Интернет вещей: что такое IoT и примеры использования

Интернет вещей — это не только «умный» чайник, который к вашему приходу кипятит воду. И даже не холодильник, который оценивает свежесть и наличие продуктов. Это целый комплекс приборов вокруг нас, с помощью которых жизнь становится комфортной, прогнозируемой: датчики на сельскохозяйственных угодьях, дроны для мониторинга состояния почвы, «умные» системы в домах, общественном транспорте и на городских улицах.

Этот термин — прямой перевод с английского Internet of Things — «интернет вещей». Сокращенно концепцию называют «IoT». Это взаимодействие объектов на расстоянии между собой за счет специального ПО, оборудования. Обмен данными друг с другом и внешней средой IoT-устройства осуществляют без непосредственного вмешательства человека.

Схематично Internet of Things представляют как несколько (десятки, сотни) предметов либо устройств, которые объединены по беспроводным сетям. Они обмениваются данными, чтобы решить поставленные задачи. К сети устройств можно подключиться в удаленном формате, чтобы анализировать их работу, управлять ими в любое время. Объекты (вещи) — либо пассивные участники системы (сообщают сведения о себе), либо активные (собирают данные в зависимости от задач).

Одним из теоретических родоначальников Internet of Things принято считать Николу Теслу. В 1926 году он заявил, что радио в будущем превратится в «гигантский мозг», к которому будут подключаться разные устройства. Причем некоторые столь малогабаритные, что поместятся в карман. 

Первую «умную» технику изобрел Джон Ромки. Он соединил тостер с компьютером, чтобы первый по команде включался, выключался. 

Упоминание об интернете вещей зафиксировано в 1999 году. Тогда архитектуру концепции разработали в Массачусетском университете.

Уже в 2009 году число устройств, которые подключены к глобальной сети, превысило количество людей на Земле. Причина — в стремительном распространении цифровых устройств (смартфонов, планшетов). Поэтому 2008–2009 гг. считают периодом, когда от «интернета людей» человечество перешло к «интернету вещей». В 2023 году количество устройств, которые подключены к сети, превысило 20 млрд.

Система представляет собой связанные друг с другом и внешним источником устройства. Для связи используют выход в сеть либо промежуточный шлюз. 

Архитектуру интернета вещей представляют в виде пирамиды, где:

1. Основание — физический объект с датчиком пассивного или активного типа. Пассивный сенсор носит информацию, выдает по запросу. Активный — собирает данные (скорость перемещения, температуру, локацию) для хранения или связывается с сервером для передачи информации по Wi-Fi, Ethernet.

2. Второй уровень — шлюзы, которые связывают объекты с конечным устройством инфраструктуры по стандартному протоколу. Благодаря межсетевым шлюзам объекты с разными технологиями передачи данных могут взаимодействовать на одной платформе.

3. Верхушка — сервисное облако, где собирается, хранится и обрабатывается поступающая от каждого устройства информация. Программа управляющего облака позволяет корректировать поведение, статус объекта с учетом заданных параметров. 

ПО для управляющего облака может быть вертикальным (узконаправленным) — для конкретных производственных процессов или горизонтальным (стандартизированным) — для социальной сферы, секторов экономики. 

Чтобы оценить пользу интернета вещей, стоит рассматривать не только частную систему «умного дома», но и глобальное применение в торговле, энергетике, медицине, транспортной и промышленной сфере. Благодаря вовремя поступающим данным о состоянии систем повышается их эффективность, безопасность.

Те, кто уже опробовал интеллектуальную систему, спустя время перестают замечать ее, но активно продолжают пользоваться технологиями. С их помощью человек экономит время, деньги, энергию.

Приложения интернета вещей делают быт человека комфортнее, безопаснее. В «умном доме» работают интеллектуальные кондиционеры, колонки, розетки. Есть датчики движения и дыма, открывания дверей. Функционируют автоматические кормушки для питомцев, запрограммированное освещение, жалюзи и ворота, автополив и другие устройства.

Те, кто уже опробовал интеллектуальную систему, спустя время перестают замечать ее, но активно продолжают пользоваться технологиями. С их помощью человек экономит время, деньги, энергию.

Современные фермерские хозяйства активно внедряют интеллектуальные системы. Целые регионы повышают эффективность природопользования за счет мониторинга состава, состояния почвы, а также прогнозов изменения климата. Удается автоматизировать наблюдение за локацией стада, отслеживать здоровье каждого животного. Задействуют системы орошения, кормушки, датчики, беспилотники.

За счет датчиков, систем анализа и вычислений повышается качество продукции, налаживается бесперебойный процесс поставок. 

В сфере логистики с помощью одного смартфона и приложений Internet of Things можно выбрать маршрут, который позволит решить задачи, а заодно отдохнуть, заправить автомобиль, сделать покупки. Система подскажет, надолго ли хватит бензина в баке, где следующая заправка, куда свернуть для остановки в кемпинге.

Благодаря внедрению интеллектуальных технологий продавец может сориентировать покупателя о доступности товара, услуги, а также о локации ближайшей торговой точки. 

