Университет ИТМО. Евгений Помазов.

Internet of Things: как простые вещи становятся умнее

Стартап-акселератор и венчурный фонд iDealMachine продолжает проводить домашние встречи для тех, кому интересны тенденции мира инноваций. Встречи проекта iDoMa проходят раз в месяц, и первая была посвящена теме страхования. Вторая встреча состоялась 25 июня 2015 года, и на нее организаторы пригласили экспертов в области интернета вещей – директора по маркетингу компании Tesla Watch Ксению Матвееву, основателя сообщества разработчиков hackIoT Сергея Сильнова и руководителя проекта 3DBerry Евгения Помазова. Мы приводим расшифровку лекции Евгения Помазова о том, что из себя представляет интернет вещей, и в каком направлении движется индустрия в этой области.

Очень часто мы слышим термины и понимаем их значение в контексте разговора, но не можем дать им точное определение. Например, многие используют термин «интернет-мем», но не каждый опишет в двух словах, что это такое. То же самое с понятием «интернет вещей»: английская аббревиатура IoT (Internet of Things) мелькает во многих описаниях, и часто этот ярлычок «приклеивают» к тем проектам, которые прямого отношения к интернету вещей не имеют.

«Глупые» и «умные» вещи

Обыкновенные предметы быта – первые утюги и стиральные доски – не обладали интеллектом и были инструментами, которыми человек управлял полностью. Позже появились продвинутые идеи в механике, например, мало кто знает о существовании часов, которые работают уже 150 лет без подзавода. Искусство тех времен позволяло делать необычайные вещи, но до настоящего интеллекта еще было далеко. Вещи начали стремительно меняться с появлением электричества, произошло замещение технологий, связанных с нагревом и горением, вместо свечей появились лампочки, вместо костров – плиты. Но на первых порах предметы несли ту же опасность, что и прежде: утюг был способен вызвать пожар, чайники, несмотря на свистки на носике, успешно сгорали после выкипания воды. По прошествии времени вещам был добавлен минимальный интеллект, и с помощью простейших датчиков приборам добавили возможность выключаться при бездействии. Это произошло не так уж и давно: первый самовыключающийся утюг появился в 1984 году, а первый образец известного нам электрочайника с контактной площадкой появился только в 1994 году.

Говорить об умных вещах стало возможно с развитием микроэлектроники. Это понятие тоже ясно не всем, если говорить вкратце, ее главное преимущество в том, что микроэлектроника позволяет менять поведение системы без физических вмешательств. Например, чтобы черно-белый телевизор вел себя иначе, нужно его разбирать, перепаивать, с компьютерами же этого делать не нужно. Началась эпоха роста производительности, снижения энергопотребления, стала падать стоимость приборов, и в итоге каждый из нас носит в карманах устройства, которые мощнее суперкомпьютеров 25-летней давности.

Другим важным моментом стало развитие связи – появились беспроводные каналы, и поле для творчества изобретателей стало огромным. Идея соединять устройства для обмена данными воплощалась и до появления термина «интернет вещей». Самый яркий пример – «умный дом», в котором одновременно решаются вопросы комфорта и безопасности. К зоне комфорта относятся все эти зрелищные примеры, когда со срабатыванием будильника автоматически убираются шторы и включается кофеварка. Системы безопасности развивались на индустриальных объектах, и в бытовом виде стали применяться в «умных домах» как системы реагирования на потопы, короткие замыкания и так далее. Многие подобные решения сейчас получают ярлычок «Internet of Things».

Интернет вещей как концепция

Первое упоминание словосочетания «Internet of Things» относится к 1999 году, когда ребята из MIT делали доклад для компании Procter&Gamble – они описывали идеальный склад, в котором каждый товар помечается беспроводной меткой, узлы взаимодействуют между собой автоматически, и все работает без вмешательства человека. Позже, в 2004 году, в журнале Scientific American вышла статья, посвященная феномену интернета вещей. Она описывала уже известные на тот момент факторы на примере «умного дома», но акцент был сделан на том, что это некая наделенная интеллектом экосистема, которая может принимать решения самостоятельно на основании разрозненных данных.

