Интернет вещей: Будущее уже здесь

Вперед по новому курсу

Несомненно, сейчас мы живем в электронно взаимосвязанном мире. «Глобальная деревня» Маршалла Маклуэна воплотилась в реальность, цифровой век в самом расцвете. На сегодняшний день по всему миру зарегистрировано около 7 млрд пользователей Интернета. По оценкам Cisco Systems, в апреле 2014 г. в мире использовалось приблизительно 12,1 млрд подключенных к Интернету устройств, а к 2020 г. эта цифра превысит 50 млрд. Согласно данным компании, продающей сетевое оборудование, в настоящее время каждую секунду около сотни «вещей» подключается к Интернету, а к 2020 г. таких «вещей» будет уже 250^{2}. В целом по оценке подразделения Cisco Systems, отвечающего за интернет-решения для бизнеса, в реальности существует более 1,5 трлн «вещей», и в конце концов 99 % физических объектов станут частью одной сети. Конечно, время покажет, не чересчур ли оптимистично это предсказание.

В настоящее время эти вещи принимают все новые формы. Теперь к Интернету можно подключить не только компьютеры и смартфоны. В список входят парковочные счетчики, терморегуляторы, мониторы технического состояния, устройства для фитнеса, дорожные камеры, шины, дороги, замки, полки в супермаркетах, датчики состояния окружающей среды и даже сельскохозяйственные культуры и животные. Количество этих возможностей растет в геометрической прогрессии по мере того, как пересекаются друг с другом цифровые технологии, падают цены на компьютерное оборудование и программы, постоянное соединение с Интернетом становится все более быстрым и надежным, а разработчики учатся интегрировать устройства, приложения и платформы.

Вместе и по отдельности эти устройства предоставляют новые функции и совершенно новые возможности для компаний и потребителей. Например, можно настроить терморегулятор, включить и выключить свет или установить временный код на замке входной двери с помощью смартфона, который находится на другом конце города или даже на другом конце света. Кроме того, новые технологии дают интересные возможности применения данных с использованием социальных медиа, краудсорсинга, данных геолокации и, наконец, больших данных и аналитики. Последнее сегодня включает массивы данных, которые становятся все более объемными. Некоторые эксперты полагают, что все эти данные скоро сами по себе будут служить чистой валютой, влияющей на компании, колебание акций, процессы слияния и поглощения.

Интернет вещей позволяет эпидемиологам отслеживать распространение вирусов практически в реальном времени. Администраторы супермаркетов анализируют, как люди совершают покупки, когда проходят между рядами с товарами, – на что смотрят и что берут. Производители одежды оценивают, как меняются вкусы, а в моде появляются новые тренды. Фармацевтические компании в реальном времени отслеживают характер спроса на выпускаемую продукцию. Городские коммунальные службы обрабатывают данные, полученные с измерительных приборов и прочих систем, чтобы регулировать пробки на дорогах, убирать мусор, управлять работой сетей, контролировать потребление природных ресурсов и т. д. Интернет вещей затронет все отрасли без исключения. Технологии повышают уровень интеллекта и развивают способности к обучению у всевозможных физических и виртуальных систем.

Определение терминов и понимание концепции

Вам уже должно быть понятно, что в словосочетании «Интернет вещей» «вещи» буквально означают любые вещи или предметы, которые подключаются к Интернету и друг к другу. Это может быть что угодно: компьютер, планшет, смартфон, устройство для фитнеса, лампочка, дверной замок, книга, двигатель самолета, ботинки или футбольный шлем – вот несколько возможных примеров. Каждое из этих устройств, каждый предмет обладает уникальным идентификационным номером и IP-адресом. Эти объекты подключаются с помощью шнуров, проводов или беспроводной связи (спутников, мобильной связи, Wi‑Fi и Bluetooth). Они основаны на электронных схемах, к которым с помощью микросхем и радиочастотных меток могут быть добавлены функции ближней бесконтактной связи и радиочастотной идентификации. Независимо от того, какой конкретно используется подход, Интернет вещей подразумевает возможность перемещения данных для управления процессами – как из другой комнаты, так и из другой части света.

