Интернет вещей
Коллаж об «интернете вещей» в быту
Интернет вещей (англ. Internet of Things, IoT) — концепция вычислительной сети физических предметов («вещей»), оснащённых встроенными технологиями для взаимодействия друг с другом или с внешней средой[1], рассматривающая организацию таких сетей как явление, способное перестроить экономические и общественные процессы, исключающее из части действий и операций необходимость участия человека[2].
Концепция сформулирована в 1999 году как осмысление перспектив широкого применения средств радиочастотной идентификации для взаимодействия физических предметов между собой и с внешним окружением. Наполнение концепции «интернета вещей» многообразным технологическим содержанием и внедрение практических решений для её реализации начиная с 2010-х годов считается устойчивой тенденцией в информационных технологиях[3], прежде всего, благодаря повсеместному распространению беспроводных сетей, появлению облачных вычислений, развитию технологий межмашинного взаимодействия, началу активного перехода на IPv6[4] и освоению программно-конфигурируемых сетей.
На 2017 год термин «Интернет вещей» распространяется не только на киберфизические системы для «домашнего» применения, но и на промышленные объекты. Развитие концепции «Интеллектуальных зданий» получило название «Building Internet of Things»[неизвестный термин] (BIoT, «Создание Интернета Вещей»), развитие распределённой сетевой инфраструктуры в АСУ ТП привело к появлению «Industrial Internet of Things» (IIoT, «Индустриальный (промышленный) интернет вещей»)
Содержание
1 История
2 Технологии
2.1 Средства идентификации
2.2 Средства измерения
2.3 Средства передачи данных
2.4 Средства обработки данных
3 Опыт пользователя и полезность «умных» устройств
4 Прогнозы
5 Примечания
6 Литература
7 Ссылки
История |
Концепция и термин для неё впервые сформулированы основателем исследовательской группы Auto-ID при Массачусетском технологическом институте Кевином Эштоном (англ. Kevin Ashton)[5] в 1999 году на презентации для руководства Procter & Gamble. В презентации рассказывалось о том, как всеобъемлющее внедрение радиочастотных меток сможет видоизменить систему управления логистическими цепями в корпорации[6].
В 2004 году в Scientific American опубликована обширная статья[7], посвящённая «интернету вещей», наглядно показывающая возможности концепции в бытовом применении: в статье приведена иллюстрация, показывающая как бытовые приборы (будильник, кондиционер), домашние системы (система садового полива, охранная система, система освещения), датчики (тепловые, датчики освещённости и движения) и «вещи» (например, лекарственные препараты, снабжённые идентификационной меткой) взаимодействуют друг с другом посредством коммуникационных сетей (инфракрасных, беспроводных, силовых и слаботочных сетей) и обеспечивают полностью автоматическое выполнение процессов (включают кофеварку, изменяют освещённость, напоминают о приёме лекарств, поддерживают температуру, обеспечивают полив сада, позволяют сберегать энергию и управлять её потреблением). Сами по себе представленные варианты домашней автоматизации не были новыми, но упор в публикации на объединении устройств и «вещей» в единую вычислительную сеть, обслуживаемую интернет-протоколами, и рассмотрение «интернета вещей» как особого явления способствовали обретению концепцией широкой популярности[2].
В отчёте Национального разведывательного совета США (англ. National Intelligence Council) 2008 года «интернет вещей» фигурирует как одна из шести потенциально разрушительных технологий, указывается, что повсеместное и незаметное для потребителей превращение в интернет-узлы таких распространённых вещей, как товарная упаковка, мебель, бумажные документы, может нанести урон национальной информационной безопасности[8].
Период с 2008 по 2009 год аналитики корпорации Cisco считают «настоящим рождением „интернета вещей“», так как, по их оценкам, именно в этом промежутке количество устройств, подключённых к глобальной сети, превысило численность населения Земли[9], тем самым «интернет людей» стал «интернетом вещей».
