Internetul lucrurilor ( ing. internetul lucrurilor , IoT ) este conceptul de rețea de transmisie a datelor între obiecte fizice ( „lucruri” ), echipată cu instrumente și tehnologii încorporate pentru interacțiunea între ele sau cu mediul extern [1] ] . Se presupune că organizarea unor astfel de rețele este capabilă de restructurare a proceselor economice și sociale, eliminând necesitatea participării umane de la unele acțiuni și operațiuni [2] .
Conceptul a fost formulat în 1999 ca o înțelegere a perspectivelor de utilizare pe scară largă a instrumentelor de identificare cu frecvență radio pentru interacțiunea obiectelor fizice între ele și cu mediul extern. Începând cu anii 2010, umplerea conceptului cu conținut tehnologic divers și introducerea de soluții practice pentru implementarea acestuia a fost considerată o tendință stabilă în tehnologia informației [3] , în primul rând datorită omniprezenței rețelelor fără fir , apariției cloud computingului , dezvoltării mașinilor. tehnologii de interacțiune între mașină și începutul unei tranziții active la IPv6 [4] și dezvoltarea rețelelor definite de software .
Conceptul și termenul [5] pentru aceasta au fost formulate pentru prima dată de fondatorul grupului de cercetare Auto-ID Labs de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts Kevin Ashton [6] în 1999, la o prezentare pentru managementul Procter & Gamble . Prezentarea a vorbit despre modul în care implementarea cuprinzătoare a etichetelor RFID poate transforma sistemul de management al lanțului de aprovizionare într-o corporație [7] .
În 2004, Scientific American a publicat un articol amplu [8] dedicat „Internetului lucrurilor”, arătând în mod clar posibilitățile conceptului în uz casnic: articolul oferă o ilustrare care arată cum aparatele electrocasnice ( ceas cu alarmă , aer condiționat ), casă. sistemele ( sistem de udare a grădinii, sistem de securitate, sistem de iluminat), senzori ( termici , senzori de lumină și de mișcare ) și „lucruri” (de exemplu, medicamentele prevăzute cu etichetă de identificare) interacționează între ele prin rețele de comunicații ( infraroșu , fără fir , putere). și rețelele de joasă tensiune) și asigură execuția complet automată a proceselor (porniți cafetiera, schimbați iluminatul, vă amintiți să luați medicamente, să mențineți temperatura, să udați grădina, să economisiți energie și să gestionați consumul acesteia ). În sine, opțiunile de automatizare a locuinței prezentate nu au fost noi, dar accentul pus în publicație pe combinarea dispozitivelor și „lucrurilor” într-o singură rețea de computere deservită de protocoale de Internet și a considera „Internetul lucrurilor” ca un fenomen special, a contribuit la conceptul căpătând o largă popularitate [2] .
Raportul Consiliului Național de Informații din 2008 enumeră Internetul obiectelor ca una dintre cele șase tehnologii perturbatoare , indicând faptul că, răspândită și invizibilă pentru consumatori, transformarea în site-uri de internet a unor lucruri atât de comune, cum ar fi ambalajul produselor, mobilierul, documentele de hârtie, poate crește semnificativ riscurile. în domeniul securității informațiilor naționale [9] .
Perioada 2008-2009 este considerată de analiștii Cisco „adevărata naștere a internetului obiectelor”, deoarece, conform estimărilor lor, în această perioadă numărul dispozitivelor conectate la rețeaua globală a depășit populația de Pământul [10] , astfel „oamenii Internetului” a devenit „Internetul lucrurilor”.
Din 2009, cu sprijinul Comisiei Europene , se desfășoară anual la Bruxelles conferința „Internet of Things” [11] [12] , unde sunt prezentate rapoarte de comisari și europarlamentari europeni , oficiali guvernamentali din țările europene, șefi de companii. precum SAP , SAS Institute , Telefónica , oameni de știință de frunte ai universităților importante și laboratoarelor de cercetare.
De la începutul anilor 2010, „Internetul lucrurilor” a devenit forța motrice din spatele paradigmei „fog computing” , răspândind principiile cloud computing de la centrele de date la un număr mare de dispozitive care interacționează distribuite geografic, care este considerat „Internetul”. platformei lucrurilor” [ 13] [14] .
Din 2011, Gartner plasează „Internetul lucrurilor” în ciclul general de hype al noilor tehnologii la stadiul de „declanșare tehnologică”, indicând perioada de formare de peste 10 ani, iar din 2012, un „hype Internet of Things” specializat. ciclu” a fost lansat periodic [15] .