Но внутри такой обширной категории, как Интернет вещей, существуют некоторые ключевые различия и нюансы. На данном этапе будет целесообразно ввести базовые определения. Во-первых, под термином «подключаемые устройства» понимаются такие устройства, которые обмениваются данными по обычному интернет-соединению и получают дополнительные преимущества при подключении, например, через закрытую или частную сеть. Подключаемые устройства необязательно подсоединяются именно к Интернету вещей, но это происходит все чаще. Кроме того, эта подключаемость распространяется все дальше и дальше, выходя за пределы компьютеров, проникая во все уголки и закоулки мира.

Существует два основных типа подключаемых устройств: в первую очередь физические и цифровые, согласно справочному документу под названием «Интернет вещей или Интернет всего: в чем разница?», выпущенному в мае 2014 г. компанией ABI Research. К первой группе относятся такие объекты и процессы, которые сами по себе не генерируют и не передают цифровые данные, если для этого не производятся специальные манипуляции и не вносятся изменения, «тогда как ко второй группе относятся устройства, которые по своему назначению способны генерировать данные и передавать их для дальнейшего использования»^{3}.

Это важное различие. Например, бумажная книга или виниловая пластинка – это примеры в первую очередь физических объектов. Однако электронная книга и аудиофайл MP3 – это в первую очередь цифровые объекты. Они изначально принадлежат к цифровому миру, потому что состоят из бинарного кода, а не из какого-то материального вещества. Точно так же магазин из кирпичей и цемента – это в первую очередь физический объект, а онлайн-магазин – в первую очередь цифровой. Хотя многим физическим объектам можно присваивать метки с применением цифровых технологий, таких как радиочастотная идентификация, они не способны обеспечивать передачу настолько же подробных данных. Например, маркетологи могут регистрировать клики и касания читателей, чтобы понять, как те используют электронные книги. Книга в переплете, оснащенная соответствующей меткой, может указывать на свое местоположение, но больше никаких данных она не сообщит, потому что бумага и чернила не являются цифровыми. Однако в зависимости от задачи и одно это может оказаться полезным – например, если библиотекарь должен найти книгу, которой нет на месте.

Радиочастотная идентификация – это основной инструмент, который позволяет физическим устройствам вступить в цифровой мир. Эта технология основана на микросхемах, которые собирают информацию c датчиков, встроенных в машины или чипы, находящиеся на устройстве или внутри него. Для радиочастотной идентификации используются как «активные» метки с источником питания (например, батарейкой), так и «пассивные» метки, которым не требуется батарейка или иной источник питания. И те и другие позволяют расположенным неподалеку считывателям собирать данные и обмениваться ими с компьютерами. Когда радиочастотный чип находится в радиусе действия считывателя, он автоматически посылает сигнал и данные компьютеру.

Пассивные радиочастотные метки особенно востребованы, потому что не требуют источника питания и могут функционировать в течение 20 лет и дольше, а стоит такая метка всего несколько центов. Пассивная метка получает питание от ближайшего считывателя. Спиральная антенна в устройстве создает контур, а метка образует магнитное поле.

Еще один термин, относящийся к Интернету вещей, это «промышленный Интернет», касающийся машин, оборудованных датчиками, которые делают их «умными». Эти устройства часто служат в качестве инженерной системы или IT-основы Интернета вещей. Например, промышленное оборудование или грузовик службы доставки могут транслировать данные с помощью Интернета вещей. Эти данные можно комбинировать с другими данными для дальнейшего повышения функциональности и общей ценности. В сфере промышленного Интернета обмен данными обычно осуществляется тремя разными способами: машина – машина (М – М), человек – машина (Ч – М) и машина – смартфон (М – С) (или другое устройство, например, планшет). Конечно, каждый из этих способов имеет свои особенности. Их мы рассмотрим в этой книге.