На сегодняшнее восприятие феномена IoT значительно повлияло развитие смартфонов. Можно представить себе трудности управления «умным домом» с помощью кнопочного мобильного телефона двадцатилетней давности. Системы отключения розеток и управления водой по SMS были реализованы и используются до сих пор, тем не менее, современные телефоны дают дополнительные степени свободы. Это большой сенсорный экран, на который можно вывести огромное количество информации, различные виртуальные переключатели и джойстики, наличие выхода в интернет даже при отсутствии Wi-Fi, G-сенсор для дополнительных элементов управления. Индустрия мобильных устройств заранее подготовила почву для развития IoT.

Основные «бои» в области интернета вещей ведутся по четырем направлениям: в технологиях сбора и обработки информации, технологиях передачи данных, создании возможностей для устройств принимать самостоятельные решения и возможностей реализации принятого решения.

Датчики и распознавание сигналов

Первая дилемма для разработчиков развивается вокруг идеи о том, что любой прибор и области IoT должен уметь собирать данные о происходящем вокруг себя и идентифицировать другие объекты. Рынок решений по сбору тривиальных данных сейчас переполнен – существует масса различных датчиков, и между разработчиками идет война только в том, кто сделает их еще дешевле. Перспективы развития здесь заключаются в нестандартном применении уже существующих технологий. Например, у вас есть двухэтажный дом, и вы можете либо обвешать его всевозможными датчиками, либо поставить один датчик низкочастотных колебаний. Когда у вас хлопнула дверь на втором этаже или что-то упало в подвале, он определяет разницу; это пример инновационного подхода, когда с помощью одного устройства можно получить доступ к целому пласту информации.

Другое направление работ для высокотехнологичных компаний – совершенствование систем распознавания. Чтобы анализировать видео высокого качества в реальном времени, вам не хватит мощности карманных устройств и даже настольных компьютеров, поэтому кто-то оптимизирует алгоритмы, а кто-то выпускает более мощное «железо». Еще один пример – тепловизоры. Прелесть технологии в том, что с ее помощью можно получить море полезной информации: узнать, где греется электропроводка, понять, что горшок с цветами упал из-за ветра, а не из-за грабителя. Стоимость большинства тепловизоров начинается от нескольких тысяч долларов, но сейчас появился новый тренд на простейшие тепловизоры стоимостью в $200-300. У них низкие разрешение и частота кадров, но они справляются с теми задачами, которые нужны для такого контроля.

Устройствам «умного дома» нужно уметь распознавать и обычные вещи: рулоны туалетной бумаги, ящики с фруктами. Есть различные технологии маркировки – штрих-коды, QR-коды и некоторые тупиковые ветки их развития: если вы наклеите RFID-метку на консервную банку, устройство не сможет ее распознать. В частности, из-за этого возникают проблемы у проектов полностью автоматизированных магазинов. Лучший же пример управления «глупыми» вещами показывает интернет-магазин Amazon. Компания приобрела несколько проектов в области IoT, и теперь них есть склад, где люди участвуют только на этапе укладывания товаров в коробки и пакеты, а все остальное выполняют роботы.

Сети и связь

Тренды в области обмена данными также можно разделить на две группы. Первая – удешевление уже используемых технологий, в первую очередь сетей Wi-Fi. Возможность подключения к ним есть везде: в телефонах и компьютерах мощнейшая экосистема уже существует. Одно из решений в этой области стоит $4,5, на борту устройства есть Wi-Fi чип, простенький микропроцессор и антенна. Но здесь все равно есть куда развиваться, так как одно из требований IoT – низкая стоимость технологий, чтобы чипы было не жалко клеить хоть на пустые картонные коробки. Вторая группа – создание новых беспроводных средств связи специально для интернета вещей. Главные требования здесь – низкая цена, небольшая мощность и малый радиус действия. Был разработан новый стандарт IEEE 802.15.4, и есть несколько компаний, которые реализуют свои протоколы на его основе. Самым известным пока является ZigBee, но единого аппаратного стандарта пока что не существует. Поэтому здесь будет достаточно серьезная борьба за рынок, кто проиграет – тому придется уйти, как это происходило во время битвы форматов Blu-Ray и HD DVD. Ставки высоки, будем наблюдать, что получится.