Теперь нет необходимости обзванивать магазины, тратить время на поездки. Система проверит цепочку от спроса до поставки, сформулирует оптимальную схему действий. Покупателю остается выбрать, каким способом оплатить и получить покупку.

Хоть между традиционной медициной и учреждениями на базе Internet of Things есть конфликтные вопросы, развитие интеллектуальных технологий в этой сфере не остановить. Речь о применении медицинских дронов, персонализации подхода к учету здоровья пациента, формированию конкретной схемы лечения на базе свежих результатов анализов, данных генетики.

Водители, которые попробовали интеллектуальные приложения для авто, оценили комфорт и безопасность поездки. С помощью датчиков удается управлять климатической системой, скоростью, открыванием гаражных ворот. Также можно анализировать в реальном времени заряд аккумулятора, локацию машины.

Устройства, которые работают на пару со смартфоном, позволяют в режиме реального времени оценивать показатели здоровья, пройденный путь, расход калорий. Активно внедряют инсулиновые помпы и глюкометры, имплантируют датчики для мониторинга работы органов.

Для комфорта пользования умными часами, секундомерами, будильниками есть приложения, которые позволяют подключенным гаджетам гармонично «сотрудничать», не мешая друг другу.

Для городских улиц разрабатывают приложения наподобие интеллектуального освещения, парковок. Также составляют карты шума. Пока технологии дорабатываются, но их появление — вопрос времени. Они неизбежны, поскольку оптимизировать городскую жизнь и трафик без них уже невозможно.

Достижения в модернизации энергетического сектора требуют пересмотра дизайна электросетей, организации их работы. Приложения собирают данные об энергопотреблении в разное время суток, анализируют циркуляцию электроэнергии между потребителем и поставщиком, оптимизируют параметры поставки и расход ресурсов.

Каждая новая разработка находит как сторонников, так и противников. Рассмотрим, что хорошего есть в интернете вещей, а также какие подводные камни он скрывает.

Большинство интеллектуальных приложений направлено на повышение эффективности работы устройств, экономии времени человека. 

Преимущества внедрения Internet of Things:

• бытовые действия выполнить легче;

• снижение трудозатрат на производстве;

• улучшение качества обслуживания;

• круглосуточный доступ к информации;

• развитие связей между производителями и потребителями.

Благодаря интеллектуальным технологиям сферы бизнеса, экономики, социальной жизни стремительно развиваются. 

Один из главных недостатков — отсутствие международных стандартов. Поэтому интеллектуальные устройства от разных производителей могут не совмещаться друг с другом. Кроме того, если в сети произойдет сбой, это выведет из строя подключенные устройства и системы, которые связаны с ними.

Выход устройств в сеть и их коммуникация между собой несет потенциальную угрозу безопасности личных данных. 

Одна из важнейших задач, над которой работают разработчики Internet of Things, — придумать, как защитить данные в системе от киберпреступников. 

Проблемы конфиденциальности обусловлены такими факторами:

• огромный объем данных, из-за чего у злоумышленников есть много возможных путей доступа к ним;

• уязвимость к хакерским атакам;

• пользователи бездумно устанавливают ПО, иногда вредоносное, из-за чего вся сеть может быть поражена вирусами.

По словам IT-специалистов, примерно у 70% объектов, которые подключают в сеть, нет шифрования. Поэтому их уязвимость перед кибератаками максимальная. Примеров много: при взломе «умного градусника» в аквариуме казино третьи лица получили доступ к финансовым данным, при взломе радионяни злоумышленники угрожают похитить ребенка. 

Устройства в системе взаимозависимы. Если одно выходит из строя, это может нарушить работоспособность всей сети данных: парализует работу компании либо, если речь о частном лице, выведет из строя всю систему «умный дом».

По мнению ученых, мы живем в условиях четвертой промышленной революции. В ее основе — интернет вещей, с помощью которого планируется создать новый мир, полный комфорта и безопасности. 

По прогнозам, в будущем почти все материальные объекты (простые и сложные) будут самостоятельно взаимодействовать в облачной сети. Человек тоже будет интегрирован в систему. 

Распространение Internet of Things довольно медленное, поскольку не решен вопрос обеспечения безопасности данных. 

В будущем ожидается внедрение концепции в здравоохранение для удаленной диагностики, мониторинга здоровья. Также интеллектуальные устройства планируют использовать в городской инфраструктуре. 

Возможно, Internet of Things снабдят искусственным интеллектом, способным к обучению. Так системы смогут самостоятельно принимать решения. Ускорить обмен данными получится благодаря повсеместному внедрению 5G.

Число объектов, которые подключат к интернету, с каждым годом будет расти. Internet of Things способен качественно улучшить жизнь человека, вывести производство на более эффективный уровень.

Пока специалисты в IT работают над повышением безопасности технологий, пользователи рассчитывают на себя: изучают обзоры, выбирают надежные устройства и защищенное соединение от проверенного интернет-провайдера.