The Internet of things ( eng. internet of things , IoT ) är konceptet med ett dataöverföringsnätverk mellan fysiska objekt ( "ting" ), utrustat med inbyggda verktyg och teknologier för att interagera med varandra eller med den yttre miljön [1 ] . Det antas att organisationen av sådana nätverk är kapabel att omstrukturera ekonomiska och sociala processer, vilket eliminerar behovet av mänskligt deltagande från vissa av åtgärderna och operationerna [2] .
Konceptet formulerades 1999 som en förståelse för utsikterna för den utbredda användningen av radiofrekvensidentifieringsverktyg för fysiska objekts interaktion med varandra och med den yttre miljön. Sedan 2010-talet har att fylla konceptet med mångsidigt tekniskt innehåll och introducera praktiska lösningar för dess implementering ansetts vara en stabil trend inom informationsteknologi [3] , främst på grund av de trådlösa nätverkens allestädes närvarande , uppkomsten av molnberäkningar , utvecklingen av maskin. -till -maskin interaktionsteknik , och början på en aktiv övergång till IPv6 [4] och utvecklingen av mjukvarudefinierade nätverk .
Konceptet och termen [5] för det formulerades först av grundaren av forskargruppen Auto-ID Labs vid Massachusetts Institute of Technology Kevin Ashton [6] 1999 vid en presentation för Procter & Gamble- ledningen . Presentationen talade om hur den omfattande implementeringen av RFID-taggar kan förvandla supply chain management-systemet i ett företag [7] .
År 2004 publicerade Scientific American en omfattande artikel [8] ägnad åt "Internet of Things", som tydligt visar konceptets möjligheter i hushållsbruk: artikeln ger en illustration som visar hur hushållsapparater ( väckarklocka , luftkonditionering ), hem system ( trädgårdsbevattningssystem , säkerhetssystem , belysningssystem ), sensorer ( termiska , ljus- och rörelsesensorer ) och "saker" (till exempel läkemedel försedda med en identifieringsetikett) interagerar med varandra genom kommunikationsnätverk ( infraröd , trådlös , ström ). och lågspänningsnät) och ger helautomatisk utförande av processer (slå på kaffebryggaren, ändra belysningen, påminn dig om att ta medicin, bibehålla temperaturen, vattna trädgården, spara energi och hantera dess förbrukning ). I sig själva var de presenterade hemautomatiseringsalternativen inte nya, men betoningen i publikationen på att kombinera enheter och "saker" till ett enda datornätverk som betjänas av Internetprotokoll , och att betrakta "Internet of Things" som ett speciellt fenomen, bidrog till att konceptet vinner stor popularitet [2] .
Rapporten från National Intelligence Council från 2008 listar Internet of Things som en av de sex störande teknologierna , vilket indikerar att en utbredd och osynlig för konsumenterna omvandling till internetsajter av sådana vanliga saker som produktförpackningar, möbler, pappersdokument kan öka riskerna avsevärt. på området för nationell informationssäkerhet [9] .
Perioden från 2008 till 2009 anses av Cisco -analytiker vara "den verkliga födelsen av Internet of Things", eftersom det, enligt deras uppskattningar, var under denna period som antalet enheter anslutna till det globala nätverket översteg befolkningen av jorden [10] , sålunda har "internetfolket" blivit "sakernas internet".
Sedan 2009, med stöd av Europeiska kommissionen , har konferensen "Internet of Things" [11] [12] hållits årligen i Bryssel , där rapporter presenteras av EU-kommissionärer och parlamentsledamöter , regeringstjänstemän från europeiska länder, företagschefer. som SAP , SAS Institute , Telefónica , ledande forskare från stora universitet och forskningslaboratorier.
Sedan början av 2010-talet har "Internet of Things" blivit den drivande kraften bakom "fog computing"-paradigmet och spridit principerna för cloud computing från datacenter till ett stort antal interagerande geografiskt distribuerade enheter, som anses vara "Internet". of Things"-plattformen [ 13] [14] .
Sedan 2011 har Gartner placerat "Internet of Things" i den allmänna hypecykeln av ny teknik på "technological trigger"-stadiet, vilket indikerar en bildningsperiod på mer än 10 år, och sedan 2012, en specialiserad "Internet of Things-hype". cycle” har släppts med jämna mellanrum [15] .