Интернет вещей способен подключать друг к другу в первую очередь физические объекты и предметы, а также подключать их к цифровым устройствам, включая компьютеры и программные приложения, что делает его невероятно мощной технологией. Таким образом, все устройства взаимодействуют друг с другом в рамках групповой или многоточечной конфигурации и обмениваются данными в реальном времени – часто с помощью применения облачных технологий. Более того, когда все эти машины подключаются к людям, использующим различные вычислительные устройства, – то есть по сути к Интернету людей, – возникает совершенно новая концептуальная основа.

В результате возникает Интернет всего (этот термин введен компанией Cisco Systems). Интернет всего представляет собой более развитое и усовершенствованное состояние, в котором физический и цифровой миры сливаются в единое пространство. Все преимущества мира «Ч – М» становятся доступны по мере того, как новые и новые возможности сильнее взаимосвязываются и переплетаются друг с другом. Как отмечает компания ABI, «по мере того, как вещи под управлением человека будут становиться умнее, что возможно благодаря способности машин самообучаться и искусственному интеллекту, потребность в участии человека будет постепенно снижаться. Те вещи, которым сегодня требуется определенное внешнее руководство, чтобы понимать предпочтения пользователя, в будущем станут полностью погруженными в среду, в которой они работают. В этом смысле можно утверждать, что Интернет людей – это первый шаг на пути к более глубокому погружению в виртуальную среду».

Концепция подключаемых устройств впервые появилась в начале 1990‑х гг. В то время исследователи Центра Auto-ID при Массачусетском технологическом институте начали размышлять над идеей о создании такой системы, которая позволила бы устройствам физического мира подключаться с помощью сенсоров и беспроводных сигналов. Термин «Интернет вещей» был предложен в 1999 г. Кевином Эштоном, одним из основателей Центра Auto-ID (прекратившего свое существование в 2003 г., вслед за чем появился EPCGlobal, который ввел в обращение электронный код продукта, или ЭКП). Еще в 1997 г. Эштон рассматривал возможность использования радиочастотных меток для изменения системы управления логистическими цепями потребительских товаров Procter & Gamble, где он работал младшим бренд-менеджером. Когда спустя два года центр открылся, Эштон сыграл решающую роль в определении глобальных стандартов радиочастотной идентификации, а затем сам стал предпринимателем в области высоких технологий и запустил ряд собственных стартапов.

В то время исследователи уже видели в радиочастотной идентификации предвестника Интернета вещей. Эта технология – наряду с ближней бесконтактной связью, штрихкодами, QR-кодами и цифровыми водяными знаками – проложила мост через пропасть между физическими объектами и виртуальным миром. Как отмечал Эштон в статье в RFID Journal в 2009 г., Интернет вещей позволяет перейти от ввода данных руками человека к вводу данных, который может выполнять как человек, так и машина. В то время как бóльшая часть данных в Интернете сейчас находится в форме текстовых файлов, сообщений, аудио-, фото- и видеофайлов, Интернет вещей собирает разные новые данные, объединяет их разными способами и дает людям и машинам более широкое и глубокое понимание процессов.

В этой статье, которая называлась «Тот самый Интернет вещей», приведены некоторые размышления Эштона:

Сегодня компьютеры – и, следовательно, Интернет – почти полностью зависят от людей в смысле получения информации. Почти все… данные, существующие в Интернете, изначально были созданы и собраны человеком – их печатали, записывали, фотографировали в цифровом виде, а также сканировали соответствующие штрихкоды. Обычные схемы работы Интернета отображают серверы, маршрутизаторы и прочие устройства, но в них ничего не говорится о самых важных и многочисленных маршрутизаторах – людях. Проблема в том, что людям не хватает времени, внимания и точности – то есть СМИ сами по себе не очень хорошо собирают информацию о физическом мире.

