Определение терминов и понимание концепции

 

Вам уже должно быть понятно, что в словосочетании «Интернет вещей» «вещи» буквально означают любые вещи или предметы, которые подключаются к Интернету и друг к другу. Это может быть что угодно: компьютер, планшет, смартфон, устройство для фитнеса, лампочка, дверной замок, книга, двигатель самолета, ботинки или футбольный шлем – вот несколько возможных примеров. Каждое из этих устройств, каждый предмет обладает уникальным идентификационным номером и IP-адресом. Эти объекты подключаются с помощью шнуров, проводов или беспроводной связи (спутников, мобильной связи, Wi‑Fi и Bluetooth). Они основаны на электронных схемах, к которым с помощью микросхем и радиочастотных меток могут быть добавлены функции ближней бесконтактной связи и радиочастотной идентификации. Независимо от того, какой конкретно используется подход, Интернет вещей подразумевает возможность перемещения данных для управления процессами – как из другой комнаты, так и из другой части света.

Но внутри такой обширной категории, как Интернет вещей, существуют некоторые ключевые различия и нюансы. На данном этапе будет целесообразно ввести базовые определения. Во-первых, под термином «подключаемые устройства» понимаются такие устройства, которые обмениваются данными по обычному интернет-соединению и получают дополнительные преимущества при подключении, например, через закрытую или частную сеть. Подключаемые устройства необязательно подсоединяются именно к Интернету вещей, но это происходит все чаще. Кроме того, эта подключаемость распространяется все дальше и дальше, выходя за пределы компьютеров, проникая во все уголки и закоулки мира.

Существует два основных типа подключаемых устройств: в первую очередь физические и цифровые, согласно справочному документу под названием «Интернет вещей или Интернет всего: в чем разница?», выпущенному в мае 2014 г. компанией ABI Research. К первой группе относятся такие объекты и процессы, которые сами по себе не генерируют и не передают цифровые данные, если для этого не производятся специальные манипуляции и не вносятся изменения, «тогда как ко второй группе относятся устройства, которые по своему назначению способны генерировать данные и передавать их для дальнейшего использования»[4].

Это важное различие. Например, бумажная книга или виниловая пластинка – это примеры в первую очередь физических объектов. Однако электронная книга и аудиофайл MP3 – это в первую очередь цифровые объекты. Они изначально принадлежат к цифровому миру, потому что состоят из бинарного кода, а не из какого-то материального вещества. Точно так же магазин из кирпичей и цемента – это в первую очередь физический объект, а онлайн-магазин – в первую очередь цифровой. Хотя многим физическим объектам можно присваивать метки с применением цифровых технологий, таких как радиочастотная идентификация, они не способны обеспечивать передачу настолько же подробных данных. Например, маркетологи могут регистрировать клики и касания читателей, чтобы понять, как те используют электронные книги. Книга в переплете, оснащенная соответствующей меткой, может указывать на свое местоположение, но больше никаких данных она не сообщит, потому что бумага и чернила не являются цифровыми. Однако в зависимости от задачи и одно это может оказаться полезным – например, если библиотекарь должен найти книгу, которой нет на месте.

Радиочастотная идентификация – это основной инструмент, который позволяет физическим устройствам вступить в цифровой мир. Эта технология основана на микросхемах, которые собирают информацию c датчиков, встроенных в машины или чипы, находящиеся на устройстве или внутри него. Для радиочастотной идентификации используются как «активные» метки с источником питания (например, батарейкой), так и «пассивные» метки, которым не требуется батарейка или иной источник питания. И те и другие позволяют расположенным неподалеку считывателям собирать данные и обмениваться ими с компьютерами. Когда радиочастотный чип находится в радиусе действия считывателя, он автоматически посылает сигнал и данные компьютеру.

Пассивные радиочастотные метки особенно востребованы, потому что не требуют источника питания и могут функционировать в течение 20 лет и дольше, а стоит такая метка всего несколько центов. Пассивная метка получает питание от ближайшего считывателя. Спиральная антенна в устройстве создает контур, а метка образует магнитное поле.