Engagemanget i "sakernas internet" av objekt i den fysiska världen, som inte nödvändigtvis är utrustade med medel för att ansluta till datanätverk, kräver användning av teknologier för att identifiera dessa objekt ("saker"). Även om RFID -tekniken var drivkraften för uppkomsten av konceptet, kan alla medel som används för automatisk identifiering användas som sådana tekniker : optiskt igenkännbara identifierare ( streckkoder , datamatris , QR-koder ), lokaliseringsverktyg i realtid. Med den omfattande spridningen av "Internet of things" är det viktigt att säkerställa unikheten hos objektidentifierare, vilket i sin tur kräver standardisering.
För objekt direkt anslutna till Internetnätverk är den traditionella identifieraren nätverksadapterns MAC-adress , vilket gör att du kan identifiera enheten på länknivå, medan utbudet av tillgängliga adresser är praktiskt taget outtömligt (2 48 adresser i MAC-48) space), och användningen av länklageridentifieraren är inte alltför bekväm för applikationer. Bredare identifieringsmöjligheter för sådana enheter tillhandahålls av IPv6- protokollet , som ger minst 300 miljoner enheter per invånare på jorden unika nätverkslageradresser.
Mätverktyg spelar en speciell roll i Internet of Things och tillhandahåller omvandling av information om den yttre miljön till maskinläsbar data och fyller därigenom datormiljön med meningsfull information. En bred klass av mätinstrument används , från elementära sensorer (till exempel temperatur, tryck, belysning), förbrukningsmätare (som smarta mätare ) till komplexa integrerade mätsystem. Inom ramen för konceptet "Internet of Things" är det grundläggande att kombinera mätinstrument i ett nätverk (såsom trådlösa sensornätverk , mätkomplex), vilket gör det möjligt att bygga maskin-till-maskin interaktionssystem.
Som ett speciellt praktiskt problem med implementeringen av "Internet of Things" noteras behovet av att säkerställa maximal autonomi för mätinstrument, först och främst problemet med strömförsörjning till sensorer. Genom att hitta effektiva lösningar som tillhandahåller autonom strömförsörjning för sensorer (med hjälp av fotoceller , omvandling av vibrationsenergi, luftflöden, med hjälp av trådlös elöverföring ), kan sensornätverk skalas upp utan att öka underhållskostnaderna (i form av att byta batterier eller ladda sensorbatterier).
Spektrum av möjliga dataöverföringstekniker täcker alla möjliga sätt för trådlösa och trådbundna nätverk .
För trådlös dataöverföring spelar sådana egenskaper som effektivitet vid låga hastigheter, feltolerans, anpassningsförmåga och möjligheten till självorganisering en särskilt viktig roll i uppbyggnaden av "Internet of Things". Av huvudintresse för denna kapacitet är IEEE 802.15.4-standarden , som definierar det fysiska lagret och åtkomstkontrollen för att organisera energieffektiva personliga nätverk, och är grunden för protokoll som ZigBee , WirelessHart , MiWi , 6LoWPAN , LPWAN .
Bland trådbundna tekniker spelar PLC - lösningar en viktig roll i penetrationen av Internet of Things - teknologier för att bygga dataöverföringsnätverk över kraftledningar , eftersom många applikationer har tillgång till kraftnät (till exempel varuautomater , bankomater , smarta mätare , belysning styrenheter är initialt anslutna till nätverkets strömförsörjning). 6LoWPAN , som implementerar IPv6-skiktet över både IEEE 802.15.4 och PLC, som är ett öppet protokoll som standardiserats av IETF , noteras som av särskild betydelse för utvecklingen av "Internet of Things" [16] .
Den stora uppsättningen applikationer för IoT-enheter [17] är ofta indelade i konsument-, kommersiella, industriella och infrastrukturutrymmen [18] [19] .
Ett ökande antal IoT-enheter byggs för konsumentanvändning, inklusive anslutna fordon, hemautomation , smarta kläder , uppkopplad sjukvård och apparater med fjärrövervakningsfunktioner [20] .
