспечением информационной безопасности при внедрении IoT-решений можно двумя способами. Первое – это постоянное и непрерывное обучение и повышение квалификации штатных специалистов по ИБ. Второй подход предполагает обращение к ИТ-аутсорсеру, который предоставит профессиональную команду специалистов.
В любом случае при внедрении решений IoT рекомендуем провести аудит информационной безопасности ИТ-инфраструктуры до внедрения новой технологии и Pentest после. Тем самым вы сможете своевременно закрыть все слабые места и минимизировать риски.
2. Сопутствующие расходы
Внедрение решений IoT подразумевает построение разветвленной сети, состоящей из нескольких интеллектуальных устройств и соответствующей технической инфраструктуры, включая электросеть и сеть связи. Именно поэтому такое решение требует значительных инвестиций для установки, обслуживания и постепенного расширения созданной сети в соответствии с будущими потребностями бизнеса. Хотя решения IoT предоставляют множество преимуществ, требуется достаточно времени, прежде чем они станут по-настоящему эффективными, а прибыль от внедрения новых решений превысит первоначальные затраты.
Для того, чтобы предотвратить возникновение риска непредвиденных расходов, ваша ИТ-инфраструктура должна быть максимально гибкой и легко масштабируемой, ИТ-системы должны быть легко настраиваемы и интегрируемы. Адаптация ИТ-инфраструктуры к возникающим потребностям бизнеса должна происходить быстро и без значительных дополнительных инвестиций.
3. Зависимость от источника питания
Хотя интернет вещей подразумевает автономную работу нескольких устройств, такая сеть по-прежнему сильно зависит от внешних факторов. Непрерывная работа всей ИТ-инфраструктуры зависит от стабильного и достаточного электроснабжения. В случае с интеллектуальными устройствами эта зависимость еще более усиливается, поэтому необходимо обеспечить хорошо спланированную дополнительную инфраструктуру. Она должна включать в себя необходимое количество источников бесперебойного электропитания, устройств защиты от перенапряжения и другого оборудования.
Используете ли вы резервный ЦОД? В том случае, если вы не используете эту услугу, обязательно задумайтесь о ее внедрении. Резервный ЦОД (РЦОД) позволяет обеспечить непрерывность работы ИТ, бизнес-приложений и восстановить информационные системы при сбоях. В случае недоступности основного центра обработки данных виртуальная инфраструктура развертывается в резервном. При сбоях работа бизнес-приложений не останавливается, а продолжает функционировать на ресурсах РЦОД. Для корректной реализации восстановления всех сервисов необходимо разработать и имплементировать план аварийного восстановления (DRP).
4. Сетевая зависимость
Ключевой особенностью интернета вещей является большое количество взаимосвязей между различными устройствами и доступ к глобальной сети. Поэтому для устройств IoT дополнительно требуется инфраструктура, которая обеспечивает бесперебойную проводную и беспроводную связь с высокой пропускной способностью, малой задержкой и постоянным доступом к интернету. Чтобы эффективно использовать все преимущества интернета вещей, компаниям необходимо иметь весь спектр сетевого оборудования: кабели, маршрутизаторы, концентраторы, локальные средства хранения данных.
Для эффективной работы сервисов необходима качественная поддержка и непрерывный мониторинг состояния ИТ-инфраструктуры. Благодаря комплексной системе мониторинга значительно сокращается время реакции на аварийные сообщения, сроки локализации и первичной диагностики неисправностей. Это приводит к серьезному снижению времени простоя ИТ-систем в целом.
Будущее IoT
В этом году на Ганноверской ярмарке экологичность стала одной из главных тем, затронутых большинством экспонентов. Несколько компаний представили свои продукты, посвященные данной теме, и было замечено, что повышается бизнес-ценность таких продуктов на рынке. Сначала в наших городах начали появляться «умные» мусорные баки, системы освещения, парковки и другие «умные» вещи. Затем технологии стали предлагаться сельскому хозяйству. Приложения, которые осуществляют мониторинг состояния окружающей среды, помогают оптимизировать процессы и управлять ресурсами. Теперь наступил новый этап – решение глобальных проблем. Примером таких технологических решений является сотрудничество компании Libelium с аквариумом Сарагосы. Они создали Libelium One для измерения параметров окружающей среды пяти различных экосистем. Данная технология гарантирует значительное улучшение качества воды и грунтовых условий, чтобы повысить качество жизни животных в водоемах. В аквариуме Сарагоса воссоздали 5 экосистем с 5000 видами животных. Libelium One будет использоваться в реальной среде для мониторинга состояния 5 рек: Нил, Меконг, Амазонка, Дарлинг Мюррей и Эбро.
Другим примером является разработка цифровых «Dryads» со встроенным интеллектом компаний Dryad Networks и NetOp. Датчики работают на солнечных батареях и могут обнаружить пожар на самых ранних стадиях, в том числе на фазе тления. Основная задача в том, чтобы обнаружить водород, углекислый газ на уровне ppm во избежание ложного срабатывания.
Целью остается интегрирование IoT во все жизнеспособные модели устойчивой экономики. Это позволит получать максимум данных, чтобы понимать все процессы. Важную роль играет партнерство. Чтобы максимально раскрыть возможности устройств IoT, необходимо пройти большой путь из тестов, модернизаций и ошибок.
IoT – это про большие данные, которые нужно хранить, анализировать, обрабатывать. С чем успешно справляется «облако». После того, как устройства собрали информацию, она направляется на облачный сервер, где в дальнейшим обрабатывается. Корпорация Microsoft запустила «Облако для устойчивого развития», предлагая готовые решения, которые направлены на достижение целей устойчивого развития. При этом не стоит воспринимать это как волшебную таблетку, способную моментально решить все проблемы. С помощью данной технологии можно получать структурированные данные, отчеты о выбросах, интеллектуальную аналитику. Все это помогает выявить проблемы, которые в дальнейшем можно искоренить, но не решает их.
