Internet věcí ( anglicky internet of things , IoT ) je koncept sítě pro přenos dat mezi fyzickými objekty ( „věci“ ), vybavený vestavěnými nástroji a technologiemi pro interakci mezi sebou navzájem nebo s vnějším prostředím [1 ] . Předpokládá se, že organizace takových sítí je schopna restrukturalizovat ekonomické a sociální procesy, čímž se eliminuje potřeba lidské účasti na některých akcích a operacích [2] .
Koncept byl formulován v roce 1999 jako pochopení vyhlídek pro široké použití nástrojů radiofrekvenční identifikace pro interakci fyzických objektů mezi sebou navzájem as vnějším prostředím. Od roku 2010 je naplňování konceptu různorodým technologickým obsahem a zavádění praktických řešení pro jeho implementaci považováno za stabilní trend v oblasti informačních technologií [3] , a to především díky všudypřítomnosti bezdrátových sítí , vzniku cloud computingu , rozvoji strojů technologie interakce mezi stroji a počátek aktivního přechodu na IPv6 [4] a rozvoj softwarově definovaných sítí .
Pojem a termín [5] pro něj poprvé formuloval zakladatel výzkumné skupiny Auto-ID Labs na Massachusetts Institute of Technology Kevin Ashton [6] v roce 1999 na prezentaci pro management společnosti Procter & Gamble . Prezentace hovořila o tom, jak komplexní implementace RFID tagů může transformovat systém řízení dodavatelského řetězce v korporaci [7] .
V roce 2004 Scientific American publikoval rozsáhlý článek [8] věnovaný „Internetu věcí“, který jasně ukazuje možnosti tohoto konceptu v domácím použití: článek poskytuje ilustraci, jak domácí spotřebiče ( budík , klimatizace ), domácnost systémy ( zahradní zavlažovací systém , bezpečnostní systém , osvětlovací systém ), senzory ( teplotní , světelné a pohybové senzory ) a „věci“ (například léky opatřené identifikačním štítkem) na sebe vzájemně působí prostřednictvím komunikačních sítí ( infračervené , bezdrátové , elektrické a nízkonapěťové sítě) a zajišťují plně automatické provádění procesů (zapnout kávovar, změnit osvětlení, připomenout si vzít léky, udržovat teplotu, zalévat zahradu, šetřit energii a řídit její spotřebu ). Prezentované možnosti domácí automatizace nebyly samy o sobě nové, ale důraz v publikaci na spojení zařízení a „věcí“ do jedné počítačové sítě obsluhované internetovými protokoly a zvažování „internetu věcí“ jako zvláštního fenoménu přispělo k koncept získává širokou popularitu [2] .
Zpráva National Intelligence Council z roku 2008 uvádí internet věcí jako jednu ze šesti převratných technologií , což naznačuje, že rozšířená a pro spotřebitele neviditelná transformace běžných věcí, jako jsou obaly produktů, nábytek, papírové dokumenty, na internetové stránky může významně zvýšit rizika. v oblasti národní informační bezpečnosti [9] .
Období let 2008 až 2009 je analytiky Cisco považováno za „skutečný zrod internetu věcí“, protože podle jejich odhadů právě v tomto období počet zařízení připojených ke globální síti převýšil počet obyvatel. Země [10] , tedy „lidé internetu“ se stali „internetem věcí“.
Od roku 2009 se s podporou Evropské komise každoročně v Bruselu koná konference „Internet of Things“ [11] [12] , na které předkládají zprávy evropští komisaři a europoslanci , vládní úředníci z evropských zemí, šéfové společností jako jsou SAP , SAS Institute , Telefónica , přední vědci významných univerzit a výzkumných laboratoří.
Od počátku roku 2010 se „internet věcí“ stal hybnou silou paradigmatu „fog computing“ , čímž se principy cloud computingu rozšířily z datových center na obrovské množství interagujících geograficky distribuovaných zařízení, která je považována za „internet“. platformy věcí“ [ 13] [14] .
Od roku 2011 Gartner zařazuje „Internet of Things“ do obecného hype cyklu nových technologií do fáze „technologické spouště“, což naznačuje dobu vzniku více než 10 let, a od roku 2012 specializovaný „Internet of Things hype“. cyklus“ byl pravidelně vydáván [15] .