Smart hemIoT-enheter är en del av det bredare konceptet hemautomation , som kan inkludera belysning, värme och luftkonditionering, media- och säkerhetssystem och videoövervakningssystem [21] [22] . Långsiktiga fördelar kan inkludera energibesparingar genom att automatiskt släcka lampor och elektronik, eller genom att informera husboende om användningen [23] .
Ett smart hem eller ett automatiserat hem kan baseras på en plattform eller hubbar som styr smarta enheter och apparater [24] . Till exempel, med hjälp av Apple HomeKit , kan tillverkare styra sina hemprodukter och tillbehör med hjälp av en app på iOS-enheter som iPhone och Apple Watch [25] [26] . Detta kan vara en dedikerad app eller inbyggda iOS -appar som Siri . Detta kan demonstreras i fallet med Lenovo Smart Home Essentials, en rad smarta hemenheter som styrs via Apple Home-appen eller Siri utan behov av en Wi-Fi-anslutning [27] . Det finns också dedikerade smarta hemhubbar som erbjuds som fristående plattformar för att ansluta olika smarta hemprodukter, inklusive Amazon Echo , Google Home , Apple HomePod och Samsung SmartThings Hub [28] . Förutom kommersiella system finns det många icke-proprietära ekosystem med öppen källkod, inklusive Home Assistant, OpenHAB och Domoticz [29] [30] .
ÄldreomsorgEn av de viktigaste tillämpningarna för ett smart hem är att hjälpa människor med funktionsnedsättningar och äldre. Dessa hemsystem använder hjälpmedel för att möta ägarens specifika behov [31] . Röststyrning kan hjälpa användare med syn- och rörelsehinder, medan högtalarsystem kan kopplas direkt till cochleaimplantat som bärs av användare med hörselnedsättning [32] . De kan också utrustas med ytterligare säkerhetsfunktioner. Dessa funktioner kan innefatta sensorer som övervakar medicinska nödsituationer som fall eller anfall [33] . Teknik för smarta hem som tillämpas på detta sätt kan ge användarna mer frihet och högre livskvalitet.
IoT-enheter kan användas för att tillhandahålla fjärrövervakning av hälsa och nödvarningssystem. Dessa hälsoövervakningsenheter kan sträcka sig från blodtrycks- och pulsmätare till avancerade enheter som kan övervaka specialiserade implantat , såsom pacemakers , elektroniska Fitbit-armband eller avancerade hörapparater [34] . Vissa sjukhus har börjat implementera "smarta sängar" som kan upptäcka när de är upptagna och när en patient försöker resa sig. Den kan också självjustera för att ge lämpligt tryck och patientstöd utan manuell interaktion från sjuksköterskor [35] .
Bostäder kan också utrustas med specialiserade sensorer för att övervaka äldre människors hälsa och allmänna välbefinnande, samt för att säkerställa lämplig behandling och hjälpa människor att återfå förlorad rörlighet genom terapi [36] . Dessa sensorer skapar ett nätverk av smarta sensorer som kan samla in, bearbeta, överföra och analysera värdefull information i en mängd olika miljöer som att ansluta hemövervakningsenheter till sjukhussystem. Andra konsumentenheter för att uppmuntra ett hälsosamt liv, såsom anslutna vågar eller bärbara hjärtmonitorer, finns också tillgängliga med IoT [37] . IoT-plattformar för omfattande hälsoövervakning är också tillgängliga för mödra- och kroniska patienter, vilket hjälper till att hantera vitala hälsotecken och återkommande läkemedelsbehov [38] .
Framsteg inom metoder för att tillverka elektronik från plast och tyg har gjort det möjligt att skapa ultralåga, lättanvända IoMT-sensorer. Dessa sensorer, tillsammans med den nödvändiga RFID-elektroniken, kan tillverkas på papper eller elektroniska textilier för trådlöst drivna engångssensorenheter [39] . Applikationer har skapats för point-of-care medicinsk diagnostik där portabilitet och låg systemkomplexitet är viktiga [40] .
