Esineiden internet ( esim . internet of things , IoT ) on käsite fyysisten objektien ( "asioita" ) välisestä tiedonsiirtoverkosta , joka on varustettu sisäänrakennetuilla työkaluilla ja teknologioilla vuorovaikutukseen keskenään tai ulkoisen ympäristön kanssa [1 ] . Oletetaan, että tällaisten verkostojen organisoiminen pystyy järjestämään uudelleen taloudellisia ja sosiaalisia prosesseja, jolloin ihmisten osallistuminen ei vaadita joistakin toimista [2] .
Konsepti muotoiltiin vuonna 1999 ymmärrykseksi radiotaajuisten tunnistustyökalujen laajan käytön näkymistä fyysisten kohteiden vuorovaikutuksessa keskenään ja ulkoisen ympäristön kanssa. Tietotekniikan vakaana trendinä on 2010-luvulta lähtien pidetty konseptin täyttämistä monipuolisella teknologisella sisällöllä ja käytännön ratkaisujen tuomista sen toteuttamiseen [3] , johtuen ensisijaisesti langattomien verkkojen yleisyydestä, pilvitekniikan syntymisestä ja konekehityksestä . -to- kone -vuorovaikutusteknologiat ja aktiivisen siirtymisen alku IPv6 :een [4] ja ohjelmistopohjaisten verkkojen kehittäminen .
Sen käsitteen ja termin [5] muotoili ensimmäisen kerran Auto-ID Labs -tutkimusryhmän perustaja Massachusetts Institute of Technologyssa Kevin Ashton [6] vuonna 1999 Procter & Gamblen johdolle pidetyssä esityksessä . Esityksessä puhuttiin siitä, kuinka RFID-tunnisteiden kokonaisvaltainen käyttöönotto voi muuttaa yrityksen toimitusketjun hallintajärjestelmän [7] .
Scientific American julkaisi vuonna 2004 laajan artikkelin [8] , joka omisti "esineiden internetin" ja jossa esitettiin selkeästi konseptin mahdollisuudet kotitalouskäytössä: artikkeli tarjoaa havainnollistuksen siitä, kuinka kodinkoneet ( herätyskello , ilmastointilaite ), kodin järjestelmät ( puutarhan kastelujärjestelmä , turvajärjestelmä , valaistusjärjestelmä ), anturit ( lämpö - , valo - ja liiketunnistimet ) ja " asiat " ( esimerkiksi tunnistelappulla varustetut lääkkeet ) ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa viestintäverkkojen kautta ( infrapuna , langaton , teho ja pienjänniteverkot) ja tarjoavat täysin automaattisen prosessien suorittamisen (käynnistä kahvinkeitin, vaihda valaistus, muistuta lääkkeen ottamisesta, ylläpitää lämpötilaa, kastele puutarhaa, säästä energiaa ja hallitse sen kulutusta ). Esitetyt kodin automaatiovaihtoehdot eivät sinänsä olleet uusia, mutta julkaisun painotus laitteiden ja ”esineiden” yhdistämiseen yhdeksi Internet-protokollien palvelevaksi tietokoneverkoksi ja ”esineiden internetin” pitäminen erityisilmiönä vaikutti siihen, että käsite on saamassa laajaa suosiota [2] .
National Intelligence Councilin vuoden 2008 raportissa esineiden internet luetellaan yhdeksi kuudesta häiritsevästä tekniikasta , mikä osoittaa, että laajalle levinnyt ja kuluttajille näkymätön tavallisten asioiden, kuten tuotepakkausten, huonekalujen ja paperiasiakirjojen, muuttaminen Internet-sivustoiksi voi merkittävästi lisätä riskejä. kansallisen tietoturvan alalla [9] .
Ciscon analyytikot pitävät ajanjaksoa 2008–2009 "esineiden internetin todellisena syntymänä", koska heidän arvioidensa mukaan juuri tällä ajanjaksolla globaaliin verkkoon kytkettyjen laitteiden määrä ylitti Maa [10] , joten "Internet-ihmisistä" on tullut "esineiden Internet".
Vuodesta 2009 lähtien Euroopan komission tuella on järjestetty vuosittain Brysselissä "esineiden internet" [11] [ 12] konferenssi , jossa raportteja esittelevät Euroopan komission jäsenet ja Euroopan parlamentin jäsenet , Euroopan maiden hallituksen virkamiehet, yritysten johtajat. kuten SAP , SAS Institute , Telefónica , suurimpien yliopistojen ja tutkimuslaboratorioiden johtavat tutkijat.
2010-luvun alusta lähtien "esineiden internetistä" on tullut "sumulaskennan" -paradigman liikkeellepaneva voima , joka on levittänyt pilvipalvelun periaatteita datakeskuksista valtavaan määrään vuorovaikutuksessa olevia maantieteellisesti hajautettuja laitteita, joita pidetään "Internetinä". of Things" -alusta [13] [14] .
Vuodesta 2011 lähtien Gartner on asettanut "esineiden internetin" uusien teknologioiden yleiseen hype-kiertoon "teknologiseen laukaisija"-vaiheeseen, mikä osoittaa yli 10 vuoden muodostumisjaksoa, ja vuodesta 2012 lähtien erikoistunut "esineiden internet" -hype. sykli” on julkaistu säännöllisesti [15] .
