Интернет вещей: Будущее уже здесь - Сэмюэл Грингард

Правительство и коммерческие компании тоже не сидят сложа руки. В марте 2014 г. несколько крупных и влиятельных промышленных корпораций, в том числе AT & T, Cisco Systems, GE, IBM и Intel, объявили, что намерены сотрудничать в целях разработки технических стандартов, которые позволят подключать датчики, предметы и крупные промышленные системы оборудования. В Белом доме и правительственных организациях поддержали эту инициативу. Вместе эти группы стремятся вывести взаимодействие технических средств на новый уровень. Аби Ингле, старший вице-президент группы усовершенствованных решений в компании AT & T, так описал эти текущие задачи в статье для New York Times: «Будучи отдельной отраслью, мы пришли к выводу, что для развития Интернета вещей необходимо повысить эксплуатационную совместимость, улучшить составляющие элементы и усовершенствовать стандарты»{24}.

Необходимость единых стандартов и протоколов на самом деле касается всего, от потребления электричества и заряда аккумуляторов небольшими приборами до способов взаимодействия и обмена данными между устройствами. Единые стандарты нужны для кабельных технологий, бухгалтерского учета и платежных систем разных операторов данных. Потребность в единых стандартах актуальна для способа размещения компаниями информации в крупных базах данных и их подходов к решению вопроса безопасности. Без общих стандартов – а также четких требований в области управления данными – весь огромный экономический и практический потенциал Интернета вещей не будет реализован.

Подход к кривой восприятия

Интернет вещей сталкивается с гораздо более трудными препятствиями, чем просто технические стандарты. Еще есть деньги, время и ресурсы, необходимые, чтобы привести унаследованные системы, оборудование и обширные промышленные системы в соответствие с текущими техническими стандартами. На модернизацию, переоборудование или полную замену устаревших технологий могут уйти годы, если не десятилетия. А предприятия и компании склонны обновлять свои технические системы не тогда, когда появляются новые технологии, а когда старое оборудование вырабатывает свой ресурс или когда существует очевидная возможность получить выгоду от вложения средств.

Конечно, предпочтения потребителей, технические возможности и условия ведения бизнеса меняются. Первопроходцы, возможно, осознают пользу от подключенной среды, и некоторые получат серьезные преимущества перед конкурентами. Но первая волна последователей технологии всегда рискует либо оказаться в тупике, либо столкнуться с необходимостью нести дополнительные расходы, чтобы в будущем иметь возможность работать с новыми системами. По мере того как технологичная среда укрепляет свои позиции, цены снижаются, а производители и потребители подтверждают жизнеспособность технологий, ситуация постепенно достигает той поворотной точки, когда технологии проникают в массы.

Некоторые компании уже добились серьезного повышения производительности и экономии средств, перейдя на подключенные устройства и системы. Например, глобальный производитель авиалайнеров Airbus разработал систему умного завода{25}. Благодаря технологиям радиочастотной идентификации она позволяет в реальном времени отслеживать работу инструментов, средств материально-технического обеспечения и производство крыльев. Помимо прочего, система выявляет этапы, процессы и последовательности действий с недостаточно высокой производительностью. Также эта система определяет, где находятся инструменты и оборудование в каждый момент. Сейчас компания уже отслеживает более 3000 деталей каждого самолета, используя для этого пассивные радиочастотные метки.

Транспортное управление Швеции контролирует подвижный состав в пределах железнодорожных путей общей протяженностью 13 000 км. Благодаря подключенным системам оно снизило производственные и эксплуатационные затраты как минимум на 5 %. Что более важно, по словам менеджера проекта радиочастотной идентификации Леннарта Андерсона, заблаговременное обнаружение неисправностей значительно снижает риск повреждения путей или крушения поезда. А подобные неисправности обойдутся в сотни раз дороже и причинят немалый ущерб не только системе, но и людям. При этом, без сомнения, пострадает также качество сообщения между географическими точками. Наконец, технологии сокращают объем бумажной работы и ручного контроля, что экономит время и снижает количество ошибок.

