Интернет вещей: история появления и отличительные черты

Что это такое? Интернет вещей (также его называют IoT – Internet of Things) – это сеть устройств, оснащенных датчиками, чтобы передавать друг другу информацию по сетевым протоколам. Данное явление можно встретить во многих сферах: от бытовых услуг до промышленности и медицины.

Как работает? У этой технологии есть центр, принимающий сигналы от периферийных гаджетов. В качестве примера – система «умный дом». А теперь представьте, что она работает на целую отрасль, город или регион… Настроить нечто подобное совсем несложно, есть некоторые трудности в сохранении полученных данных. Но и это лишь вопрос времени.

История появления интернета вещей

Предвестником идеи создания интернета вещей был Никола Тесла, который высказывался на эту тему ещё в 1926 г. По его мнению, радио, совершенствуясь, постепенно превратится в «огромный мозг», а все прочие инструменты и устройства будут подключаться к нему и станут столь компактными, что поместятся в карман.

Примерно это и получилось. Миллионы ПК и других устройств при помощи интернета объединены в огромную сеть. «Мелкие инструменты» — это, в данном случае, планшеты и смартфоны.

Термин «интернет вещей» имеет много определений. Они отличаются в деталях, но содержат общую суть.

Интернетом вещей, или Internet of Thing (IoT), называется общемировая вычислительная сеть, в которую входят физические объекты разных типов, взаимодействующие друг с другом и окружающим миром.

Автором первой «интернет-вещи» был Джон Ромки, входивший в число разработчиков и изобретателей TCP/IP. В 1990 г. ему удалось подключить обычный кухонный тостер к ПК и заставить этот прибор включаться и выключаться по команде, отправленной с компьютера (Get и Set). Это позволило управлять тостером дистанционно и даже программировать его на автономную работу.

Узнай, какие ИТ - профессии
входят в ТОП-30 с доходом
от 210 000 ₽/мес

Павел Симонов

Исполнительный директор Geekbrains

Команда GeekBrains совместно с международными специалистами по развитию карьеры подготовили материалы, которые помогут вам начать путь к профессии мечты.

Подборка содержит только самые востребованные и высокооплачиваемые специальности и направления в IT-сфере. 86% наших учеников с помощью данных материалов определились с карьерной целью на ближайшее будущее!

Скачивайте и используйте уже сегодня:

Павел Симонов

Исполнительный директор Geekbrains

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2023

Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

Подборка 50+ бесплатных нейросетей для упрощения работы и увеличения заработка

Только проверенные нейросети с доступом из России и свободным использованием

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains

Список проверенных ресурсов реальных вакансий с доходом от 210 000 ₽

Получить подборку бесплатно

pdf 3,7mb

doc 1,7mb

Уже скачали 31981

А вот термин был придуман только в 1999 г. Однако особо не использовался, поскольку до 2010-х гг. в области интернета вещей не было никаких особых прорывов, она не развивалась. Что в общем неудивительно: в то время только настольные ПК, смартфоны, ноутбуки и серверы имели все нужные интерфейсы, чтобы законнектиться с интернетом, и достаточную вычислительную мощность.

Да и не было особой потребности в компьютеризации бытовой техники и подключении её к интернету — это только сделало бы её дороже.

По мере того, как распространялись беспроводные технологии, микросхемы дешевели и мир повсеместно глобализировался, о концепции интернета вещей стали вспоминать всё чаще. Микропроцессоры ARM, чья энергоэффективность превзошла процессоры для десктопов, становились всё популярнее.

А главным сдвигом стало то, что крупные корпорации начали воплощать вполне конкретные проекты в этой области.

Как устроен интернет вещей

Говоря простыми словами, интернет вещей — это совокупность вычислительных устройств, связанных между собой и способных принимать и передавать информацию по беспроводным сетям без вмешательства человека.

Первыми в голову приходят планшеты и ноутбуки. Однако почти все гаджеты, имеющие кнопку «вкл/выкл», теоретически можно подключить к интернету, а значит, сделать частью системы интернета вещей.