Från och med 2018 har IoMT tillämpats inte bara inom den kliniska laboratorieindustrin utan även inom sjukvård och sjukförsäkring. IoMT inom hälso- och sjukvårdsbranschen tillåter för närvarande läkare, patienter och andra som patientvårdare, sjuksköterskor, familjer etc. att vara en del av ett system där patientjournaler lagras i en databas, vilket gör att läkare och annan medicinsk personal får tillgång till patientinformation [41] . Dessutom är IoT-baserade system patientcentrerade, vilket ger flexibilitet med avseende på patientens medicinska tillstånd. IoMT inom försäkringsbranschen ger tillgång till de bästa och nya typerna av dynamisk information. Detta inkluderar sensorbaserade lösningar som biosensorer, bärbara enheter, uppkopplade medicinska enheter och mobilappar för att spåra kundernas beteende. Detta skulle kunna leda till mer exakt emissionsgarantier och nya prissättningsmodeller [42] .
Tillämpningen av Internet of Things inom vården spelar en grundläggande roll i behandlingen av kroniska sjukdomar, såväl som i förebyggande och kontroll av sjukdomar. Fjärrövervakning möjliggörs genom att ansluta kraftfulla trådlösa lösningar. Connectivity tillåter utövare att samla in patientdata och använda sofistikerade algoritmer för att analysera hälsodata [43] .
TransportInternet of Things kan hjälpa till att integrera kommunikation, kontroll och informationsbehandling över olika transportsystem. Tillämpningen av Internet of Things sträcker sig till alla aspekter av transportsystem (dvs fordon [44] , infrastruktur och förare eller användare). Det dynamiska samspelet mellan dessa komponenter i transportsystemet möjliggör kommunikation mellan och inom fordon, intelligent trafikkontroll [44] , smart parkering, elektroniska vägtullsystem , logistik och flotthantering, fordonshantering, säkerhet och vägassistans [45] .
The Industrial Internet of Things , även känd som IIoT, tar emot och analyserar data från ansluten utrustning, operativ teknik (OT), platser och människor. I kombination med driftteknik (OT) övervakningsenheter hjälper IIoT till att reglera och kontrollera industriella system. Dessutom kan samma implementering implementeras för att automatiskt uppdatera registreringar av tillgångsplaceringar i industriella lagringsanläggningar, eftersom tillgångar kan sträcka sig från en liten propeller till en hel motorreservdel, och felplacering av sådana tillgångar kan resultera i bortkastade procent av arbetstid och pengar .
ProduktionInternet of Things tillåter också anslutning av olika industriella enheter utrustade med funktionerna upptäckt, identifiering, bearbetning, kommunikation, aktivering och nätverk [46] . Nätverkskontroll och hantering av tillverkningsutrustning, tillgångs- och situationshantering eller produktionsprocesshantering tillåter användning av IoT för industriella applikationer och smart tillverkning [47] . Intelligenta IoT-system låter dig snabbt producera och optimera nya produkter, samt snabbt svara på produktbehov.
Digitala styrsystem för processtyrningsautomation, operatörsverktyg och serviceinformationssystem för att optimera säkerheten och säkerheten för utrustning faller inom IIoT:s tillämpningsområde [48] . IoT kan också tillämpas på tillgångsförvaltning med hjälp av prediktivt underhåll, statistisk utvärdering och mätningar för att säkerställa maximal tillförlitlighet [49] . Industriella styrsystem kan integreras med smarta nät för att optimera energiförbrukningen. Mätning, automationsstyrning, anläggningsoptimering, hälso- och säkerhetsstyrning och andra funktioner tillhandahålls av nätverkssensorer.
Förutom allmän tillverkning används Internet of Things också för att bygga industrialiseringsprocesser [50] .
JordbrukDet finns många IoT-tillämpningar inom jordbruket [51] , som att samla in data om temperatur, nederbörd, luftfuktighet, vindhastighet, skadedjursangrepp och marksammansättning. Dessa data kan användas för att automatisera jordbruksmetoder, fatta välgrundade beslut för att förbättra kvalitet och kvantitet, minimera risker och avfall och minska ansträngningen som krävs för att hantera grödor. Till exempel kan bönder nu övervaka marktemperatur och fukt på långt håll och till och med tillämpa IoT-data på exakta gödningsprogram [52] . Det övergripande målet är att sensordata, i kombination med en bondes kunskap och intuition om hans eller hennes gård, kan bidra till att förbättra gårdens produktivitet samt minska kostnaderna.