Zapojení objektů fyzického světa do „internetu věcí“, které nejsou nutně vybaveny prostředky pro připojení k datovým sítím, vyžaduje použití technologií pro identifikaci těchto objektů („věcí“). Přestože impulsem pro vznik konceptu byla technologie RFID , lze jako takové technologie využít všechny prostředky používané pro automatickou identifikaci : opticky rozpoznatelné identifikátory ( čárové kódy , Data Matrix , QR kódy ), nástroje pro lokalizaci v reálném čase. S komplexním rozšířením „internetu věcí“ je důležité zajistit jednoznačnost identifikátorů objektů, což zase vyžaduje standardizaci.
U objektů přímo připojených k internetovým sítím je tradičním identifikátorem MAC adresa síťového adaptéru, která umožňuje identifikovat zařízení na úrovni linky, přičemž rozsah dostupných adres je prakticky nevyčerpatelný (2 48 adres v MAC-48 prostor) a použití identifikátoru linkové vrstvy není pro aplikace příliš vhodné. Širší možnosti identifikace pro taková zařízení poskytuje protokol IPv6 , který poskytuje minimálně 300 milionům zařízení na obyvatele Země jedinečné adresy síťové vrstvy.
Zvláštní roli v internetu věcí hrají měřicí nástroje, které zajišťují transformaci informací o vnějším prostředí na strojově čitelná data, a tím naplňují výpočetní prostředí smysluplnými informacemi. Používá se široká třída měřicích přístrojů , od elementárních senzorů (např. teploty, tlaku, osvětlení), zařízení pro měření spotřeby (jako jsou chytré měřiče ) až po komplexní integrované měřicí systémy. V rámci konceptu „Internet of Things“ je zásadní kombinovat měřicí přístroje do sítě (jako jsou bezdrátové senzorové sítě , měřicí komplexy), díky čemuž je možné budovat interakční systémy stroj-stroj.
Jako zvláštní praktický problém implementace „Internetu věcí“ je potřeba zajistit maximální autonomii měřicích přístrojů především problém napájení senzorů. Nalezení efektivních řešení, která poskytují autonomní napájení senzorů (pomocí fotobuněk , přeměnou vibrační energie, proudění vzduchu, pomocí bezdrátového přenosu elektřiny ), umožňuje škálování senzorových sítí bez zvýšení nákladů na údržbu (ve formě výměny baterií nebo dobíjení baterií senzorů).
Spektrum možných technologií přenosu dat pokrývá všechny možné prostředky bezdrátových i drátových sítí .
Pro bezdrátový přenos dat hrají při budování „internetu věcí“ obzvláště důležitou roli takové vlastnosti, jako je účinnost při nízkých rychlostech, odolnost proti poruchám, přizpůsobivost a možnost samoorganizace. Hlavní zájem o tuto kapacitu je standard IEEE 802.15.4 , který definuje fyzickou vrstvu a řízení přístupu pro organizování energeticky úsporných osobních sítí a je základem pro protokoly jako ZigBee , WirelessHart , MiWi , 6LoWPAN , LPWAN .
Mezi drátovými technologiemi hrají řešení PLC důležitou roli při pronikání internetu věcí - technologií pro budování sítí pro přenos dat po elektrickém vedení , protože mnoho aplikací má přístup k energetickým sítím (například prodejní automaty , bankomaty , chytré měřiče , osvětlení). regulátory jsou zpočátku připojeny k síťovému napájení). 6LoWPAN , který implementuje vrstvu IPv6 přes IEEE 802.15.4 i PLC, což je otevřený protokol standardizovaný IETF , je zvláště důležitý pro rozvoj „internetu věcí“ [16] .
Obrovská množina aplikací pro zařízení internetu věcí [17] se často dělí na spotřebitelské, obchodní, průmyslové a infrastrukturní prostory [18] [19] .
Stále větší počet zařízení internetu věcí se vyrábí pro spotřebitelské použití, včetně připojených vozidel, domácí automatizace , chytrého oblečení , připojené zdravotní péče a zařízení s možností vzdáleného monitorování [20] .
Chytrý důmZařízení internetu věcí jsou součástí širšího konceptu domácí automatizace , který může zahrnovat osvětlení, vytápění a klimatizaci, mediální a bezpečnostní systémy a video monitorovací systémy [21] [22] . Mezi dlouhodobé výhody může patřit úspora energie automatickým vypínáním světel a elektroniky nebo informováním obyvatel domu o používání [23] .
