Благодаря дешевым процессорам и скоростному соединению вычисления становятся все более распространенными и взаимосвязанными. Недорогие компьютеры размером с банковскую карту используются в автомобилях, дронах, камерах наблюдения и других устройствах. IoT (интернет вещей), означает повсеместное оснащение датчиками и сенсорами оборудования по всем производственным цепям, чтобы обеспечить доступ в режиме реального времени ко всем устройствам в этих цепях.
IoT не ограничен датчиками в производственной цепи. Это фундаментальное изменение параметров вычислений, дающее любому устройству беспрецедентную вычислительную мощность — и возможность использовать ИИ в режиме реального времени. Рассказываем об интернете вещей по книге «Цифровая трансформация».
Происхождение IoT
Цифровая трансформация
Тридцать лет назад само понятие «умных» вещей было новшеством. Концепцию портативных вычислительных устройств предложили исследователи из компании Rank Xerox. В 1994 году они создали Forget-Me-Not, портативное устройство с беспроводными передатчиками «для повседневного напоминания: помогало найти потерянный документ, вспомнить, как зовут человека и как управлять тем или иным элементом оборудования».
В тот же год Siemens разработала первую беспроводную технологию для коммуникации между машинами (machine-to-machine, M2M). Она применялась в торговых автоматах, а также для удаленной телематики оборудования и устройств.
В 1999 году основатель и исполнительный директор Auto-ID Center Кевин Эштон впервые употребил понятие IoT — в названии презентации, подготовленной для привлечения внимания руководства компании Procter & Gamble. В нем он связал новую идею радиочастотной идентификации (RFID) в цепочках поставок со стремительно растущим интересом к интернету. RFID-метки для отслеживания объектов в логистике — первый известный пример IoT. Сегодня с помощью этой технологии отслеживают посылки, уровень запасов и предотвращают потери.
Фактически IoT применяли в промышленных целях, а не для бытовых нужд. В конце 1990-х — начале 2000-х годов поднялась волна промышленного применения недавно появившейся M2M-коммуникации. Siemens, GM, Hughes Electronics и другие компании начали разрабатывать собственные протоколы, чтобы соединить между собой промышленное оборудование. Первыми M2M-приложениями, как правило, управлял человек. Беспроводные сети на основе IP-протокола начали набирать обороты. Офисные работники с ноутбуков и мобильных телефонов контролировали оборудование и устройства. К 2010 году альтернатив переносу проприетарных сетей на протоколы Ethernet на основе IP попросту не осталось. Приложения, получившие название «Промышленный Ethernet», позволяли удаленно обслуживать оборудование и отслеживать работу промышленных площадок, зачастую в удаленном режиме.
В сфере потребительских товаров IoT развивался не так быстро. В начале 2000-х годов компании предпринимали регулярные попытки создать (чаще всего безуспешно) подключенные к интернету изделия, например стиральные машины, лампы и другие бытовые приборы. Так, в 2000 году LG представила первый умный холодильник, подключенный к интернету (и стоивший $20 тысяч).
Носимые устройства, такие как Fitbit и Garmin (оба вышли на рынок в 2008 году), больше заинтересовали потребителей. Эти устройства использовали датчики движения и GPS-навигацию. Они подходили для занятий спортом и определения своего местоположения.
Потребительский IoT начал завоевывать популярность в 2011–2012 годах, когда появились товары, оказавшиеся успешными, например удаленный термостат Nest и умная лампочка Philips Hue. В 2014 году IoT получил массовое распространение после того, как Google приобрела Nest за $3,2 миллиарда, IoT продемонстрировали на выставке потребительской электроники, а Apple представила свои первые умные часы. Наиболее характерный пример потребительского IoT — это стремительно набирающие популярность умные часы, умные колонки и другие портативные устройства, например Amazon Echo, Google Home и Apple HomePod.
Сегодня можно отметить еще больше изменений в форм-факторах вычислительной техники. В последующие несколько лет практически все превратится в компьютеры — от очков, флаконов с таблетками и кардиомониторов до холодильников, топливных насосов и автомобилей. IoT вместе с ИИ создаст мощную конструкцию, немыслимую еще в начале XXI века. Она позволит нам решать проблемы, которые раньше считались неразрешимыми.