Еще один термин, относящийся к Интернету вещей, это «промышленный Интернет», касающийся машин, оборудованных датчиками, которые делают их «умными». Эти устройства часто служат в качестве инженерной системы или IT-основы Интернета вещей. Например, промышленное оборудование или грузовик службы доставки могут транслировать данные с помощью Интернета вещей. Эти данные можно комбинировать с другими данными для дальнейшего повышения функциональности и общей ценности. В сфере промышленного Интернета обмен данными обычно осуществляется тремя разными способами: машина – машина (М – М), человек – машина (Ч – М) и машина – смартфон (М – С) (или другое устройство, например, планшет). Конечно, каждый из этих способов имеет свои особенности. Их мы рассмотрим в этой книге.

Интернет вещей способен подключать друг к другу в первую очередь физические объекты и предметы, а также подключать их к цифровым устройствам, включая компьютеры и программные приложения, что делает его невероятно мощной технологией. Таким образом, все устройства взаимодействуют друг с другом в рамках групповой или многоточечной конфигурации и обмениваются данными в реальном времени – часто с помощью применения облачных технологий. Более того, когда все эти машины подключаются к людям, использующим различные вычислительные устройства, – то есть по сути к Интернету людей, – возникает совершенно новая концептуальная основа.

В результате возникает Интернет всего (этот термин введен компанией Cisco Systems). Интернет всего представляет собой более развитое и усовершенствованное состояние, в котором физический и цифровой миры сливаются в единое пространство. Все преимущества мира «Ч – М» становятся доступны по мере того, как новые и новые возможности сильнее взаимосвязываются и переплетаются друг с другом. Как отмечает компания ABI, «по мере того, как вещи под управлением человека будут становиться умнее, что возможно благодаря способности машин самообучаться и искусственному интеллекту, потребность в участии человека будет постепенно снижаться. Те вещи, которым сегодня требуется определенное внешнее руководство, чтобы понимать предпочтения пользователя, в будущем станут полностью погруженными в среду, в которой они работают. В этом смысле можно утверждать, что Интернет людей – это первый шаг на пути к более глубокому погружению в виртуальную среду».

Концепция подключаемых устройств впервые появилась в начале 1990‑х гг. В то время исследователи Центра Auto-ID при Массачусетском технологическом институте начали размышлять над идеей о создании такой системы, которая позволила бы устройствам физического мира подключаться с помощью сенсоров и беспроводных сигналов. Термин «Интернет вещей» был предложен в 1999 г. Кевином Эштоном, одним из основателей Центра Auto-ID (прекратившего свое существование в 2003 г., вслед за чем появился EPCGlobal, который ввел в обращение электронный код продукта, или ЭКП). Еще в 1997 г. Эштон рассматривал возможность использования радиочастотных меток для изменения системы управления логистическими цепями потребительских товаров Procter & Gamble, где он работал младшим бренд-менеджером. Когда спустя два года центр открылся, Эштон сыграл решающую роль в определении глобальных стандартов радиочастотной идентификации, а затем сам стал предпринимателем в области высоких технологий и запустил ряд собственных стартапов.

В то время исследователи уже видели в радиочастотной идентификации предвестника Интернета вещей. Эта технология – наряду с ближней бесконтактной связью, штрихкодами, QR-кодами и цифровыми водяными знаками – проложила мост через пропасть между физическими объектами и виртуальным миром. Как отмечал Эштон в статье в RFID Journal в 2009 г., Интернет вещей позволяет перейти от ввода данных руками человека к вводу данных, который может выполнять как человек, так и машина. В то время как бóльшая часть данных в Интернете сейчас находится в форме текстовых файлов, сообщений, аудио-, фото– и видеофайлов, Интернет вещей собирает разные новые данные, объединяет их разными способами и дает людям и машинам более широкое и глубокое понимание процессов.

В этой статье, которая называлась «Тот самый Интернет вещей», приведены некоторые размышления Эштона:

 

Сегодня компьютеры – и, следовательно, Интернет – почти полностью зависят от людей в смысле получения информации. Почти все… данные, существующие в Интернете, изначально были созданы и собраны человеком – их печатали, записывали, фотографировали в цифровом виде, а также сканировали соответствующие штрихкоды. Обычные схемы работы Интернета отображают серверы, маршрутизаторы и прочие устройства, но в них ничего не говорится о самых важных и многочисленных маршрутизаторах – людях. Проблема в том, что людям не хватает времени, внимания и точности – то есть СМИ сами по себе не очень хорошо собирают информацию о физическом мире.