Fyysisen maailman esineiden osallistuminen "esineiden Internetiin", joita ei välttämättä ole varustettu tietoverkkoihin yhdistämiskeinoilla, edellyttää tekniikoiden käyttöä näiden objektien ("asioiden") tunnistamiseen. Vaikka RFID -teknologia oli sysäys konseptin syntymiselle, voidaan tällaisina teknologioina käyttää kaikkia automaattiseen tunnistamiseen käytettyjä keinoja : optisesti tunnistettavat tunnisteet ( viivakoodit , datamatriisi , QR-koodit ), reaaliaikaiset paikannustyökalut. "Esineiden internetin" kattavan leviämisen myötä on tärkeää varmistaa kohdetunnisteiden ainutlaatuisuus, mikä puolestaan edellyttää standardointia.
Suoraan Internet-verkkoihin liitetyille objekteille perinteinen tunniste on verkkosovittimen MAC-osoite , jonka avulla voit tunnistaa laitteen linkkitasolla, kun taas käytettävissä olevien osoitteiden valikoima on käytännössä ehtymätön (2 48 osoitetta MAC-48:ssa tilaa), ja linkkikerroksen tunnisteen käyttö ei ole liian kätevää sovelluksille. Laajemmat tunnistusmahdollisuudet tällaisille laitteille tarjoaa IPv6 -protokolla , joka tarjoaa vähintään 300 miljoonalle laitteelle ainutlaatuisia verkkokerrososoitteita maapallon asukasta kohden.
Mittaustyökaluilla on erityinen rooli esineiden internetissä, ja ne mahdollistavat ulkoisen ympäristön tiedon muuntamisen koneellisesti luettavaksi dataksi ja täyttävät siten laskentaympäristön merkityksellisellä tiedolla. Käytössä on laaja valikoima mittauslaitteita perusantureista ( esim . lämpötila, paine, valaistus), kulutuksen mittauslaitteista (kuten älykkäät mittarit ) monimutkaisiin integroituihin mittausjärjestelmiin. "Esineiden internet" -konseptin puitteissa on olennaista yhdistää mittauslaitteet verkkoon (kuten langattomat anturiverkot , mittauskompleksit), minkä ansiosta on mahdollista rakentaa koneen välisiä vuorovaikutusjärjestelmiä.
Erityisenä käytännön ongelmana "esineiden internetin" toteutuksessa tarve varmistaa mittauslaitteiden maksimaalinen riippumattomuus havaitaan ensinnäkin antureiden virransyötön ongelma. Tehokkaiden ratkaisujen löytäminen, jotka tarjoavat itsenäisen virransyötön antureille ( valokennojen avulla , muuntamalla värähtelyenergiaa, ilmavirtoja, käyttämällä langatonta sähkönsiirtoa ), mahdollistavat anturiverkkojen skaalauksen ilman ylläpitokustannuksia (paristojen vaihdon tai anturiakkujen lataamisen muodossa).
Mahdollisten tiedonsiirtoteknologioiden kirjo kattaa kaikki mahdolliset langattoman ja langallisen verkon keinot .
Langattomassa tiedonsiirrossa sellaiset ominaisuudet kuin tehokkuus alhaisilla nopeuksilla, vikasietoisuus, sopeutumiskyky ja mahdollisuus itseorganisoitumiseen ovat erityisen tärkeitä "esineiden internetin" rakentamisessa. Suurin mielenkiinto tässä kapasiteetissa on IEEE 802.15.4 -standardi , joka määrittelee fyysisen kerroksen ja pääsynhallinnan energiatehokkaiden henkilökohtaisten verkkojen järjestämiseen ja on perusta protokollille, kuten ZigBee , WirelessHart , MiWi , 6LoWPAN , LPWAN .
Kiinteistä teknologioista PLC -ratkaisuilla on tärkeä rooli esineiden internetin leviämisessä - tekniikoita tiedonsiirtoverkkojen rakentamiseen voimalinjojen yli , koska monilla sovelluksilla on pääsy sähköverkkoihin (esimerkiksi myyntiautomaatit , pankkiautomaatit , älykkäät mittarit , valaistus ohjaimet kytketään aluksi verkkovirtaan). 6LoWPAN , joka toteuttaa IPv6-kerroksen sekä IEEE 802.15.4:n että PLC:n yli, koska se on IETF : n standardoima avoin protokolla , on todettu erityisen tärkeäksi "esineiden internetin" [16] kehitykselle .
Valtava valikoima IoT-laitteiden sovelluksia [17] on usein jaettu kuluttaja-, kaupallisiin, teollisiin ja infrastruktuuritiloihin [18] [19] .
Kuluttajakäyttöön rakennetaan yhä enemmän IoT-laitteita, mukaan lukien liitetyt ajoneuvot, kodin automaatio , älyvaatteet , yhdistetty terveydenhuolto ja laitteet, joissa on etävalvontaominaisuudet [20] .
Älykäs kotiIoT-laitteet ovat osa kodin automaation laajempaa käsitettä , joka voi sisältää valaistuksen, lämmityksen ja ilmastoinnin, media- ja turvajärjestelmät sekä videovalvontajärjestelmät [21] [22] . Pitkän aikavälin etuja voivat olla energiansäästöt sammuttamalla valot ja elektroniikka automaattisesti tai tiedottamalla talon asukkaille käytöstä [23] .
