A tárgyak internete ( eng. internet of things , IoT ) a fizikai objektumok ( "dolgok" ) közötti adatátviteli hálózat fogalma , amely beépített eszközökkel és technológiákkal van felszerelve az egymással vagy a külső környezettel való interakcióhoz . ] . Feltételezhető, hogy az ilyen hálózatok szervezése képes a gazdasági és társadalmi folyamatok átstrukturálására, kiküszöbölve az emberi részvétel szükségességét egyes akciókban és műveletekben [2] .
A koncepciót 1999-ben fogalmazták meg a rádiófrekvenciás azonosító eszközök széles körű elterjedésének lehetőségeinek megértéseként a fizikai objektumok egymással és a külső környezettel való kölcsönhatásában. A 2010-es évektől a koncepció változatos technológiai tartalommal való megtöltése, gyakorlati megoldások bevezetése az informatikában stabil trendnek számít [3] , elsősorban a vezeték nélküli hálózatok elterjedése , a számítási felhő megjelenése , a gépi fejlesztések miatt. gépek közötti interakciós technológiák, valamint az IPv6 -ra való aktív átállás kezdete [4] és a szoftver által definiált hálózatok fejlesztése .
Ennek fogalmát és kifejezését [5] először a Massachusetts Institute of Technology Auto-ID Labs kutatócsoportjának alapítója, Kevin Ashton [6] fogalmazta meg 1999-ben a Procter & Gamble vezetőségének tartott előadásán . Az előadás arról szólt, hogy az RFID címkék átfogó implementációja hogyan tudja átalakítani a vállalat ellátási lánc menedzsment rendszerét [7] .
2004-ben a Scientific American kiadott egy kiterjedt cikket [8] a "dolgok internete"-nek szentelve, világosan bemutatva a koncepció otthoni használatban rejlő lehetőségeit: a cikk szemlélteti a háztartási gépek ( ébresztőóra , légkondicionáló ), otthoni rendszerek ( kerti öntözőrendszer , biztonsági rendszer , világítási rendszer), érzékelők ( hő- , fény- és mozgásérzékelők ) és „dolgok” (például azonosító címkével ellátott gyógyszerek ) kommunikációs hálózatokon ( infravörös , vezeték nélküli , tápegységen keresztül) lépnek kapcsolatba egymással és alacsony feszültségű hálózatok) és teljesen automatikus folyamatvégrehajtást biztosítanak (kapcsolja be a kávéfőzőt, változtassa meg a világítást, emlékeztesse a gyógyszer szedésére, tartsa a hőmérsékletet, öntözze a kertet, takarítson meg energiát és szabályozza a fogyasztását ). Önmagukban a bemutatott otthonautomatizálási lehetőségek nem jelentek újdonságot, de a kiadványban a hangsúly az eszközök és „dolgok” egyetlen internetes protokollok által kiszolgált számítógépes hálózatba való egyesítésére, valamint a „dolgok internete” speciális jelenségként való figyelembevételére hozzájárult a fogalom egyre nagyobb népszerűségnek örvend [2] .
A Nemzeti Hírszerzési Tanács 2008-as jelentése a tárgyak internetét a hat bomlasztó technológia közé sorolja , jelezve, hogy a széles körben elterjedt és a fogyasztók számára láthatatlan, az olyan általános dolgok internetes oldalakká való átalakítása, mint a termékek csomagolása, bútorok, papíralapú dokumentumok, jelentősen növelheti a kockázatokat. a nemzeti információbiztonság területén [9] .
A 2008-tól 2009-ig tartó időszakot tartják a Cisco elemzői „a tárgyak internetének igazi születésének”, hiszen becsléseik szerint ebben az időszakban haladta meg a globális hálózatra kapcsolt eszközök számát a Föld [10] , így „az internetes emberek” a „dolgok internetévé” váltak.
2009 óta az Európai Bizottság támogatásával évente megrendezik Brüsszelben az „Internet of Things” [11] [12] konferenciát, ahol európai biztosok és európai parlamenti képviselők , európai országok kormánytisztviselői, cégvezetők tartanak jelentést . mint például az SAP , a SAS Institute , a Telefónica , a nagy egyetemek és kutatólaboratóriumok vezető tudósai.
A 2010-es évek eleje óta a "dolgok internete" vált a "köd számítástechnika" paradigma hajtóerejévé , amely a felhőalapú számítástechnika alapelveit az adatközpontoktól terjeszti el számos, egymással kölcsönhatásban lévő, földrajzilag elosztott eszközig, amelyet "internetnek" neveznek. of Things" platform [13] [14] .
A Gartner 2011 óta a „dolgok internetet” az új technológiák általános hype-ciklusában a „technológiai kiváltó” szakaszba helyezi, jelezve a több mint 10 éves kialakulási időszakot, 2012 óta pedig egy speciális „dolgok internete-hype”-et. ciklus” időszakonként megjelent [15] .
