Умный интернет вещей — кто он и с чем его едят?

    Тренд интернета вещей сейчас набирает всё большую популярность. Чаще всего понятие интернета вещей неразрывно связано с чем-то умным: умные дома, умный транспорт, умные предприятия… Но когда смотришь на эту интеллектуальность внимательнее, то часто разочаровываешься: удаленное управление лампочкой в доме — это в лучшем случае автоматизация, но никак не умный дом. Кажется, что и интернет получается не таким уж и умным… А что же такое умный интернет вещей?

    Вообще, историю интернета можно разделить на 4-5 этапов, сейчас мы находимся в эпоху Интернета вещей (Internet of things, IoT). Кратко его можно описать так: увеличение количества устройств, взаимодействующих не только с пользователями, но и друг с другом. Т.е. каждая кофеварка имеет доступ в сеть — но вот для чего ей этот доступ нужен, только предстоит решить.

    image

    Появление интернета вещей — это довольно ожидаемый шаг, ведь лень — двигатель прогресса. Зачем подходить к телевизору для переключения каналов, если можно придумать дистанционный пульт управления, зачем нажимать кнопочку на кофеварке, если можно сделать это в смартфоне или настроить правило, чтобы кофе наливался сам… Удобно ли это? Что произойдет, если человека нет дома или свет в настроенное время ему не нужен?

    image
    image

    Дом получился не «умным», ведь такой подход слабо меняет ситуацию: человек по-прежнему должен все контролировать, он – центр управления всего. Получается, это “всего лишь” автоматизация. При этом я прекрасно оцениваю мощь прогресса, которая к ней привела. Просто хочется чего-то большего, нужен “умный” интернет.

    image

    Что в моем понимании означает умный интернет вещей? Это интернет вещей, который позволит изменить парадигму достижения результата: хочется задавать цели, а не способы их достижения.

    • Умный интернет вещей – постоянная поддержка человека предметами, которые его окружают.
    • Умный интернет вещей – это прозрачность процессов, это ориентация на результат.
    • Умный интернет вещей – это говорить не как надо делать, а что должно получиться.

    image

    Как этого достичь технически?


    Во-первых, мультиагентные технологии — они уже везде и всюду, и интернет вещей без них невозможен. Каждому участнику из реального мира (т.е. каждому человеку и каждому устройству) ставится в соответствие программный агент — объект с некоторой степенью интеллектуальности, представляющий его интересы в мире виртуальном. Виртуальный мир можно назвать в некоторой степени улучшенной копией нашей жизни: там есть те же участники, которые чаще всего следуют заранее установленным и известным правилам, предоставляя достоверные ответы на заданные вопросы, честные и открытые — альтруисты, в общем. При этом взаимосвязь реального и виртуального миров двунаправленная: решения из виртуального мира отдаются в реальность для исполнения, а все события реального мира (очень часто непредвиденные) отражаются на мире виртуальном.

    Как живут и работают агенты
    Жизненный цикл агентов довольно прост. Сначала они воспринимают информацию из внешнего мира. Потом ее нужно обработать, т.е. запланировать некие действия. Ну а действия уже нужно выполнить – отдав соответствующие команды в реальный мир.

    image

    Получается, что в нашем “умном” доме агент человека постоянно общается с агентами кофеварки, лампочек и прочих холодильников — отдавая им команды и обмениваясь информацией. Что-то похожее мы видим в оффлайне: допустим, человек хочет запустить стирку. Он загружает вещи в стиральную машинку, хочет засыпать порошок и понимает, что его не хватит для стирки. После чего идет в магазин, покупает порошок и вновь пытается запустить стирку. Хорошо еще, если кондиционер для белья у него есть и в магазин больше идти не надо.

    Смоделируем эту ситуацию с точки зрения агентов, при этом помним, что каждый агент у нас знает всю информацию о своей физической сущности.

    image

    Тогда агент стирального порошка попросит закупиться им еще до того, как запасы будут исчерпаны. Как он попросит? Скорее всего, он попадет в очередь к агенту покупок и куплен будет именно тогда, когда у человека будет физическая возможность его принести — или даже будет заказана доставка, без участия человека. Удобно ли это? Да. Сложно ли это? Тоже да. Возможно ли это? И снова да.