И это имеет значение. Мы являемся физическими объектами, и наша среда точно такая же. Наша экономика, наше общество, наше выживание основаны не на идеях или информации – они основаны на вещах. Вы не сможете съесть биты информации, когда проголодаетесь, сжечь их, если вам холодно, или залить их в топливный бак. Идеи и информация важны, но вещи намного важнее. Тем не менее современные информационные технологии настолько зависимы от данных, создаваемых людьми, что наши компьютеры больше знают об идеях, нежели о вещах.

…Мы должны дать компьютерам их собственные средства сбора информации, чтобы они могли видеть, слышать и чувствовать запахи мира самостоятельно…[5]

 

Будьте уверены, в подключенном мире заключается огромный потенциал. Интернет вещей способен проникать во все уголки и закоулки, щели, норы и червоточины, существующие в недоступном восприятию и часто невидимом мире, который простирается далеко за пределы действия органов зрения, слуха, обоняния и сознания человека. Он создает новые типы сетей и систем – и совершенно новые маршруты для данных, информации и знаний. Действуя вместе и используя правильный ввод и анализ данных, компьютеры и человек могут расшифровывать коды, определяющие физику нашей планеты и ее явлений. Это может перейти в нечто простое – например, мы будем понимать, когда истекает срок годности данного продукта питания или когда поломается определенный автомобиль. Или мы будем делать что-то сложное – например, управлять городской автоматической транспортной сетью умных автомобилей. Или использовать умные торговые стеллажи и метки на продуктах, которые будут опознавать людей, запоминать их предпочтения и раздавать им актуальную информацию и купоны на скидку в нужном месте в нужное время.

 

Интернет вещей способен проникать во все уголки и закоулки, щели, норы и червоточины, существующие в недоступном восприятию и часто невидимом мире, который простирается далеко за пределы действия органов зрения, слуха, обоняния и сознания человека. Он создает новые типы сетей и систем – и совершенно новые маршруты для данных, информации и знаний.

 

Также существуют некоторые концепции, которые, хотя и граничат с научной фантастикой, похоже, появятся в реальном мире уже лет через 20. Например, инфракрасные датчики и другие устройства можно будет имплантировать в человеческое тело или носить их на себе, и они будут собирать информацию и использовать Интернет вещей для передачи данных о кровяном давлении, содержании сахара в крови, темпе сердцебиения и других жизненных показателях, а также контролировать дозировку необходимых препаратов. Кроме того, человек сможет в любое время получать нужное ему количество лекарства. Так называемые наноботы будут помогать терапевтам следить за состоянием пожилых пациентов и сообщать им о возможных медицинских поводах для беспокойства. Если электронное устройство контролирует ситуацию, то в нужный момент оно подаст сигнал врачу или скорой помощи, что реагировать нужно немедленно. Подобным образом 3D-принтеры могли бы изготавливать по требованию разнообразные объекты, включая органы человеческого тела, необходимые для трансплантации.

По сути, все идеи ограничиваются лишь нашим воображением и креативностью. Так как Интернет вещей до сих пор находится в самом начале пути, многие технические и инженерные задачи еще только предстоит решать. Например, разрабатывать более качественные и экономичные батареи для мобильных устройств; создавать более компактные устройства и помещать больше датчиков в существующие смартфоны и другие устройства; находить способы встраивать датчики во всевозможные предметы, от одежды до станков; создавать еще более миниатюрные электронные устройства, более совершенные алгоритмы сортировки данных и сохранять низкое соотношение «сигнал – шум»; создавать стандарты и платформы, обеспечивающие совместное использование данных и глобальную совместимость. Сегодня любой датчик, физический и виртуальный, можно преобразовать в источник данных. А все эти данные поддаются сбору и анализу, поэтому потенциальные возможности здесь бесконечны.

 

Чувство безопасности

 

Интернет ознаменовал собой начало мира, в котором новости, информация о транзакциях и социальное взаимодействие передаются со скоростью света (и во многих случаях позволяют экономить массу времени и средств). Но при этом очевидно, что он также создает благоприятную почву для хакерства, кражи данных, создания вредоносных вирусных программ, взлома средств защиты, подслушивания и слежения, а также множества других проблем. Утечка данных уже ставит под угрозу личные и финансовые данные миллионов пользователей, подпитывая эпидемию мошенничества и хищения личных данных. По оценкам Центра по борьбе с хищением личных данных, в 2013 г. было замечено 614 случаев крупной утечки данных, что на 30 % больше, чем в предыдущем году[6]. Только в США было похищено более 92 млн записей и файлов. Утечки данных происходили в сферах розничной торговли, здравоохранения, финансовых услуг и во всех остальных отраслях. Что еще хуже, нет никаких признаков того, что ситуация меняется к лучшему.