Älykoti tai automatisoitu koti voi perustua alustalle tai keskittimelle, joka ohjaa älylaitteita ja -laitteita [24] . Esimerkiksi Apple HomeKitin avulla valmistajat voivat ohjata kodin tuotteitaan ja lisälaitteitaan iOS-laitteiden, kuten iPhonen ja Apple Watchin , sovelluksella [25] [26] . Tämä voi olla erillinen sovellus tai natiivi iOS -sovellus , kuten Siri . Tämä voidaan osoittaa Lenovo Smart Home Essentials -sarjan älykodin laitteiden kohdalla, joita ohjataan Apple Home -sovelluksen tai Sirin kautta ilman Wi-Fi-yhteyttä [27] . On myös omistettuja älykotikeskittimiä, joita tarjotaan erillisinä alustoina erilaisten älykotituotteiden yhdistämiseen, mukaan lukien Amazon Echo , Google Home , Apple HomePod ja Samsung SmartThings Hub [28] . Kaupallisten järjestelmien lisäksi on olemassa monia ei-omistusoikeuksia avoimen lähdekoodin ekosysteemejä, mukaan lukien Home Assistant, OpenHAB ja Domoticz [29] [30] .
VanhustenhoitoYksi älykodin tärkeimmistä sovelluksista on vammaisten ja vanhusten auttaminen. Näissä kodin järjestelmissä käytetään avustavaa tekniikkaa vastaamaan omistajan erityistarpeisiin [31] . Ääniohjaus voi auttaa käyttäjiä, joilla on näkö- ja liikkumisvamma, kun taas kuulutusjärjestelmät voidaan liittää suoraan sisäkorvaistutteisiin , joita kuulovammaiset käyttäjät käyttävät [32] . Ne voidaan myös varustaa lisäturvaominaisuuksilla. Nämä ominaisuudet voivat sisältää antureita, jotka tarkkailevat lääketieteellisiä hätätilanteita, kuten kaatumisia tai kohtauksia [33] . Tällä tavalla sovellettu älykotiteknologia voi tarjota käyttäjille enemmän vapautta ja parempaa elämänlaatua.
IoT-laitteita voidaan käyttää terveydentilan etävalvonta- ja hätähälytysjärjestelmiin. Nämä terveydentilan seurantalaitteet voivat vaihdella verenpaine- ja sykemittareista kehittyneisiin laitteisiin, jotka pystyvät tarkkailemaan erityisiä implantteja , kuten sydämentahdistimet , Fitbit-elektroniset rannekkeet tai kehittyneet kuulolaitteet [34] . Jotkut sairaalat ovat alkaneet ottaa käyttöön "älykkäitä sänkyjä", jotka voivat havaita, milloin he ovat kiireisiä ja milloin potilas yrittää nousta ylös. Se voi myös säätää itseään antamaan sopivaa painetta ja tukea potilaalle ilman sairaanhoitajien manuaalista vuorovaikutusta [35] .
Asuintilat voidaan myös varustaa erityisillä antureilla, jotka valvovat ikääntyneiden ihmisten terveyttä ja yleistä hyvinvointia sekä varmistavat asianmukaisen hoidon ja auttavat ihmisiä saamaan takaisin menetetyn liikkuvuuden hoidon avulla [36] . Nämä anturit luovat älykkäiden antureiden verkoston, jotka pystyvät keräämään, käsittelemään, välittämään ja analysoimaan arvokasta tietoa erilaisissa ympäristöissä, kuten yhdistämään kodin valvontalaitteita sairaalan järjestelmiin. IoT:n kanssa on saatavilla myös muita kuluttajille tarkoitettuja laitteita, jotka edistävät terveellistä elämää, kuten kytketyt vaa'at tai puettavat sydänmittarit [37] . IoT-alustoja kattavaan terveydentilan seurantaan on saatavilla myös synnytystä edeltäville ja kroonisille potilaille, jotka auttavat hallitsemaan elintärkeitä terveysmerkkejä ja toistuvia lääketarpeita [38] .
Elektroniikan muovista ja kankaasta valmistuksen menetelmien edistyminen on mahdollistanut erittäin edullisien ja helppokäyttöisten IoMT-anturien luomisen. Nämä anturit yhdessä tarvittavan RFID-elektroniikan kanssa voidaan valmistaa paperille tai elektronisille tekstiileille langattomasti toimivia kertakäyttöisiä anturilaitteita varten [39] . On luotu sovelluksia hoitopisteiden lääketieteelliseen diagnostiikkaan, jossa siirrettävyys ja alhainen järjestelmän monimutkaisuus ovat tärkeitä [40] .
Vuodesta 2018 lähtien IoMT:tä on sovellettu kliinisen laboratorioteollisuuden lisäksi myös terveydenhuollossa ja sairausvakuutuksessa. Terveydenhuollon IoMT mahdollistaa tällä hetkellä lääkäreiden, potilaiden ja muiden, kuten potilaiden hoitajien, sairaanhoitajien, perheiden jne., olla osa järjestelmää, jossa potilastiedot tallennetaan tietokantaan, jolloin lääkäreillä ja muulla lääkintähenkilöstöllä on pääsy potilastietoihin. [41] . Lisäksi IoT-pohjaiset järjestelmät ovat potilaskeskeisiä, mikä tarjoaa joustavuutta potilaan sairauksien suhteen. IoMT vakuutusalalla tarjoaa pääsyn parhaisiin ja uudenlaisiin dynaamisiin tietoihin. Tämä sisältää anturipohjaiset ratkaisut, kuten biosensorit, puettavat laitteet, yhdistetyt lääketieteelliset laitteet ja mobiilisovellukset asiakkaiden käyttäytymisen seuraamiseksi. Tämä voisi johtaa tarkempiin vakuutussopimuksiin ja uusiin hinnoittelumalleihin [42] .