Технологические решения IoT
Чтобы извлечь выгоду из IoT, компании и государственные структуры нуждаются в новом комплексе технологий, связывающем периферию, платформу IoT и оборудование предприятий. Периферия состоит из множества устройств, включая приборы, датчики и шлюзы, которые могут связываться между собой и подключаться к сети. Как минимум периферийные устройства могут осуществлять мониторинг, позволяющий получить представление о местонахождении, производительности и состоянии оборудования.
Например, умный счетчик электричества отправляет показания состояния и потребления электроэнергии в операционный центр коммунальной компании в течение суток. Поскольку форм-фактор вычислительных устройств продолжает уменьшаться, ожидается, что все больше периферийных устройств получат возможность двунаправленного контроля.
Оконечные устройства, которые можно отслеживать и контролировать, позволяют решать новые бизнес-задачи. Используя возможности мониторинга и управления устройства, можно оптимизировать его производительность и работу. Например, алгоритмы подходят для прогнозирования поломок оборудования. На основе этой информации технический персонал сможет провести обслуживание или замену устройства до поломки.
Платформа IoT связывает центральное оборудование предприятия с периферией. Она должна собирать, объединять и упорядочивать большие объемы разобщенных операционных данных, поступающих в режиме реального времени. Способность анализировать петабайты данных — собирать все необходимые исторические и операционные данные из новой и старой информационных систем в общее представление данных в облаке — важное требование.
Современные платформы IoT выступают сегодня в качестве среды разработки приложений для компаний. Массовое появление приложений, которые отслеживают, контролируют и оптимизируют оборудование и работу компании в целом, существенно повышает производительность. В некоторых отраслях IoT становится ключевым элементом трансформации компаний, и тому есть немало примеров.
Умная электросеть
В конце XX века электросети практически не отличались от сетей, придуманных более ста лет назад Томасом Эдисоном и Джорджем Вестингаузом. Они производили электроэнергию, передавали ее на дальние расстояния с высоким напряжением (115 киловольт и больше), распределяли энергию на средние расстояния с более низким напряжением (обычно от 2 до 35 киловольт) и конечным потребителям доставляли уже с низким напряжением для коммерческого или домашнего потребления.
Электросеть состоит из миллиардов счетчиков, трансформаторов, конденсаторов, измерительных устройств, линий электропередач и т. д. Вот почему это один из самых больших и сложных механизмов из всех когда-либо изобретенных. Национальная инженерная академия считает ее самым важным техническим достижением XX века.
Умная сеть — это фактически та же энергосеть, усовершенствованная при помощи IoT. По некоторым оценкам, на оснащение датчиками этих сетей в нынешнем десятилетии будет потрачено $2 триллиона. Множество устройств в инфраструктуре сети модернизируют или заменят, чтобы они могли посылать телеметрические данные и чтобы к ним имелся удаленный доступ.
Самый очевидный пример такой трансформации — умный счетчик. Данные с обычного электромеханического счетчика нужно считывать вручную — как правило, раз в месяц. Умные счетчики можно отслеживать дистанционно, получая показания с 15-минутным интервалом.
Когда энергосистема будет полностью оснащена датчиками, мы сможем агрегировать, оценивать и коррелировать и выявлять взаимодействия всех данных с этих устройств, а также информацию о погоде, потреблении энергии и генерирующей мощности практически в режиме реального времени.
Мы сможем применять алгоритмы машинного обучения к этим данным, чтобы оптимизировать работу энергосистемы, снижать расходы на эксплуатацию, повышать устойчивость и надежность сети. Кроме того, мы повысим кибербезопасность, обеспечим оптимизацию энергопотоков и сократим выбросы парниковых газов.
Умная энергосеть — наглядный пример того, как IoT может объединить производственные цепи в других отраслях, вызвать революционные перемены и создать дополнительную выгоду.
Узнать больше: «Цифровая трансформация».