Интернет вещей — это не только устройства, но и датчики. Они взаимодействуют посредством облачного соединения. Информация, попав в облачное хранилище, сразу начинает обрабатываться программами. Затем принимается решение о том, какие действия нужно выполнить и в каком порядке (к примеру, настроить гаджеты и датчики так, чтобы не отправлялись уведомления, а пользователю не приходилось вводить данные вручную).

Если брать полный комплект систем IoT, то в него входят четыре отдельных компонента: пользовательский интерфейс, инструменты, отвечающие за обработку данных, способы подключения и датчики приборов. Рассмотрим их все немного подробнее.

• Датчики приборов. Они предназначены для сбора информации в той или иной среде. Гаджет может быть оснащён целым рядом датчиков (таких как камера, акселерометр, GPS у смартфона). Они собирают в окружающей среде данные, чтобы с их помощью решать определённые задачи.
• Способы подключения. Собранные сведения нужно как-то передать в облако. Можно сделать это разными путями: подключиться к интернету через спутник или Wi-Fi, воспользоваться LPWAN (энергоэффективными сетями дальнего радиуса действия), Bluetooth или старым добрым Ethernet. Какой вариант будет выбран, зависит от назначения того или иного гаджета в интернете вещей.

  Читайте также!

  Двухфакторная аутентификация: назначение, виды, способы включить и выключить

  Подробнее
  
• Инструменты обработки данных. Применяются уже в облачном хранилище, куда стекаются данные. Они подвергаются программной обработке для принятия решения о том, что делать дальше (например, перенастроить датчики, не заставляя пользователя вмешиваться, или отправить предупреждение). В некоторых случаях человек всё-таки должен сам ввести какие-либо данные, и тогда на помощь приходит пользовательский интерфейс.
• Пользовательский интерфейс даёт возможность пользователю добавлять информацию или настройки в систему либо проверять её работоспособность. Тут последовательность циркуляции данных обратная: из интерфейса в облако и потом к датчикам, чтобы применить внесённые изменения.

Область применения устройства, входящего в интернет умных вещей, определяет протоколы сетевого взаимодействия и подключения. Чтобы ускорить и упростить сбор данных для IoT-систем, в последнее время стали активно применять технологии машинного обучения и ИИ.

Виды интернета вещей

Системы интернета вещей делятся на два больших типа: созданные для бизнеса и для частных пользователей.

Потребительский интернет вещей

Наиболее яркий пример подобных систем — это «умные дома». Этого примера уже касались, но придётся вернуться к нему, поскольку это наиболее распространённый среди обычных пользователей вариант применения технологий интернета вещей.

В домашние экосистемы интеллектуальных устройств могут входить многие действительно полезные девайсы.

Конечно, чайники с программным управлением и «умные» стиралки добавляют массу комфорта в быту, однако гораздо интереснее, например, датчик воды, оснащённый автоматическими клапанами, которые перекроют воду, если где-то произойдёт прорыв, а вас в тот момент не будет дома.

Промышленный интернет вещей

IoT-системы индустриального применения имеют принципиальное отличие от консьюмеристских – это их масштаб. «Умный» глюкометр или тонометр влияют на жизнь лишь одного человека, «умный дом» — целой семьи, а вот индустриальные решения в области интернета вещей могут охватывать своим влиянием сотни, тысячи людей.

Интернет вещей сегодня задействован в очень многих процессах в промышленности. Благодаря сложным системам чутких датчиков работники тратят существенно меньше времени на то, чтобы следить за оборудованием, и отдают все силы работе.

Сферы использования интернета вещей

Если вы до сих пор уверены, что интернет вещей предназначен только для того, чтобы сделать ваш быт более комфортным, то это не совсем так. IoT-решения применимы везде, где процессы хоть как-то поддаются автоматизации: в управлении городским хозяйством, торговле, здравоохранении, сельском хозяйстве, энергетике, различных отраслях промышленности. Остановимся на нескольких практических примерах.