С 2009 года при поддержке Еврокомиссии в Брюсселе ежегодно проводится конференция «Internet of Things»[10][11], на которой представляют доклады еврокомиссары и депутаты Европарламента, правительственные чиновники из европейских стран, руководители таких компаний как SAP, SAS Institute, Telefónica, ведущие учёные крупных университетов и исследовательских лабораторий.
С начала 2010-х годов «интернет вещей» становится движущей силой парадигмы «туманных вычислений» (англ. fog computing), распространяющей принципы облачных вычислений от центров обработки данных к огромному количеству взаимодействующих географически распределённых устройств, которая рассматривается как платформа «интернета вещей»[12][13].
Начиная с 2011 года Gartner помещает «интернет вещей» в общий цикл зрелости новых технологий на этап «технологического триггера» с указанием срока становления более 10 лет, а в 2012 году выпущен специальный цикл зрелости для технологий «интернета вещей»[14].
Технологии |
Средства идентификации |
Задействование в «интернете вещей» предметов физического мира, не обязательно оснащённых средствами подключения к сетям передачи данных, требует применения технологий идентификации этих предметов («вещей»). Хотя толчком для появления концепции стала технология RFID, но в качестве таких технологий могут использоваться все средства, применяемые для автоматической идентификации: оптически распознаваемые идентификаторы (штрих-коды, Data Matrix, QR-коды), средства определения местонахождения в режиме реального времени. При всеобъемлющем распространении «интернета вещей» принципиально обеспечить уникальность идентификаторов объектов, что, в свою очередь, требует стандартизации.
Для объектов, непосредственно подключённых к интернет-сетям, традиционный идентификатор — MAC-адрес сетевого адаптера, позволяющий идентифицировать устройство на канальном уровне, при этом диапазон доступных адресов практически неисчерпаем (248 адресов в пространстве MAC-48), а использование идентификатора канального уровня не слишком удобно для приложений. Более широкие возможности по идентификации для таких устройств даёт протокол IPv6, обеспечивающий уникальными адресами сетевого уровня не менее 300 млн устройств на одного жителя Земли.
Средства измерения |
Особую роль в интернете вещей играют средства измерения, обеспечивающие преобразование сведений о внешней среде в машиночитаемые данные, и тем самым наполняющие вычислительную среду значимой информацией. Используется широкий класс средств измерения, от элементарных датчиков (например, температуры, давления, освещённости), приборов учёта потребления (таких, как интеллектуальные счётчики) до сложных интегрированных измерительных систем. В рамках концепции «интернета вещей» принципиально объединение средств измерения в сети (такие, как беспроводные датчиковые сети, измерительные комплексы), за счёт чего возможно построение систем межмашинного взаимодействия.
Как особая практическая проблема внедрения «интернета вещей» отмечается необходимость обеспечения максимальной автономности средств измерения, прежде всего, проблема энергоснабжения датчиков. Нахождение эффективных решений, обеспечивающих автономное питание сенсоров (использование фотоэлементов, преобразование энергии вибрации, воздушных потоков, использование беспроводной передачи электричества), позволяет масштабировать сенсорные сети без повышения затрат на обслуживание (в виде смены батареек или подзарядки аккумуляторов датчиков).
Средства передачи данных |
Спектр возможных технологий передачи данных охватывает все возможные средства беспроводных и проводных сетей.
Для беспроводной передачи данных особо важную роль в построении «интернета вещей» играют такие качества, как эффективность в условиях низких скоростей, отказоустойчивость, адаптивность, возможность самоорганизации. Основной интерес в этом качестве представляет стандарт IEEE 802.15.4, определяющий физический слой и управление доступом для организации энергоэффективных персональных сетей, и являющийся основой для таких протоколов, как ZigBee, WirelessHart, MiWi, 6LoWPAN, LPWAN.
