Сегодня колонка с Алисой есть у каждого второго россиянина. И если голосовое управление плейлистом давно не новость, то о возможностях «умного дома» знают не все. Интернет вещей — это та самая технология, которая обеспечивает его работу.
Интернет вещей: что это?
Интернет вещей (англ. Internet of Things, IoT) — это система, в которой устройства взаимодействуют друг с другом и окружающим миром. Самый узнаваемый пример — «умный дом», внутри которого техника самостоятельно контролирует, например, свет и отопление. Также к IoT относятся популярные фитнес-браслеты, которые следят за сердцебиением и количеством пройденных шагов, и современные светофоры, которые регулируют движение в зависимости от загруженности трафика.
По сути, буквально любое устройство, которому можно присвоить IP-адрес и которое передает данные по сети, может стать частью Интернета вещей. Иронично, но само интернет-соединение для этого совершенно не обязательно, достаточно локальных связей между устройствами.
Технологии Интернета вещей
Рассмотрим, из каких компонентов состоит система IoT.
Сенсоры и датчики — собирают информацию об окружающей среде или состоянии объекта: измеряют температуру, скорость движения, определяют местоположение, и т. д.;
Средства связи — это каналы для передачи данных между датчиками и облаком. Могут использовать как привычные кабели, так и беспроводные технологии (Wi-Fi, Bluetooth и пр.);
Облачные платформы — виртуальные площадки, которые собирают, хранят и обрабатывают большие объемы данных (Microsoft Azure, Google Cloud Platform и пр.);
Устройства и интерфейсы — это техника («умные» светофоры, чайники, светильники и пр.) и программы (мобильные приложения и голосовые помощники), через которые мы управляем системами Интернета вещей.
Структура Интернета вещей
Все ключевые компоненты и устройства Интернета вещей можно поделить на четыре категории.
1. Hardware
Сенсоры и датчики, которые собирают данные (измеряют температуру, считывают пульс, и пр.).
Микроконтроллеры и процессоры — для обработки данных и принятия решений (нужно ли понизить температуру в комнате, какую лампу зажечь).
Исполнительные механизмы, которые выполняют необходимые действия, например, включают свет или запирают дверь.
2. Подключение
Протоколы передачи данных, необходимые для обмена информацией между устройствами и платформами;
Технологии связи — беспроводные соединения (Bluetooth, Wi-Fi) и физическое подключение (LAN, Ethernet).
3. Облачные платформы
Централизованные серверы, которые применяются для управления данными (аналитики, обработки, хранения) за пределами устройства.
4. ПО и UX/UI
Программное обеспечение и пользовательские интерфейсы — пожалуй, одни из самых важных элементов Интернета вещей. ПО обеспечивает всю работу IoT-систем, управляя устройствами и обрабатывая данные, а UX/UI — позволяет пользователям взаимодействовать с подключенными к IoT-устройствами. Если вы хотите сфокусироваться на этом секторе Интернета вещей — в онлайн-школе ProductStar профессию UX/UI-дизайнера можно освоить с нуля меньше чем за год. Обучение проходит по модулям, а в его основе — отработка полученных знаний на практике.
Сферы применения IoT
Сегодня Интернет вещей эффективно используют во всех сферах.
Личные задачи
«Умные» часы и браслеты — самый распространенный пример применения технологий IoT. В режиме реального времени эти устройства измеряют сердцебиение, температуру, уровень кислорода в крови, и даже отслеживают эмоциональное состояние. Некоторые модели могут проводить полноценное ЭКГ и оснащены сиреной на случай экстренных ситуаций.
«Умный дом» позволяет управлять освещением, отоплением, техникой и системами безопасности голосом или через смартфон.Урбанистика
С помощью «умного города» можно управлять трафиком на дорогах, оптимизировать уличное освещение и уборку мусора, а также повышать безопасность улиц для жителей.Бизнес
В промышленности и логистике Интернет вещей помогает оптимизировать рабочие процессы и маршруты, отслеживать грузы и вовремя ремонтировать оборудование.
В сельском хозяйстве IoT прогнозирует погоду, следит за здоровьем животных и автоматически поливает поля.Здравоохранение
Больницы используют технологии Интернета вещей, чтобы вовремя заказывать расходные материалы и препараты, когда запасы уменьшаются.
Внедрение IoT: подходы и этапы
Существует три основных подхода к внедрению технологии Интернета вещей.
Поэтапный
Сначала оценивают выгоды для бизнеса → затем определяют необходимые шаги → после этого реализуют проект.Архитектурный
Здесь упор — на создании надежной системы Интернета вещей:
датчики, которые собирают данные;
сеть для передачи данных;
обработка, в рамках которой анализирует информацию;
приложения, необходимые для управления.
Проектный
В его рамках четко определяют, какие задачи должна выполнять система, и подробно прорабатывают все необходимые функции.
Другими словами, можно внедрять IoT пошагово, строить крепкую систему или сфокусироваться на деталях.
Основные шаги внедрения IoT
Определить бизнес-цели и требования — необходимо четко понимать, какие задачи должна решить система Интернета вещей и какие цели ей необходимо достичь.
Изучить проверенные кейсы применения Интернета вещей — анализ прошлого опыта помогает избежать старых ошибок и вовремя заметить бреши в планах.
Разработать и установить архитектуру — нужно спроектировать, какие устройства войдут в систему, выбрать способы подключения и платформы обработки данных.