I augusti 2018 samarbetade Toyota Tsusho med Microsoft för att bygga fiskodlingsverktyg med hjälp av Microsoft Azure Application Suite för IoT-teknik relaterade till vattenhantering. Vattenpumpmekanismer, som delvis har utvecklats av forskare vid Kindai University, använder artificiell intelligens för att räkna antalet fiskar på ett transportband , analysera antalet fiskar och bestämma effektiviteten av vattenflödet baserat på data från fisken [53] . FarmBeats [54] -projektet från Microsoft Research, som använder TV-tomt utrymme för att koppla samman gårdar, är nu också en del av Azure Marketplace [55] .
MatUnder de senaste åren har användningen av IoT-baserade applikationer för att förbättra aktiviteter i livsmedelsförsörjningskedjan studerats omfattande [56] . Införandet av RFID-teknik i livsmedelsförsörjningskedjan har lett till realtidsinsyn i lager och deras rörelser, automatiserad leveransbekräftelse, ökad effektivitet i logistiken av kortlivade produkter, miljö-, boskaps- och kylkedjeövervakning och effektiv spårbarhet [ 57] . Forskare från Loughborough University utvecklade ett innovativt digitalt spårningssystem för matavfall baserat på IoT-teknik som stödde beslutsfattande i realtid för att bekämpa och minska problem med matsvinn i livsmedelsproduktion. De utvecklade också ett helt automatiserat bildbehandlingsbaserat system för att spåra potatisavfall i en potatisförpackningsfabrik [58] . IoT implementeras för närvarande i livsmedelsindustrin för att förbättra livsmedelssäkerheten, förbättra logistiken, förbättra insynen i leveranskedjan och minska avfallet [59] .
Övervakning och kontroll av driften av hållbar stads- och landsbygdsinfrastruktur som broar, järnvägar, vindkraftsparker på land och till sjöss är en nyckelapplikation för Internet of Things. IoT-infrastrukturen kan användas för att övervaka alla händelser eller förändringar i strukturella förhållanden som kan äventyra säkerheten och öka risken. Internet of Things har potential att gynna byggbranschen genom kostnadsbesparingar, tidsbesparingar, förbättrad arbetsdagskvalitet, ett papperslöst arbetsflöde och ökad produktivitet. Detta kan hjälpa dig att fatta snabbare beslut och spara pengar med dataanalys i realtid. Den kan också användas för att effektivt planera reparations- och underhållsarbeten genom att samordna uppgifter mellan olika tjänsteleverantörer och användare av dessa anläggningar. IoT-enheter kan också användas för att hantera kritisk infrastruktur såsom broar för att ge tillgång till fartyg. Användningen av IoT-enheter för att övervaka och driva infrastruktur kommer sannolikt att förbättra incidenthantering och koordinering av nödsituationer, såväl som tjänstekvalitet, drifttid och minska driftskostnaderna inom alla områden relaterade till infrastruktur [60] . Även områden som avfallshantering kan dra nytta av den automatisering och optimering som kan implementeras med hjälp av Internet of Things [61] .
EnergihushållningEtt betydande antal energikrävande enheter (som lampor, apparater, motorer, pumpar, etc.) integrerar redan en internetanslutning, vilket gör att de kan interagera med verktyg, inte bara för att balansera energiproduktion , utan också hjälpa till att optimera energiförbrukningen i allmänhet. Dessa enheter tillhandahåller fjärranvändarhantering eller centraliserad hantering via ett molngränssnitt och låter dig utföra funktioner som schemaläggning (till exempel fjärraktivera eller stänga av värmesystem, styra ugnar, ändra ljusförhållanden, etc.). Det smarta nätet är en IoT-applikation på verktygssidan; system samlar in och bearbetar information relaterad till energi och el för att effektivisera produktionen och distributionen av el [62] . Genom att använda enheter anslutna till Internet med hjälp av Advanced Metering Infrastructure (AMI), samlar verktyg inte bara in data från slutanvändare, utan hanterar även distributionsautomatiseringsenheter som transformatorer [34] .