Дарим скидку от 60%
на курсы от GeekBrains до 01 декабря

Уже через 9 месяцев сможете устроиться на работу с доходом от 150 000 рублей

Забронировать скидку

Сельское хозяйство

Благодаря интернету вещей можно не только увеличить объемы производства, но и поднять уровень качества товаров. Продвинутая техника, дроны и чувствительные датчики дают возможность мониторить поведение и самочувствие скота, анализировать состав почвы, строить прогнозы климатических изменений. Трекеры на ошейниках сельскохозяйственных животных позволяют точно установить их местоположение и получить данные о здоровье особи: её пульсе, температуре тела, общей активности.

Только до 25.11

Скачай подборку материалов, чтобы гарантированно найти работу в IT за 14 дней

Список документов:

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains

20 профессий 2023 года, с доходом от 150 000 рублей

Чек-лист «Как успешно пройти собеседование»

Чтобы получить файл, укажите e-mail:

Введите e-mail, чтобы получить доступ к документам

Подтвердите, что вы не робот,
указав номер телефона:

Введите телефон, чтобы получить доступ к документам

Скачать подборку бесплатно pdf 2,5mb

Уже скачали 52300

Я подтверждаю согласие на обработку персональных данных.

Интеллектуальные теплицы автоматически регулируют микроклимат, уровни влажности и освещённости, проветривание. Нужно всего лишь задать нужные параметры в приложении. Как правило, в сельском хозяйстве используют технологии точного земледелия — вычисление точного времени тех или иных операций (посева, полива, сбора урожая, внесения удобрений). Индонезийской компании Atilze эти инновации помогли увеличить урожаи риса на 30-50 %.

Медицина и здравоохранение

Посредством приложений, входящих в интернет вещей, можно диагностировать болезни. Кроме популярных фитнес-трекеров, есть и другие умные приборы, позволяющие следить за физическими показателям. Это, например, устройства, облегчающие реабилитацию пациентам, перенесшим инсульт или прогнозирующие развитие болезни, лечащие сахарный диабет и осложнения из-за него.

Глюкометр iHealth Smart Glucometer, в частности, прекрасно справляется с контролем уровня сахара в крови. Результаты своих замеров человек может посмотреть в приложении iHealth Gluco-Smart.

Койки в больницах тоже оснащают датчиками, позволяющими следить за состоянием тяжелобольных пациентов. Датчик измеряет давление, оказываемое на матрас, и позволяет равномерно распределить его, дабы избежать появления пролежней у больного. Врачи теперь могут проводить диагностику на расстоянии, просто получив все данные, и мгновенно назначать курс лечения.

Некоторые клиники пошли ещё дальше и начали следить за движениями медперсонала по больнице: датчики встроены в бейджи. Это делается с целью оптимизации графиков работы, равномерного распределению больных по палатам, расположения складов с медикаментами так, чтобы они были всегда доступны.

Городская среда

С помощью интернета вещей можно дистанционно контролировать, как движется транспорт по дорогам, и делать город более безопасным для людей (с помощью камер уличного наблюдения), оптимизировать расходы электричества, воды и газа. Например, применительно к транспорту это «умные» светофоры, оснащённые датчиками и камерами, детекторы движения на дорогах, электронные табло.

Всё это направлено на то, чтобы заставить людей соблюдать ПДД, уменьшить число пробок и аварийных ситуаций. В большинстве городов общественный транспорт тоже подключен к интернету. Табло, показывающее время прибытия ближайшего автобуса, относится к IoT-решениям. Менее очевидный пример — интеллектуальные мусорные баки: когда такой бак переполняется, он отправляет сигнал мусоровозам.

Торговля

Интернет вещей можно задействовать для увеличения показателей продаж, собирая и анализируя сведения о клиентах. Аналитика IoT показывает, как взаимодействуют с торговой маркой потребители: какие товары покупают, что ищут, каковы их предпочтения. Цель — улучшение их опыта. Например, можно сделать рассылку с похожими товарами, запустить кампанию таргетированной рекламы, проинформировать об акциях и скидках.

RFID-метки сильно упрощают контроль за товарными остатками и их учёт: и посетителю магазина легче ориентироваться, и администрации узнавать, сколько и каких позиций осталось на полках и складе.