Chytrý dům nebo automatizovaný dům může být založen na platformě nebo rozbočovačích, které ovládají chytrá zařízení a spotřebiče [24] . Například pomocí Apple HomeKit mohou výrobci ovládat své domácí produkty a příslušenství pomocí aplikace na iOS zařízeních, jako jsou iPhone a Apple Watch [25] [26] . Může to být vyhrazená aplikace nebo nativní aplikace pro iOS , jako je Siri . To lze demonstrovat na případě Lenovo Smart Home Essentials, řady chytrých domácích zařízení, která se ovládají prostřednictvím aplikace Apple Home nebo Siri bez nutnosti připojení k Wi-Fi [27] . Existují také vyhrazené rozbočovače pro chytrou domácnost, které jsou nabízeny jako samostatné platformy pro připojení různých produktů pro chytrou domácnost, včetně Amazon Echo , Google Home , Apple HomePod a Samsung SmartThings Hub [28] . Kromě komerčních systémů existuje mnoho neproprietárních open source ekosystémů, včetně Home Assistant, OpenHAB a Domoticz [29] [30] .
Péče o senioryJednou z klíčových aplikací chytré domácnosti je pomoc lidem s handicapem a seniorům. Tyto domácí systémy využívají asistenční technologii, aby splnily specifické potřeby majitele [31] . Hlasové ovládání může pomoci uživatelům s poruchami zraku a pohyblivosti, zatímco systémy veřejného ozvučení lze připojit přímo ke kochleárním implantátům , které nosí uživatelé se sluchovým postižením [32] . Mohou být také vybaveny dalšími bezpečnostními prvky. Tyto funkce mohou zahrnovat senzory, které monitorují lékařské pohotovosti, jako jsou pády nebo záchvaty [33] . Takto aplikovaná technologie chytré domácnosti může uživatelům poskytnout více svobody a vyšší kvalitu života.
Zařízení IoT lze použít k poskytování vzdáleného monitorování zdravotního stavu a nouzových výstražných systémů. Tato zařízení pro sledování zdraví mohou sahat od monitorů krevního tlaku a srdeční frekvence až po pokročilá zařízení schopná monitorovat specializované implantáty , jako jsou kardiostimulátory , elektronické náramky Fitbit nebo pokročilá sluchadla [34] . Některé nemocnice začaly zavádět „chytrá lůžka“, která dokážou rozpoznat, kdy jsou zaneprázdněni a kdy se pacient pokouší vstát. Může se také sám přizpůsobit, aby poskytoval odpovídající tlak a podporu pacienta bez manuální interakce sester [35] .
Obytná zařízení mohou být také vybavena specializovanými senzory pro sledování zdraví a celkové pohody starších lidí, jakož i pro zajištění vhodné léčby a pomoci lidem získat zpět ztracenou pohyblivost prostřednictvím terapie [36] . Tyto senzory vytvářejí síť inteligentních senzorů, které jsou schopny shromažďovat, zpracovávat, přenášet a analyzovat cenné informace v různých prostředích, jako je připojení domácích monitorovacích zařízení k nemocničním systémům. S IoT jsou k dispozici i další spotřebitelská zařízení na podporu zdravého života, jako jsou připojené váhy nebo nositelné srdeční monitory [37] . Pro prenatální a chronické pacienty jsou k dispozici také platformy internetu věcí pro komplexní monitorování zdravotního stavu, které pomáhají zvládat vitální zdravotní příznaky a opakující se potřeby léků [38] .
Pokroky v metodách výroby elektroniky z plastu a tkaniny umožnily vytvořit ultralevné a snadno použitelné senzory IoMT. Tyto senzory, spolu s nezbytnou RFID elektronikou, mohou být vyrobeny na papíře nebo elektronických textiliích pro bezdrátově napájená jednorázová senzorová zařízení [39] . Byly vytvořeny aplikace pro lékařskou diagnostiku v místě péče, kde je důležitá přenositelnost a nízká složitost systému [40] .