    Все это кажется чересчур уж далеким будущем. Но вспомним о такой чудесной вещи, как онтологии. Это относительно универсальный и машиночитаемый способ представления знаний, причем знания там могут быть описаны самые разные. В онтологии мы можем описать важные для нас концепции, описать логические правила — а наши интеллектуальные агенты использовать эти знания для достижения и взаимодействия целей.

    Можно ли разработать одну универсальную онтологию, которая будет содержать все нужные для умного интернета вещей знания? Наверное, да. Но каким должен быть объем этой онтологии, страшно даже представить. Гораздо более простым кажется возможность поддержки онтологий предметных областей — и, при необходимости, матчинга между ними.

    Получается, что пользователь может создать онтологию дома, онтологию рабочего пространства — и данные, описанные в них, должны иметь соответствие. При таком подходе получается, что у нас может быть и “умный” офис, и “умный” дом.



    Онтология для логики работы

    Наиболее частый способ применения онтологий – это лишь способ хранения знаний, которые жестко структурированы. При этом знания эти, как правило, говорят лишь о некой сущности физического мира. А почему бы не пойти дальше и не хранить в онтологиях и правила взаимодействия, логику работы умного интернета вещей? На практике это может выглядеть так: при создании агент смотрит на сущность, к которой он относится. Для корректного понимания свойств этой сущности агент должен обратиться к онтологии – оттуда он почерпнет информацию, что может делать эта сущность, какие у нее потребности. А знает ли он, как достичь эти потребности, как применить ее способности? Эта информация тоже лежит в онтологии! Рассмотрим пример – покупку кондиционера. При подключении кондиционера в общую сеть у него появляется программный агент. Агент этот может знать о своем предназначении. Тогда ему достаточно лишь заявить о себе: «Я агент кондиционера! Я могу охлаждать! Я хочу тратить энергию! Я могу ломаться! Я хочу профилактику раз в год!»



    Эти сообщения должны получить все заинтересованные участники – например, агент дома, который отвечает за потребление электричества. Дальше эти два агента должны будут договариваться о потреблении энергии в доме – интернет вещей должен быть экономным. При этом агент кондиционера может повлиять на другие процессы, потребляющие энергию – в случаях, когда поддержание высокой температуры дома имеет высокий приоритет.

    Агент кондиционера и сам может нуждаться в информации. Например, неплохо было бы учитывать текущую температуру за окном и прогноз на день-два: тогда можно не охлаждать дом в жару перед сильным похолоданием. Как можно получить необходимые данные? Надо узнать из онтологии, кто может их предоставить.



    Умный интернет вещей – это только умный дом?

    Все примеры выше – про интернет вещей в быту, про умные дома. Но это не единственная область применения столь мощных технологий. Предприятия уже сейчас проявляют большую заинтересованность к интернету вещей. Так, Airbus в своем отчете о предприятиях будущего видит IoT одной из важных технологий.

    Попробуем определить, как интернет вещей может применяться на современных предприятиях. На таких предприятиях, как правило, есть множество разных станков, множество разных заказов на производство продукции, множество разных технологических процессов. Вообще, там много всего разного. И, конечно, в интеллектуальных системах интернета вещей этих предприятий будет множество разных агентов. Все эти агенты обязаны входить в единое информационное пространство – тогда применение интернета вещей позволит показать более высокую эффективность. Рассмотрим пример – агент заказа на производство продукции хочет, чтобы его выполнили. Для этого ему надо найти свободных рабочих – и поиск надо начинать именно со своего цеха! А если в цеху свободных рабочих нет, у всех высокая занятость, то логично будет попробовать найти этих людей где-то еще. Чтобы найти свободную рабочую силу с определенными компетенциями, надо понять, а где вообще ее искать. Для этого достаточно «всего лишь» обратиться к онтологии, которая подскажет, в каком цехе обитают рабочие с нужными возможностями. А после ответа уже начинать общение с этими цехами и пытаться найти работников для выполнения заказа.

    Другой пример – это агент станка, который сам стать проактивным и искать себе работу. Этому агенту надо понять, какие заказы он может выполнять – для этого ему нужна информация о заказах и технологических процессах их выполнения. Если такая информация у него уже есть, то агент станка может из онтологии определить, кто принимает решение о планировании этих заказов – и пытаться переманить их к себе. Как правило, решение может принимать либо сам заказ, либо менеджер этого заказа – человек.