A fizikai világ tárgyainak bevonása a "dolgok internetébe", amelyek nem feltétlenül vannak felszerelve az adathálózatokhoz való csatlakozás eszközeivel, megköveteli az ilyen objektumok ("dolgok") azonosítására szolgáló technológiák alkalmazását. Bár az RFID technológia volt a lendület a koncepció megjelenéséhez, az automatikus azonosításhoz használt összes eszköz ilyen technológiaként használható : optikailag felismerhető azonosítók ( vonalkódok , Data Matrix , QR kódok ), valós idejű helymeghatározó eszközök. A "dolgok internete" átfogó elterjedésével fontos az objektumazonosítók egyediségének biztosítása, ami viszont szabványosítást igényel.
Az internetes hálózatokhoz közvetlenül kapcsolódó objektumok esetében a hagyományos azonosító a hálózati adapter MAC címe , amely lehetővé teszi az eszköz azonosítását link szinten, miközben a rendelkezésre álló címek köre gyakorlatilag kimeríthetetlen (2 48 cím a MAC-48-ban space), és a hivatkozási réteg azonosítójának használata nem túl kényelmes az alkalmazások számára. Az ilyen eszközök számára szélesebb azonosítási lehetőséget biztosít az IPv6 protokoll , amely a Föld lakosánként legalább 300 millió eszközt biztosít egyedi hálózati rétegcímekkel.
A mérőeszközök kiemelt szerepet töltenek be a tárgyak internetében, amelyek a külső környezetről szóló információk gépi olvasható adatokká történő átalakítását biztosítják, és ezáltal a számítási környezetet értelmes információkkal töltik meg. A mérőműszerek széles osztályát használják az elemi érzékelőktől (például hőmérséklet, nyomás, megvilágítás), a fogyasztásmérő eszközöktől (például intelligens mérőeszközök ) a komplex integrált mérőrendszerekig. Az „Internet of Things” koncepció keretében alapvető fontosságú a mérőműszerek hálózatba kapcsolása (például vezeték nélküli szenzorhálózatok , mérőkomplexumok), aminek köszönhetően lehetőség nyílik gép-gép interakciós rendszerek kiépítésére.
A "dolgok internete" megvalósításának speciális gyakorlati problémájaként a mérőműszerek maximális autonómiájának biztosításának szükségességét mindenekelőtt az érzékelők tápellátásának problémája említi. Hatékony megoldások keresése, amelyek autonóm tápellátást biztosítanak az érzékelők számára ( fotocellák használata , rezgési energia, légáramlás átalakítása, vezeték nélküli elektromos átvitel használata ), lehetővé teszi a szenzorhálózatok méretezését a karbantartási költségek növelése nélkül (akkumulátorcsere vagy érzékelő akkumulátorok újratöltése formájában).
A lehetséges adatátviteli technológiák spektruma a vezeték nélküli és vezetékes hálózatok összes lehetséges eszközét lefedi .
A vezeték nélküli adatátvitelnél különösen fontos szerepet játszanak a „dolgok internete” felépítésében olyan tulajdonságok, mint a hatékonyság alacsony sebességnél, a hibatűrés, az alkalmazkodóképesség, az önszerveződési lehetőség. Ennek a kapacitásnak a fő érdekessége az IEEE 802.15.4 szabvány , amely meghatározza a fizikai réteget és a hozzáférés-vezérlést az energiahatékony személyi hálózatok szervezéséhez, és olyan protokollok alapja, mint a ZigBee , WirelessHart , MiWi , 6LoWPAN , LPWAN .
A vezetékes technológiák közül a PLC - megoldások fontos szerepet játszanak a dolgok internetének elterjedésében - az adatátviteli hálózatok távvezetékeken keresztüli kiépítésére szolgáló technológiák , mivel sok alkalmazás hozzáfér az elektromos hálózatokhoz (például automaták , ATM -ek , intelligens fogyasztásmérők , világítás a vezérlők kezdetben a hálózati tápegységhez vannak csatlakoztatva). A 6LoWPAN , amely az IEEE 802.15.4 és a PLC felett egyaránt megvalósítja az IPv6 réteget, mivel az IETF által szabványosított nyílt protokoll , különösen fontos a "dolgok internete" [16] fejlesztése szempontjából .
Az IoT-eszközök [17] alkalmazásainak hatalmas készletét gyakran fogyasztói, kereskedelmi, ipari és infrastrukturális területekre osztják [18] [19] .
Egyre több IoT-eszköz készül fogyasztói használatra, beleértve a csatlakoztatott járműveket, az otthoni automatizálást , az intelligens ruházatot , a csatlakoztatott egészségügyi ellátást és a távfelügyeleti képességgel rendelkező készülékeket [20] .
Intelligens otthonAz IoT-eszközök az otthonautomatizálás tágabb fogalmának részét képezik , amely magában foglalhatja a világítást, a fűtést és a légkondicionálást, a média- és biztonsági rendszereket, valamint a videó megfigyelő rendszereket [21] [22] . A hosszú távú előnyök közé tartozhat az energiamegtakarítás a világítás és az elektronika automatikus lekapcsolásával, vagy a házban lakók tájékoztatásával a használatról [23] .