И это имеет значение. Мы являемся физическими объектами, и наша среда точно такая же. Наша экономика, наше общество, наше выживание основаны не на идеях или информации – они основаны на вещах. Вы не сможете съесть биты информации, когда проголодаетесь, сжечь их, если вам холодно, или залить их в топливный бак. Идеи и информация важны, но вещи намного важнее. Тем не менее современные информационные технологии настолько зависимы от данных, создаваемых людьми, что наши компьютеры больше знают об идеях, нежели о вещах.

…Мы должны дать компьютерам их собственные средства сбора информации, чтобы они могли видеть, слышать и чувствовать запахи мира самостоятельно…^{4}

Будьте уверены, в подключенном мире заключается огромный потенциал. Интернет вещей способен проникать во все уголки и закоулки, щели, норы и червоточины, существующие в недоступном восприятию и часто невидимом мире, который простирается далеко за пределы действия органов зрения, слуха, обоняния и сознания человека. Он создает новые типы сетей и систем – и совершенно новые маршруты для данных, информации и знаний. Действуя вместе и используя правильный ввод и анализ данных, компьютеры и человек могут расшифровывать коды, определяющие физику нашей планеты и ее явлений. Это может перейти в нечто простое – например, мы будем понимать, когда истекает срок годности данного продукта питания или когда поломается определенный автомобиль. Или мы будем делать что-то сложное – например, управлять городской автоматической транспортной сетью умных автомобилей. Или использовать умные торговые стеллажи и метки на продуктах, которые будут опознавать людей, запоминать их предпочтения и раздавать им актуальную информацию и купоны на скидку в нужном месте в нужное время.

Интернет вещей способен проникать во все уголки и закоулки, щели, норы и червоточины, существующие в недоступном восприятию и часто невидимом мире, который простирается далеко за пределы действия органов зрения, слуха, обоняния и сознания человека. Он создает новые типы сетей и систем – и совершенно новые маршруты для данных, информации и знаний.

Также существуют некоторые концепции, которые, хотя и граничат с научной фантастикой, похоже, появятся в реальном мире уже лет через 20. Например, инфракрасные датчики и другие устройства можно будет имплантировать в человеческое тело или носить их на себе, и они будут собирать информацию и использовать Интернет вещей для передачи данных о кровяном давлении, содержании сахара в крови, темпе сердцебиения и других жизненных показателях, а также контролировать дозировку необходимых препаратов. Кроме того, человек сможет в любое время получать нужное ему количество лекарства. Так называемые наноботы будут помогать терапевтам следить за состоянием пожилых пациентов и сообщать им о возможных медицинских поводах для беспокойства. Если электронное устройство контролирует ситуацию, то в нужный момент оно подаст сигнал врачу или скорой помощи, что реагировать нужно немедленно. Подобным образом 3D-принтеры могли бы изготавливать по требованию разнообразные объекты, включая органы человеческого тела, необходимые для трансплантации.

По сути, все идеи ограничиваются лишь нашим воображением и креативностью. Так как Интернет вещей до сих пор находится в самом начале пути, многие технические и инженерные задачи еще только предстоит решать. Например, разрабатывать более качественные и экономичные батареи для мобильных устройств; создавать более компактные устройства и помещать больше датчиков в существующие смартфоны и другие устройства; находить способы встраивать датчики во всевозможные предметы, от одежды до станков; создавать еще более миниатюрные электронные устройства, более совершенные алгоритмы сортировки данных и сохранять низкое соотношение «сигнал – шум»; создавать стандарты и платформы, обеспечивающие совместное использование данных и глобальную совместимость. Сегодня любой датчик, физический и виртуальный, можно преобразовать в источник данных. А все эти данные поддаются сбору и анализу, поэтому потенциальные возможности здесь бесконечны.