Есть направление, которое эксплуатирует эту несогласованность стандартов – системы группового управления пользовательскими устройствами. Если вы купили «умный» чайник, интернет-микроволновку, робота-охранника и поставили систему видеонаблюдения, в большинстве случаев у каждого из устройств будет свое приложение, веб-сайт, и задать им групповую логику вы не сможете. Поэтому появились стартапы, которые позволяют в одном месте собрать информацию по всем устройствам, их состоянию, текущим действиям и так далее. В этой нише компании соревнуются в том, кто быстрее свяжется с наибольшим количеством производителей устройств IoT и поддержит их на уровне API.

«Интеллект» для бытовых приборов

Третий блок трендов касается технологий, которые дают устройству возможность принимать самостоятельные решения. Он в чистом виде относится к области искусственного интеллекта, и поле для творчества здесь огромное. В штатных ситуациях система ведет себя предсказуемо, и можно часть логики принятия решений перенести на сервер. Но как только связь прерывается, вы не знаете, что интеллектуальная связка может сделать и чего не сделать без вашего участия. Здесь ведутся работы над созданием централизованных систем сбора данных и принятия решений, а также технологиями, позволяющими автономным устройствам принимать решения «на местах».

Самостоятельность и автономность

Четвертое направление трендов касается возможности реализации принятого решения. Если, допустим, сработали пожарные датчики, они должны уметь включить систему пожаротушения. Это очевидная вещь, и вокруг нее вырастает целый пласт индустрии IoT. Направлений работы тут также два – программное и физическое. Если речь идет о программном действии – например, когда интернет-холодильник сам заказывает продукты – то тут возникают алгоритмические задачи, которые решаются достаточно просто. Простые физические задачи управления, включения-выключения света и подачи воды также уже реализованы. Сложные действия больше относятся к области фантазий. Если поставить дома человекоподобного робота, он сможет выполнять привычные действия вроде открывания двери ключом без специальной переделки квартиры. Но существующие решения настолько дорогие и штучные, что идея их массового внедрения пока невозможна, и приходится менять сам принцип взаимодействия автономных устройств с физическими объектами. Если нам нужно включать и отключать питание, мы не создаем робота, который будет вставлять и вытаскивать вилку устройства. Существуют розетки с инфракрасными датчиками, питанием которых можно управлять с помощью пульта. Систему, которая влияет на физический мир таким образом, сейчас можно создать с помощью недорогих компонентов. Индустрия этот тренд поддерживает и производит новые устройства.

Обзор индустрии, страхи и перспективы

В качестве примеров перспективных стартап-компаний в области IoT могу привести платформы GO+ и Thinger для управления группой интернет-устройств через единую панель. Таких проектов много, и они, по сути, представляют клоны друг друга, хотя каждый пытается добавить какую-то свою «фишку». За этим будущее, и первый подобный стартап, ставший достаточно крупным, купит Google или Amazon. Из аппаратных могу привести xTurion – ребята не просто делают робота-охранника, а интегрируют его в систему «умного дома». Virt2real – платформа для удаленного управления и видеотрансляций, подходит для мобильных роботов и беспилотников. Один из свежих проектов, который недавно собрал средства на kickstarter – Black Swift – существенно удешевляет технологии Wi-Fi. Я привел несколько примеров из разных областей потому, что концепция интернета вещей только начала проявляться, и некоторые проекты потом могут из нее выпасть. По четырем блокам тенденций, которые я обозначил, видны места борьбы крупных компаний за то, чтобы стать стандартом отрасли.

С областью интернета вещей сегодня связан ряд опасений. Национальный разведывательный совет США внес интернет вещей в отчет как потенциально разрушительную технологию. Наверное, не стоит полностью игнорировать «страшилки» по поводу восстания машин: одно дело – играть с технологиями, другое – управлять достаточно сложным электронным организмом, «умным домом» или офисным зданием. Но мы привыкли к тому, что закипевший чайник выключается сам, мультиварка и стиральная машина готовят и стирают сами, тем же навигаторам в мобильных телефонах многие доверяют больше, чем собственному умению ориентироваться в городе. Преимущества сотовой связи давно пересилили опасения по поводу того, что кто-то нас «облучает» или может за нами следить. В области интернета вещей, я думаю, сценарий развития будет точно такой же – появятся более жесткие регламенты, но эти технологии пойдут в массовое использование.

Подготовил Александр Пушкаш,
Редакция новостного портала Университета ИТМО

Архив по годам: