2025 будущее икт интернет вещей реферат

Обновлено: 18.05.2024

Интернет вещей – новая технология, с помощью которой можно считывать и анализировать большие объемы информации, поступающие со множества датчиков, установленных на различных устройствах. Все эти большие массивы данных, собранные в одной сети, составляют новый мир, параллельную реальность, в которой промышленное оборудование, бытовые электроприборы, городская инфраструктура, люди и даже животные могут посылать и получать информацию, используя интернет.

Бизнес-компании, которые заметили в Интернете вещей потенциал, уже взяли новую технологию на вооружение и применяют в каждодневной деятельности. Другие предприятия, более консервативного уклада – заняли выжидательную позицию, предпочитая сначала присмотреться к новинке. Тем временем, консалтинговая компания Gartner, специализирующаяся на изучении ИТ-рынка, провела исследование, в рамках которого были опрошены около 500 ИТ-специалистов и руководителей компаний. В опубликованном по результатам опроса докладе говорится, что уже в 2016 году технологии Интернета вещей будут использовать 43% компаний. Международная компания J’son&Partners Consulting прогнозирует, что к 2020 году доля IoT на мировом рынке составит $360 млрд, а в сети будут объединены, ни больше, ни меньше, 34 млрд интернет-вещей. По прогнозам Accenture, к 2030 году вклад промышленного Интернета вещей (IIoT) в мировое производство может составить около $14,2 трлн, что на 11% повысит уровень мирового ВВП.

Сегодня инновационной технологией успешно пользуются самые разные компании – от занятых в сфере здравоохранения до промышленных предприятий. Одним из показательных является пример Michelin. Компания установила на своих шинах датчики – это решение позволило прогнозировать изнашивание продукции. А британская авиакомпания Virgin Atlantic планирует выпускать новые модели самолетов, в которых все детали – от крыла до шасси – будут оснащена мини-датчиками. Информация с каждой детали будет поступать в единый центр – так специалисты смогут проследить за тем, как проходит полет. Более того, при помощи этой информации сотрудники компании смогут предотвращать технические неполадки еще до того, как они приведут к катастрофе.

По прогнозам Accenture, к 2030 году вклад промышленного Интернета вещей (IIoT) в мировое производство может составить около $14,2 трлн, что на 11% повысит уровень мирового ВВП.

Оригинальный способ использования Интернета вещей придумала компания Jonny Walker. Производитель алкогольной продукции оснащает датчиками бутылки. Устройства помогают отслеживать поставки каждой бутылки, общаться с покупателями непосредственно в местах продаж и продолжать коммуникацию с потребителем даже после того, как бутылка откупорена, а напиток выпит.

Интернет вещей может принести пользу не только в промышленности, но и в домашних условиях. Технология позволяет дистанционно управлять домом, контролировать работу бытовой техники, отслеживать показатели счетчиков, а в некоторых случаях и предотвращать аварийные ситуации. Специалисты не исключают, что не за горами тот мир, все составляющие которого будут связаны Глобальной сетью, что позволит им ежесекундно обмениваться информацией.

Интернет вещей очень большая тема в которой каждый аспект может рассматриваться как отдельный реферат умные дома, машины, города, одежда даже сами люди готовы вживлять в себя электронные датчики для упрощения своей жизни. Хоть и по предположению аналитиков к 2025 г. каждая вещь будет подключена к сети стоит узнать, как система интернета вещей появилась и как она работает.

Интернет вещей ( англ. Internet of Things , IoT ) — концепция вычислительной сети физических предметов, оснащённых встроенными технологиями для взаимодействия друг с другом или с внешней средой, рассматривающая организацию таких сетей как явление, способное перестроить экономические и общественные процессы, исключающее из части действий и операций необходимость участия человека.

В период цифролизации общества разнообразные датчики появляются повсеместно, что положительно сказывается на развитие технологии интернета вещей. Различные датчики устанавливаются в садах (обеспечить авто-полив если земля засыхает) или в домах (охранные, температурные, датчики освещения). Отдельной темой для изучения технологии можно отметить технологию создания умных домов или даже городов. Как было написано ранее увеличение датчиков в домах позволят работать совместно для обеспечения более комфортной жизни человека. В пример можно привезти связки умного будильника, кондиционера и смарт-термометра или датчики движения и смарт-лампочки.

Хоть развитие и происходит оно довольно медленное ведь всем датчикам нужно питание, а технология интернета вещей предполагает отсутствие проводов. И приходиться ждать появления более продвинутых автономных источников питания, но в тоже время предполагается, что датчики будут вырабатывать электроэнергию самостоятельно для обеспечения полной автономности.

