Термином «Интернет вещей» чаще всего называют бытовые гаджеты, подключенные через домашний Wi-Fi-роутер к веб-платформе. В действительности, приложения Uber, Bolt или каршеринговые Ситидрайв и Делимобиль — это тоже IoT, поскольку объединяют сущности физического мира (автомобили) через облачную инфраструктуру с пользователями.
В этой статье мы разбираемся, чем же является IoT на пороге 2025 года, какие перспективы у этой технологии, и о чём необходимо помнить перед началом разработки новой платформы.
Рынок IoT: тренды и перспективы
Развитие Интернета вещей (IoT — Internet of Things) за последнее десятилетие привело к появлению компактных «умных» устройств, способных в реальном времени собирать данные и упрощать принятие решений в медицине и промышленности. Согласно Statista, число подключенных к сети устройств вырастет до 75 млрд в 2025 году.
В ближайшие годы внедрение IoT будет всё шире происходить в сфере промышленности и сельского хозяйства. И это подводит разработчиков к смежной проблеме. С ростом объема данных усложняется их обработка и хранение. Для решения этой задачи совершенствуются технологии 5G, периферийные вычисления (edge computing) и AI (искусственный интеллект).
5G обеспечивает массовую связь машинного типа (mMTC), в то время как AI помогает сосредоточиться на критически важных аспектах, включая упреждающую аналитику и предотвращение кибератак. Эффект особенно заметен в здравоохранении: удалённый мониторинг пациентов, использование носимых устройств и виртуальные больницы становятся удобнее благодаря скоростным сетям и искусственному интеллекту.
Растёт популярность AIOT (AI-augmented IoT): подключенные устройства всё чаще не просто обмениваются данными, но и принимают самостоятельные решения. Задача создателей таких устройств — обеспечить безопасность и согласованность тысяч таких «умных» систем, работающих в одной сети. Наконец, сочетание периферийных вычислений, AI и 5G способствует локальной обработке данных, что снижает затраты на передачу и задержки связи. Эта конвергенция технологий формирует перспективы IoT.
Наиболее популярные сферы IoT
Для рядового потребителя Интернет вещей составляет совокупность домашних устройств, которыми можно управлять со смартфона. Действительно, развитие таких успешных проектов, как Amazon Alexa, позволяет мониторить в режиме реального времени работу очистителя воздуха, робота-пылесоса, осветительного оборудования, а также использовать голосовой помощник через колонку Amazon Echo. Однако значительные успехи происходят отнюдь не только в сфере бытовых приборов.
Беспилотные автомобили
Беспилотные автомобили используют IoT и алгоритмы искусственного интеллекта для анализа окружающей среды и принятия решений в реальном времени. Датчики, камеры и сеть подключения обеспечивают обмен информацией с центральной системой, где рассчитываются параметры автомобиля и дорожная обстановка. Водитель может отслеживать состояние автомобиля через мобильное приложение, получая данные о местоположении, уровне топлива и масле.
Промышленный IoT (IIoT)
Интеграция IoT и аналитических инструментов в промышленные процессы дает производствам возможность внедрять предиктивное обслуживание, мониторинг цепочки поставок и анализ эффективности оборудования. Это приводит к снижению простоев, уменьшению затрат и повышению стабильности производства.
Основные компоненты IoT
Архитектура IoT — это система компонентов, которые обеспечивают сбор, передачу, обработку и визуализацию данных. В IoT каждый объект, будь то датчик на производстве или умный домашний термостат, получает уникальный идентификатор и включается в сеть для обмена информацией. Такой подход даёт возможность решать задачи без непосредственного физического вмешательства пользователя.
Основные строительные блоки IoT:
- Вещи (Devices/Sensors) — физические объекты с датчиками или исполнительными механизмами, которые фиксируют параметры окружающей среды или влияют на неё (например, температура, влажность, состояние оборудования).
- Шлюзы (Gateways) — промежуточный слой между устройствами и облачными сервисами. Обеспечивает связь, безопасность и управляемость потоков данных.
- Сетевая инфраструктура (NI) — маршрутизаторы и повторители, отвечающие за передачу информации от устройств к центрам обработки и обратно. Они обеспечивают надежную коммуникацию и безопасность.