Esineiden internetin soveltaminen terveydenhuollossa on keskeinen rooli kroonisten sairauksien hoidossa sekä sairauksien ehkäisyssä ja hallinnassa. Etävalvonta on mahdollista yhdistämällä tehokkaat langattomat ratkaisut. Yhteyden ansiosta lääkärit voivat kerätä potilastietoja ja soveltaa kehittyneitä algoritmeja terveystietojen analysointiin [43] .
KuljetusEsineiden Internet voi auttaa integroimaan viestinnän, ohjauksen ja tietojenkäsittelyn eri liikennejärjestelmissä. Esineiden internetin sovellus ulottuu kaikkiin liikennejärjestelmien osa-alueisiin (eli ajoneuvoon [44] , infrastruktuuriin ja kuljettajaan tai käyttäjään). Kuljetusjärjestelmän näiden osien välinen dynaaminen vuorovaikutus mahdollistaa viestinnän ajoneuvojen välillä ja niiden sisällä, älykkään liikenteenohjauksen [44] , älykkään pysäköinnin, elektroniset tiemaksujärjestelmät , logistiikan ja kaluston hallinnan, ajoneuvojen hallinnan, turvallisuuden ja tiepalvelun [45] .
Teollinen esineiden internet , joka tunnetaan myös nimellä IIoT, vastaanottaa ja analysoi dataa liitetyistä laitteista, käyttötekniikasta (OT), sijainneista ja ihmisistä. Yhdistettynä operatiivisen teknologian (OT) valvontalaitteisiin IIoT auttaa säätelemään ja ohjaamaan teollisia järjestelmiä. Lisäksi sama toteutus voidaan toteuttaa teollisuuden varastointitilojen omaisuuden sijoitustietueiden automaattiseen päivittämiseen, koska omaisuus voi vaihdella pienestä potkurista kokonaiseen moottorin varaosaan, ja tällaisten hyödykkeiden väärä sijoittaminen voi johtaa hukkaan prosenttiin työajasta ja rahasta. .
TuotantoEsineiden internet mahdollistaa myös erilaisten teollisten laitteiden yhdistämisen, jotka on varustettu etsintä-, tunnistamis-, käsittely-, viestintä-, aktivointi- ja verkkotoiminnoilla [46] . Verkko-ohjaus ja tuotantolaitteiden hallinta, omaisuuden ja tilanteen hallinta tai tuotantoprosessien hallinta mahdollistavat IoT:n käytön teollisissa sovelluksissa ja älykkäässä valmistuksessa [47] . Älykkäiden IoT-järjestelmien avulla voit nopeasti tuottaa ja optimoida uusia tuotteita sekä vastata nopeasti tuotetarpeisiin.
Digitaaliset ohjausjärjestelmät prosessinohjausautomaatioon, operaattorityökalut ja palvelutietojärjestelmät laitteiden turvallisuuden optimoimiseksi kuuluvat IIoT:n [48] piiriin . IoT:tä voidaan soveltaa myös omaisuuden hallintaan käyttämällä ennakoivaa ylläpitoa, tilastollista arviointia ja mittauksia parhaan luotettavuuden varmistamiseksi [49] . Teollisuuden ohjausjärjestelmät voidaan integroida älykkäisiin verkkoihin energiankulutuksen optimoimiseksi. Mittaukset, automaation ohjaus, laitoksen optimointi, työterveys- ja turvallisuushallinta ja muut toiminnot ovat verkkoanturien tuottamia.
Yleisen valmistuksen lisäksi esineiden Internetiä käytetään myös teollistumisprosessien rakentamiseen [50] .
MaatalousMaataloudessa on monia IoT-sovelluksia [51] , kuten tietojen kerääminen lämpötilasta, sateesta, kosteudesta, tuulen nopeudesta, tuholaistartunnoista ja maaperän koostumuksesta. Näitä tietoja voidaan käyttää viljelykäytäntöjen automatisointiin, tietoon perustuvien päätösten tekemiseen laadun ja määrän parantamiseksi, riskien ja jätteiden minimoimiseksi sekä sadon hallinnan vaatiman vaivan vähentämiseksi. Maanviljelijät voivat nyt esimerkiksi seurata maaperän lämpötilaa ja kosteutta kaukaa ja jopa soveltaa IoT-tietoja tarkkoihin lannoitusohjelmiin [52] . Yleisenä tavoitteena on, että anturidata yhdistettynä viljelijän tietoon ja intuitioon omasta tilastaan voi auttaa parantamaan tilan tuottavuutta ja alentamaan kustannuksia.