Среди проводных технологий важную роль в проникновении «интернета вещей» играют решения PLC — технологии построения сетей передачи данных по линиям электропередачи, так как во многих приложениях присутствует доступ к электросетям (например, торговые автоматы, банкоматы, интеллектуальные счётчики, контроллеры освещения изначально подключены к сети электроснабжения). 6LoWPAN, реализующий слой IPv6 как над IEEE 802.15.4, так и над PLC, будучи открытым протоколом, стандартизуемым IETF, отмечается как особо важный для развития «интернета вещей»[15].
Средства обработки данных |
 | Этот раздел статьи ещё не написан. |
Опыт пользователя и полезность «умных» устройств |
Вместе с развитием «Интернета вещей» опыт пользователя распространился и на многочисленные «умные», подключенные к сети устройства. Обеспечение единообразного взаимодействия даже с серией устройств одного производителя является нетривиальной задачей для проектировщиков и дизайнеров, так как, несмотря на разнообразие физических интерфейсов, пользователь должен ощущать единство заложенного в услуге замысла[16].
В частности, Чарльз Денис (Charles Denis) и Лоран Карзенти (Laurent Karsenty) ещё в 2004 году ввели термин interusability для обозначения совместного юзабилити нескольких устройств[17]. В модели, предложенной M. Wäljas и другими, единообразие взаимодействия обеспечивается следующими факторами[16][18]:
- Структура (composition) — распределение функциональности по устройствам;
- Последовательность (consistency) в пользовательских интерфейсах задействованных устройств;
- Преемственность (continuity) содержимого и данных при переходе между аппаратными платформами.
Прогнозы |
Рынок «Интернета вещей» в настоящее время переживает период бурного роста.
По оценкам компании Ericsson, уже в 2018 году число датчиков и устройств Internet of Things (IoT) превысит количество мобильных телефонов и станет самой большой категорией подключенных устройств. Совокупный среднегодовой темп роста (CAGR) данного сегмента в период с 2015 по 2021 год будет составлять 23 %. Аналитики компании прогнозирует, что из приблизительно 28 млрд подключенных устройств по всему миру, к 2021 году, около 16 миллиардов будут связаны с IoT. Российский рынок «Интернета Вещей» также активно развивается.
По данным IDC, общий мировой объем капиталовложений в IoT в 2016 г. составил 737 млрд долл. США, в 2017 — более 800 млрд. К 2021 г. прогноз — 1,4 трлн.[19]
По оценкам «Директ ИНФО», общий размер российского рынка IoT составил в 2016 году 17,9 млн устройств и вырос по сравнению с 2015 годом на 42 %. К 2021 году общее число IoT устройств вырастет до 79,5 млн, а к 2026 году — 164,7 млн. Общий потенциал российского рынка оценивается на уровне 0,5 млрд устройств[20].
Примечания |
↑ Internet Of Things (англ.). Gartner IT glossary. Gartner (5 May 2012). — «The Internet of Things is the network of physical objects that contain embedded technology to communicate and sense or interact with their internal states or the external environment.». Проверено 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
↑ 12 Эштон, 2009.
↑ Hung LeHong, Jackie Fenn. Key Trends to Watch in Gartner 2012 Emerging Technologies Hype Cycle (англ.). [[Forbes (журнал)|]] (18 September 2012). Проверено 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
↑ Черняк, 2012, «…распространение беспроводных сетей, активный переход на IPv6 и плюс к этому рост популярности облаков и появление группы технологий межмашинного взаимодействия (Machine to Machine, M2M) постепенно перемещают Интернет вещей в практическую плоскость».
↑ Черняк, 2012, «Этот термин предложил в 1999 году Кевин Эштон, один из первых энтузиастов, увлекшихся RFID, а сейчас возглавляющий исследовательский центр Auto-ID Center в Массачусетском технологическом институте».
↑ Эштон, 2009, «Linking the new idea of RFID in P&G’s supply chain to the then-red-hot topic of the Internet was more than just a good way to get executive attention».
