Наряду с искусственным интеллектом и машинным обучением Интернет вещей (IoT) — это ещё одна быстроразвивающаяся технология о которой в последнее время много говорят и пишут профильные СМИ. Несмотря на обилие информации, эта технология оставляет много вопросов— для чего она предназначена и какое имеет к нам отношение. Ранее мы проинформировали читателей о существующих в области IoT открытых проектах и операционных системах, а теперь с помощью идей Эрика Брауна, обнародованных им на портале Linux.com, попытаемся ответить и на эти вопросы. Впрочем, для начала нужно совершить краткий экскурс в историю — он поможет понять, что лежало в основе феномена под названием «IoT».

Ничто не указывало на то, что рассчитанный для обучения школьников программированию одноплатный компьютер Raspberry покинет академическую среду и станет популярным: всего за несколько лет его продажи превысили 10 млн. штук. Плата пользуется спросом как у технических энтузиастов, применяющих её для создания проектов для домашней автоматизации, так и у профессиональных Linux-разработчиков — последние тестируют на Raspberry код для коммерческих проектов в области промышленного IoT.

Обычно одноплатные компьютеры на базе Linux работают в виде шлюзов или хабов, обрабатывая поступающие данные из оконечных устройств, к примеру, датчиков освещения или температуры, гироскопов, акселерометров, магнитометров, сенсоров камер видеонаблюдения и т. д. И хотя в большинстве своем Linux-компьютеры со своими задачами неплохо справляются, в отдельных случаях применяются более энергоэффективные платы Arduino — встроенный в них микроконтроллер может заменять основной процессор, дожидаясь определенного события (например, превышения пороговых значений с сенсора). При необходимости микроконтроллер пробуждает основной процессор.

Как это часто бывает, ещё не успев сформироваться, молодой рынок порождает новые термины и определения. Не так давно мы услышали о туманных вычислениях (fog computing) — они обозначают модель, в которой данные, их обработка и приложения концентрируются в устройствах на границе сети, вместо того, чтобы почти полностью находиться в облаке. Они предназначены для географически распределенных приложений (мониторинг трубопроводов, сенсорные сети для мониторинга окружающей среды) и крупномасштабных систем распределенного управления (Smart Grid, системы управления работой светофоров).

Начало IoT как технологии было положено в 2013 г., и, не считая специалистов, поначалу её появление не пробудило у технически подкованной общественности особого интереса. Это было вызвано «размытостью» терминологии: изначально IoT стартовала как технология межмашинного взаимодействия без человеческого участия (machine-to-machine, M2M) для беспроводных систем мониторинга, но затем в неё начали включать всё, что так или иначе связано со встроенными вычислительными системами. Это, к примеру, высокопроизводительные сети (high-end networking), оборудование для цифровых вывесок, робототехника, дроны, автомобильные компьютеры и носимые устройства. Неудивительно, что, по подсчётам McKinsey, к 2025 г. объём IoT-рынка составит 6,2 трлн. долл. Большинство экспертов сходятся на том, что в конечном итоге IoT преобразит существующий ИТ-ландшафт.

Нужно заметить, что рассуждения на тему эффективности Интернета вещей в бизнес-процессах носят преимущественно теоретический характер, который со временем перенесётся в практическую плоскость. Предполагается, что беспроводная сенсорная сеть поможет фермерам обеспечить более тщательный контроль за ростом посевных. Что касается торговых предприятий, то мониторинг операций в точках обслуживания позволит им избежать дорогостоящих простоев, вызванных, например, недостатком товарной номенклатуры.

Новинка наверняка найдёт применение и в электроэнергетике. Ещё до зарождения IoT существовали сервисные программы и средства, которые позволяли мониторить потребление электроэнергии домашними приборами. Стоит ли говорить о важности IoT для контроля за перерасходом энергии в промышленных масштабах? Можно с уверенностью сказать, что решить эту проблему поможет появление типовых IoT-систем для промышленной автоматизации, заодно они порадуют и экологов — неэффективное использование энергии стало одной из причин изменения климата.

Тем временем внедрять датчики (сейсмоустойчивости и др.) начали строительные фирмы. Они используются при строительстве небоскрёбов и другой крупной инфраструктуры. Эта техника позволяет улучшить контроль за монтажными работами и предотвратить задействование дорогостоящего оборудования на начальных стадиях строительства. В Сингапуре IoT применяется для прокладки трубопроводов, позволяя обнаружить возможные утечки воды, датчиками также оборудуются контейнеры — они позволяют следить за состоянием скоропортящихся продуктов и медпрепаратов.