    Стоит отметить, что в описанном интеллектуальном интернете вещей человек является полноправным участником всех процессов – он постоянно видит актуальную информацию, может считать цену произведенной продукции по-настоящему честно. При этом конечное слово в принятии решений может оставаться за ним – но ему будет предоставлена качественная поддержка для этого принятия, а решение будет полностью прозрачным и гибким.

    Сетецентрический принцип
    Разумеется, все наши сферы жизни (в которых, я уверен, будет интернет вещей), будут тесно пересекаться. Крайне важно, чтобы пересечение таких сфер было жизнеспособным и полезным пользователю. Ведь если в этих наших интернетах каждая область будет использовать свои собственные стандарты взаимодействия, то ни к чему хорошему это не приведет.

    В 80-х годах прошлого века маршал Советского Союза Н.В. Огарков сформулировал сетецентрический подход относительно ведения боевых действия (а в США эти идеи получили развитие благодаря вице-адмиралу ВМС Артуру Себровски и профессору Джону Гартска). Согласно этому подходу все ресурсы, которые способны выполнить задачу, должны входить в одну информационную сеть и уметь обмениваться информацией для выполнения этой задачи. Ничего не напоминает? Интернет вещей — это крайне логичное применение сетецентрического подхода, ведь он использует современные информационные технологии для интеграции распределенных элементов в глобальную систему, способную к адаптации под изменяющиеся условия внешнего мира.

    Краткие выводы


    Интернету вещей — быть, в этом уже никто не сомневается. Быть ли умному интернету вещей — это большой вопрос, но хотелось бы, чтобы он был. Повлиять на эту ситуацию могут компании, участвующие в разработке ПО и железа для интернета вещей. Каким я вижу это влияние? Хочется, чтобы были единые и внятные стандарты, которые будут применимы везде и всюду. Хочется, чтобы было единое и внятное понимание, каким должен быть интернет вещей. Хочется, чтобы этот умный интернет вещей появился как можно скорее.

    Спасибо!
    Поделиться публикацией
    Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

    Подробнее
    Реклама
    Комментарии 20
    • +1
      Из вашей диаграммы посередине следует, что интернет вещей в основном не для человека, а для общества и каких-то отраслей и занятий.
      Для тех же вооружений. А война нужна человеку?
      Или для продвижения сомнительных продуктов массового потребления. А это полезно?
      Или для уменьшения физической активности людей. Это надо?

      Как могут сплошные противоречия целей слиться в
      единые и внятные стандарты
      ?
      В то время как большинство сервисов IoT врывающихся в ваш дом создаются не конкретно для вас, а для извлечения прибыли из вас.

      Я бы лучше начал думать об онтологических файрволах.
      • 0
        Общества, отрасли и занятия — разве человек ни к чему из перечисленного отношения не имеет?
        Война — нет, большинству людей она не нужна. Но можно пытаться снизить человеческие потери на войне, а можно пытаться убеждать всех, что воевать — нехорошо, и одно другому не мешает.
        Практически любая технология может быть обращена во вред, если постараться, но вряд ли из-за этого нужно запрещать прогресс.
        • 0
          Я просто хотел отметить принципиальную невозможность получить
          единые и внятные стандарты

          Решение противоречий возможно только вне стандартов, и это динамика.
          • 0
            Значит, я не совсем верно понял комментарий, прошу прощения.
            Хотелось бы, чтобы решение противоречий как динамический процесс все же дало в результате некие стандарты и принципы — достигнув тем самым состояние равновесия. И, разумеется, стандарты эти должны быть расширяемыми и адаптируемыми — то есть равновесие будет неустойчивым.
        • 0
          А когда что-то сделают что не нужно человеку? Что нибудь самостоятельное, принимающее решение без воли человека и управляющее ресурсами для самого себя? А то как-то скучно — все человек да человек :)
        • 0
          А какие вообще сейчас есть «концептуальные подходы» к IoT?

          Я так понимаю, что в статье освещены два из них —
          • когда все крутится вокруг одного центрального узла, который агрегирует информацию, принимает решения и отдает команды
          • когда периферийные узлы способны к самостоятельному анализу, принятию решений и выработке команд


          Какие еще есть концепции организации подобных сетей?
          Что с безопасностью?
          Что с отказоустойчивостью?
          Что с изменением (расширением) топологии?
          • 0
            Кратко изложу свое видение по этим вопросам.
            Отказоустойчивость — высокая, т.к. выход одного узла из строя минимально влияет на остальные. Ну потеряют они источники информации — попробуют найти себе другие. Если же других поставщиков данных нет, то интернет вещей не спасет — то же самое и в обычном АСУ-подходе.
            Изменение топологии — хочется на лету. Я что-то похожее описал — появляется агент, ищет поставщиков информации. Если эти поставщики вдруг отвалятся, то попробует установить связь с другими.

            По поводу других концепций — очень много говорится про машинное обучение. Описанное в статье этому не противоречит, просто в этой теме я не так силен.
            По поводу безопасности — мне нравится картинка из "Компьютер пресс":
            Посмотреть картинку
            image
            Т.е. системы безопасности должны охватывать все — и, возможно, быть такими же участниками сетецентрического интернета вещей.

            Буду рад, если кто-то добавит о концепциях IoT.
            • 0
              появляется агент, ищет поставщиков информации. Если эти поставщики вдруг отвалятся, то попробует установить связь с другими

              Здесь минусом, на мой взгляд, будет значительное удорожание каждого периферийного устройства — ведь вместо простейших атомарных функций отправки состояния/исполнения команды, им придется самостоятельно проводить некий анализ, опрашивать сеть, и делать еще много какой работы, которую выполняет сервер.

              Может, с точки зрения цены это не так затратно с учетом всяких ардуино и компьютеров за $9, но вот с точки зрения сложности внедрения (оснастить каждый «глупый» датчик «мозгами») и поддержки (при обновлении прошивки нужно менять на всех периферийных устройствах, тестировать и т.п.) себестоимость конечного продукта может изрядно вырасти.

              Вопрос, есть ли золотая середина, которая позволит обеспечить легкое изменение топологии сети и высокую самостоятельность конечных устройств, при том не делая их сильно дороже и сложнее в обслуживании, и оставить за корневым сервером возможность полноценного управления системой?
              • +1
                Виртуальный агент устройства работает на сервере, как вариант
          • 0
            Благодаря Вашей статье по-другому стал смотреть на интернет вещей…
            • +1
              Спасибо!
              Проблема в том, что возможности IoT не раскрыты до конца, да и описанное в статье — это по большей части концепции и идеи. Но реализация концепций — это вопрос времени, и чем раньше производители приступят к ней, тем больший профит они получат, как мне кажется.
              • 0
                Ну хорошо есть подписчики.
                А как дивайсам найти этих подписчиков?
                Или просто дивайс себя рекламирует на публичных площадках для подписчиков?
                Скажем тот же кондиционер. Чтобы его обслуживать готов конкурировать не один десяток фирм.
                Кондиционер объявляет что ему нужен сервис обслуживания. Пойдет поток заявок.
                И как техника сама проведет отбор? Генератором случайных чисел? Это же крах всего маркетинга!
                Предлагаете всем сервисам сложить руки и ждать пока их выберут?

                Или вдруг оказывается кондиционеру достаточно метеослужбы вместо термометра. Так кому тогда нужно будет ставить термометры?

                Что то в этой модели не так.


                • 0
                  Все изложенное в статье — лишь концепции, на тщательную и детальную проработку всего я не покушался.
                  Но на вопросы попробую ответить — сразу признаюсь, что это исключительно первое видение, которое может быть ошибочным.
                  Только что появившееся устройство может бродкастом найти интересных ему соседей, или тем же бродкастом определить, где находится некий агент желтых страниц (в мультиагентной платформе Jade для этого есть специальный агент — directory facilitation)
                  Определив, кто есть в системе и с кем можно общаться для достижения определенных целей (для этого использовав онтологии), устройство начинает общение.
                  Если у агента кондиционера есть потребность в обслуживании, то он определяет, кто может эту потребность удовлетворить. Если он сам имеет право на выбор фирмы, то примет решение на основании ряда критериев (цена, репутация фирмы, сроки ремонта), если же нет, то отдаст сигнал наверх, пользователю — «нужен ремонт!»

                  Допустим, изначально термометра не было, появился умный кондиционер. Он будет использовать данные метеослужбы, которые часто отличаются от реальности. Пользователь может захотеть повысить точность определения текущей температуры — и для этого приобретет термометр.