↑ Neil Gershenfeld, Raffi Krikorian, Danny Cohen. The Internet of Things (англ.). Scientific American, Oct, 2004 (1 October 2004). Проверено 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
↑ NIC, 2008, «Individuals, businesses, and governments are unprepared for a possible future when Internet nodes reside in such everyday things as food packages, furniture, paper documents, and more… But to the extent that everyday objects become information-security risks, the IoT could distribute those risks far more widely than the Internet has to date».
↑ Dave Evans. The Internet of Things. How the Next Evolution of the Internet Is Changing Everything (англ.). Cisco White Paper. Cisco Systems (11 April 2011). Проверено 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
↑ The 2nd Annual Internet of Things 2010 (англ.). Forum Europe (1 January 2010). Проверено 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
↑ The 3rd Annual Internet of Things 2011 (англ.). Forum Europe (1 January 2011). Проверено 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
↑ Flavio Bonomi, Rodolfo Milito, Jiang Zhu, Sateesh Addepalli. Fog Computing and Its Role in the Internet of Things (англ.). SIGCOMM’2012. ACM (19 June 2012). Проверено 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
↑ Черняк, 2012.
↑ Hung LeHong. Hype Cycle for the Internet of Things, 2012 (англ.). Hype Cycles (недоступная ссылка — история). Gartner (27 July 2012). Проверено 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
↑ Zach Shelby, Carsten Bormann. 6LoWPAN: The wireless embedded Internet - Part 1: Why 6LoWPAN? (англ.). EE Times (23 May 2011). Проверено 1 января 2013. Архивировано 24 января 2013 года.
↑ 12 Claire Rowland; Elizabeth Goodman; Martin Charlier; Ann Light; Alfred Lui. Designing Connected Products. — O'Reilly Media, Inc., 2015. — 400 p. — ISBN 978-1-4493-7256-9.
↑ C. Denis and L. Karsenty, «Inter-Usability of Multi-Device Systems—A Conceptual Framework», in Multiple User Interfaces: Cross-Platform Applications and Context-Aware Interfaces, editors A. Seffah and H. Javahery; Hoboken, Wiley
↑ M. Wäljas, K. Segerståhl, K. Väänänen-Vainio-Mattila, and H. Oinas-Kukkonen, "Cross-Platform Service User Experience: A Field Study and an Initial Framework, " Proceedings of the 12th International Conference on Human Computer Interaction with Mobile Devices and Services, MobileHCI 2010, p. 219. ACM, New York (2010)
↑ Алексей Лагутенков. Тихая экспансия интернета вещей // Наука и жизнь. — 2018. — № 5. — С. 38—42.
↑ Рынок Интернета Вещей в России и Мире, Директ ИНФО, май 2017
Литература |
- Kevin Ashton. That ‘Internet of Things’ Thing. In the real world, things matter more than ideas. (англ.). RFID Journal (22 June 2009). Проверено 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
- Леонид Черняк. Платформа Интернета вещей (рус.). Открытые системы. СУБД, №7, 2012. Открытые системы (26 сентября 2012). Проверено 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
- Rob van Kranenburg. The Internet of Things: A critique of ambient technology and the all-seeing network of RFID. — Pijnacker: Telstar Media, 2008. — 62 p. — ISBN 90-78146-06-0.
- Final Report: RFID and the Inclusive Model for the Internet of Things (англ.). Casagras Research (18 November 2009). Проверено 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
- Disruptive Civil Technologies. Six Technologies with Potential Impacts on US Interests out to 2025 (англ.). National Intelligence Council (11 April 2008). Проверено 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
- Olivier Hersent, David Boswarthick, Omar Elloumi. The Internet of Things: Key Applications and Protocols. — Willey, 2012. — 370 p. — ISBN 978-1119994350.
Ссылки |
Tracxn Internet of Things Infrastructure Startup Landscape, 2014 (англ.)
- Конференция Интернет вещей
 Окружающий интеллект | |
|---|---|
| Концепции |
|
| Технологии |
|
| Платформы |
|
| Применение |
|
| Первые исследователи |
|
| См. также |
|