Интернет вещей усугубляет эту опасность и создает дополнительные риски. В главе 6 мы поближе познакомимся с рисками, касающимися безопасности и конфиденциальности, но и так ясно, что многие эксперты видят будущее в самом мрачном свете. Согласно исследованию общественного мнения, проведенному организацией ISACA (ранее – Ассоциация по аудиту и контролю информационных систем) в 2013 г., 92 % опрошенных выражают озабоченность в связи со сбором информации при помощи подключаемых к Интернету устройств. Хакеры уже научились взламывать множество устройств, подключенных к Интернету вещей, включая автомобили, видеокамеры и радионяни. Кроме того, так называемые белые хакеры (которые находят в программах уязвимые стороны для того, чтобы улучшить качество программного обеспечения, а не для использования их в корыстных целях) обнаружили ряд слабых сторон в подключаемом к Интернету медицинском оборудовании, включая дозаторы инсулина, респираторы и дефибрилляторы.

Если образ хакера, который подключается к видеокамере, заставляет испытывать страх и неприятие, то программирование тормозов автомобиля так, чтобы они не сработали (или кардиостимулятора так, чтобы он перестал работать), может привести к ужасным последствиям. Очевидно, что прежде чем устройства Интернета вещей и функции подключаемости шагнут вперед, инженеры, дизайнеры, разработчики и специалисты в области безопасности должны проработать целый ряд вопросов. Проблема сетевой безопасности стоит особенно остро в таких сферах, как производство промышленного оборудования, здравоохранение и транспорт – там, где на кону жизнь, здоровье и благополучие людей.

 

Складывая пазл

 

Интернет продолжает развиваться. Непрерывное улучшение полупроводников, микроэлектроники, компьютерного дизайна, накопительных устройств, облачной архитектуры сопровождается появлением новых функций и возможностей. Более высокая пропускная способность сотовых сетей и быстрый беспроводной Интернет обеспечивают надежную инфраструктуру для Интернета вещей. В отчете «Эволюция Интернета»[7], совместно подготовленном Cisco Systems и консалтинговым агентством Global Business Network, говорится, что изначально разработчики ARPAnet не подозревали, что Интернет станет таким, каким он стал сегодня – включая огромное число пользователей и те риски, которые он создает. Как сообщает отчет, хотя Интернет – это, по сути, сеть цифровых носителей, систем хранения данных и средств их передачи, оптического волокна, радиочастот, выключателей, экранов и терминалов, при этом он еще и сложная система разнообразных технологий, приложений, средств воспроизведения и правил использования.

Все эти факторы сыграют свою роль в формировании будущего Интернета и развития Интернета вещей. В конце концов, ясно одно: обширность и глубина Интернета выходят далеко за пределы участия человека и взаимодействия с ним. Цифровые технологии на основе протокола IP затрагивают нашу жизнь каждый день, и все чаще и чаще облачные технологии, мобильные приложения, краудсорсинг, социальные медиа и большие данные играют важнейшую роль в определении поведения людей и социального взаимодействия между ними. По мере того как Интернет вещей укрепляет позиции и все глубже проникает в нашу жизнь, он обещает нам еще более серьезные перемены во всех сферах, от здравоохранения и торговли до развлечений и политики. Мы будем носить одежду, подключенную к Интернету, и водить автомобили настолько умные, что они в любой момент смогут подобрать наиболее удобный для нас маршрут.

Появление Интернета вещей можно с полным правом назвать революционным событием. Одни называют его промышленной революцией 2.0. Другие описывают как переворот, который изменит мир сильнее, чем какие бы то ни было технологии. Хотя и невозможно предугадать точное развитие событий и конечный результат, очевидно, что грань между человеком и машиной будет стираться и дальше. Более того, как сетевые, так и независимо функционирующие устройства будут постепенно осознавать собственный интеллект. За то время, что вы прочитали этот абзац, еще несколько тысяч устройств подключились к Интернету.

Будущее уже наступило.