Implicarea în „Internetul lucrurilor” a obiectelor lumii fizice, nu neapărat echipate cu mijloace de conectare la rețele de date, necesită utilizarea tehnologiilor de identificare a acestor obiecte („lucruri”). Deși tehnologia RFID a fost impulsul pentru apariția conceptului, toate mijloacele utilizate pentru identificarea automată pot fi utilizate ca atare tehnologii : identificatori recognoscibili optic ( coduri de bare , Data Matrix , coduri QR ), instrumente de localizare în timp real. Odată cu răspândirea cuprinzătoare a „Internetul lucrurilor”, este important să se asigure unicitatea identificatorilor de obiecte, care, la rândul său, necesită standardizare.
Pentru obiectele conectate direct la rețelele de internet, identificatorul tradițional este adresa MAC a adaptorului de rețea, care vă permite să identificați dispozitivul la nivel de legătură, în timp ce gama de adrese disponibile este practic inepuizabilă (2 48 de adrese în MAC-48). spațiu), iar utilizarea identificatorului stratului de legătură nu este prea convenabilă pentru aplicații. Oportunități mai largi de identificare pentru astfel de dispozitive sunt oferite de protocolul IPv6 , care oferă cel puțin 300 de milioane de dispozitive per locuitor al Pământului cu adrese unice ale nivelului de rețea.
Instrumentele de măsurare joacă un rol special în Internetul obiectelor, oferind transformarea informațiilor despre mediul extern în date care pot fi citite de mașină și, prin urmare, umplând mediul de calcul cu informații semnificative. Se utilizează o clasă largă de instrumente de măsurare , de la senzori elementari (de exemplu, temperatură, presiune, iluminare), dispozitive de măsurare a consumului (cum ar fi contoare inteligente ) până la sisteme de măsurare integrate complexe. În cadrul conceptului „Internetul lucrurilor”, este fundamentală combinarea instrumentelor de măsurare într-o rețea (cum ar fi rețele de senzori fără fir , complexe de măsurare), datorită cărora este posibilă construirea de sisteme de interacțiune mașină la mașină.
Ca o problemă practică deosebită a implementării „Internetului lucrurilor”, necesitatea asigurării autonomiei maxime a instrumentelor de măsurare se remarcă, în primul rând, problema alimentării cu energie a senzorilor. Găsirea de soluții eficiente care asigură alimentarea autonomă a senzorilor (folosind fotocelule , conversia energiei vibrațiilor, fluxurilor de aer, utilizarea transmisiei electrice wireless ), permite scalarea rețelelor de senzori fără creșterea costurilor de întreținere (sub formă de schimbare a bateriilor sau reîncărcare a bateriilor senzorilor).
Spectrul de tehnologii posibile de transmisie a datelor acoperă toate mijloacele posibile ale rețelelor fără fir și cu fir .
Pentru transmisia de date fără fir, calități precum eficiența la viteze mici, toleranța la erori, adaptabilitatea și posibilitatea de auto-organizare joacă un rol deosebit de important în construirea „Internetului obiectelor”. De interes principal în această capacitate este standardul IEEE 802.15.4 , care definește stratul fizic și controlul accesului pentru organizarea rețelelor personale eficiente din punct de vedere energetic și stă la baza protocoalelor precum ZigBee , WirelessHart , MiWi , 6LoWPAN , LPWAN .
Dintre tehnologiile cu fir, soluțiile PLC joacă un rol important în pătrunderea Internetului lucrurilor - tehnologii pentru construirea de rețele de transmisie a datelor prin linii electrice , deoarece multe aplicații au acces la rețelele de alimentare (de exemplu, automate automate , bancomate , contoare inteligente , iluminat). controlerele sunt inițial conectate la sursa de alimentare a rețelei). 6LoWPAN , care implementează stratul IPv6 atât peste IEEE 802.15.4, cât și pe PLC, fiind un protocol deschis standardizat de IETF , este remarcat ca fiind de o importanță deosebită pentru dezvoltarea „Internetului lucrurilor” [16] .
Setul vast de aplicații pentru dispozitivele IoT [17] este adesea împărțit în spații de consum, comerciale, industriale și de infrastructură [18] [19] .
Un număr tot mai mare de dispozitive IoT sunt construite pentru uzul consumatorilor, inclusiv vehicule conectate, automatizări pentru locuințe , îmbrăcăminte inteligentă , asistență medicală conectată și aparate cu capabilități de monitorizare de la distanță [20] .
Casă inteligentăDispozitivele IoT fac parte din conceptul mai larg de automatizare a locuinței , care poate include iluminat, încălzire și aer condiționat, sisteme media și de securitate și sisteme de supraveghere video [21] [22] . Beneficiile pe termen lung pot include economii de energie prin stingerea automată a luminilor și a electronicelor sau prin informarea ocupanților casei despre utilizare [23] .
