Интернет вещей (IoT)

Сама по себе концепция взаимодействия системы датчиков и управляющих элементов без вовлечения человека, довольно старая. Впервые её успешно реализовали в пятидесятых годах прошлого века на базе Массачусетского технологического института. Правда, речь шла об автоматическом мониторинге и пополнении запасов колы, а реализовывали технологию студенты, но у идеи был большой потенциал.

Вот только вычислительные мощности и информационные технологии того времени ещё не позволяли полноценное взаимодействие. Всё изменилось по мере развития технологий – разнообразные датчики, беспроводные сети, чипы RFID – всё это позволило приступить к реализации полноценного интернета вещей. Однако нужно было разработать базовую концепцию. И «пальма первенства» тут принадлежит некому Реза Раджи, который в 1994 году опубликовал статью, посвящённую использованию автоматической передачи пакетов данных в рамках автоматизации предприятий и частных домов.

Реализация не заставила себя долго ждать, причём не частными лицами, а силами компании Microsoft и некоторых других. Про серьёзные результаты разработок было объявлено в 2002 году, когда появились первые смарт-устройства связанные как друг с другом, так и с общей системой мониторинга. Однако о полноценном «интернете вещей» стало возможно говорить только с 2008 года, когда число устройств, подключённых к сети, превысило количество людей.

Как работает интернет вещей?

Основа данной технологии – межсетевое взаимодействие между вычислительными устройствами, объектами, оснащёнными сетью датчиков, частными компьютерами и смартфонами и некоторыми невычислительными устройствами. В качестве примера можно привести автоматические термостаты в квартирах, пульсометры, подающие сигналы при достижении частоты сердечных сокращений опасного уровня, системы домашней безопасности и много чего ещё. А главное – всеми этими многочисленными устройствами можно управлять не только дистанционно – с помощью персональных компьютеров и смартфонов, но и в полностью автоматическом режиме.

Бытовое и персональное использование

Самый простой пример – полностью автоматизированные дома. Температура в них может регулироваться без участия человека, кондиционеры и освещение включается автоматически, а системы безопасности отслеживают целостность окон и дверей. Всё это посылает данные на персональное смарт-устройство или на общий смарт-хаб, куда подключаются другие «умные гаджеты», типа телевизоров и холодильников.

Наибольшую пользу это приносит, конечно же, пожилым людям и лицам с ограниченными возможностями. Потому как к тому же «интернету вещей» можно подключить не только датчики, регистрирующие погодные изменения, но и измерители некоторых функций человеческого организма. Банальные смарт-часы с функцией пульсометра и кардиографа могут посылать сигналы врачам и родственникам, если у носителя начались какие-то проблемы с сердцем. Более продвинутая технология – полноценная больничная смарт-кровать, которая отслеживает ещё больше показателей. И если что-то не так – вносит записи в базу данных и вызывает врача.

Коммерция и промышленность

В коммерции выгода очевидна – автоматическое отслеживание того, сколько единиц конкретного товара ещё осталось, а в случае нехватки – создание соответственного запроса. С промышленностью всё тоже довольно просто – отслеживание температуры, влажности, уровня шума и состояния воздуха в цехах, проверка качества и наличия воды и пищи для скота на фермах, контроль расходов электроэнергии, воды и других ресурсов. Фактически, всё, что как-то связано с динамически меняющимися параметрами, можно автоматизировать.

Ограничения IoT

Есть у интернета вещей и несколько серьёзных проблем. Первая – зависимость устройств от наличия сети. Как проводной, так и беспроводной. Но чем больше датчиков и устройств подключается к одному источнику (а их нужно реально много) – тем хуже качество сигнала и тем больше проводов приходится где-то протягивать. Кроме того, устройства от разных производителей далеко не всегда эффективно взаимодействуют друг с другом.

Над решением этих проблем активно работают крупные производители смарт-устройств, такие, как Apple и Lenovo. У них уже есть приложения, совместимые с большинством системных требований, которые позволяют управлять устройствами голосовыми командами. Что касается сети и качества сигнала, то это решается созданием централизованного смарт-хаба, который обеспечивает взаимодействие исключительно в пределах такой локальной сети. Примеры - Amazon Echo и Samsung SmartThings Hub. Проще говоря, отдельные устройства и датчики связаны только с хабом, который и обеспечивает им как внутреннюю сеть, так и доступ в интернет. Ещё и центральный мониторинг осуществляет, чтобы в случае чего – автоматически отдавать соответственные команды.

Интернет вещей и криптовалюты

Машины уже могут обмениваться между собой незащищённой информацией – логичный шаг дать им возможность работать и с защищённой. Теми же криптовалютами, например. Основы так называемой экономики «machine-to-machine» уже разрабатываются, причём – довольно успешно.

Однако разработчики столкнулись с серьёзной проблемой. Дело в том, что криптовалюты, основанные на сети блокчейн, поддерживают довольно ограниченное количество транзакций в секунду. Для взаимодействия между отельными людьми, пусть даже очень многочисленными, этого хватает, а вот для технологии «M2M» в глобальных масштабах - уже нет. Увы, наиболее популярные алгоритмы консенсуса – PoW и PoS плохо поддерживают масштабируемость. Поэтому нужно искать другой выход. Впрочем, некоторые криптовалюты, такие как Bitcoin Lightning Network и Ethereum Plasma, как раз пытаются настроить масштабируемость, чтобы поддерживать ещё большее количество параллельных процессов.

Экспериментальная криптовалюта

Internet of Things Application или IOTA – довольно интересный проект, использующий интернет вещей вместо классических способов подтверждения достоверности для криптовалют. Протокол с открытым исходным кодом, так что приобщиться к нему может любой желающий. IOTA использует не блокчейн, а совершенно новую технологию tangle, основанную на взаимосвязанных транзакциях.

Сеть tangle позволяет пользователям самостоятельно осуществлять денежные переводы, но только в том случае, если они заранее осуществили две другие транзакции. Чем больше узлов в такой сети – тем больше транзакций одновременно она сможет обрабатывать.

Технология экспериментальная и не без недостатков. Даже на начальном этапе разработчики столкнулись с рядом проблем, которые довольно сложно исправить. Однако данный проект показал несколько крайне интересных аспектов взаимодействия М2М (машина с машиной), что может в дальнейшем использоваться для создания полноценной экономики IoT.

Заключение

Холодильник, самостоятельно отслеживающий количество продуктов и автоматически их закупающий посредством взаимодействия М2М – дело будущего. Но уже не настолько далёкого, поскольку каждый отдельный элемент проблемы уже практически получил решение. А с учётом того, что автоматизация всё глубже внедряется в человеческую жизнь, и всё больше компания сосредотачиваются именно на этой сфере деятельности, то ждать нам не так уж долго.