- Облачная инфраструктура (CI) — серверы и хранилища, где происходит масштабная аналитика собранных данных. Сюда же относятся вычислительные центры, применяющие модели машинного обучения для глубокой интерпретации.
Как происходит взаимодействие внутри структуры?
Гаджеты и другие устройства регулярно собирают данные о состоянии окружения или объекта. Информация передается в системы хранения данных. Аналитические ядра и вычислительные модули, позволяющие проводить логику обработки, моделирования и интерактивного обучения, осуществляют расчеты и формируют отклики, необходимые для принятия решений.
В итоге система автоматически вносит изменения в «поведение» устройств. Например, активирует исполнительный механизм (терморегулятор повышает температуру, если чувствует холод в помещении) или высылают уведомление о состоянии техники (приложение для управления электромобилем отправляет пуш об уровне заряда).
Примеры популярных IoT приложений
Здравоохранение: дистанционный мониторинг и инновации
Носимые (wearable) устройства, такие как умные трекеры, позволяют собирать сведения о пациентах непрерывно. Медицинский персонал использует эти данные для своевременного реагирования на изменения здоровья человека. В сочетании с технологиями удалённого мониторинга и аналитикой больших данных IoT в здравоохранении способствует улучшению качества лечения и повышению уровня профилактики.
Пример передового решения — стартап Babybe GmbH из Германии. Разработка предназначена для помощи детям после преждевременных родов. Носимый гаджет фиксирует ритм и температуру тела родителей, а затем передает эти сигналы малышу в кювезе. Исследования показывают, что у детей уменьшается стресс, и они быстрее набирают вес.
Южнокорейские службы здравоохранения внедряют единый стандарт устройств для надежного мониторинга пожилых людей. Такие системы избавляют пациентов от лишних визитов к врачам, повышая комфорт и качество лечения.
Ритейл: повышенный комфорт и точное ценообразование
В розничной торговле технологии IoT помогают облегчить обслуживание и совершенствовать ассортимент. Электронные ценники с динамическими ценами уже вошли в обиход, а навигационные маяки и сенсоры упрощают клиентам поиски нужных товаров.
Carrefour Taiwan, к примеру, следит за качеством воздуха и уровнем шума, что улучшает впечатления посетителей. Одновременно программа собирает аналитические данные о поведении покупателей, что позволяет компании влиять на персонализацию полученной информации, что в свою очередь, увеличивает лояльность пользователей.
Аграрный сектор: сенсоры в полях и контейнерах
Точные датчики и аналитика позволяют фермерам контролировать влажность почвы, концентрацию питательных веществ и здоровье скота. Автоматизированные системы определяют оптимальное время сбора урожая и планируют внесение удобрений, что повышает урожайность и снижает воздействие на окружающую среду.
В сельском хозяйстве IoT встречается практически повсюду: сенсоры контролируют состояние почвы и урожая, автоматизированные системы управляют кормом, а проект Leafy Green Machine помещает ферму в обычный грузовой контейнер. Удаленно настраиваются режимы полива, свет и дозировка удобрений, что снижает затраты на ресурсы и дает возможность круглогодичного выращивания вне зависимости от климата за пределами конкретного контейнера.
Основные инструменты и фреймворки для IoT
На сегодняшнем этапе развития технологий не приходится говорить о появлении монополистов или о формировании унифицированной инфраструктуры. Различные компании по всему миру создают и более или менее успешно продвигают собственные платформы для развертывания IoT. Мы вкратце отметим популярные сервисы и известных производителей.
Arduino
Arduino — популярная экосистема, предлагающая электронные платы и программное обеспечение для различных IoT-проектов. Она упрощает процесс создания роботизированных устройств или систем домашней автоматизации благодаря множеству микроконтроллерных плат и удобной IDE. Благодаря внушительной библиотеке готовых команд и примеров разработчики могут быстрее прототипировать свои решения.