Elokuussa 2018 Toyota Tsusho teki yhteistyötä Microsoftin kanssa kalanviljelytyökalujen rakentamiseksi Microsoft Azure Application Suite for IoT- tekniikoille , jotka liittyvät vesihuoltoon. Osaksi Kindain yliopiston tutkijoiden kehittämät vesipumppumekanismit käyttävät tekoälyä laskeakseen kalojen määrän liukuhihnalla , analysoidakseen kalojen määrää ja määritelläkseen veden virtauksen tehokkuutta kalojen toimittamien tietojen perusteella [53] . . Microsoft Researchin FarmBeats [54] -projekti , joka käyttää television tyhjää tilaa tilojen yhdistämiseen, on nyt myös osa Azure Marketplacea [55] .
RuokaViime vuosina IoT-pohjaisten sovellusten käyttöä elintarvikeketjun toimintojen parantamiseen on tutkittu laajasti [56] . RFID-teknologian käyttöönotto elintarvikeketjussa on johtanut reaaliaikaiseen näkyvyyteen varastoihin ja niiden liikkeisiin, automatisoituun toimitusvahvistukseen, tehostettuun lyhytikäisten tuotteiden logistiikassa, ympäristö-, karja- ja kylmäketjuseurantaan sekä tehokkaaseen jäljitettävyyteen [ 57] . Loughboroughin yliopiston tutkijat kehittivät IoT-teknologiaan perustuvan innovatiivisen digitaalisen ruokahävikin seurantajärjestelmän, joka tuki reaaliaikaista päätöksentekoa ruoantuotannon ruokahävikkiongelmien torjumiseksi ja vähentämiseksi. He kehittivät myös täysin automatisoidun kuvankäsittelyyn perustuvan järjestelmän perunajätteen seurantaan perunapakkaustehtaalla [58] . IoT:tä otetaan parhaillaan käyttöön elintarviketeollisuudessa elintarviketurvallisuuden parantamiseksi, logistiikan parantamiseksi, toimitusketjun läpinäkyvyyden parantamiseksi ja jätteen vähentämiseksi [59] .
Kestävän kaupunki- ja maaseutuinfrastruktuurin, kuten siltojen, rautateiden ja tuulipuistojen toiminnan seuranta ja valvonta maalla ja merellä on esineiden internetin keskeinen sovellus. IoT-infrastruktuurin avulla voidaan seurata tapahtumia tai rakenteellisten olosuhteiden muutoksia, jotka voivat vaarantaa turvallisuuden ja lisätä riskejä. Esineiden internet voi hyödyttää rakennusteollisuutta kustannussäästöjen, ajansäästöjen, parantuneen työpäivän laadun, paperittoman työnkulun ja lisäämällä tuottavuutta. Tämä voi auttaa sinua tekemään nopeampia päätöksiä ja säästää rahaa reaaliaikaisen data-analyysin avulla. Sen avulla voidaan myös suunnitella tehokkaasti korjaus- ja kunnossapitotöitä koordinoimalla tehtäviä eri palveluntarjoajien ja tilojen käyttäjien välillä. IoT-laitteita voidaan käyttää myös kriittisen infrastruktuurin, kuten siltojen, hallintaan laivojen pääsyn tarjoamiseen. IoT-laitteiden käyttö infrastruktuurin valvontaan ja toimintaan parantaa todennäköisesti tapausten hallintaa ja hätätilanteiden koordinointia sekä palvelun laatua, käytettävyyttä ja vähentää käyttökustannuksia kaikilla infrastruktuuriin liittyvillä alueilla [60] . Myös jätehuollon kaltaiset alueet voivat hyötyä automaatiosta ja optimoinnista, joka voidaan toteuttaa esineiden internetin avulla [61] .
EnergianhallintaHuomattavassa määrässä energiaa kuluttavia laitteita (kuten lamppuja, laitteita, moottoreita, pumppuja jne.) on jo integroitu Internet-yhteys, jolloin ne voivat olla vuorovaikutuksessa laitosten kanssa paitsi tasapainottaakseen sähköntuotantoa , myös auttaakseen optimoimaan energiankulutusta yleensä. Nämä laitteet mahdollistavat käyttäjien etähallinnan tai keskitetyn hallinnan pilvirajapinnan kautta ja mahdollistavat toimintojen, kuten ajoituksen, suorittamisen (esim. lämmitysjärjestelmien etäkytkeminen päälle tai pois päältä, uunien ohjaus, valaistusolosuhteiden muuttaminen jne.). Älykäs verkko on hyödyllisyyspuolen IoT-sovellus; järjestelmät keräävät ja käsittelevät energiaan ja sähköön liittyvää tietoa sähkön tuotannon ja jakelun tehostamiseksi [62] . Käyttämällä Advanced Metering Infrastructurea (AMI) Internetiin yhdistettyjä laitteita, apuohjelmat eivät ainoastaan kerää tietoja loppukäyttäjiltä, vaan myös hallitsevat jakeluautomaatiolaitteita, kuten muuntajia [34] .
Ympäristön seurantaIoT-sovellukset ympäristön seurantaan käyttävät tyypillisesti antureita, jotka auttavat suojelemaan ympäristöä [63] seuraamalla ilmanlaatua [64] tai veden, ilmakehän tai maaperän olosuhteita [65] , ja ne voivat jopa sisältää alueita, kuten villieläinten liikkeiden ja niiden elinympäristöjen seurantaa [66] . . Internetiin kytkettyjen resurssirajoitettujen laitteiden kehittäminen tarkoittaa myös sitä, että hätäpalvelut voivat käyttää muitakin sovelluksia, kuten maanjäristys- tai tsunami - varoitusjärjestelmiä . Tämän sovelluksen IoT-laitteet kattavat tyypillisesti laajan maantieteellisen alueen ja voivat olla myös mobiililaitteita. On väitetty, että standardisointi, jonka IoT tuo langattomaan tunnistukseen, mullistaa alan [67] .
Living LabToinen esimerkki esineiden internetin integroinnista on Living Lab , joka integroi ja integroi tutkimus- ja innovaatioprosesseja luoden ihmisten julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuutta. Tällä hetkellä 320 elävää laboratoriota käyttävät IoT:tä yhteistyöhön ja tiedon jakamiseen sidosryhmien kesken innovatiivisten ja teknologiatuotteiden luomiseksi. Jotta yritykset voivat toteuttaa ja kehittää IoT-palveluita älykkäisiin kaupunkeihin, niillä on oltava kannustimia. Hallituksella on avainrooli älykkäiden kaupunkien hankkeissa, sillä politiikkamuutokset auttavat kaupunkeja ottamaan käyttöön IoT:n, mikä varmistaa käytettyjen resurssien tehokkuuden, vaikuttavuuden ja tarkkuuden. Valtio esimerkiksi tarjoaa verohelpotuksia ja halpoja vuokria, parantaa joukkoliikennettä ja tarjoaa ympäristön, jossa start-up-yritykset, luovat teollisuudenalat ja monikansalliset yritykset voivat luoda yhteistyötä, jakaa yhteisiä infrastruktuuria ja työmarkkinoita sekä hyödyntää paikallisia teknologioita, valmistusta. prosessit ja transaktiokustannukset. Teknologian kehittäjien ja kaupungin omaisuutta hallinnoivien hallitusten välinen suhde on avainasemassa, jotta käyttäjille voidaan tarjota resursseja tehokkaasti [68] .
Internet of Military Things (IoMT) on esineiden internet-teknologioiden sotilaallinen sovellus tiedustelu- , valvonta- ja muihin taisteluihin liittyviin tarkoituksiin [69] . Tämä riippuu suurelta osin kaupunkisodankäynnin tulevaisuudennäkymistä ja sisältää antureiden, ammusten, ajoneuvojen, robottien, ihmisen puettavan biometriikan ja muiden taistelukentällä olennaisten älykkäiden teknologioiden käytön [70] .
"Esineiden Internet taistelukentällä"Internet of Things on the Battlefield (IoBT) on US Army Research Laboratoryn (ARL) käynnistämä ja vetämä projekti , joka keskittyy IoT:hen liittyviin perustieteisiin, jotka vahvistavat armeijan sotilaita [71] . Vuonna 2017 ARL käynnisti Battlefield Internet of Things Collaborative Research Alliancen (IoBT-CRA), joka luo toimivan yhteistyön teollisuuden, yliopistojen ja sotilastutkijoiden välille IoT-teknologioiden ja niiden sotilasoperaatioiden sovellusten teoreettisen perustan edistämiseksi [72] [73 ] ] .
Projekti "Asioiden valtameri"Ocean of Things Project on DARPA :n johtama ohjelma , joka on suunniteltu luomaan esineiden Internetiä laajoilla alueilla valtameressä keräämään, seuraamaan ja analysoimaan tietoja ympäristöstä ja alusten toiminnasta. Hankkeessa otetaan käyttöön noin 50 000 kelluketta, joissa on joukko passiivisia antureita, jotka havaitsevat ja seuraavat itsenäisesti sotilas- ja kaupallisia aluksia pilviverkossa [74] .
On olemassa useita älykkäitä tai aktiivisia pakkaussovelluksia , joissa tuotteeseen tai sen pakkaukseen kiinnitetään QR-koodi tai NFC -tunniste. Tunniste itsessään on passiivinen, mutta se sisältää yksilöllisen tunnisteen (yleensä URL -osoitteen ), jonka avulla käyttäjä voi käyttää tuotetta koskevaa digitaalista sisältöä älypuhelimella [75] . Tarkkaan ottaen tällaiset passiiviset objektit eivät ole osa esineiden Internetiä, mutta niitä voidaan pitää keinona helpottaa digitaalista vuorovaikutusta [76] . Termi "Internet of Packaging" on luotu kuvaamaan sovelluksia, jotka käyttävät yksilöllisiä tunnisteita toimitusketjujen automatisointiin ja kuluttajien laajamittaista skannausta digitaalisen sisällön käyttämiseksi [77] . Yksilöllisten tunnisteiden ja siten myös tuotteen todennus on mahdollista kopioherkän digitaalisen vesileiman tai kopiontunnistuskuvion avulla skannattaessa QR-koodia skannattaessa [78] , kun taas NFC-tunnisteet voivat salata viestinnän [79] .
Esineiden internetin tärkein merkittävä trendi viime vuosina on Internetin kautta yhdistettyjen ja ohjaamien laitteiden räjähdysmäinen kasvu [80] . IoT-teknologian laaja sovellusvalikoima tarkoittaa, että ominaisuudet voivat vaihdella suuresti laitteesta toiseen, mutta tärkeimmät ominaisuudet ovat yhteisiä useimmille.