O casă inteligentă sau o casă automatizată se poate baza pe o platformă sau hub-uri care controlează dispozitivele și aparatele inteligente [24] . De exemplu, folosind Apple HomeKit , producătorii își pot controla produsele și accesoriile pentru casă folosind o aplicație pe dispozitive iOS, cum ar fi iPhone și Apple Watch [25] [26] . Aceasta poate fi o aplicație dedicată sau aplicații native iOS , cum ar fi Siri . Acest lucru poate fi demonstrat în cazul Lenovo Smart Home Essentials, o linie de dispozitive smart home care sunt controlate prin aplicația Apple Home sau Siri fără a fi nevoie de o conexiune Wi-Fi [27] . Există, de asemenea, hub-uri dedicate pentru casă inteligentă care sunt oferite ca platforme independente pentru conectarea diferitelor produse pentru casă inteligentă, inclusiv Amazon Echo , Google Home , Apple HomePod și Samsung SmartThings Hub [28] . Pe lângă sistemele comerciale, există multe ecosisteme open source neproprietate, inclusiv Home Assistant, OpenHAB și Domoticz [29] [30] .
Îngrijirea bătrânilorUna dintre aplicațiile cheie ale unei case inteligente este de a ajuta persoanele cu dizabilități și persoanele în vârstă. Aceste sisteme de acasă folosesc tehnologie de asistență pentru a satisface nevoile specifice ale proprietarului [31] . Controlul vocal poate ajuta utilizatorii cu deficiențe de vedere și de mobilitate, în timp ce sistemele de adresare publică pot fi conectate direct la implanturi cohleare purtate de utilizatorii cu deficiențe de auz [32] . De asemenea, pot fi echipate cu elemente de securitate suplimentare. Aceste caracteristici pot include senzori care monitorizează urgențele medicale, cum ar fi căderile sau convulsii [33] . Tehnologia smart home aplicată în acest mod poate oferi utilizatorilor mai multă libertate și o calitate mai bună a vieții.
Dispozitivele IoT pot fi utilizate pentru a furniza sisteme de monitorizare a sănătății de la distanță și sisteme de alertă de urgență. Aceste dispozitive de monitorizare a sănătății pot varia de la monitoare de tensiune arterială și ritm cardiac la dispozitive avansate capabile să monitorizeze implanturi specializate , cum ar fi stimulatoare cardiace , brățări electronice Fitbit sau aparate auditive avansate [34] . Unele spitale au început să implementeze „paturi inteligente” care pot detecta când sunt ocupați și când un pacient încearcă să se ridice. De asemenea, se poate auto-ajusta pentru a oferi o presiune adecvată și sprijin pacientului fără interacțiunea manuală a asistentelor [35] .
Cadrele rezidențiale pot fi, de asemenea, echipate cu senzori specializați pentru a monitoriza sănătatea și bunăstarea generală a persoanelor în vârstă, precum și pentru a asigura un tratament adecvat și pentru a ajuta oamenii să-și recapete mobilitatea pierdută prin terapie [36] . Acești senzori creează o rețea de senzori inteligenți capabili să colecteze, să prelucreze, să transmită și să analizeze informații valoroase într-o varietate de medii, cum ar fi conectarea dispozitivelor de monitorizare la domiciliu la sistemele spitalicești. Alte dispozitive de consum pentru a încuraja o viață sănătoasă, cum ar fi cântare conectate sau monitoare de inimă purtătoare, sunt, de asemenea, disponibile cu IoT [37] . Platformele IoT pentru monitorizarea cuprinzătoare a sănătății sunt, de asemenea, disponibile pentru pacienții prenatali și cronici, ajutând la gestionarea semnelor vitale de sănătate și a nevoilor recurente de medicamente [38] .
Progresele în metodele de fabricare a electronicelor din plastic și țesături au făcut posibilă crearea de senzori IoMT cu costuri ultra-scazute și ușor de utilizat. Acești senzori, împreună cu electronicele RFID necesare, pot fi fabricați pe hârtie sau textile electronice pentru dispozitive cu senzori de unică folosință alimentate fără fir [39] . Au fost create aplicații pentru diagnosticarea medicală la punctul de îngrijire unde portabilitatea și complexitatea scăzută a sistemului sunt importante [40] .