Od roku 2018 se IoMT uplatňuje nejen v průmyslu klinických laboratoří, ale také ve zdravotnictví a zdravotním pojištění. IoMT ve zdravotnickém průmyslu v současné době umožňuje lékařům, pacientům a dalším, jako jsou pečovatelé o pacienty, sestry, rodiny atd., být součástí systému, kde jsou záznamy pacientů uloženy v databázi, což umožňuje lékařům a dalšímu zdravotnickému personálu přístup k informacím o pacientech. [41] . Systémy založené na internetu věcí jsou navíc zaměřeny na pacienta, což nabízí flexibilitu, pokud jde o zdravotní stav pacienta. IoMT v pojišťovnictví poskytuje přístup k nejlepším a novým typům dynamických informací. To zahrnuje řešení založená na senzorech, jako jsou biosenzory, nositelná zařízení, připojená lékařská zařízení a mobilní aplikace pro sledování chování zákazníků. To by mohlo vést k přesnějšímu upisování a novým cenovým modelům [42] .
Aplikace internetu věcí ve zdravotnictví hraje zásadní roli v léčbě chronických onemocnění, stejně jako v prevenci a kontrole nemocí. Vzdálené monitorování je možné díky připojení výkonných bezdrátových řešení. Konektivita umožňuje lékařům shromažďovat údaje o pacientech a používat sofistikované algoritmy k analýze zdravotních údajů [43] .
DopravaInternet věcí může pomoci integrovat komunikaci, řízení a zpracování informací napříč různými dopravními systémy. Aplikace internetu věcí se vztahuje na všechny aspekty dopravních systémů (tj. vozidlo [44] , infrastruktura a řidič nebo uživatel). Dynamická souhra mezi těmito komponenty dopravního systému umožňuje komunikaci mezi vozidly a uvnitř vozidel, inteligentní řízení dopravy [44] , chytré parkování, elektronické mýtné systémy , logistiku a správu vozového parku, řízení vozidel, bezpečnost a silniční asistenci [45] .
Průmyslový internet věcí , také známý jako IIoT, přijímá a analyzuje data z připojených zařízení, provozních technologií (OT), míst a lidí. V kombinaci s monitorovacími zařízeními provozních technologií (OT) pomáhá IIoT regulovat a řídit průmyslové systémy. Kromě toho lze stejnou implementaci implementovat pro automatickou aktualizaci záznamů o umístění majetku v průmyslových skladovacích zařízeních, protože majetek se může pohybovat od malé vrtule až po celý náhradní díl motoru a špatné umístění takového majetku může vést ke ztrátě procenta pracovní doby a peněz. .
VýrobaInternet věcí také umožňuje připojení různých průmyslových zařízení vybavených funkcemi zjišťování, identifikace, zpracování, komunikace, ovládání a síťování [46] . Síťové řízení a správa výrobních zařízení, správa aktiv a situací nebo řízení výrobních procesů umožňují využití IoT pro průmyslové aplikace a chytrou výrobu [47] . Inteligentní systémy IoT vám umožňují rychle vyrábět a optimalizovat nové produkty a také rychle reagovat na potřeby produktů.
Digitální řídicí systémy pro automatizaci řízení procesů, operátorské nástroje a servisní informační systémy pro optimalizaci bezpečnosti a zabezpečení zařízení spadají do působnosti IIoT [48] . IoT lze také aplikovat na správu aktiv pomocí prediktivní údržby, statistického vyhodnocování a měření pro zajištění maximální spolehlivosti [49] . Průmyslové řídicí systémy lze integrovat s inteligentními sítěmi pro optimalizaci spotřeby energie. Měření, řízení automatizace, optimalizace závodu, řízení BOZP a další funkce zajišťují síťové senzory.
Kromě obecné výroby se internet věcí využívá také k budování procesů industrializace [50] .
ZemědělstvíV zemědělství existuje mnoho aplikací internetu věcí [51] , jako je sběr dat o teplotě, srážkách, vlhkosti, rychlosti větru, zamoření škůdci a složení půdy. Tato data lze použít k automatizaci zemědělských postupů, činit informovaná rozhodnutí ke zlepšení kvality a kvantity, minimalizovat rizika a plýtvání a snížit úsilí potřebné k řízení plodin. Zemědělci mohou nyní například na dálku sledovat teplotu a vlhkost půdy a dokonce aplikovat data z internetu věcí na přesné programy hnojení [52] . Celkovým cílem je, aby data ze senzorů v kombinaci se znalostmi a intuicí farmáře o jeho farmě pomohla zlepšit produktivitu farmy a také snížit náklady.