Esineiden internet luo mahdollisuuksia fyysisen maailman suorempaan integrointiin tietokonejärjestelmiin, mikä johtaa tehokkuuden kasvuun, taloudellisiin hyötyihin ja inhimillisen rasituksen vähenemiseen [81] [82] [83] [84] .
Ympäristöäly ja autonominen ohjaus eivät kuulu esineiden internetin alkuperäiseen käsitteeseen. Ambient-äly ja autonominen ohjaus eivät myöskään välttämättä vaadi Internet-rakenteita. Kuitenkin (Intelin kaltaisten yritysten tekemissä tutkimuksissa) on tapahtunut muutos kohti esineiden internetin ja autonomisen ohjauksen käsitteiden integrointia, ja ensimmäiset tulokset tähän suuntaan katsovat esineitä autonomisen esineiden internetin liikkeellepanevana voimana [85] . Lupaava lähestymistapa tässä yhteydessä on syvällinen vahvistusoppiminen , jossa useimmat IoT-järjestelmät tarjoavat dynaamisen ja vuorovaikutteisen ympäristön [86] . Agentin (eli IoT-laitteen) opettelua käyttäytymään älykkäästi tällaisessa ympäristössä ei voida ratkaista perinteisillä koneoppimisalgoritmeilla, kuten valvotulla oppimisella. Vahvistusoppimisen lähestymistavan avulla oppimisagentti voi määrittää ympäristön tilan (esimerkiksi määrittää talon lämpötilan), suorittaa toimintoja (esimerkiksi kytkeä ilmastointilaitteen päälle tai pois päältä) ja oppia maksimoimalla kertyneet palkinnot. jonka se saa pitkällä aikavälillä.
IoT-älyä voidaan ehdottaa kolmella tasolla: IoT-laitteet, reuna-/ sumusolmut ja pilvilaskenta [87] . Älykkään ohjauksen ja päätöksenteon tarve kullakin tasolla riippuu IoT-sovelluksen aikaherkkyydestä. Esimerkiksi autonomisen ajoneuvon kameran on tunnistettava esteet reaaliajassa törmäyksen välttämiseksi. Näin nopea päätöksenteko ei olisi mahdollista siirtämällä tietoja ajoneuvosta pilvi-instanssiin ja palauttamalla ennusteet takaisin ajoneuvoon. Sen sijaan kaikki toiminnot on suoritettava paikallisesti ajoneuvossa. Kehittyneiden koneoppimisalgoritmien, mukaan lukien syväoppimisen, integrointi IoT-laitteisiin on aktiivinen tutkimusalue, jonka tavoitteena on tuoda älykkäitä kohteita lähemmäs todellisuutta. Lisäksi voit saada kaiken irti IoT:n käyttöönotostasi analysoimalla IoT-dataa, poimimalla piilotettua tietoa ja ennakoimalla hallintapäätöksiä. Esineiden internetin alalla käytetään laajaa valikoimaa koneoppimismenetelmiä perinteisistä menetelmistä, kuten regressio, tukivektorikone ja satunnaismetsä , edistyneisiin, kuten konvoluutiohermoverkkoihin , LSTM : ään ja variaatioautoenkooderiin [88] .
Tulevaisuudessa esineiden internetistä voi tulla epädeterministinen ja avoin verkko, jossa automaattisesti organisoidut tai älykkäät objektit (verkkopalvelut, SOA-komponentit) ja virtuaaliset objektit (avatarit) ovat vuorovaikutuksessa ja pystyvät toimimaan itsenäisesti (omien päämääriensä mukaisesti). tai yhteiset tavoitteet) kontekstista, olosuhteista tai ympäristöstä riippuen. Autonominen käyttäytyminen kontekstuaalisen tiedon keräämisen ja analysoinnin kautta sekä kohteen kyky havaita ympäristön muutokset (antureiden toimintahäiriöt) ja ottaa käyttöön sopivia lieventäviä toimenpiteitä on tärkeä tutkimustrendi, jota tarvitaan selvästi, jotta voidaan varmistaa luottamus esineiden internetin teknologia [89] . Markkinoilla olevat nykyaikaiset IoT-tuotteet ja -ratkaisut käyttävät monia erilaisia tekniikoita tukemaan tällaista kontekstitietoista automaatiota, mutta kehittyneempiä älykkyyden muotoja tarvitaan anturilaitteiden ja älykkäiden kyberfyysisten järjestelmien käyttöönottamiseksi todellisissa ympäristöissä [90] .