Az okosotthon vagy automatizált otthon alapulhat olyan platformon vagy hubokon, amelyek intelligens eszközöket és készülékeket vezérelnek [24] . Például az Apple HomeKit segítségével a gyártók otthoni termékeiket és tartozékaikat egy iOS-eszközön lévő alkalmazás segítségével vezérelhetik, mint például az iPhone és az Apple Watch [25] [26] . Ez lehet egy dedikált alkalmazás vagy natív iOS -alkalmazások , például a Siri . Ez kimutatható a Lenovo Smart Home Essentials esetében, amely egy olyan okosotthoni eszköz, amely az Apple Home alkalmazáson vagy a Siri-n keresztül vezérelhető Wi-Fi kapcsolat nélkül [27] . Vannak dedikált intelligens otthoni hubok is, amelyeket önálló platformként kínálnak különféle intelligens otthoni termékek, köztük az Amazon Echo , a Google Home , az Apple HomePod és a Samsung SmartThings Hub összekapcsolására [28] . A kereskedelmi rendszereken kívül számos nem szabadalmaztatott nyílt forráskódú ökoszisztéma létezik, köztük a Home Assistant, az OpenHAB és a Domoticz [29] [30] .
IdősgondozásAz okosotthon egyik legfontosabb alkalmazása a fogyatékkal élők és az idősek segítése. Ezek az otthoni rendszerek kisegítő technológiát alkalmaznak a tulajdonos speciális igényeinek kielégítésére [31] . A hangvezérlés segítheti a látás- és mozgássérült felhasználókat, míg a hangosbemondó rendszerek közvetlenül csatlakoztathatók a hallássérült felhasználók által viselt cochleáris implantátumokhoz [32] . További biztonsági funkciókkal is felszerelhetők. Ezek a funkciók magukban foglalhatnak olyan érzékelőket, amelyek figyelik az egészségügyi vészhelyzeteket, például eséseket vagy rohamokat [33] . Az így alkalmazott intelligens otthon technológia nagyobb szabadságot és magasabb életminőséget biztosíthat a felhasználóknak.
Az IoT-eszközök távoli állapotfigyelő és vészhelyzeti riasztási rendszerek biztosítására használhatók. Ezek az állapotfigyelő eszközök a vérnyomás- és pulzusmérőktől a speciális implantátumok megfigyelésére alkalmas fejlett eszközökig terjedhetnek , mint például a pacemakerek , a Fitbit elektronikus karszalagok vagy a fejlett hallókészülékek [34] . Egyes kórházak megkezdték az „okoságyak” bevezetését, amelyek képesek érzékelni, mikor vannak elfoglalva, és mikor próbál felkelni a páciens. Ön is képes beállítani, hogy megfelelő nyomást és betegtámogatást biztosítson az ápolók kézi beavatkozása nélkül [35] .
A bentlakásos létesítmények speciális szenzorokkal is felszerelhetők az idősek egészségi állapotának és általános jólétének figyelemmel kísérésére, valamint a megfelelő kezelés biztosítására és a terápia révén az elvesztett mobilitás visszaszerzésére [36] . Ezek az érzékelők intelligens érzékelők hálózatát hoznak létre, amelyek képesek értékes információk gyűjtésére, feldolgozására, továbbítására és elemzésére különféle környezetben, például otthoni megfigyelő eszközök csatlakoztatása a kórházi rendszerekhez. Más, az egészséges életmódot ösztönző fogyasztói eszközök, például csatlakoztatott mérlegek vagy hordható szívmonitorok is elérhetők az IoT-vel [37] . Születés előtti és krónikus betegek számára is elérhetők az átfogó egészségügyi monitorozáshoz IoT-platformok, amelyek segítenek kezelni a létfontosságú egészségügyi tüneteket és a visszatérő gyógyszerszükségleteket [38] .
A műanyagból és szövetből készült elektronikai gyártási módszerek fejlődése lehetővé tette ultra alacsony költségű, könnyen használható IoMT érzékelők létrehozását. Ezek az érzékelők a szükséges RFID elektronikával együtt papírra vagy elektronikus textíliára is előállíthatók vezeték nélküli tápellátású eldobható érzékelőeszközökhöz [39] . Alkalmazásokat hoztak létre az ellátás helyén végzett orvosi diagnosztikához, ahol fontos a hordozhatóság és a rendszer alacsony bonyolultsága [40] .
2018-tól az IoMT-t nemcsak a klinikai laboratóriumi iparban, hanem az egészségügyben és az egészségbiztosításban is alkalmazzák. Az egészségügyi ágazatban az IoMT jelenleg lehetővé teszi az orvosok, betegek és mások, például beteggondozók, nővérek, családtagok stb. számára, hogy részei legyenek egy olyan rendszernek, ahol a betegrekordokat adatbázisban tárolják, lehetővé téve az orvosok és más egészségügyi személyzet számára, hogy hozzáférjenek a betegek információihoz. [41] . Ezen túlmenően az IoT-alapú rendszerek betegközpontúak, ami rugalmasságot kínál a páciens egészségi állapota tekintetében. Az IoMT a biztosítási ágazatban hozzáférést biztosít a legjobb és új típusú dinamikus információkhoz. Ide tartoznak az olyan szenzoralapú megoldások, mint a bioszenzorok, hordható eszközök, csatlakoztatott orvosi eszközök és mobilalkalmazások az ügyfelek viselkedésének nyomon követésére. Ez pontosabb jegyzéshez és új árazási modellekhez vezethet [42] .