Индустрия

Сеть промышленных объектов, снабжённых датчиками и подключенных к сети, называется промышленным интернетом вещей. Технологии IoT помогают следить за состоянием производства, налаживать коммуникацию среди работников, защищать технику от поломок, предотвращать простои линий, сбои в поставках. Например, интернет вещей в General Electric позволяет прогнозировать поломки реактивных двигателей, что существенно сокращает расходы на горючее.

Электроэнергетика

Кроме контроля за состоянием аппаратуры и станков, посредством интернета вещей также можно грамотно распределять ресурсы. В энергетике с помощью IoT-решений удалённо мониторят работу подстанций, линий электропередач (через дроны и датчики провеса кабелей). Вовремя обнаружив, что кабель обледенел или ветки дерева оказались в опасной близости к нему, можно устранять риски перебоев в электроснабжении.

Важность платформ интернета вещей

Для чего же предназначены IoT-платформы? Если вкратце, то для того, чтобы унифицировать коммуникацию конечных устройств сети интернета вещей c облачными сервисами, которые хранят и обрабатывают информацию. Чтобы объяснить, в чём заключается важность подобных платформ, придётся начать издалека.

Согласно исследованию Cisco, три четверти всех стартапов в области интернета вещей заканчиваются провалом. Опросом было охвачено свыше 1800 респондентов — директоров фирм и IT-лидеров. Он проводился, чтобы выявить основные барьеры, мешающие внедрять IoT на предприятиях. Авторы исследования пришли к выводу, что это, во-первых, сроки реализации подобных проектов, во-вторых, их стоимость. Ещё один стоп-фактор — нехватка экспертных знаний по интернету вещей у штатных работников компаний.

Уточним: при наличии в компании парка необходимой техники нужно будет всю её подключить к новой инфраструктуре, если вы решили внедрить интернет вещей. Ту часть старых агрегатов и станков, которые в принципе ещё нормально работают и справляются со своими задачами, но не подключаются к сети, придётся списать и заменить более современными моделями. Естественно, не бесплатно. Срок окупаемости из-за этого растягивается, ведь вы избавляетесь от вполне работоспособной техники.

Впрочем, IoT-совместимость — ещё не гарантия успеха. Нужно также решить вопрос о том, какими данными вы хотите оперировать, какие методы позволят провести их глубокий анализ и как организовать быструю обратную связь. Бесшовно интегрировать аппаратуру с разными способами подключения к сети, настроить обмен данными между приборами и облаком можно посредством IoT-платформы.

Такие платформы предлагаются большинством высокотехнологичных предприятий ИТ-сферы. Например, это SPINEX от Toshiba, созданная специально для того, чтобы объединять в систему IoT-устройства. Toshiba грамотно применила весь свой накопленный опыт в энергетике и изготовлении полупроводников, наработки в области интернета вещей, ИИ, распознавания видео, голоса.

SPINEX создаёт общее пространство, позволяющее собирать данные с подключенных девайсов и предметов, хранить их, анализировать, визуализировать. У платформы открытая архитектура, поэтому она может подключаться к различным приборам и облачным провайдерам. Пользователь получает три основные технологии:

• Периферийные вычисления. Процессы сложной обработки данных в SPINEX ради ускорения и оптимизации загрузки делятся на два типа: базовые, которые проводятся в реальном времени на конечных устройствах, и расширенные — их доверяют мощным облачным серверам.
• Цифровые модели объектов. Технологии искусственного интеллекта используются для формирования моделей реальных объектов для более чёткого отслеживания любых перемен в обстановке и передачи нужных команд приборам.
• Медиааналитика. У Toshiba есть собственная методика анализа медиаданных, с помощью которой можно очень точно идентифицировать и изображение, и голос.

Toshiba пошла ещё дальше и, помимо SPINEX, создала собственный облачный сервис IoT Standard Pack . Он был запущен в 2016 г. Это унифицированное решение для большинства задач, которым обычно служит интернет вещей. Этот сервис даёт возможность развернуть на производстве систему интернета вещей в кратчайшие сроки. Приборы подключаются к IoT-инфраструктуре через plug-n-play. Данные собираются по специальным шаблонам.