Începând cu 2018, IoMT a fost aplicată nu numai în industria laboratoarelor clinice, ci și în asistența medicală și asigurările de sănătate. IoMT în industria sănătății permite în prezent medicilor, pacienților și altor persoane, cum ar fi îngrijitorii pacienților, asistentele medicale, familiile etc., să facă parte dintr-un sistem în care înregistrările pacienților sunt stocate într-o bază de date, permițând medicilor și altor personal medical să aibă acces la informațiile despre pacienți [41] . În plus, sistemele bazate pe IoT sunt centrate pe pacient, ceea ce oferă flexibilitate în ceea ce privește condițiile medicale ale pacientului. IoMT în industria asigurărilor oferă acces la cele mai bune și noi tipuri de informații dinamice. Aceasta include soluții bazate pe senzori, cum ar fi biosenzori, dispozitive purtabile, dispozitive medicale conectate și aplicații mobile pentru a urmări comportamentul clienților. Acest lucru ar putea duce la o subscriere mai precisă și la noi modele de prețuri [42] .
Aplicarea Internetului lucrurilor în asistența medicală joacă un rol fundamental în tratamentul bolilor cronice, precum și în prevenirea și controlul bolilor. Monitorizarea de la distanță este posibilă prin conectarea unor soluții wireless puternice. Conectivitatea permite practicienilor să colecteze date despre pacienți și să aplice algoritmi sofisticați pentru a analiza datele de sănătate [43] .
TransportInternetul lucrurilor poate ajuta la integrarea comunicațiilor, controlului și procesării informațiilor în diferite sisteme de transport. Aplicarea Internetului obiectelor se extinde la toate aspectele sistemelor de transport (adică vehicul [44] , infrastructură și șofer sau utilizator). Interacțiunea dinamică dintre aceste componente ale sistemului de transport permite comunicarea între și în interiorul vehiculelor, controlul inteligent al traficului [44] , parcare inteligentă, sisteme electronice de taxare , logistică și managementul flotei, managementul vehiculelor, siguranță și asistență rutieră [45] .
Internetul Industrial al Lucrurilor , cunoscut și sub numele de IIoT, primește și analizează date de la echipamentele conectate, tehnologia operațională (OT), locații și oameni. Atunci când este combinat cu dispozitivele de monitorizare a tehnologiei operaționale (OT), IIoT ajută la reglarea și controlul sistemelor industriale. În plus, aceeași implementare poate fi implementată pentru a actualiza automat înregistrările de plasare a activelor în depozitele industriale, deoarece activele pot varia de la o elice mică până la o piesă de schimb întreagă a motorului, iar plasarea greșită a unor astfel de active poate duce la pierderea procentului de timp și bani de muncă. .
ProducțieInternetul lucrurilor permite, de asemenea, conectarea diverselor dispozitive industriale dotate cu funcții de descoperire, identificare, procesare, comunicare, acționare și rețea [46] . Controlul în rețea și managementul echipamentelor de producție, managementul activelor și situației sau managementul procesului de producție permit utilizarea IoT pentru aplicații industriale și fabricație inteligentă [47] . Sistemele inteligente IoT vă permit să produceți și să optimizați rapid produse noi, precum și să răspundeți rapid nevoilor de produs.
Sistemele de control digital pentru automatizarea controlului proceselor, instrumentele operatorului și sistemele de informații de service pentru optimizarea siguranței și securității echipamentelor intră în domeniul de aplicare al IIoT [48] . IoT poate fi aplicat și la managementul activelor folosind întreținerea predictivă, evaluarea statistică și măsurători pentru a asigura fiabilitatea maximă [49] . Sistemele de control industrial pot fi integrate cu rețelele inteligente pentru a optimiza consumul de energie. Măsurarea, controlul automatizării, optimizarea instalației, managementul sănătății și siguranței și alte funcții sunt asigurate de senzorii de rețea.
Pe lângă producția generală, Internetul lucrurilor este folosit și pentru procesele de industrializare a construcției [50] .
AgriculturaExistă multe aplicații IoT în agricultură [51] , cum ar fi colectarea de date despre temperatură, precipitații, umiditate, viteza vântului, infestarea cu dăunători și compoziția solului. Aceste date pot fi folosite pentru a automatiza practicile agricole, pentru a lua decizii informate pentru a îmbunătăți calitatea și cantitatea, pentru a minimiza riscurile și risipa și pentru a reduce efortul necesar gestionării culturilor. De exemplu, fermierii pot monitoriza acum temperatura și umiditatea solului de la distanță și chiar pot aplica date IoT pentru programe precise de fertilizare [52] . Scopul general este ca datele senzorilor, combinate cu cunoștințele și intuiția fermierului cu privire la ferma sa, pot ajuta la îmbunătățirea productivității fermei, precum și la reducerea costurilor.