Создать надежную IoT-платформу — программное обеспечение может быть как приобретенным у лицензированных поставщиков, так и разработанным непосредственно для проекта, если существующие платформы не могут выполнить поставленные задачи.
Протестировать прототип — Интернет вещей состоит из многих сложных компонентов, которые должны работать вместе. Поэтому перед внедрением технические специалисты должны убедиться, что все работает корректно.
Собрать полезные данные — это ключевой этап внедрения IoT. Именно на основе анализа достаточного количества данных система будет принимать решения, выполнять задачи и выдавать результаты пользователям.
Провести аналитику:
○ Аналитика «горячего пути» — обрабатывает только последние данные. Она нужна для принятия быстрых решений в критических ситуациях. Например, чтобы указывать на неисправности оборудования.
○ Аналитика «холодного пути» — обрабатывает «исторические» данные. Она необходима для более глубинного понимания механизмов системы и прогнозирования. Например, она может предсказать, когда оборудование выйдет из строя.Внедрить машинное обучение — искусственный интеллект выявляет паттерны в собранных данных. Это помогает корректировать работу системы и прогнозировать, как человек будет взаимодействовать с ней.
Обеспечить безопасность — необходимо защитить всю сетевую инфраструктуру и сами данные от киберугроз и атак.
Примеры конкретных кейсов и проектов внедрения IoT
Сфера офлайн-ретейла активно внедряет технологии Интернета вещей в свою работу — разберем на примерах ниже.
Сеть «Магнит» ввела «умные» весы на кассах самообслуживания — они самостоятельно распознают товар с помощью встроенной камеры. На момент написания этой статьи по сети установлено 10 тысяч таких касс, и это уже принесло рост доли покупок на 25%, а уровень лояльности клиентов поднялся на 50 пунктов всего за четыре месяца.
Технологии Интернета вещей активно развиваются и в медицине. Ученые из Сеченовского университета разрабатывают сервис на базе ИИ, который позволит создавать 3D-модели печени пациентов на основе КТ-снимков. Система сможет самостоятельно определять новообразования, а также позволит врачам проводить виртуальные операции. Благодаря этому можно будет снизить возможные риски хирургического вмешательства. Ученые планируют запустить систему в работу уже в 2026 году.
Перспективы и тренды развития Интернета вещей
Влияние 5G, искусственного интеллекта и больших данных на развитие IoT
Интеграция искусственного интеллекта, 5G и технологий Интернета вещей задает тренд на настоящую технологическую революцию, кардинально меняющую организацию интеллектуальных систем в различных секторах экономики. Эти технологии позволяют разработчикам создавать более «разумные» и адаптивные системы для обработки массивов данных и мгновенно выполнять сложнейшие процессы принятия решений. ИИ наделяет устройства IoT автономностью — людям больше не нужно контролировать их работу.
Однако интеграция технологий IoT, искусственного интеллекта и 5G, а также использование больших данных, влечет за собой и проблемы:
угрозы кибербезопасности и утечки данных;
необходимость развития мощных инфраструктур для работы 5G;
сложность алгоритмов, которые требуются для работы искусственного интеллекта и ограничения IoT-устройств;
трудности обработки огромного объема данных.
Иными словами, искусственный интеллект, 5G и большие данные предоставляют огромные возможности для развития Интернета вещей, но требуют продуманного и поэтапного внедрения для корректной работы.
Edge Computing как перспективное направление развития
Технология Edge Computing — или периферийных вычислений — позволяет обрабатывать данные, не отправляя их в централизованное облако. Первоначальная обработка, фильтрация и анализ проводятся локальными серверами или контроллерами. В облако поступает только то, что требует более масштабного анализа или длительного хранения. Благодаря этому:
снижаются задержки систем — что критически важно, например, в управлении трафиком;
сокращается сетевая нагрузка, так как в облако отправляются только релевантные данные, а не «сырые» потоки информации;
повышается безопасность — путем обработки конфиденциальных данных «на месте», без передачи по сети;
уменьшаются расходы на облачные ресурсы;
обеспечивается надежная работа системы без подключения к интернету.
Прогнозы рынка и влияние на цифровую трансформацию
Стоимость мировой индустрии IoT стремительно растет: к 2030 году, по прогнозам аналитиков, ее объем составит $2 трлн. А количество IoT-устройств возрастет до 38,7 млрд.
Ожидается, что корпоративный сегмент значительно расширит свою долю на рынке и повлечет за собой внедрение IoT-технологий на промышленных предприятиях, в секторах торговли, энергетики и пр.
Интернет вещей задает тренды развития во всех секторах экономики:
сбор данных в режиме реального времени помогает предприятиям оптимизировать мониторинг оборудования и повысить контроль за процессами;
предоставление более полной и ценной информации — благодаря генерации IoT-устройствами огромного количества данных;
переход к «фабрикам будущего», которые базируются на цифровизации, автоматизации и искусственном интеллекте;
создание более персонализированных предложений — благодаря более качественной аналитике потребностей пользователей.
Интернет вещей помогает развивать цифровых двойников — виртуальные копии реальных объектов или процессов, которые создаются с помощью датчиков IoT. Они нужны, чтобы делать производство и бизнес эффективнее. Эта технология продолжает активно расти, особенно после пандемии, так как компании хотят сделать свою логистику надежнее.