V srpnu 2018 se Toyota Tsusho spojila s Microsoftem na vytvoření nástrojů pro chov ryb pomocí Microsoft Azure Application Suite pro technologie IoT související s vodním hospodářstvím. Mechanismy vodních čerpadel, které částečně vyvinuli vědci z Kindai University, využívají umělou inteligenci k počítání počtu ryb na dopravním pásu , analyzují počet ryb a určují účinnost toku vody na základě údajů poskytnutých rybami [53]. . Součástí Azure Marketplace je nyní také projekt FarmBeats [54] od Microsoft Research, který využívá TV prázdný prostor k propojení farem .
JídloV posledních letech bylo široce studováno využití aplikací založených na internetu věcí ke zlepšení činností v potravinovém dodavatelském řetězci [56] . Zavedení technologie RFID do potravinového dodavatelského řetězce vedlo k přehledu zásob a jejich pohybu v reálném čase, automatizovanému potvrzování dodávek, zvýšení efektivity v logistice produktů s krátkou životností, monitorování životního prostředí, hospodářských zvířat a chladírenského řetězce a efektivní sledovatelnosti [ 57] . Výzkumníci z Loughborough University vyvinuli inovativní digitální systém pro sledování plýtvání potravinami založený na technologii IoT, který podporoval rozhodování v reálném čase s cílem bojovat proti problémům s plýtváním potravinami při výrobě potravin a omezovat je. Vyvinuli také plně automatizovaný systém založený na zpracování obrazu pro sledování odpadu z brambor v továrně na balení brambor [58] . IoT se v současnosti zavádí v potravinářském průmyslu s cílem zlepšit bezpečnost potravin, zlepšit logistiku, zlepšit transparentnost dodavatelského řetězce a snížit plýtvání [59] .
Sledování a kontrola provozu udržitelné městské a venkovské infrastruktury, jako jsou mosty, železnice, větrné elektrárny na souši i na moři, je klíčovou aplikací internetu věcí. Infrastrukturu internetu věcí lze použít k monitorování jakýchkoli událostí nebo změn strukturálních podmínek, které by mohly ohrozit bezpečnost a zvýšit riziko. Internet věcí má potenciál být přínosem pro stavební průmysl prostřednictvím úspor nákladů, času, lepší kvality pracovního dne, bezpapírového pracovního postupu a vyšší produktivity. To vám může pomoci rychleji se rozhodovat a ušetřit peníze díky analýze dat v reálném čase. Lze jej také použít k efektivnímu plánování oprav a údržby koordinací úkolů mezi různými poskytovateli služeb a uživateli těchto zařízení. Zařízení internetu věcí lze také použít ke správě kritické infrastruktury, jako jsou mosty, které poskytují přístup k lodím. Použití zařízení IoT k monitorování a provozování infrastruktury pravděpodobně zlepší řízení incidentů a koordinaci reakce na mimořádné události, stejně jako kvalitu služeb, dobu provozuschopnosti a sníží provozní náklady ve všech oblastech souvisejících s infrastrukturou [60] . Dokonce i oblasti, jako je odpadové hospodářství, mohou těžit z automatizace a optimalizace, kterou lze implementovat pomocí internetu věcí [61] .
Energetický managementZnačný počet zařízení spotřebovávajících energii (jako jsou lampy, spotřebiče, motory, čerpadla atd.) již integruje připojení k internetu, což jim umožňuje interakci s veřejnými sítěmi nejen za účelem vyvážení výroby energie , ale také pomáhá optimalizovat spotřebu energie obecně. Tato zařízení poskytují vzdálenou správu uživatelů nebo centralizovanou správu prostřednictvím cloudového rozhraní a umožňují provádět funkce, jako je plánování (například dálkové zapínání nebo vypínání topných systémů, ovládání pecí, změna světelných podmínek atd.). Inteligentní síť je aplikace IoT na straně utility; systémy shromažďují a zpracovávají informace týkající se energie a elektřiny za účelem zlepšení účinnosti výroby a distribuce elektřiny [62] . Pomocí zařízení připojených k internetu pomocí Advanced Metering Infrastructure (AMI) utility nejen shromažďují data od koncových uživatelů, ale také spravují zařízení pro automatizaci distribuce, jako jsou transformátory [34] .