În august 2018, Toyota Tsusho a colaborat cu Microsoft pentru a construi instrumente de piscicultură folosind Microsoft Azure Application Suite pentru tehnologiile IoT legate de gestionarea apei. Dezvoltate parțial de cercetătorii de la Universitatea Kindai, mecanismele pompei de apă folosesc inteligența artificială pentru a număra numărul de pești de pe o bandă transportoare , a analiza numărul de pești și a determina eficiența debitului de apă pe baza datelor furnizate de pești [53] . Proiectul FarmBeats [54] de la Microsoft Research, care utilizează spațiu liber TV pentru a conecta fermele, face acum și parte din Azure Marketplace [55] .
MâncareÎn ultimii ani, utilizarea aplicațiilor bazate pe IoT pentru a îmbunătăți activitățile din lanțul de aprovizionare cu alimente a fost studiată pe scară largă [56] . Introducerea tehnologiei RFID în lanțul de aprovizionare cu alimente a condus la vizibilitatea în timp real a stocurilor și mișcarea acestora, confirmarea automată a livrării, eficiența sporită în logistica produselor cu durată scurtă de viață, monitorizarea mediului, a animalelor și a lanțului de frig și trasabilitate eficientă . 57] . Cercetătorii de la Universitatea Loughborough au dezvoltat un sistem digital inovator de urmărire a deșeurilor alimentare, bazat pe tehnologia IoT, care a sprijinit luarea deciziilor în timp real pentru a combate și reduce problemele legate de risipa de alimente în producția de alimente. Ei au dezvoltat, de asemenea, un sistem complet automatizat bazat pe procesarea imaginilor pentru urmărirea deșeurilor de cartofi într-o fabrică de ambalare a cartofilor [58] . IoT este implementat în prezent în industria alimentară pentru a îmbunătăți siguranța alimentară, a îmbunătăți logistica, a îmbunătăți transparența lanțului de aprovizionare și a reduce risipa [59] .
Monitorizarea și controlul funcționării infrastructurii urbane și rurale durabile, cum ar fi podurile, căile ferate, parcurile eoliene pe uscat și pe mare este o aplicație cheie a Internetului obiectelor. Infrastructura IoT poate fi utilizată pentru a monitoriza orice evenimente sau modificări ale condițiilor structurale care ar putea compromite securitatea și crește riscul. Internetul obiectelor are potențialul de a beneficia industria construcțiilor prin economii de costuri, economie de timp, calitate îmbunătățită a zilei de lucru, flux de lucru fără hârtie și productivitate crescută. Acest lucru vă poate ajuta să luați decizii mai rapide și să economisiți bani cu analiza datelor în timp real. De asemenea, poate fi folosit pentru a planifica eficient lucrările de reparații și întreținere prin coordonarea sarcinilor între diferiți furnizori de servicii și utilizatori ai acestor facilități. Dispozitivele IoT pot fi utilizate și pentru a gestiona infrastructura critică, cum ar fi podurile, pentru a oferi acces la nave. Utilizarea dispozitivelor IoT pentru monitorizarea și operarea infrastructurii este probabil să îmbunătățească gestionarea incidentelor și coordonarea răspunsului la situații de urgență, precum și calitatea serviciului, timpul de funcționare și reducerea costurilor de operare în toate domeniile legate de infrastructură [60] . Chiar și domenii precum managementul deșeurilor pot beneficia de automatizarea și optimizarea care poate fi implementată cu ajutorul internetului obiectelor [61] .
Managementul energieiUn număr semnificativ de dispozitive consumatoare de energie (cum ar fi lămpi, aparate, motoare, pompe etc.) integrează deja o conexiune la Internet, permițându-le să interacționeze cu utilitățile nu numai pentru a echilibra generarea de energie , dar și pentru a ajuta la optimizarea consumului de energie în general. Aceste dispozitive asigură gestionarea utilizatorilor de la distanță sau gestionarea centralizată printr-o interfață cloud și vă permit să efectuați funcții precum programarea (de exemplu, pornirea sau oprirea de la distanță a sistemelor de încălzire, controlul cuptoarelor, schimbarea condițiilor de iluminare etc.). Rețeaua inteligentă este o aplicație IoT pentru utilități; sistemele colectează și prelucrează informații legate de energie și electricitate în scopul îmbunătățirii eficienței producției și distribuției de energie electrică [62] . Folosind dispozitive conectate la Internet folosind Advanced Metering Infrastructure (AMI), utilitățile nu numai că colectează date de la utilizatorii finali, ci gestionează și dispozitive de automatizare a distribuției, cum ar fi transformatoarele [34] .