A dolgok internete alkalmazása az egészségügyben alapvető szerepet játszik a krónikus betegségek kezelésében, valamint a betegségek megelőzésében és leküzdésében. A távfelügyeletet hatékony vezeték nélküli megoldások csatlakoztatása teszi lehetővé. Az összekapcsolhatóság lehetővé teszi a szakemberek számára, hogy betegadatokat gyűjtsenek, és kifinomult algoritmusokat alkalmazzanak az egészségügyi adatok elemzésére [43] .
KözlekedésA tárgyak internete elősegítheti a kommunikáció, az irányítás és az információfeldolgozás integrálását a különböző közlekedési rendszerek között. A tárgyak internete alkalmazása a közlekedési rendszerek minden aspektusára kiterjed (azaz jármű [44] , infrastruktúra és járművezető vagy felhasználó). A közlekedési rendszer ezen összetevői közötti dinamikus kölcsönhatás lehetővé teszi a járművek közötti és a járműveken belüli kommunikációt, az intelligens forgalomirányítást [44] , az intelligens parkolást, az elektronikus útdíjszedési rendszereket , a logisztikát és a flottakezelést, a járműkezelést, a biztonságot és a közúti segítségnyújtást [45] .
Az Ipari Dolgok Internete , más néven IIoT, adatokat fogad és elemzi a csatlakoztatott berendezésektől, működési technológiától (OT), helyektől és személyektől. Az üzemi technológiai (OT) felügyeleti eszközökkel kombinálva az IIoT segít az ipari rendszerek szabályozásában és vezérlésében. Ezenkívül ugyanez a megvalósítás megvalósítható az eszközelhelyezési nyilvántartások automatikus frissítésére az ipari tároló létesítményekben, mivel az eszközök a kis propellertől a teljes hajtómű alkatrészéig terjedhetnek, és az ilyen eszközök helytelen elhelyezése a munkaidő és a pénz elvesztegetett százalékát eredményezheti. .
GyártásA tárgyak internete különféle ipari eszközök csatlakoztatását is lehetővé teszi, amelyek felderítés, azonosítás, feldolgozás, kommunikáció, működtetés és hálózatépítés funkcióval rendelkeznek [46] . A gyártóberendezések hálózati vezérlése és menedzselése, az eszköz- és helyzetkezelés vagy a gyártási folyamatkezelés lehetővé teszi az IoT használatát ipari alkalmazásokhoz és intelligens gyártáshoz [47] . Az intelligens IoT-rendszerek lehetővé teszik az új termékek gyors előállítását és optimalizálását, valamint a termékszükségletek gyors reagálását.
A folyamatirányítási automatizálás digitális vezérlőrendszerei , a kezelői eszközök és a berendezések biztonságának optimalizálását szolgáló szervizinformációs rendszerek az IIoT hatáskörébe tartoznak [48] . Az IoT a vagyonkezelésben is alkalmazható prediktív karbantartás, statisztikai értékelés és mérések segítségével a maximális megbízhatóság biztosítása érdekében [49] . Az ipari vezérlőrendszerek integrálhatók intelligens hálózatokkal az energiafogyasztás optimalizálása érdekében. A mérést, az automatizálás vezérlését, az üzem optimalizálását, az egészség- és biztonságmenedzsmentet és egyéb funkciókat hálózati érzékelők biztosítják.
Az általános gyártás mellett a dolgok internetét az iparosítási folyamatok építésére is használják [50] .
MezőgazdaságA mezőgazdaságban számos IoT-alkalmazás létezik [51] , például a hőmérsékletre, csapadékra, páratartalomra, szélsebességre, kártevőfertőzésre és talajösszetételre vonatkozó adatok gyűjtése. Ezek az adatok felhasználhatók a gazdálkodási gyakorlatok automatizálására, megalapozott döntések meghozatalára a minőség és a mennyiség javítására, a kockázatok és a hulladékok minimalizálására, valamint a termésgazdálkodáshoz szükséges erőfeszítések csökkentésére. A gazdálkodók például már messziről is nyomon követhetik a talaj hőmérsékletét és nedvességtartalmát, és még az IoT-adatokat is precíz műtrágyázási programokhoz alkalmazhatják [52] . Az általános cél az, hogy a szenzoradatok a gazdálkodó gazdaságával kapcsolatos tudásával és intuíciójával kombinálva elősegítsék a gazdaság termelékenységének javítását és a költségek csökkentését.