Apache NetBeans
Apache NetBeans — это бесплатная IDE с открытым исходным кодом, которая стала значимой платформой для проектов IoT. Она поддерживает несколько языков программирования, включая Java, JavaScript и C++, позволяя разработчикам подбирать удобный инструмент для решения своих задач. Шаблоны и автодополнение кода в NetBeans ускоряют разработку, а система отладки и управления версиями упрощают совместную работу команд. Экосистема плагинов, ориентированных на IoT, значительно расширяет функциональные возможности среды.
Kinoma
Kinoma — набор решений, направленных на создание встроенных систем и приложений для Интернета вещей. Ключевую роль играет аппаратный комплекс Kinoma Create: это устройство с сенсорным дисплеем, предназначенное для быстрого прототипирования. JavaScript-фреймворк Kinoma дает возможность строить интерфейсы и разрабатывать логику приложений на знакомом языке. Для визуальной сборки и удобного управления проектами встроена Kinoma Studio. Множество поддерживаемых протоколов связи упрощает взаимодействие как с другими устройствами, так и с облачными сервисами, обеспечивая широкие возможности масштабирования и интеграции.
С ростом числа умных устройств стремительно развиваются облачные экосистемы:
- Siemens MindSphere — сервис промышленного IoT, где разработаны средства для предиктивного обслуживания, обнаружения аномалий и контроля энергоресурсов. Инструменты вроде Digital Twins и Predictive Learning Analytics дополняют платформу моделированием рабочих процессов.
- IBM Watson — проект, который эволюционировал от системы для ответов на вопросы к облачной платформе IoT. В настоящее время состоит из сервисов для регистрации устройств, визуализации данных и работе с когнитивными API Watson. Такие возможности открывают двери для умного производства, точного земледелия, телемедицины и других отраслей.
- Amazon Web Services (AWS) — один из крупнейших провайдеров облачных вычислений, имеющий полноценный набор IoT-инструментов. AWS IoT Core интегрируется с сервисами Lambda и S3. Сервис используется в различных аграрных и промышленных проектах.
Что учитывать при разработке IoT-приложений
При разработке любой IoT-инфраструктуры не получится сконцентрироваться только на разработке удобного пользовательского интерфейса. Нужно приложить немало усилий для создания безотказной инфраструктуры. Требуется безопасность как в плане отсутствия ошибок, так и в контексте киберпреступлений. Для этого нужно помнить о следующих ключевых аспектах:
- Аппаратная часть.
Вероятнее всего, создателям системы IoT придется использовать оборудование разных поставщиков. Чтобы не оказаться «привязанными» к конкретному бренду, лучше выбирать IoT-платформу, независимую от конкретного «железа» и поддерживающую стандартные протоколы. Это упростит подключение новых устройств и расширение проекта.
- Хранилище данных.
Хорошо, если платформа уже включает механизм сохранения и анализа данных, поступающих с «умных» устройств. При желании можно разработать собственный инструмент для сбора IoT-данных, чтобы гибко адаптировать работу системы.
- Аналитика.
Важна не только возможность собирать и хранить данные, но и инфраструктура для очистки «сырых» потоков. Именно здесь разрабатываются алгоритмы, лежащие в основе IoT-приложений, чтобы автоматизировать принятие решений или прогнозы.
- Масштабирование.
Платформа должна уметь запускать несколько IoT-приложений одновременно на множестве устройств, а иногда и несколько приложений на одном устройстве. Наличие инструментов управления устройствами упростит развертывание обновлений, позволяя распределять их по группам оборудования.
- Безопасность.
При работе с потребительскими приложениями нужны меры защиты персональных данных, при промышленном использовании — защита интеллектуальной собственности. Регулярное тестирование на взлом, шифрование данных и двухфакторная аутентификация помогают минимизировать риски и повысить надежность.
Как видно из нашего обзора, мы находимся только в самом начале широкого применения IoT. В сферах, где безопасность является решающим фактором — медицина, беспилотные автомобили — Интернет вещей уже давно стал неотъемлемой частью экосистемы. Растущий спрос на практические решения в данной сфере открывает перед компаниями практически безграничный простор для экспериментов. Можно создавать ПО для новых бытовых приборов или разрабатывать узко специализированную платформу для определенной сферы промышленности.