Бизнес-модели внедрения интернета вещей

В журнале ITWeek недавно вышел обзорный лонгрид по тематике популярных бизнес-моделей, на которых будет основываться внедрение инноваций и технологий в области интернета вещей. Были перечислены все ключевые бизнес-модели, в соответствии с которыми в ближайшее время будет внедряться IoT. Первым в списке идёт «нормативный контроль».

Вести бизнес, игнорируя нормы закона и требования государственных инстанций, не получится. Однако никакой непосредственной экономической выгоды от этих нормативов компании не получают, зато тратят на них весьма существенные средства. И тут открывается широкое поле возможностей для использования интернета вещей с целью оптимизации этих затрат.

Популярные статьи

Высокооплачиваемые профессии сегодня и в ближайшем будущем

Дополнительный заработок в Интернете: варианты для новичков и специалистов

Востребованные удаленные профессии: зарабатывайте, не выходя из дома

Разработчик игр: чем занимается, сколько зарабатывает и где учится

Как выбрать профессию по душе: детальное руководство + ценные советы

Следующей бизнес-моделью является «превентивный контроль» — своевременное обнаружение изменений, указывающих на аварийные ситуации и падение эффективности работы техники. IoT позволяет настроить удалённый мониторинг за оборудованием, чтобы можно было следить за его работой в режиме реального времени.

На эту бизнес-модель похожа ещё одна, «дистанционная диагностика». С помощью IoT-датчиков на устройствах можно не только следить за их состоянием, но и реагировать на его изменение.

Четвертая бизнес-модель называется контролем операций. Интернет вещей позволяет контролировать технологическую цепочку, следить за тем, куда и как перемещаются устройства в системе, мониторить их характеристики без задержек по времени. Практический смысл этого — защита от хищений и неконтролируемых убытков, повышение эффективности эксплуатации объектов, оснащённых «умными» датчиками, и обеспечение их стабильной работы.

И, наконец, последняя бизнес-модель внедрения интернета вещей — это «автоматизация операций». С появлением IoT стала возможной автоматизация типовых повторяемых операций, что помогает улучшать не только производственные процессы, но и качество досуга, а также клиентского сервиса. Эти IoT-гаджеты не просто упрощают рутину, но и подстёгивают продажи, поскольку автоматизируют привычки.

Место и безопасность данных в интернете вещей

Информация в интернете вещей — на центральном месте. Но кому же она принадлежит? Правильный ответ — никому, притом, что сбором данным может заниматься конкретная организация или физлицо (хотя на практике в сборе данных обычно задействованы несколько компаний: разработчик приложения, производитель гаджета, проектировщик баз данных). Крайне важно понимать, кто может воспользоваться вашими данными.

Круг лиц, которые имеют доступ к данным и могут распоряжаться ими, управлять их обработкой и хранением, зависит от прав базы данных. Права БД зависят от трёх факторов:

• Определения БД. Она должна быть спроектирована и сформирована так, чтобы по ней можно быть осуществлять поиск. Но если основная масса данных по IoT поставляется в реальном времени, то собирать данные в БД — маловероятно.
• Сбора данных. Для заявления прав на БД нужно вложить средства в её сбор, верификацию, предоставление наборов данных. «Умные» гаджеты, входящие в интернет вещей, собирают очень крупные объемы информации, который важно правильно организовать и систематизировать.
• Деловых, экономических связей. В ЕС для получения соответствующих прав на БД её владелец должен быть связан экономическими или деловыми связями с одной из стран ЕЭЗ. Если эти условия выполнены, то, как правило, владелец базы сам инициирует получение прав на неё и принимает на себя все связанные с этим (проверкой, получением, предоставлением данных) риски. Бывают и исключения: данные собирает не сама компания, а субподрядчик от её имени.

Безопасность остаётся очень болезненной для интернета вещей проблемой. Уязвимости, баги в коде программ ставят под удар системы и наборы данных. «Умные» вещи пока ещё защищены довольно слабо, и хакеры вполне могут взломать их напрямую.