MiljöövervakningIoT-applikationer för miljöövervakning använder vanligtvis sensorer för att skydda miljön [63] genom att övervaka luftkvaliteten [64] eller vatten-, atmosfäriska eller markförhållanden [65] och kan till och med inkludera områden som övervakning av vilda djurs rörelser och deras livsmiljöer [66] . Utvecklingen av resursbegränsade enheter anslutna till Internet innebär också att andra applikationer, såsom system för tidig varning för jordbävningar eller tsunami , också kan användas av räddningstjänsten för att ge bättre hjälp. IoT-enheterna i denna applikation täcker vanligtvis ett stort geografiskt område och kan också vara mobila. Det har hävdats att den standardisering som IoT ger trådlös avkänning kommer att revolutionera området [67] .
Living LabEtt annat exempel på integreringen av Internet of Things är Living Lab , som integrerar och integrerar forsknings- och innovationsprocesser och skapar ett offentlig-privat partnerskap av människor. Det finns för närvarande 320 levande labb som använder IoT för samarbete och kunskapsdelning mellan intressenter för att samskapa innovativa och tekniska produkter. För att företag ska kunna implementera och utveckla IoT-tjänster för smarta städer måste de ha incitament. Regeringar spelar en nyckelroll i smarta stadsprojekt eftersom policyändringar kommer att hjälpa städer att ta till sig IoT, vilket säkerställer effektiviteten, effektiviteten och noggrannheten hos de resurser som används. Till exempel ger regeringen skattelättnader och billiga hyror, förbättrar kollektivtrafiken och erbjuder en miljö där nystartade företag, kreativa industrier och multinationella företag kan samskapa, dela gemensam infrastruktur och arbetsmarknader och dra fördel av lokal teknologi, tillverkning processer och transaktionskostnader. Relationen mellan teknikutvecklare och de regeringar som förvaltar stadens tillgångar är nyckeln till att effektivt ge användarna öppen tillgång till resurser [68] .
Internet of Military Things (IoMT) är den militära tillämpningen av Internet of Things-teknologier för intelligens , övervakning och andra stridsrelaterade ändamål [69] . Detta beror till stor del på framtidsutsikterna för stadskrigföring och involverar användningen av sensorer, ammunition, fordon, robotar, biometri som kan bäras på människor och andra smarta teknologier som är relevanta på slagfältet [70] .
"Internet of Things på slagfältet"The Internet of Things on the Battlefield (IoBT) är ett projekt som initierats och drivs av US Army Research Laboratory (ARL) som fokuserar på IoT-relaterade grundvetenskaper som ger armésoldater makt [71] . År 2017 lanserade ARL Battlefield Internet of Things Collaborative Research Alliance (IoBT-CRA), som etablerade ett fungerande samarbete mellan industri, universitet och militära forskare för att främja den teoretiska grunden för IoT-teknik och deras tillämpningar i militära operationer [72] [73 ] .
Projektet "Ocean of Things"Ocean of Things-projektet är ett DARPA -ledt program utformat för att skapa sakernas internet över stora delar av havet för att samla in, övervaka och analysera data om miljö- och fartygsaktiviteter. Projektet involverar utplacering av cirka 50 000 flottörer, som är värd för en uppsättning passiva sensorer som autonomt upptäcker och spårar militära och kommersiella fartyg inom ett molnnätverk [74] .
Det finns flera smarta eller aktiva förpackningsapplikationer där en QR-kod eller NFC -tagg fästs på en produkt eller dess förpackning. Taggen i sig är passiv, men den innehåller en unik identifierare (vanligtvis en URL ) som låter användaren komma åt digitalt innehåll om produkten med hjälp av en smartphone [75] . Strängt taget är sådana passiva objekt inte en del av Internet of Things, men de kan betraktas som ett sätt att underlätta digital interaktion [76] . Termen "Internet of Packaging" har myntats för att beskriva tillämpningar som använder unika identifierare för att automatisera leveranskedjor och storskalig genomsökning av konsumenter för att få tillgång till digitalt innehåll [77] . Autentisering av unika identifierare, och därmed själva produkten, är möjlig med en kopieringskänslig digital vattenstämpel eller kopieringsdetekteringsmönster för att skanna när en QR-kod skannar [78] , medan NFC-taggar kan kryptera kommunikation [79] .