Monitorizarea mediuluiAplicațiile IoT pentru monitorizarea mediului utilizează de obicei senzori pentru a ajuta la protejarea mediului [63] prin monitorizarea calității aerului [64] sau a apei, a condițiilor atmosferice sau a solului [65] și pot include chiar zone precum monitorizarea mișcărilor faunei sălbatice și a habitatelor acestora [66] . Dezvoltarea dispozitivelor cu resurse limitate conectate la Internet înseamnă, de asemenea, că alte aplicații, cum ar fi sistemele de avertizare timpurie pentru cutremur sau tsunami , pot fi utilizate și de serviciile de urgență pentru a oferi o asistență mai bună. Dispozitivele IoT din această aplicație acoperă de obicei o zonă geografică mare și pot fi, de asemenea, mobile. S-a susținut că standardizarea pe care IoT o aduce în sensul fără fir va revoluționa domeniul [67] .
Living LabUn alt exemplu de integrare a Internetului lucrurilor este Living Lab , care integrează și integrează procesele de cercetare și inovare, creând într-un parteneriat public-privat de oameni. În prezent, există 320 de laboratoare vii care utilizează IoT pentru colaborare și schimb de cunoștințe între părțile interesate pentru a crea împreună produse inovatoare și tehnologice. Pentru ca companiile să implementeze și să dezvolte servicii IoT pentru orașe inteligente, acestea trebuie să aibă stimulente. Guvernele joacă un rol cheie în proiectele de orașe inteligente, deoarece schimbările de politică vor ajuta orașele să adopte IoT, ceea ce asigură eficiența, eficacitatea și acuratețea resurselor utilizate. De exemplu, guvernul oferă stimulente fiscale și chirii ieftine, îmbunătățește transportul public și oferă un mediu în care start-up-urile, industriile creative și multinaționalele pot crea în comun, pot împărtăși infrastructura și piețele muncii comune și pot profita de tehnologiile locale, producția. procese și costuri de tranzacție. Relația dintre dezvoltatorii de tehnologie și guvernele care gestionează activele orașului este cheia pentru asigurarea eficientă a accesului deschis la resurse pentru utilizatori [68] .
Internetul lucrurilor militare (IoMT) este aplicația militară a tehnologiilor Internet of Things pentru informații , supraveghere și alte scopuri legate de luptă [69] . Acest lucru depinde în mare măsură de perspectivele de viitor pentru războiul urban și implică utilizarea de senzori, muniții, vehicule, roboți, biometrie purtabile de om și alte tehnologii inteligente care sunt relevante pe câmpul de luptă [70] .
„Internetul lucrurilor pe câmpul de luptă”Internetul lucrurilor pe câmpul de luptă (IoBT) este un proiect inițiat și condus de US Army Research Laboratory (ARL) care se concentrează pe științele de bază legate de IoT care dă putere soldaților armatei [71] . În 2017, ARL a lansat Battlefield Internet of Things Collaborative Research Alliance (IoBT-CRA), stabilind o colaborare de lucru între industrie, universități și cercetători militari pentru a avansa bazele teoretice ale tehnologiilor IoT și aplicațiile acestora în operațiuni militare [72] [73 ]. ] .
Proiectul „Ocean of Things”Proiectul Ocean of Things este un program condus de DARPA , conceput pentru a crea Internetul lucrurilor pe zone mari ale oceanului pentru a colecta, monitoriza și analiza date privind activitatea de mediu și a navelor. Proiectul presupune desfășurarea a aproximativ 50.000 de flotoare, care găzduiesc un set de senzori pasivi care detectează și urmăresc în mod autonom navele militare și comerciale în cadrul unei rețele cloud [74] .
Există mai multe aplicații de ambalare inteligente sau active în care un cod QR sau o etichetă NFC este atașată unui produs sau ambalajului acestuia. Eticheta în sine este pasivă, dar conține un identificator unic (de obicei un URL ) care permite utilizatorului să acceseze conținut digital despre produs folosind un smartphone [75] . Strict vorbind, astfel de obiecte pasive nu fac parte din Internet of Things, dar pot fi considerate ca un mijloc de facilitare a interacțiunii digitale [76] . Termenul „Internet of Packaging” a fost inventat pentru a descrie aplicațiile care folosesc identificatori unici pentru a automatiza lanțurile de aprovizionare și scanarea la scară largă de către consumatori pentru a accesa conținut digital [77] . Autentificarea identificatorilor unici și, prin urmare, a produsului în sine, este posibilă cu un filigran digital sensibil la copiere sau un model de detectare a copiei care să fie scanat la scanarea unui cod QR [78] , în timp ce etichetele NFC pot cripta comunicarea [79] .