К тормозящим факторам еще можно отнести:

Практически полное отсутствие безопасности

Урезание рабочих мест в пользу удешевления производства

Повышение уровня угрозы при выходе технологии из строя

Непредсказуемые последствия хакерских атак

Факторов, тормозящих развитие довольно мало, но и их в недалеком будущем перечеркнут развитием различных технологий обеспечения безопасности и устойчивости систем.

К положительным эффектам можно отнести:

Удешевление производимой продукции

Рост производительности как производственной, так и логистической

Повышение удобства жизни

Повышение рационального использования ресурсов

Уменьшение ошибок человеческого характера

Самый мощный двигатель прогресса – лень, благодаря ей появились скороварки, роботы-пылесосы и посудомоечные машины, которые давно взяли на себя бытовые хлопоты. Однако эти изобретения не автономны и не могут функционировать без участия человека, который должен контролировать работу техники, покупать и заменять расходные материалы. Но что если Homo sapiens станет ненужным звеном в доведенных до автоматизма процессах? В этом и заключаются перспективы развития интернета вещей.

Интернет вещей: что это?

Название является калькой с английского Internet of Things (сокращенно IoT) и обозначает концепцию вычислительной сети физических предметов (вещей), которые взаимодействуют c другими устройствами или с внешней средой с помощью встроенных технологий. Интернет вещей – это полностью автоматизированный цикл работы приборов и систем за счет их подключения к беспроводной сети.

Как такое вообще возможно?

Концепция интернета вещей основана на так называемых мультиагентных технологиях , которые позволяют соотносить реальный мир с виртуальным. Для каждого участника физического мира (машины или человека) устанавливается программный агент – объект из виртуального мира с задатками ИИ , который отвечает за интересы реального участника в интернет-реальности.

Виртуальный мир копирует нашу жизнь, но философия намного проще: участники (далее – агенты) следуют заранее установленным правилам.

Агенты принимают данные из внешнего мира, обрабатывают их и планируют действия, которые передают в реальный мир. То есть в примере с кофеваркой агент кофейных зерен скооперируется с агентом сахара, их запросы попадут к агенту покупок, который сообщит человеку о необходимости пополнения запасов или даже закажет доставку – с оглядкой на время и обстоятельства.

Это сложно, но вполне возможно благодаря существованию онтологии – универсального машиночитаемого способа представления знаний. Человек может задать в онтологии логические правила и сформулировать важные концепции для агентов. Целесообразнее всего создать отдельную онтологию для каждой сферы применения и прописать правила взаимодействия между ними.

Факты из истории

История интернета вещей началась с Николы Теслы в 1926 г.: ученый уверял, что в будущем все предметы станут частью всеобщей системы, а приборы, с помощью которых удастся провернуть такой фокус, будут настолько малы, что поместятся в кармане. Однако нашим предшественникам было непросто представить глубину философского осмысления мира ученым и осознать, что истина где-то рядом.

Через 64 года Джон Ромки явил миру первую интернет-вещь, подключив свой тостер к Всемирной паутине , – это стало основой основ.

Идею интернета вещей вывел Кевин Эштон в 1990 г. Ученый впервые сформулировал термин для внедрения радиочастотных меток, сигнал которых покрывал бы обширные территории. Тогда появился Центр автоматической идентификации по изучению радиочастотной идентификации – это стало началом развития системы.

В 2008 году произошел переход от интернета людей к интернету вещей: появилось более 6 млрд устройств с доступом к интернету.

Где используется интернет вещей?

Промышленность. Производство станет автоматизированным: системы мониторинга оповестят о возможных проблемах и сбоях в работе оборудования, а клиент сможет выполнить заказ удаленно.
Медицина. Интернет вещей нужен для того, чтобы персонализировать устройства, помогающие изучать и контролировать жизненные показатели человека, а при необходимости вызвать врача.
Транспорт. В мире интернета вещей не будет пробок – сеть датчиков и сенсоров распознает загруженность и оптимизирует работу транспортных каналов.
Ритейл. Обычные магазины снова станут конкурировать с онлайн-бутиками – будут налажены автоматическая передача и анализ информации о клиенте через POS-терминал.

Интернет вещей сегодня

На сегодняшний день к интернету вещей подсоединено меньше одного процента устройств во всем мире, но со временем количество гаджетов будет становиться все более значительным.