Den viktigaste trenden för Internet of Things de senaste åren är den explosiva tillväxten av enheter anslutna och kontrollerade av Internet [80] . Det breda utbudet av applikationer för IoT-teknik gör att funktioner kan variera mycket från en enhet till en annan, men det finns nyckelfunktioner som är gemensamma för de flesta.
Internet of Things skapar möjligheter för mer direkt integrering av den fysiska världen i datorsystem, vilket resulterar i effektivitetsvinster, ekonomiska fördelar och minskad mänsklig börda [81] [82] [83] [84] .
Ambient intelligens och autonom kontroll är inte en del av det ursprungliga konceptet med Internet of Things. Omgivande intelligens och autonom kontroll kräver inte heller nödvändigtvis internetstrukturer. Det sker dock en förändring i forskningen (av företag som Intel) mot att integrera koncepten för sakernas internet och autonom kontroll, med initiala resultat i denna riktning som betraktar objekt som drivkraften bakom det autonoma Internet of Things [85] . Ett lovande tillvägagångssätt i detta sammanhang är djup förstärkningsinlärning , där de flesta IoT-system ger en dynamisk och interaktiv miljö [86] . Att lära sig en agent (dvs en IoT-enhet) att bete sig intelligent i en sådan miljö kan inte lösas med konventionella maskininlärningsalgoritmer som övervakad inlärning. Med en förstärkningsinlärningsmetod kan en inlärningsagent bestämma miljöns tillstånd (till exempel bestämma temperaturen i huset), utföra åtgärder (till exempel slå på eller stänga av luftkonditioneringen) och lära sig genom att maximera de ackumulerade belöningarna som den får på sikt.
IoT-intelligens kan föreslås på tre nivåer: IoT-enheter, kant/ dimma noder och molnberäkning [87] . Behovet av intelligent kontroll och beslutsfattande på varje nivå beror på IoT-applikationens tidskänslighet. Till exempel måste ett autonomt fordons kamera upptäcka hinder i realtid för att undvika en krock. Ett sådant snabbt beslutsfattande skulle inte vara möjligt genom att överföra data från fordonet till molninstanserna och skicka tillbaka förutsägelserna till fordonet. Istället måste alla operationer utföras lokalt i fordonet. Att integrera avancerade maskininlärningsalgoritmer, inklusive djupinlärning, i IoT-enheter är ett aktivt forskningsområde som syftar till att föra smarta objekt närmare verkligheten. Dessutom kan du få ut det mesta av din IoT-distribution genom att analysera IoT-data, extrahera dold information och förutsäga förvaltningsbeslut. Inom området Internet of Things används ett brett utbud av maskininlärningsmetoder, allt från traditionella metoder som regression, stödvektormaskin och slumpmässig skog till avancerade som faltningsneurala nätverk , LSTM och variationsautokodare [ 88] .
I framtiden kan Internet of Things bli ett icke-deterministiskt och öppet nätverk där automatiskt organiserade eller intelligenta objekt (webbtjänster, SOA-komponenter) och virtuella objekt (avatarer) kommer att interagera och kunna agera självständigt (att sträva efter sina egna mål) eller gemensamma mål) beroende på sammanhang, omständigheter eller miljö. Autonomt beteende genom insamling och analys av kontextuell information, såväl som ett objekts förmåga att upptäcka förändringar i miljön (fel som påverkar sensorer) och införa lämpliga begränsningsåtgärder, är en viktig forskningstrend som helt klart behövs för att säkerställa förtroende för tekniken för sakernas Internet [89] . Moderna IoT-produkter och lösningar på marknaden använder många olika teknologier för att stödja sådan kontextmedveten automatisering, men mer sofistikerade former av intelligens krävs för att möjliggöra utplacering av sensorenheter och intelligenta cyberfysiska system i verkliga miljöer [90] .