Monitorování životního prostředíAplikace internetu věcí pro monitorování životního prostředí obvykle využívají senzory, které pomáhají chránit životní prostředí [63] monitorováním kvality ovzduší [64] nebo stavu vody, atmosféry nebo půdy [65] a mohou zahrnovat i oblasti, jako je sledování pohybu volně žijících živočichů a jejich stanovišť [66]. . Vývoj zařízení s omezenými zdroji připojených k internetu také znamená, že záchranné služby mohou k poskytování lepší pomoci využívat i jiné aplikace, jako jsou systémy včasného varování před zemětřesením nebo tsunami . Zařízení IoT v této aplikaci obvykle pokrývají velkou geografickou oblast a mohou být také mobilní. Tvrdilo se, že standardizace, kterou IoT přináší do bezdrátového snímání, způsobí revoluci v této oblasti [67] .
Living LabDalším příkladem integrace internetu věcí je Living Lab , která integruje a integruje výzkumné a inovační procesy a vytváří tak partnerství veřejného a soukromého sektoru lidí. V současnosti existuje 320 živých laboratoří, které využívají IoT ke spolupráci a sdílení znalostí mezi zúčastněnými stranami, aby spoluvytvářely inovativní a technologické produkty. Aby firmy mohly zavádět a rozvíjet služby IoT pro chytrá města, musí mít pobídky. Vlády hrají klíčovou roli v projektech inteligentních měst, protože změny politik pomohou městům přijmout internet věcí, což zajišťuje efektivitu, efektivitu a přesnost používaných zdrojů. Vláda například poskytuje daňové pobídky a levné nájmy, zlepšuje veřejnou dopravu a nabízí prostředí, kde mohou start-upy, kreativní průmysly a nadnárodní společnosti spoluvytvářet, sdílet společnou infrastrukturu a trhy práce a využívat výhod místních technologií, výroby procesy a transakční náklady. Vztah mezi vývojáři technologií a vládami, které spravují majetek města, je klíčový pro efektivní poskytování otevřeného přístupu ke zdrojům uživatelům [68] .
Internet vojenských věcí (IoMT) je vojenská aplikace technologií internetu věcí pro zpravodajství , sledování a další účely související s bojem [69] . To do značné míry závisí na budoucích vyhlídkách městského válčení a zahrnuje použití senzorů, munice, vozidel, robotů, biometrie nositelné člověkem a dalších inteligentních technologií, které jsou relevantní na bojišti [70] .
„Internet věcí na bojišti“Internet věcí na bitevním poli (IoBT) je projekt iniciovaný a provozovaný výzkumnou laboratoří americké armády (ARL), který se zaměřuje na základní vědy související s internetem věcí, které posilují postavení vojáků armády [71] . V roce 2017 ARL spustila Battlefield Internet of Things Collaborative Research Alliance (IoBT-CRA), čímž navázala pracovní spolupráci mezi průmyslem, univerzitami a vojenskými výzkumníky s cílem posouvat teoretické základy technologií internetu věcí a jejich aplikací ve vojenských operacích [72] [73 ] .
Projekt "Oceán věcí"Projekt Ocean of Things je program vedený agenturou DARPA , jehož cílem je vytvořit internet věcí na velkých plochách oceánu za účelem shromažďování, monitorování a analýzy dat o životním prostředí a aktivitách plavidel. Projekt zahrnuje nasazení asi 50 000 plováků, které hostí sadu pasivních senzorů, které autonomně detekují a sledují vojenská a komerční plavidla v rámci cloudové sítě [74] .
Existuje několik inteligentních nebo aktivních balících aplikací , kde je k produktu nebo jeho obalu připojen QR kód nebo NFC tag. Samotný tag je pasivní, ale obsahuje jedinečný identifikátor (obvykle URL ), který uživateli umožňuje přístup k digitálnímu obsahu o produktu pomocí chytrého telefonu [75] . Přísně vzato takové pasivní objekty nejsou součástí internetu věcí, ale lze je považovat za prostředek usnadňující digitální interakci [76] . Termín „Internet of Packaging“ byl vytvořen k popisu aplikací, které používají jedinečné identifikátory k automatizaci dodavatelských řetězců a rozsáhlému skenování spotřebiteli za účelem přístupu k digitálnímu obsahu [77] . Ověření jedinečných identifikátorů, a tedy i produktu samotného, je možné pomocí digitálního vodoznaku citlivého na kopírování nebo vzoru detekce kopírování pro skenování při skenování QR kódu [78] , zatímco NFC tagy mohou šifrovat komunikaci [79] .