Определение IoT давно на слуху у жителей РФ, и российский интернет вещей не отстает от других стран, ученые разрабатывают собственные проекты.

Что такое интернет вещей?

Исследовательская компания Gartner определяет IoT как сеть физических объектов, содержащих средства для взаимодействия с внешней средой и между собой, а также для передачи сведений о своём состоянии и приёма команд.

Менее абстрактное определение предлагает McKinsey: IoT — это датчики и приводы, встроенные в физические устройства и подключенные к интернету через проводные или беспроводные сети.

Развитием IoT занимаются не только производители устройств, но и специализированные организации, в числе которых Международный союз электросвязи (ITU), Industrial Internet Consortium и IETF.

Другими словами, IoT — это:

Физические/Виртуальные объекты
+
контроллеры/сенсоры/исполнительные механизмы
+
интернет

Таким образом, физический экземпляр элемента IoT представляет собой объект, который

интеллектуален: имеет микроконтроллер и софт для управления;
может информировать или действовать: содержит датчик для измерения каких-либо физических параметров либо исполнительный механизм, работой которого можно управлять;
доступен по сети.

Эталонная модель IoT. Источник: ITU-T Y.4000/Y2060

Разработками архитектуры IoT также занимается Всемирный форум IoT (IoT World Forum, IWF). Это ежегодное событие, в котором участвуют представители бизнеса, государств и научных кругов. Комитет по архитектуре IWF в 2014 году опубликовал свою версию эталонной модели IoT. Она хорошо дополняет вариант, предложенный ITU-T, поскольку IWF уделяет внимание не только уровням устройств и шлюза, но и верхними уровнями, более важным для разработки приложений, промежуточного софта и поддержки промышленного интернета вещей.

Эталонная модель IoT по версии IWF. Источник: Cisco

Каковы ключевые элементы IoT?

Во-первых, это протоколы. Стандартные для интернета протоколы либо оказываются избыточными для IoT, либо не обеспечивают необходимых характеристик для случаев, когда требуется малое время отклика и высокая надёжность сети. Кроме того, процессоры устройств IoT, как правило, имеют невысокую производительность, чтобы сохранять энергопотребление на низком уровне. Это требует разработки сетевых протоколов, специально заточенных под использование в интернете вещей.

Этим занимаются несколько рабочих групп в составе IETF и W3C. Например, адаптацией IPv6 для сетей узлов с ограниченными ресурсами занимается рабочая группа 6lo. Эта группа унаследовала разработки группы 6LoWPAN, которая разрабатывала методы сжатия заголовков пакетов и оптимизации обнаружения соседей. Группа 6lo ориентирована на более широкий спектр протоколов: Bluetooth Low Energy, ITU-T G.9959, DECT Ultra Low Energy, а также протокол MS/TP для сетей RS-485.

Список других рабочих группы IETF, связанных с IoT, и того, чем они занимаются, выглядит так:

DICE — DTLS In Constrained Environments — профиль TLS/DTLS, пригодный для устройств с ограниченными ресурсами;
ACE — Authentication and Authorization for Constrained Environments — (RFC
7744) — механизмы аутентификации для доступа к ресурсам в ограниченных средах;
COSE — CBOR Object Signing and Encryption — упрощенные аналоги CBOR
для методов подписания и шифрования;
6TiSCH — IPv6 Over the TSCH Mode of IEEE 802.15.4e —реализация IPv6 для Time-Slotted Channel Hopping;
LWIG — Lightweight Implementation Guidance (RFC 7228) — общая терминология для сетей с ограниченными узлами (CoAP и IKEv2);
ICNRG — Information-Centric Networking — применимость технологий для сценариев IoT;
CFRG — Crypto Forum —фундаментальные методы шифрования, пригодные для IoT.

Датчики находятся на нижнем уровне стека технологий, составляющих эталонную модель IoT. Они обеспечивают взаимодействие физического и виртуального мира, собирая аналоговые данные и преобразуя их в цифровую форму. Чтобы передать собранную информацию, датчики подключаются к сети и взаимодействуют с серверами и шлюзами, используя протоколы Bluetooth, NFC, RF, Wi-Fi, LoRaWAN и NB-IoT.

Различные типы датчиков. Источник: CircuitDigest

Инфракрасный датчик Toshiba 32C100U2 IR Sensor Board

Развитие технологий позволяет делать датчики очень компактными. Например, 14-разрядный датчик ускорения BHA250, выпускаемый Bosch Sensortec имеет размеры 2,2 × 2,1 × 0,95 мм, но при этом содержит 32-битный микроконтроллер.