2018 augusztusában a Toyota Tsusho együttműködött a Microsofttal , hogy haltenyésztési eszközöket hozzon létre a Microsoft Azure Application Suite for IoT-technológiáinak felhasználásával a vízgazdálkodással kapcsolatban. A részben a Kindai Egyetem kutatói által kifejlesztett vízszivattyús mechanizmusok mesterséges intelligenciát használnak a futószalagon lévő halak számának megszámlálására, a halak számának elemzésére és a vízáramlás hatékonyságának meghatározására a halak által szolgáltatott adatok alapján [53]. . A Microsoft Research FarmBeats [54] projektje , amely a TV üres területét használja a farmok összekapcsolására, immár szintén az Azure Marketplace [55] része .
ÉlelmiszerAz elmúlt években széles körben tanulmányozták az IoT-alapú alkalmazások használatát az élelmiszer-ellátási lánc tevékenységeinek javítására [56] . Az RFID technológia bevezetése az élelmiszer-ellátási láncba a készletek és azok mozgásának valós idejű áttekintését, az automatizált szállítási visszaigazolást, a rövid élettartamú termékek logisztikájának hatékonyságának növelését, a környezetvédelmi, az állatállomány és a hűtőlánc monitorozását , valamint a hatékony nyomon követhetőséget eredményezte . 57] . A Loughborough Egyetem kutatói az IoT technológián alapuló innovatív, digitális élelmiszer-hulladék-követő rendszert fejlesztettek ki, amely támogatta a valós idejű döntéshozatalt az élelmiszer-termelés során fellépő élelmiszer-pazarlás problémáinak leküzdésére és csökkentésére. Kifejlesztettek egy teljesen automatizált képfeldolgozáson alapuló rendszert is a burgonyahulladék nyomon követésére egy burgonyacsomagoló üzemben [58] . Jelenleg az IoT bevezetése folyik az élelmiszeriparban az élelmiszerbiztonság javítása, a logisztika javítása, az ellátási lánc átláthatóságának javítása és a hulladék csökkentése érdekében [59] .
A fenntartható városi és vidéki infrastruktúra, például hidak, vasutak, szélerőművek szárazföldi és tengeri működésének nyomon követése és ellenőrzése a dolgok internete egyik kulcsfontosságú alkalmazása. Az IoT infrastruktúra felhasználható minden olyan esemény vagy szerkezeti feltételek változásának nyomon követésére, amelyek veszélyeztethetik a biztonságot és növelhetik a kockázatot. A tárgyak internete költségmegtakarítás, időmegtakarítás, jobb munkanapminőség, papírmentes munkafolyamat és nagyobb termelékenység révén az építőipar javát szolgálhatja. Ezzel gyorsabb döntéseket hozhat, és pénzt takaríthat meg a valós idejű adatelemzéssel. Használható a javítási és karbantartási munkák hatékony megtervezésére is a különböző szolgáltatók és ezen létesítmények használói közötti feladatok összehangolásával. Az IoT-eszközök a kritikus infrastruktúrák, például a hajókhoz való hozzáférést biztosító hidak kezelésére is használhatók. Az IoT-eszközök használata az infrastruktúra figyelésére és működtetésére valószínűleg javítja az incidenskezelést és a katasztrófaelhárítási koordinációt, valamint a szolgáltatás minőségét, az üzemidőt és csökkenti a működési költségeket az infrastruktúrával kapcsolatos minden területen [60] . Még az olyan területek is profitálhatnak az automatizálásból és optimalizálásból, mint a hulladékgazdálkodás, amelyet a dolgok internete segítségével lehet megvalósítani [61] .
EnergiagazdálkodásJelentős számú energiafogyasztó eszköz (például lámpák, készülékek, motorok, szivattyúk stb.) már integrált internetkapcsolatot, lehetővé téve számukra, hogy interakcióba lépjenek a közművekkel, nem csak az energiatermelés kiegyensúlyozása érdekében , hanem általában az energiafogyasztás optimalizálását is. Ezek az eszközök távoli felhasználókezelést vagy központosított kezelést biztosítanak felhő interfészen keresztül, és lehetővé teszik olyan funkciók végrehajtását, mint az ütemezés (például fűtési rendszerek távoli be- és kikapcsolása, sütők vezérlése, fényviszonyok megváltoztatása stb.). Az intelligens grid egy segédprogram-oldali IoT-alkalmazás; rendszerek energiával és villamos energiával kapcsolatos információkat gyűjtenek és dolgoznak fel a villamosenergia-termelés és -elosztás hatékonyságának javítása érdekében [62] . Az Advanced Metering Infrastructure (AMI) segítségével az internetre csatlakoztatott eszközök segítségével a közművek nemcsak adatokat gyűjtenek a végfelhasználóktól, hanem az elosztási automatizálási eszközöket is kezelik, például transzformátorokat [34] .
Környezeti monitoringAz IoT-alkalmazások környezetfigyelésre jellemzően érzékelőket használnak a környezet védelmére [63] a levegőminőség [64] vagy a víz, a légkör vagy a talajviszonyok [65] figyelésével, és olyan területeket is magukban foglalhatnak, mint például a vadon élő állatok mozgásának és élőhelyeinek megfigyelése [66]. . Az internethez kapcsolódó, korlátozott erőforrásokkal rendelkező eszközök fejlesztése azt is jelenti, hogy más alkalmazásokat, például földrengés- vagy szökőár korai figyelmeztető rendszereket is használhatnak a segélyszolgálatok a jobb segítségnyújtás érdekében. Ebben az alkalmazásban az IoT-eszközök jellemzően nagy földrajzi területet fednek le, és mobilak is lehetnek. Azzal érveltek, hogy az IoT által a vezeték nélküli érzékelés terén elért szabványosítás forradalmasítja a területet [67] .
Living LabA tárgyak internete integrációjának egy másik példája a Living Lab , amely integrálja és integrálja a kutatási és innovációs folyamatokat, az emberek köz- és magánszféra közötti partnerségében hozva létre. Jelenleg 320 élő labor működik, amelyek az IoT-t használják az érdekelt felek közötti együttműködésre és tudásmegosztásra az innovatív és technológiai termékek közös létrehozása érdekében. Ahhoz, hogy a vállalatok IoT-szolgáltatásokat vezessenek be és fejleszthessenek az intelligens városok számára, ösztönzőkkel kell rendelkezniük. A kormányok kulcsszerepet játszanak az intelligens városokkal kapcsolatos projektekben, mivel a politikai változások hozzásegítik a városokat az IoT átvételéhez, amely biztosítja a felhasznált erőforrások hatékonyságát, eredményességét és pontosságát. Például a kormány adókedvezményeket és olcsó bérleti díjakat biztosít, javítja a tömegközlekedést, és olyan környezetet kínál, ahol az induló vállalkozások, a kreatív iparágak és a multinacionális cégek együtt alkothatnak, megoszthatják a közös infrastruktúrát és munkaerőpiacot, és kihasználhatják a helyi technológiákat, gyártást. folyamatok és tranzakciós költségek. A technológiai fejlesztők és a város vagyonát kezelő kormányzatok közötti kapcsolat kulcsfontosságú ahhoz, hogy a felhasználók hatékonyan biztosítsák az erőforrásokhoz való nyílt hozzáférést [68] .
A Katonai Dolgok Internete (IoMT) a tárgyak internete technológiájának katonai alkalmazása hírszerzési , megfigyelési és egyéb, harccal kapcsolatos célokra [69] . Ez nagymértékben függ a városi hadviselés jövőbeli kilátásaitól, és magában foglalja az érzékelők, lőszerek, járművek, robotok, ember által viselhető biometrikus adatok és más intelligens technológiák használatát, amelyek relevánsak a csatatéren [70] .
"A dolgok internete a csatatéren"Az Internet of Things on the Battlefield (IoBT) az Egyesült Államok Hadseregének Kutatólaboratóriuma (ARL) által kezdeményezett és működtetett projekt, amely az IoT-vel kapcsolatos alaptudományokra összpontosít, amelyek a hadsereg katonáit felhatalmazza [71] . 2017-ben az ARL elindította a Battlefield Internet of Things Collaborative Research Alliance-t (IoBT-CRA), amely működőképes együttműködést hozott létre az ipar, az egyetemek és a katonai kutatók között az IoT-technológiák elméleti alapjainak és katonai műveletekben való alkalmazásaik fejlesztése érdekében [72] [73 ]. ] .
"A dolgok óceánja" projektAz Ocean of Things Project egy DARPA által vezetett program , amelynek célja a tárgyak internete létrehozása az óceán nagy területein a környezeti és a hajók tevékenységére vonatkozó adatok gyűjtése, monitorozása és elemzése céljából. A projekt körülbelül 50 000 úszó telepítését foglalja magában, amelyek passzív érzékelőket tartalmaznak, amelyek önállóan észlelik és nyomon követik a katonai és kereskedelmi hajókat egy felhőhálózaton belül [74] .
Számos intelligens vagy aktív csomagolási alkalmazás létezik, ahol QR-kódot vagy NFC -címkét rögzítenek a termékhez vagy annak csomagolásához. Maga a címke passzív, de tartalmaz egy egyedi azonosítót (általában egy URL -t), amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy okostelefonon keresztül hozzáférjen a termékkel kapcsolatos digitális tartalmakhoz [75] . Szigorúan véve az ilyen passzív objektumok nem részei a Dolgok Internetének, de a digitális interakciót elősegítő eszköznek tekinthetők [76] . Az "Internet of Packaging" kifejezést olyan alkalmazások leírására találták ki, amelyek egyedi azonosítókat használnak az ellátási láncok automatizálására és a fogyasztók által a digitális tartalom elérése érdekében végzett nagyszabású szkennelésre [77] . Az egyedi azonosítók, így maga a termék hitelesítése másolásérzékeny digitális vízjellel vagy másolásészlelési mintával lehetséges QR-kód beolvasásakor [78] , míg az NFC címkék titkosíthatják a kommunikációt [79] .
A dolgok internetének fő jelentős trendje az elmúlt években az internethez csatlakoztatott és általa vezérelt eszközök robbanásszerű növekedése [80] . Az IoT-technológia alkalmazási körének széles skálája azt jelenti, hogy a funkciók eszközenként nagyon eltérőek lehetnek, de vannak olyan kulcsfontosságú funkciók, amelyek a legtöbbnél közösek.
A tárgyak internete lehetőséget teremt a fizikai világ közvetlenebb integrálására a számítógépes rendszerekbe, ami hatékonyságnövekedést, gazdasági előnyöket és csökkentett emberi terhet eredményez [81] [82] [83] [84] .
A környezeti intelligencia és az autonóm vezérlés nem része a tárgyak internete eredeti koncepciójának. A környezeti intelligencia és az autonóm vezérlés szintén nem feltétlenül igényel internetes struktúrákat. Mindazonáltal a kutatásban (például az Intelnél) elmozdulás figyelhető meg a tárgyak internete és az autonóm vezérlés koncepcióinak integrálása felé, és a kezdeti eredmények ebben az irányban az objektumokat tekintik az autonóm tárgyak internete hajtóerejének [85] . Ebben az összefüggésben ígéretes megközelítés a mélyen megerősített tanulás , ahol a legtöbb IoT-rendszer dinamikus és interaktív környezetet biztosít [86] . Egy ügynök (azaz egy IoT-eszköz) intelligens viselkedésének megtanulása egy ilyen környezetben nem oldható meg hagyományos gépi tanulási algoritmusokkal, például felügyelt tanulással. A megerősítő tanulási megközelítéssel a tanuló ügynök meghatározhatja a környezet állapotát (például meghatározhatja a ház hőmérsékletét), műveleteket hajthat végre (például be- vagy kikapcsolhatja a légkondicionálót), és tanulhat a felhalmozott jutalmak maximalizálásával. hogy hosszú távon megkapja.
Az IoT-intelligencia három szinten javasolható: IoT-eszközök, szél-/ ködcsomópontok és felhőalapú számítástechnika [87] . Az intelligens vezérlés és döntéshozatal szükségessége minden szinten az IoT-alkalmazás időérzékenységétől függ. Például egy autonóm jármű kamerájának valós időben kell érzékelnie az akadályokat, hogy elkerülje az ütközést. Ilyen gyors döntéshozatal nem lenne lehetséges, ha adatokat viszünk át a járműből a felhőpéldányokba, és visszaküldjük az előrejelzéseket a járműbe. Ehelyett minden műveletet helyben, a járműben kell végrehajtani. A fejlett gépi tanulási algoritmusok, beleértve a mélytanulást is, integrálása az IoT-eszközökbe a kutatás aktív területe, amelynek célja, hogy az intelligens objektumokat közelebb hozza a valósághoz. Ezenkívül az IoT-adatok elemzésével, a rejtett információk kinyerésével és a felügyeleti döntések előrejelzésével a legtöbbet hozhatja ki az IoT-telepítésből. A tárgyak internete területén a gépi tanulási módszerek széles skáláját alkalmazzák, kezdve a hagyományos módszerektől, mint a regresszió, a támogatási vektorgép és a véletlen erdő , egészen a fejlettekig, mint például a konvolúciós neurális hálózatok , LSTM és variációs autoencoder [88] .
A jövőben a Dolgok Internete egy nem determinisztikus és nyílt hálózattá válhat, amelyben automatikusan szervezett vagy intelligens objektumok (webszolgáltatások, SOA-komponensek) és virtuális objektumok (avatarok) kölcsönhatásba lépnek egymással és képesek önállóan (saját céljaikat követve) cselekedni. vagy közös célok) a kontextustól, a körülményektől vagy a környezettől függően. A kontextuális információk gyűjtésén és elemzésén keresztül megvalósuló autonóm viselkedés, valamint az objektum azon képessége, hogy észlelje a környezetben bekövetkezett változásokat (az érzékelőket érintő meghibásodásokat), és megfelelő mérséklő intézkedéseket hozzon létre, fontos kutatási irányzat, amelyre egyértelműen szükség van a környezetbe vetett bizalom biztosításához. a dolgok internete technológiája [89] . A piacon lévő modern IoT-termékek és -megoldások számos különféle technológiát használnak az ilyen környezettudatos automatizálás támogatására, de az intelligencia kifinomultabb formáira van szükség ahhoz, hogy lehetővé tegyék az érzékelőeszközök és intelligens kiberfizikai rendszerek valós környezetben való alkalmazását [90] .