IoT-systemets arkitektur i en förenklad form består av tre lager: Layer 1: Devices, Layer 2: Edge Gateway och Layer 3: Cloud. Enheter inkluderar nätverksenheter som sensorer och ställdon som används i IoT-utrustning, särskilt de som använder protokoll som Modbus , Bluetooth , Zigbee eller proprietära protokoll för att ansluta till en edge-gateway. Edge-gateway-skiktet består av sensordataaggregationssystem som kallas edge-gateways som tillhandahåller funktionalitet som dataförbehandling, tillhandahåller molnanslutningar, använder system som WebSockets, en händelsenav och även i vissa fall kantanalys eller dimberäkning. [91] . Kantgatewaylagret behövs också för att ge en översikt över enheterna i de övre lagren för att underlätta hanteringen. Det sista lagret innehåller en molnapplikation byggd för Internet of Things med hjälp av en mikrotjänstarkitektur som vanligtvis är flerspråkig och i sig säker med HTTPS/OAuth. Det inkluderar olika databassystem som lagrar sensordata såsom tidsseriedatabaser eller tillgångslager som använder back-end-lagringssystem (t.ex. Cassandra, PostgreSQL). Molnlagret i de flesta IoT-molnsystem inkluderar ett händelsekö- och meddelandesystem som hanterar kommunikation som sker i alla lager [92] . Vissa experter har klassificerat de tre lagren i IoT-systemet som edge, plattform och företag, och de är sammankopplade med närnät, accessnät och servicenätverk respektive [93] .
Baserat på Internet of Things är webben av saker en IoT-applikationslagerarkitektur fokuserad på konvergens av data från IoT-enheter till webbapplikationer för att skapa innovativa användningsfall. För IoT-programmering och informationsflöde kallas en prediktiv arkitektonisk riktning BPM Everywhere, som kombinerar traditionell processhantering med processintelligens och tillgänglighet för att automatisera hanteringen av ett stort antal samordnade enheter. [94]
År 2011 översteg det totala antalet enheter i världen anslutna till IoT-nätverk antalet personer som var anslutna till Internet och uppgick till 4,6 miljarder enheter [95] .
Den totala globala investeringen , enligt IDC , inom områden relaterade till Internet of things, uppgick 2016 till 737 miljarder dollar, 2017 - mer än 800 miljarder; år 2021 förutspås investeringar i storleksordningen 1,4 biljoner dollar. [96]
Prognos: Ericsson uppskattar att under 2018 bör antalet sensorer och enheter i Internet of Things överstiga antalet mobiltelefoner , den sammansatta årliga tillväxttakten för detta segment förväntades vara 23 % från 2015 till 2021, 2021 förutspås det att från cirka De 28 miljarder uppkopplade enheterna runt om i världen kommer cirka 16 miljarder att anslutas på ett eller annat sätt inom ramen för begreppet Internet of things.
i RysslandÅr 2020, jämfört med 2019, ökade andelen företag som använder IoT med 20 %, enligt MTS- forskning används IoT-lösningar av 60 % av företagen från topp 500 RBC- klassificeringen . Under 2020-2021, enligt en studie av MTS, är 17 % av investeringarna i utvecklingen av IoT i Ryssland inom industrin , 15 % inom transport och logistik , 12 % inom energibranschen , bostäder och kommunala tjänster , smarta fastighetsteknologier , och den högsta utvecklingstakten kommer att demonstrera bostads- och kommunala tjänster, där en tillväxt på 39 % förutspås. [97]
Enligt PricewaterhouseCoopers kommer cirka 7 miljoner smarta hemenheter att säljas till 2025 bara i Ryssland [98] . Enligt Nokia och Machina Research and the Company kommer den globala marknaden för det industriella Internet of things 2025 att nå 484 miljarder euro i intäkter , de huvudsakliga tillämpningsområdena för tekniken kommer att vara bostäder och kommunala tjänster, hälsovård, industri och Smart Home-teknik. Den totala volymen på företags- och konsumentmarknaden för sakernas internet förutspås växa till 4,3 biljoner dollar [95] [99]
Det finns också problem: i de allra flesta nya byggnader utrustade med digitala system (cirka 99% av sådana hus) servas lösningarna som implementeras av utvecklaren inte av förvaltningsbolaget och används inte fullt ut av invånarna. I allmänhet täcker Internet of Things-plattformarna som finns i Ryssland maximalt 60 % av den nödvändiga funktionaliteten för att hantera ett hyreshus , enligt en studie från Housing Digitalization Laboratory. [100]
Ambient Intelligence | |
---|---|
Begrepp |
|
Teknologi |
|
Plattformar | |
Ansökan |
|
Första upptäcktsresande |
|
se även |
|