Подобные результаты – лишь малая часть того, что могут дать нам подключенные системы. Как только поставщики деталей и комплектующих для Airbus и Транспортного управления Швеции – а также множества других компаний во всех отраслях – начинают интегрировать и встраивать датчики в свое оборудование, технические возможности невероятным образом усложняются. Внезапно компоненты и подкомпоненты оборудования уже говорят друг с другом и обмениваются важной для эксплуатации информацией. Эта комплексная среда (с применением нужного программного обеспечения) станет служить основой для умных машин, умных заводов и даже умных городов.

Разработка лучшего датчика

Датчики – это глаза, уши, нос и пальцы Интернета вещей. Именно они, по сути, являются той волшебной силой, что приводит Интернет вещей в действие. За последние 25 лет все более сложные и мелкие датчики, электронные устройства и средства нанотехнологий переопределили множество разнообразных потребительских и бизнес-систем. Например, исследователи из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии разработали крошечную «лабораторию на чипе», которая может выполнять разнообразные задачи, включая обнаружение токсичных газов, изготовление интегральных схем и анализ биологических молекул{26}.

Сегодня устройства могут отслеживать и измерять самые малые концентрации загрязнений или токсических веществ в атмосфере и воде. С помощью измерения вибрации они обнаруживают крайне незначительные изменения в сооружениях типа мостов и туннелей. Датчики позволяют автомобилям самостоятельно парковаться, а также определять, что другой автомобиль на дороге находится слишком близко. Датчики движения в системах видеонаблюдения и безопасности подают сигнал тревоги, если происходит значимое событие или изменение. Это позволяет человеку быстро проанализировать ситуацию и определить, существует ли проблема. Кроме того, такие датчики предоставляют свидетельства в случае ограбления или более серьезного преступления.

Конечно, в наши дни существуют тысячи разных типов датчиков, среди которых датчики света, звука, магнитного поля, движения, влаги, касания, гравитации, электричества, химических веществ и многого другого. В прошлом многие из них для определения условий окружающей среды использовали аналоговые и другие низкотехнологичные методы. Например, люди веками пользовались термометрами со стеклянными трубками с ртутью, измеряя расширение и сжатие жидкости в пределах калиброванного устройства. Точно так же в основе барометров, приборов для измерения влажности и прочих устройств лежали изменения давления и других показателей физической среды. Эти устройства были чрезвычайно полезны на плоской земле неподключенных аналоговых устройств.

Но цифровые технологии изменили эту формулу. Современная микроэлектроника измеряет гораздо больше и гораздо точнее, чем самые совершенные аналоговые и механические устройства прошлого. Она сочетает множество функций на одной микросхеме и, работая на обычном бинарном коде, передает и получает данные в реальном времени. Более того, если подключить множество сенсорных устройств или встроить их в оборудование (например, в роботизированные устройства), можно получить глубокое понимание взаимосвязей различных факторов и систем физического мира. Говоря проще, эта технология смело увлекает нас туда, куда еще не ступала нога человека.

Одна из самых интересных областей сенсорной технологии касается микроэлектромеханических систем, которые можно соединить в так называемые ячеистые сети или сети интеллектуальной пыли, а затем относительно легко внедрить их в разнообразные электронные компоненты и системы. Эти крошечные устройства с автономным питанием, часто размером меньше, чем 2 × 2 мм (таков размер частички пыли, откуда и взялось название), могут быть оборудованы аналого-цифровыми преобразователями, которые позволяют более старым устройствам передавать данные в Интернет вещей. Кроме того, эти датчики, предназначенные для измерения всего, от освещения и давления до вибрации и магнитного поля, стоят теперь меньше $1 за штуку, что в десять раз дешевле, чем несколько лет назад. Это делает их достаточно экономичным средством для общего и широкого применения в таких разных сферах, как медицина и метеорология.