                  Я не претендую на идеальность модели. Я целиком и полностью за дальнейшие доработки, которые смогут сделать нашу жизнь лучше.
                  • 0
                    Нонсенс.
                    Как кондиционер может принимать решения не относящиеся к кондиционированию?
                    По вашей модели в умном доме решения будут приниматься о самых немыслимых вещах самыми немыслимыми предметами, и в самую последнюю очередь человеком.
                    Иной сценарий у вас, это когда вещи будут изо всех углов пищать требуя помочь им принять решение.

                    Не забывайте что в умном доме к интернету будут подключены все кнопки, двери, окна, замки, вся бытовая техника включая бойлеры и унитазы и т.д. и т.п.
                    Вы хотите чтобы все это думало?
                    • 0
                      Ну выбирать то, скорее всего, будет не кондиционер, конечно. Он только заранее уведомляет, что ему в принципе требуется регулярное техобслуживание и сигнализирует о его необходимости в ближайшее время или в случае нештатных ситуаций.
                      Человек может самостоятельно выбрать обслуживающую фирму и предоставить её агенту доступ к этим сигналам или же доверить этот выбор ещё одному виртуальному агенту, оставив за собой лишь право окончательного принятия решения.
                      Оба ваших негативных сценария действительно возможны при неправильном проектировании взаимодействия. Не допустить их — как раз одна из задач составления онтологий.
                      Возможно ли это? Незнаю. Но ничто не мешает мечтать об этом и пытаться претворить в жизнь.
                      • 0
                        Да мечтать не вредно.
                        Я бы тогда предложил продолжение этой логики.
                        Скажем человек купил отдельно фанкойлы, чиллер, насос, в насос отдельно частотный преобразователь с двигателем. Все умное с виртуальными агентами и от разных производителей.
                        И они, опа, чудесным образом друг друга обнаружили через своих виртуальных агентов и стали работать как единая централизованная система кондиционирования.
                        Т.е. взяли и сами придумали себе функцию, потому что они это могут.
                        • 0
                          Да, эмерджентность — это важное свойство сложных систем (а интернет вещей к таковым относится) и если оно будет проявляться (пусть и в других, более простых сценариях), то будет очень-очень хорошо.
            • 0
              Интернет вещей тема конечно же интересная. Спасибо за статью.
              Но, увы, опять «умный дом». Я конечно дико извиняюсь, но считаю, что у нас концепция «умный дом» давно превратилось в игрушку для богатых гиков (ну как минимум богатых настолько, что бы иметь свой дом, у нас это все-таки роскошь а не средство), а в цивилизациях с дорогой электроэнергией в инструмент экономии этой самой энергии.
              Вот, поверьте, никаких проблем включить пультом дома кондиционер нет. Зачем городить ему агенты, общее информационное пространство и прочие сложности? Ну или поставлю вопрос по-другому, а как все это продать клиенту? В чем value такой покупки? А не формируя ценности для потребителя, и как следствие имея очень скромные продажи, очень сложно эту технологию развивать.

              PS Пример с рабочими и станками на производстве имеет решение в концепциях ERP/MES, IoT тут не главное.
              • 0
                Спасибо!
                С «умным домом» я в чем-то с Вами согласен: для частного пользования это пока что не «средство передвижения», а роскошь. Но, возможно, с развитием IoT появятся и новые ниши для «умных домов». Экономия электроэнергия может быть полезна и нам, тем более экономить же можно не только ее: водопровод, газ и отопление. Контроль протечек с возможностью их устранения перекрыванием вентиля — тоже полезно же?
                Продать клиенту умный кондиционер — наверное, сложно, я не продажник. Но и Bentley продать сложно, я думаю — в покупке такого автомобиля тоже больше роскоши и статуса, нежели функциональности, ИМХО

                А вот с постскриптумом я не соглашусь: PLM/ERP/MES могут и должны быть тесно связаны с интернетом вещей, т.к. именно там value резко возрастает и экономия видна сразу, и полезность увеличивается.
                • 0
                  А вот с постскриптумом я не соглашусь: PLM/ERP/MES могут и должны быть тесно связаны с интернетом вещей, т.к. именно там value резко возрастает и экономия видна сразу, и полезность увеличивается.

                  Только «Интернетом вещей» это все, до появления моды на интернет вещей, никто не называл. POS терминал, подключенный к сети никто же не причисляет к интернету вещей. GPS-трекеры на транспорте тоже. И куча всякого другого оборудования с Ethernet-интерфейсом тоже.

              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.