С точки зрения экономии средств использование IoT для домашней автоматизации поначалу кажется невыгодным, но с каждым годом к решениям типа Nest или SmartSings подключаются миллионы домашних хозяйств. В качестве альтернативы можно рассматривать собственные решения — для этого требуется энтузиазм и несколько одноплатных компьютеров на базе Open Source. Следуя инструкциям из Интернета, их можно задействовать для удалённого мониторинга за домом или для распыления воды на приусадебном участке в указанное время.

Некоторые энтузиасты приспособили IoT для таких действий, как автоматическое открытие штор. Здесь многое зависит от фантазии, но очевидно, что такие словосочетания, как «умный дом» или «домашняя автоматизация» всё теснее переплетаются с нашими жизнями. Чем они совершеннее — тем проще становится наша жизнь, избавляя нас от рутинных действий или переживаний о сохранности имущества, когда мы находимся за многие сотни километров.

При всех очевидных достоинствах IoT ему присущи и недостатки. Эксперты считают, что один из них — неприкосновенность частной жизни. Современные камеры видеонаблюдения — это не просто фотодатчики, идущие в комплекте с системами домашней автоматизации. Это довольно мощные средства надзора, обладающие высокой пропускной способностью и позволяющие контролировать доступ во владения, присматривать за домочадцами и домашними животными. Но, увы, при желании они могут стать оружием слежки, которое подрывает семейные устои.

С вопросом конфиденциальности также переплетаются опасения по поводу безопасности данных, которые большинство коммерческих систем автоматизации передают в облако. Связь с ним требуется для получения клиентами апдейтов, на серверах провайдеров хранится видео, фото, голосовые команды и другая информация о пользователе, что при определённых обстоятельствах может грозить утечкой конфиденциальных данных. Хуже того, взлом инфраструктуры провайдера грозит передачей хакерам полномочий по управлению вашей домашней сетью, что чревато «случайными» отключениями системы отопления, например. Те же проблемы грозят и промышленным сетям автоматизации, только уровень опасности в случае их взлома может вырасти на порядок.

Многие проекты с открытым кодом в целях обеспечения безопасности рекомендуют не доверять свои данные сторонним провайдерам, подключая домашнюю систему к локальному серверу. Самодельные системы уступают в функциональности коммерческим, но выигрывают в стоимости и гарантируют открытость кода, что позволяет сообществу своевременно устранять в нём уязвимости. Если вы опасаетесь, что за написание кода в IoT отвечают любители — вы ошибаетесь. За разработкой одной только AllJoyn — открытой программной архитектуры, позволяющей IoT-устройствам и приложениям взаимодействовать друг с другом — стоит 160 участников, среди которых Qualcomm, Lenovo, LG, Symantec, Sony, Panasonic.

Связанных с безопасностью проблем добавляет и фрагментированность рынка. Разнородность стандартов взаимодействия IoT-устройств порождает неразбериху внутри домашних хозяйств, не говоря уже о промышленных системах. Несколько облегчило ситуацию объединение Open Connectivity Foundation (OCF) с AllSeen Alliance — обе будут разрабатывать стандарт IoTivity, который претендует на роль основного протокола для интероперабельности IoT-устройств. У него есть конкурент — 6LoWPAN. Этот протокол разрабатывает Thread Group. Альянс сформирован подразделением Google Nest Labs и включает больше восьмидесяти участников — Samsung, ARM Holdings, Silicon Labs и др.

В том, что IoT переживает период трансформации — нет ничего удивительного. «Войну стандартов» проходили Bluetooth, Wi-Fi, кодеки сжатия фото и видео, GSM и LTE. Тем не менее, становление IoT имеет принципиальное различие с вышеуказанными стандартами — массовость. Аналитические фирмы ожидают бурный рост IoT, но расходятся во мнениях относительно ориентировочного количества подключенных устройств по всему миру, которые в течение следующих нескольких лет присоединятся к сети. В любом случае, оно будет исчисляться десятками миллиардов. Под крышей «умного» дома соберется самая различная техника — от холодильников и телевизоров до камер видеонаблюдения, термостатов и лампочек.