Показательный пример плохой защиты данных — веб-камеры. Они открыты для хакерских атак. Эту проблему пытаются решить на правительственном уровне, обязывая защищать такие устройства паролями, шифровать данные, устанавливать обновления безопасности и вводя руководящие принципы для приборов, входящих в сеть интернета вещей.

Чем больше расширяется рынок IoT-гаджетов, тем более зловещими становятся угрозы безопасности. Риски промышленного шпионажа и даже намеренной хакерской атаки — не умозрительные, а весьма реальные, и приходится с ними считаться.

Негативные последствия таких угроз очевидны. Например, удалённый захват управления беспилотным автомобилем может принести много бед.

Как должен работать интернет вещей

Основная идея интернета вещей заключается в том, что человеку не надо пошагово прописывать все действия, он просто устанавливает цель. В идеале система вообще предугадывает его желания, анализируя прошлый опыт и выборы.

Например, вы приехали с работы домой, замёрзший и голодный, а автомобиль уже предупредил «умный дом» о вашем возвращении заранее. За время, пока вы ехали, термостат нагрел воздух до комфортной температуры, включился свет, запустилась программа готовки ужина в духовке. Когда вы заходите в квартиру, включается телевизор, где уже записан матч с участием любимой команды. Ужин приготовлен, отдыхайте и расслабляйтесь!

У интернета вещей есть три отличительных особенности:

• Он постоянно сопровождает повседневные действия человека в быту.
• Фокус — на результате, все действия ненавязчивы и прозрачны.
• Пользователь лишь задаёт нужный результат, но не описывает алгоритм действий.

Звучит как фантастика, правда? Но это наше вполне реальное ближайшее будущее! Хотя, чтобы прийти к нему, нужно ещё хорошенько поработать. А именно, создать:

Единый управляющий центр

Центром системы интернета вещей должен быть не живой пользователь, а какое-то устройство, передающее остальным направленные на достижение целей программы, собирающее данные с них и контролирующее результаты. Причём подобный девайс нужен в каждой квартире, офисе и т. п. Эти девайсы тоже объединятся в сеть, чтобы передавать друг другу информацию и заботиться о человеке, где бы он ни находился.

Основа уже заложена. Например, аналогичные разработки есть у Google Home и Amazon Echo (по слухам, и у Apple). Подобные консоли управления уже сегодня могут координировать работу «умных домов» (но в очень ограниченном диапазоне).

Общие стандарты

Пока это самое труднопреодолимое препятствие для воцарения интернета вещей по всей планете. Чтобы система заработала глобально, нужен единый язык. Мировые IT-гиганты Microsoft, Google и Apple создают собственные экосистемы, однако каждый из них идёт своей дорогой, и, в лучшем случае, мы получим несколько параллельных сетей, которые невозможно объединить друг с другом даже на городском уровне.

Читайте также!

Кто такой ментор: чем он может быть полезен

Подробнее

Впрочем, какую-то из систем могут принять за общий стандарт. Либо эти сети останутся локальным явлением и не охватят целые континенты и земной шар.

Надёжные способы защиты

В первую очередь при разработке масштабных систем интернета вещей нужно думать о защите информации. Представляете, сколько информации окажется в распоряжении злоумышленников, если они взломают такую сеть? О вас станет известно абсолютно всё! Разумеется, программисты и сейчас активно разрабатывают меры защиты, однако до совершенства ещё очень далеко, и время от времени случаются скандальные инциденты вокруг подобных взломов.

Уже в скором будущем «умные дома» станут сами открывать хозяевам двери при их приближении, создавать комфортную температуру, решать вопросы с пополнением запасов продуктов в холодильнике и лекарств в аптечке, если вы болеете (перед этим сверившись с информацией от вашего «умного» браслета и советами врача, которому она тоже отправится).

На дорогах будут одни автомобили-беспилотники, пробки останутся в прошлом. Трафик будет контролироваться более продвинутыми способами, исключающими заторы и аварии на дорогах.

Даже сегодня гаджеты вполне успешно объединяются в сети, и этот тренд явно продлится в ближайшее десятилетие. Ждите бума интернета вещей!

Автор статьи:

Редакция сайта GeekBrains Шеф-редактор раздела Программирование