Principala tendință semnificativă a Internetului lucrurilor în ultimii ani este creșterea explozivă a dispozitivelor conectate și controlate de Internet [80] . Gama largă de aplicații pentru tehnologia IoT înseamnă că funcțiile pot varia foarte mult de la un dispozitiv la altul, dar există caracteristici cheie care sunt comune pentru majoritatea.
Internetul Lucrurilor creează oportunități pentru o integrare mai directă a lumii fizice în sistemele informatice, rezultând câștiguri de eficiență, beneficii economice și povara umană redusă [81] [82] [83] [84] .
Inteligența ambientală și controlul autonom nu fac parte din conceptul original al internetului obiectelor. Inteligența ambientală și controlul autonom nu necesită neapărat structuri de internet. Cu toate acestea, există o schimbare în cercetare (de către companii precum Intel) către integrarea conceptelor de Internet of Things și control autonom, cu rezultate inițiale în această direcție considerând obiectele ca forță motrice din spatele Internetului autonom al Lucrurilor [85] . O abordare promițătoare în acest context este învățarea prin consolidare profundă , unde majoritatea sistemelor IoT oferă un mediu dinamic și interactiv [86] . Învățarea unui agent (adică un dispozitiv IoT) să se comporte inteligent într-un astfel de mediu nu poate fi rezolvată cu algoritmi convenționali de învățare automată, cum ar fi învățarea supravegheată. Cu o abordare de învățare prin întărire, un agent de învățare poate determina starea mediului (de exemplu, determina temperatura din casă), poate efectua acțiuni (de exemplu, porni sau opri aerul condiționat) și poate învăța prin maximizarea recompenselor acumulate. pe care îl primește pe termen lung.
Inteligența IoT poate fi propusă la trei niveluri: dispozitive IoT, noduri edge/ fog și cloud computing [87] . Necesitatea unui control inteligent și luarea deciziilor la fiecare nivel depinde de sensibilitatea la timp a aplicației IoT. De exemplu, camera unui vehicul autonom trebuie să detecteze obstacolele în timp real pentru a evita un accident. O astfel de luare rapidă a deciziilor nu ar fi posibilă prin transferul datelor de la vehicul în instanțele cloud și returnarea predicțiilor înapoi la vehicul. În schimb, toate operațiunile trebuie efectuate local în vehicul. Integrarea algoritmilor avansati de învățare automată, inclusiv învățarea profundă, în dispozitivele IoT este un domeniu activ de cercetare care vizează aducerea obiectelor inteligente mai aproape de realitate. În plus, puteți profita la maximum de implementarea dvs. IoT analizând datele IoT, extragând informații ascunse și anticipând deciziile de management. În domeniul internetului obiectelor, se utilizează o gamă largă de metode de învățare automată, variind de la metode tradiționale precum regresia, mașina vector suport și pădure aleatoare până la cele avansate precum rețelele neuronale convoluționale , LSTM și autoencoderul variațional [88] .
În viitor, Internetul Lucrurilor poate deveni o rețea nedeterministă și deschisă în care obiectele organizate automat sau inteligente (servicii web, componente SOA) și obiectele virtuale (avatare) vor interacționa și vor putea acționa independent (urmându-și propriile obiective). sau scopuri comune) în funcție de context, circumstanță sau mediu. Comportamentul autonom prin colectarea și analiza informațiilor contextuale, precum și capacitatea unui obiect de a detecta schimbări în mediu (defecțiuni care afectează senzorii) și de a introduce măsuri adecvate de atenuare, este o tendință importantă de cercetare care este în mod clar necesară pentru a asigura încrederea în tehnologia Internetului lucrurilor [ 89] . Produsele și soluțiile IoT moderne de pe piață folosesc multe tehnologii diferite pentru a sprijini o astfel de automatizare conștientă de context, dar sunt necesare forme mai sofisticate de inteligență pentru a permite implementarea dispozitivelor senzoriale și a sistemelor ciberfizice inteligente în medii reale [90] .