Hlavním výrazným trendem internetu věcí v posledních letech je explozivní nárůst zařízení připojených a ovládaných internetem [80] . Široká škála aplikací pro technologii IoT znamená, že funkce se mohou velmi lišit od jednoho zařízení k druhému, ale existují klíčové funkce, které jsou společné většině.
Internet věcí vytváří příležitosti pro přímější integraci fyzického světa do počítačových systémů, což má za následek zvýšení efektivity, ekonomické výhody a snížení lidské zátěže [81] [82] [83] [84] .
Ambientní inteligence a autonomní řízení nejsou součástí původního konceptu internetu věcí. Okolní inteligence a autonomní řízení také nutně nevyžadují internetové struktury. Ve výzkumu (společnostech jako Intel) však dochází k posunu směrem k integraci konceptů internetu věcí a autonomního řízení, přičemž počáteční výsledky v tomto směru považují objekty za hybnou sílu autonomního internetu věcí [85] . Slibným přístupem v tomto kontextu je hluboké posílení učení , kde většina systémů IoT poskytuje dynamické a interaktivní prostředí [86] . Naučit se agenta (tj. zařízení IoT) chovat se v takovém prostředí inteligentně nelze vyřešit konvenčními algoritmy strojového učení, jako je učení pod dohledem. S přístupem posílení učení může agent učení určit stav prostředí (například určit teplotu v domě), provádět akce (například zapnout nebo vypnout klimatizaci) a učit se maximalizací nashromážděných odměn. které dostává dlouhodobě.
Inteligenci internetu věcí lze navrhovat na třech úrovních: zařízení IoT, edge/ fog nodes a cloud computing [87] . Potřeba inteligentního řízení a rozhodování na každé úrovni závisí na časové citlivosti aplikace IoT. Například kamera autonomního vozidla musí detekovat překážky v reálném čase, aby se vyhnula srážce. Takové rychlé rozhodování by nebylo možné přenosem dat z vozidla do cloudových instancí a vrácením předpovědí zpět do vozidla. Místo toho musí být všechny operace prováděny lokálně ve vozidle. Integrace pokročilých algoritmů strojového učení, včetně hlubokého učení, do zařízení IoT je aktivní oblastí výzkumu zaměřeného na přiblížení chytrých objektů realitě. Navíc můžete ze svého nasazení IoT vytěžit maximum díky analýze dat IoT, extrahování skrytých informací a předpovídání rozhodnutí managementu. V oblasti internetu věcí se používá široká škála metod strojového učení, od tradičních metod, jako je regrese, podpůrný vektorový stroj a náhodný les , až po pokročilé, jako jsou konvoluční neuronové sítě , LSTM a variační autokodér [88] .
V budoucnu se internet věcí může stát nedeterministickou a otevřenou sítí, ve které budou automaticky organizované nebo inteligentní objekty (webové služby, SOA komponenty) a virtuální objekty (avataři) vzájemně působit a budou schopny jednat nezávisle (sledovat své vlastní cíle). nebo společné cíle) v závislosti na kontextu, okolnostech nebo prostředí. Autonomní chování prostřednictvím shromažďování a analýzy kontextových informací, stejně jako schopnost objektu detekovat změny v prostředí (poruchy ovlivňující senzory) a zavádět vhodná opatření ke zmírnění, je důležitým výzkumným trendem, který je jednoznačně potřeba k zajištění důvěry v technologie internetu věcí [89] . Moderní produkty a řešení IoT na trhu využívají k podpoře takovéto kontextové automatizace mnoho různých technologií, ale pro nasazení senzorových zařízení a inteligentních kyberneticko-fyzikálních systémů v reálných prostředích jsou zapotřebí sofistikovanější formy inteligence [90] .