IoT-järjestelmän arkkitehtuuri yksinkertaistetussa muodossa koostuu kolmesta kerroksesta: Layer 1: Devices, Layer 2: Edge Gateway ja Layer 3: Cloud. Laitteisiin kuuluvat verkkolaitteet, kuten IoT-laitteissa käytettävät anturit ja toimilaitteet, erityisesti ne, jotka käyttävät protokollia, kuten Modbus , Bluetooth , Zigbee tai patentoituja protokollia yhteyden muodostamiseen reunayhdyskäytävään. Reunayhdyskäytäväkerros koostuu anturitiedon aggregointijärjestelmistä, joita kutsutaan reunayhdyskäytäväksi ja jotka tarjoavat toimintoja, kuten tietojen esikäsittelyä, pilviyhteyksien tarjoamista, käyttämällä järjestelmiä, kuten WebSocketsia, tapahtumakeskusta ja jopa joissakin tapauksissa reuna-analytiikkaa tai sumulaskentaa. [91] . Reunayhdyskäytäväkerrosta tarvitaan myös yleiskuvan tarjoamiseksi ylempien kerrosten laitteista hallinnan helpottamiseksi. Viimeinen kerros sisältää pilvisovelluksen, joka on rakennettu esineiden Internetiin käyttämällä mikropalveluarkkitehtuuria, joka on tyypillisesti monikielinen ja luonnostaan suojattu HTTPS/OAuth-protokollalla. Se sisältää erilaisia tietokantajärjestelmiä, jotka tallentavat anturitietoja, kuten aikasarjatietokantoja tai omaisuusvarastoja käyttämällä taustatallennusjärjestelmiä (esim. Cassandra, PostgreSQL). Pilvikerros useimmissa IoT-pilvijärjestelmissä sisältää tapahtumajono- ja viestintäjärjestelmän, joka käsittelee kaikilla kerroksilla tapahtuvaa viestintää [92] . Jotkut asiantuntijat ovat luokitelleet IoT-järjestelmän kolme kerrosta reuna-, alusta- ja yritystasoksi, ja ne on yhdistetty lähiverkolla, liityntäverkolla ja palveluverkolla [93] .
Esineiden Internetiin perustuva esineiden verkko on IoT-sovelluskerrosarkkitehtuuri, joka keskittyy IoT-laitteista tulevan datan konvergenssiin verkkosovelluksiin innovatiivisten käyttötapausten luomiseksi. IoT-ohjelmointia ja tiedonkulkua varten ennakoiva arkkitehtoninen suunta on nimeltään BPM Everywhere, joka yhdistää perinteisen prosessinhallinnan prosessiälyyn ja saavutettavuuteen suuren määrän koordinoitujen laitteiden hallinnan automatisoimiseksi. [94]
Vuonna 2011 IoT-verkkoihin kytkettyjen laitteiden kokonaismäärä maailmassa ylitti Internetiin kytkettyjen ihmisten määrän ja oli 4,6 miljardia yksikköä [95] .
Maailmanlaajuiset kokonaisinvestoinnit esineiden Internetiin liittyvillä aloilla IDC :n mukaan vuonna 2016 olivat 737 miljardia dollaria, vuonna 2017 - yli 800 miljardia; Vuoteen 2021 mennessä investointien ennustetaan olevan luokkaa 1,4 biljoonaa dollaria. [96]
Ennuste: Ericsson arvioi , että esineiden internetin antureiden ja laitteiden määrän pitäisi vuonna 2018 ylittää matkapuhelimien määrän, tämän segmentin vuosikasvun ennustettiin olevan 23 % vuosina 2015-2021, vuoteen 2021 mennessä ennustetaan että noin 28 miljardista yhdistetystä laitteesta eri puolilla maailmaa, noin 16 miljardia yhdistetään tavalla tai toisella esineiden internetin käsitteen puitteissa.
VenäjälläVuonna 2020 verrattuna vuoteen 2019 IoT:tä käyttävien yritysten osuus kasvoi 20 %, MTS -tutkimuksen mukaan IoT-ratkaisuja käyttää 60 % 500 parhaan RBC -luokituksen yrityksistä . Vuosina 2020-2021 Venäjällä IoT:n kehittämiseen tehtävistä investoinneista 17 % on MTS:n tutkimuksen mukaan teollisuudessa , 15 % liikenteessä ja logistiikassa , 12 % energiateollisuudessa , asunto- ja kunnallispalveluissa sekä älykkäissä kiinteistöteknologiassa. , ja korkein kehitysaste tulee olemaan asunto- ja kunnallispalvelualalla, jossa ennustetaan 39 %:n kasvua. [97]
PricewaterhouseCoopersin mukaan vuoteen 2025 mennessä noin 7 miljoonaa älykotilaitetta myydään pelkästään Venäjällä [98] . Nokian ja Machina Researchin ja yhtiön mukaan teollisen esineiden internetin globaalit markkinat saavuttavat vuonna 2025 484 miljardin euron liikevaihdon , teknologian pääasialliset sovellusalueet ovat asuminen ja kunnalliset palvelut, terveydenhuolto, teollisuus ja Älykodin teknologiat. Esineiden internetin yritys- ja kuluttajamarkkinoiden kokonaisvolyymin ennustetaan kasvavan 4,3 biljoonaan dollariin [95] [99]
Ongelmia on myös: valtaosassa digitaalisilla järjestelmillä varustetuista uusista rakennuksista (noin 99 % tällaisista taloista) rakennuttajan toteuttamat ratkaisut eivät ole hallinnointiyhtiön palveluksessa eivätkä asukkaat ole täysin käytössä. Yleisesti ottaen Venäjällä olemassa olevat esineiden internet-alustat kattavat korkeintaan 60 % kerrostalon hallintaan tarvittavista toiminnoista , kertoo Housing Digitalisation Laboratoryn tekemä tutkimus. [100]
| Ambient Intelligence | |
|---|---|
| Käsitteet |
|
| Tekniikka |
|
| Alustat | |
| Sovellus |
|
| Ensimmäiset tutkijat |
|
| Katso myös |
|