Az IoT rendszer architektúrája egyszerűsített formában három rétegből áll: 1. réteg: Eszközök, 2. réteg: Edge Gateway és 3. réteg: Felhő. Az eszközök közé tartoznak a hálózati eszközök, például az IoT-berendezésekben használt érzékelők és működtetők, különösen azok, amelyek olyan protokollokat használnak, mint a Modbus , a Bluetooth , a Zigbee vagy a védett protokollokat az élátjáróhoz való csatlakozáshoz. Az élátjáró réteg szenzoros adatgyűjtő rendszerekből, úgynevezett edge gateway-ekből áll, amelyek olyan funkciókat biztosítanak, mint az adatok előfeldolgozása, felhőkapcsolat biztosítása, olyan rendszerek használatával, mint a WebSockets, egy eseményközpont, sőt bizonyos esetekben élelemzés vagy köd-számítás. [91] . Az élátjáró rétegre azért is szükség van, hogy áttekintést nyújtson a felsőbb rétegekben lévő eszközökről a könnyebb kezelés érdekében. Az utolsó réteg egy felhőalkalmazást tartalmaz, amely a dolgok internetéhez készült, mikroszolgáltatási architektúrával, amely jellemzően többnyelvű és eredendően biztonságos HTTPS/OAuth használatával. Különféle adatbázis-rendszereket foglal magában, amelyek szenzoradatokat tárolnak, például idősoros adatbázisokat vagy háttértárolórendszereket (pl. Cassandra, PostgreSQL) használó eszköztárakat. A legtöbb IoT-felhőrendszer felhőrétege tartalmaz eseménysoroló és üzenetküldő rendszert, amely kezeli az összes rétegben előforduló kommunikációt [92] . Egyes szakértők az IoT-rendszer három rétegét élnek, platformnak és vállalati rétegnek minősítették, és ezeket proximity hálózat, hozzáférési hálózat és szolgáltatási hálózat köti össze [93] .
Az Internet of Things alapján a dolgok webe egy IoT alkalmazásréteg-architektúra, amely az IoT-eszközökről származó adatok webalkalmazásokba való konvergenciájára összpontosít, hogy innovatív használati eseteket hozzon létre. Az IoT programozáshoz és információáramláshoz a BPM Everywhere elnevezésű prediktív architektúra iránya, amely a hagyományos folyamatkezelést a folyamatintelligenciával és a hozzáférhetőséggel ötvözi, hogy automatizálja nagyszámú koordinált eszköz kezelését. [94]
2011-ben a világon az IoT-hálózatokhoz kapcsolódó összes eszköz száma meghaladta az internethez csatlakozók számát, és elérte a 4,6 milliárd egységet [95] .
Az IDC szerint a dolgok internetével kapcsolatos területeken a teljes globális befektetés 2016-ban 737 milliárd dollár volt, 2017-ben pedig több mint 800 milliárd; 2021-re 1,4 billió dollár nagyságrendű befektetést jósolnak [96]
Előrejelzés: Az Ericsson becslése szerint 2018-ban a tárgyak internete érzékelőinek és eszközeinek száma meghaladhatja a mobiltelefonok számát , ennek a szegmensnek az összetett éves növekedési üteme 2015-től 2021-ig 23%-os volt, 2021-re pedig 2021-re. hogy körülbelül A világ 28 milliárd csatlakoztatott eszközéből mintegy 16 milliárd lesz ilyen vagy olyan módon összekapcsolva a dolgok internete koncepciójának keretein belül.
Oroszországban2020-ban 2019-hez képest 20%-kal nőtt az IoT-t használó vállalatok aránya az MTS kutatása szerint , az IoT-megoldásokat a cégek 60%-a használja az első 500 RBC -besorolásból . Az MTS tanulmánya szerint 2020 és 2021 között Oroszországban az IoT fejlesztésére fordított befektetések 17%-a az iparban , 15%-a a közlekedésben és a logisztikában , 12%-a az energiaiparban , a lakás- és kommunális szolgáltatásokban , valamint az intelligens ingatlantechnológiákban történik. , a legmagasabb fejlődési ütem pedig a lakás- és kommunális szolgáltató ágazatot mutatja majd, ahol 39%-os növekedést jósolnak. [97]
A PricewaterhouseCoopers szerint 2025-re csak Oroszországban mintegy 7 millió okosotthon -eszközt adnak el [98] . A Nokia and Machina Research and the Company szerint 2025-ben a dolgok ipari internetének globális piaca eléri a 484 milliárd eurós bevételt , a technológia fő alkalmazási területei a lakás- és kommunális szolgáltatások, az egészségügy, az ipar, Smart Home technológiák. A dolgok internete vállalati és fogyasztói piacának teljes volumene az előrejelzések szerint 4,3 billió dollárra nő [95] [99]
Problémák is vannak: a digitális rendszerekkel felszerelt új épületek túlnyomó többségében (az ilyen házak kb. 99%-a) a fejlesztő által megvalósított megoldásokat az alapkezelő nem szolgálja ki, és a lakók nem használják teljes mértékben. A Housing Digitalization Laboratory tanulmánya szerint az Oroszországban létező tárgyak internete platformjai általában a lakóházak kezeléséhez szükséges funkciók legfeljebb 60%-át fedik le . [100]
| Környezeti intelligencia | |
|---|---|
| Fogalmak |
|
| Technológia |
|
| Platformok | |
| Alkalmazás |
|
| Első felfedezők |
|
| Lásd még |
|