Architektura systému IoT se ve zjednodušené podobě skládá ze tří vrstev: Vrstva 1: Zařízení, Vrstva 2: Edge Gateway a Vrstva 3: Cloud. Zařízení zahrnují síťová zařízení, jako jsou senzory a akční členy používané v zařízeních internetu věcí, zejména ta, která používají protokoly jako Modbus , Bluetooth , Zigbee nebo proprietární protokoly pro připojení k hraniční bráně. Vrstva okrajové brány se skládá ze systémů agregace dat ze senzorů nazývaných okrajové brány, které poskytují funkce, jako je předběžné zpracování dat, poskytování cloudové konektivity, využívající systémy jako WebSockets, centrum událostí, a dokonce v některých případech i analýzu okrajů nebo fog computing [91] . . Vrstva okrajové brány je také potřebná k poskytování přehledu o zařízeních v horních vrstvách pro snadnou správu. Poslední vrstva zahrnuje cloudovou aplikaci vytvořenou pro internet věcí pomocí architektury mikroslužeb, která je typicky vícejazyčná a ze své podstaty zabezpečená pomocí HTTPS/OAuth. Zahrnuje různé databázové systémy, které ukládají data ze senzorů, jako jsou databáze časových řad nebo sklady majetku pomocí back-endových úložných systémů (např. Cassandra, PostgreSQL). Cloudová vrstva ve většině cloudových systémů IoT zahrnuje systém řazení událostí a zasílání zpráv, který zpracovává komunikaci, ke které dochází na všech vrstvách [92] . Někteří odborníci klasifikovali tři vrstvy v systému IoT jako okraj, platforma a podnik a jsou propojeny bezkontaktní sítí, přístupovou sítí a servisní sítí [93] .
Web věcí, založený na internetu věcí, je architektura aplikační vrstvy IoT zaměřená na konvergenci dat ze zařízení IoT do webových aplikací za účelem vytváření inovativních případů použití. Pro programování IoT a tok informací se prediktivní architektonický směr nazývá BPM Everywhere, který kombinuje tradiční procesní řízení s procesní inteligencí a dostupností pro automatizaci správy velkého počtu koordinovaných zařízení. [94]
V roce 2011 celkový počet zařízení na světě připojených k sítím IoT převýšil počet lidí připojených k internetu a činil 4,6 miliardy jednotek [95] .
Celkové globální investice podle IDC do oblastí souvisejících s internetem věcí v roce 2016 činily 737 miliard dolarů, v roce 2017 - více než 800 miliard; do roku 2021 se předpovídají investice v řádu 1,4 bilionu dolarů [96] .
Prognóza: Ericsson odhaduje , že v roce 2018 by počet senzorů a zařízení internetu věcí měl převýšit počet mobilních telefonů , složené roční tempo růstu tohoto segmentu bylo očekáváno na 23 % od roku 2015 do roku 2021, do roku 2021 se předpokládá že z přibližně 28 miliard připojených zařízení po celém světě bude asi 16 miliard připojeno tak či onak v rámci konceptu internetu věcí.
v RuskuV roce 2020 se oproti roku 2019 zvýšil podíl společností využívajících IoT o 20 %, podle výzkumu MTS využívá IoT řešení 60 % společností z 500 nejlepších RBC ratingů . V letech 2020–2021 je podle studie MTS 17 % investic do rozvoje IoT v Rusku v průmyslu , 15 % v dopravě a logistice , 12 % v energetickém průmyslu , bydlení a komunálních službách , chytrých realitních technologiích a nejvyšší tempo rozvoje bude demonstrovat odvětví bydlení a komunálních služeb, kde se předpokládá růst o 39 %. [97]
Podle PricewaterhouseCoopers se jen v Rusku do roku 2025 prodá asi 7 milionů zařízení pro chytrou domácnost [98] . Podle společností Nokia a Machina Research and the Company dosáhne globální trh průmyslového internetu věcí v roce 2025 tržeb 484 miliard eur , hlavními oblastmi použití technologie budou bydlení a komunální služby, zdravotnictví, průmysl a Technologie chytré domácnosti. Předpokládá se, že celkový objem firemního a spotřebitelského trhu internetu věcí vzroste na 4,3 bilionu dolarů [95] [99]
Existují také problémy: v naprosté většině nových budov vybavených digitálními systémy (asi 99 % takových domů) nejsou řešení realizovaná developerem obsluhována správcovskou společností a nejsou plně využívána obyvateli. Obecně platí, že platformy internetu věcí existující v Rusku podle studie Laboratoře digitalizace bydlení pokrývají maximálně 60 % funkcí nezbytných pro správu bytového domu . [100]
| Ambient Intelligence | |
|---|---|
| Koncepty |
|
| Technika |
|
| Platformy | |
| aplikace |
|
| První průzkumníci |
|
| viz také |
|