Arhitectura sistemului IoT într-o formă simplificată constă din trei straturi: Layer 1: Devices, Layer 2: Edge Gateway și Layer 3: Cloud. Dispozitivele includ dispozitive de rețea, cum ar fi senzori și dispozitive de acționare utilizate în echipamentele IoT, în special cele care utilizează protocoale precum Modbus , Bluetooth , Zigbee sau protocoale proprietare pentru a se conecta la un gateway edge. Stratul edge gateway constă din sisteme de agregare a datelor senzorilor numite edge gateway care oferă funcționalități cum ar fi preprocesarea datelor, oferind conectivitate la cloud, folosind sisteme precum WebSockets, un hub de evenimente și chiar și în unele cazuri, edge analytics sau fog computing. [91] . Stratul de gateway de margine este, de asemenea, necesar pentru a oferi o privire de ansamblu asupra dispozitivelor din straturile superioare pentru ușurință de gestionare. Ultimul strat include o aplicație cloud construită pentru Internetul lucrurilor folosind o arhitectură de microservicii care este de obicei multilingvă și în mod inerent sigură folosind HTTPS/OAuth. Include diverse sisteme de baze de date care stochează datele senzorilor, cum ar fi baze de date în serie de timp sau depozite de active folosind sisteme de stocare back-end (de exemplu Cassandra, PostgreSQL). Stratul cloud din majoritatea sistemelor cloud IoT include un sistem de așteptare a evenimentelor și un sistem de mesagerie care gestionează comunicarea care are loc la toate straturile [92] . Unii experți au clasificat cele trei straturi din sistemul IoT ca edge, platformă și întreprindere și sunt conectate prin rețea de proximitate, rețea de acces și respectiv rețea de servicii [93] .
Bazat pe Internetul lucrurilor, web of things este o arhitectură de nivel de aplicație IoT axată pe convergența datelor de pe dispozitivele IoT în aplicații web pentru a crea cazuri de utilizare inovatoare. Pentru programarea IoT și fluxul de informații, o direcție arhitecturală predictivă se numește BPM Everywhere, care combină gestionarea tradițională a proceselor cu inteligența procesului și accesibilitatea pentru a automatiza gestionarea unui număr mare de dispozitive coordonate. [94]
În 2011, numărul total de dispozitive din lume conectate la rețelele IoT a depășit numărul de persoane conectate la Internet și s-a ridicat la 4,6 miliarde de unități [95] .
Investiția globală totală , conform IDC , în domenii legate de Internetul lucrurilor, în 2016 s-a ridicat la 737 de miliarde de dolari, în 2017 - peste 800 de miliarde; până în 2021 sunt preconizate investiții de ordinul a 1,4 trilioane de dolari. [96]
Prognoză: Ericsson estimează că în 2018 numărul de senzori și dispozitive ale Internetului lucrurilor ar trebui să depășească numărul de telefoane mobile , rata de creștere anuală compusă a acestui segment era de așteptat să fie de 23% din 2015 până în 2021, până în 2021 se estimează că din aproximativ Cele 28 de miliarde de dispozitive conectate din întreaga lume, aproximativ 16 miliarde vor fi conectate într-un fel sau altul în cadrul conceptului de Internet al lucrurilor.
in RusiaÎn 2020, comparativ cu 2019, ponderea companiilor care utilizează IoT a crescut cu 20%, conform cercetării MTS , soluțiile IoT sunt utilizate de 60% dintre companiile din top 500 de rating RBC . În 2020-2021, potrivit unui studiu realizat de MTS, 17% din investițiile în dezvoltarea IoT în Rusia sunt în industrie , 15% în transport și logistică , 12% în industria energetică , locuințe și servicii comunale , tehnologii imobiliare inteligente. , iar cea mai mare rată de dezvoltare va demonstra industria locuințelor și serviciilor comunale, unde se preconizează o creștere de 39%. [97]
Potrivit PricewaterhouseCoopers , până în 2025, aproximativ 7 milioane de dispozitive inteligente de casă vor fi vândute numai în Rusia [98] . Potrivit Nokia și Machina Research și companiei, în 2025, piața globală pentru internetul industrial al lucrurilor va ajunge la 484 de miliarde de euro în venituri , principalele domenii de aplicare ale tehnologiei vor fi locuințele și serviciile comunale, asistența medicală, industria și Tehnologii Smart Home. Volumul total al pieței corporative și de consumatori a Internetului lucrurilor este estimat să crească la 4,3 trilioane USD [95] [99]
Există și probleme: în marea majoritate a clădirilor noi dotate cu sisteme digitale (aproximativ 99% dintre astfel de case), soluțiile implementate de dezvoltator nu sunt deservite de societatea de administrare și nu sunt utilizate în totalitate de către rezidenți. În general, platformele Internet of Things existente în Rusia acoperă maximum 60% din funcționalitatea necesară pentru gestionarea unui bloc de locuințe , potrivit unui studiu al Housing Digitalization Laboratory. [100]
| Inteligența ambientală | |
|---|---|
| Concepte |
|
| Tehnologie |
|
| Platforme | |
| Aplicație |
|
| Primii exploratori |
|
| Vezi si |
|