Наконец, важнейшую роль играют IoT-платформы. По данным отчёта McKinsey около 40% экономической ценности IoT связано с совместимостью, то есть с тем, как устройства могут взаимодействовать друг с другом. Для раскрытия всех преимуществ интернета вещей нужны не только быстрые каналы связи и экономичные протоколы, но и стандартизация всех уровней функционирования IoT в соответствии с эталонными моделями.

IoT-платформы частично снимают остроту этой проблемы, однако и среди них не наблюдается единства. По состоянию на середину 2017 года агентство IoT Analytics насчитало 450 компаний, предлагающих свои IoT-платформы. Это число меньше, чем список производимых в мире IoT-устройств, но более чем достаточно для того, чтобы создать проблемы совместимости.

Что такое IoT-платформы и зачем они нужны?

Коротко говоря, это решения, обеспечивающие унифицированное взаимодействие между конечными устройствами IoT и сервисами, обрабатывающими данные. А объяснять, почему они важны, начнём издалека.

Исследование Cisco выявило, что 75% проектов, связанных с IoT, терпят неудачу. В опросе приняли участие более 1800 руководителей компаний и ИТ-лидеров, целью опроса было выявление основных барьеров, ограничивающих внедрение интернета вещей на предприятиях. Согласно выводам исследования, основными препятствиями для организаций, желающих внедрить IoT, становятся затраты и сроки реализации проектов. Ещё одним стоп-фактором стала ограниченность экспертных знаний штатных сотрудников.

Устранить эти проблемы позволяет использование решений, обеспечивающих унифицированное взаимодействие между конечными устройствами IoT и сервисами, обрабатывающими данные, — тех самых IoT-платформ.

Но даже если оборудование совместимо с IoT, остаётся открытым вопрос с тем, какие данные необходимо собирать и использовать, как проводить углублённый анализ собранной информации и обеспечить оперативную обратную связь. IoT-платформы как раз и обеспечивают бесшовную интеграцию аппаратных средств с использованием различных типов подключения, передачу данных на подключенные устройства или между ними.

Платформа SPINEX. Источник: Toshiba

SPINEX обеспечивает единое пространство для сбора данных с подключённого оборудования, устройств и продуктов, хранение, визуализацию и анализ собранных данных. Благодаря использованию открытой архитектуры SPINEX может взаимодействовать с различными облачными провайдерами и устройствами. Платформа даёт пользователям три ключевые технологии:

периферийные вычисления: чтобы свести к минимуму задержки в работе сети и выполнить сложную обработку данных, SPINEX разделяет процесс на две части: базовые операции выполняются в режиме реального времени на граничных устройствах, а расширенный анализ выполняют мощные сервера в облаке инфраструктуре;
цифровые двойники: SPINEX использует искусственный интеллект для построения цифровых моделей реальных объектов, что позволяет более эффективно отслеживать изменения обстановки и передавать устройствам необходимые команды;
медиааналитика: разработанная Toshiba технология анализа медиаданных используется для высокоточной идентификации голоса и изображений.

Насколько всё это актуально и куда движется рынок IoT?

Иногда кажется, что дивный мир интернета вещей — не более чем фантастическая картинка. Это не так. В докладе Fortune Business Insights указывается, что мировой рынок Интернета вещей, стоимость которого в 2018 году оценивалась в 190 миллиардов долларов, достигнет к 2026 году 1,11 триллиона долларов, продемонстрировав совокупный темп роста 24,7% в год.

Ожидается, что крупнейшим сегментом рынка будет банковский сектор и сектор финансовых услуг.

Аналитики Gartner сообщают, что в 2019 году количество устройств IoT достигло 14,2 млрд. Компания также прогнозирует, что к 2025 году количество подключённых устройств достигнет уровня в 25 миллиардов.

Прогноз IDC о росте количества подключений IoT

IDC дают ещё более оптимистичный прогноз: к 2025 году к сети интернета вещей будет каждую минуту подключаться 152 200 устройств. Умножив 152 200 на 525 600 (количество минут в году), получим, что в 2025 году интернет вещей будет содержать около 80 миллиардов устройств.

По данным исследования IoT — The Internet of Transformation 2018, опубликованного Juniper Research, ключевыми рынками IoT остаются Северная Америка, Западная Европа, Дальний Восток и Китай. Именно эти регионы обеспечат более 60% всех доходов, связанных с интернетом вещей.

Читайте также: