Заттар интернеті

Заттар интернеті (ағылш. Internet of things, IoT) — бір-бірімен немесе сыртқы ортамен әрекеттесу үшін кіріктірілген құралдармен және технологиялармен жабдықталған физикалық объектілер («заттар») арасындағы деректерді беру желісінің түсінігі.

Үй термостатын қосу үшін пайдаланылатын Заттар интернетінің мысалы.

Заттар интернеті – ақпарат жинауға және алмасуға мүмкіндік беретін электроникамен, арнайы бағдарламамен, сенсорлармен және интернетке шығу мүмкіндігімен жабдықталған физикалық объектілердің желісі.

Заттар интернеті (IoT) датчиктері, өңдеу мүмкіндігі, бағдарламалық жасақтамасы және Интернет немесе басқа байланыс желілері арқылы деректерді басқа құрылғылармен және жүйелермен байланыстыратын және алмастыратын басқа технологиялары бар физикалық объектілерді (немесе осындай объектілер тобын) сипаттайды. Мұндай желілерді ұйымдастыру экономикалық және әлеуметтік процестерді қайта құрылымдауға, кейбір әрекеттер мен операциялардан адамның қатысу қажеттілігін жоюға қабілетті деп болжанады.

Тұжырымдама 1999 жылы физикалық объектілердің бір-бірімен және сыртқы ортамен әрекеттесуі үшін радиожиілік сәйкестендіру құралдарын кеңінен қолдану перспективаларын түсіну ретінде тұжырымдалған. 2010 жылдардан бастап концепцияны алуан түрлі технологиялық мазмұнмен толтыру және оны жүзеге асырудың практикалық шешімдерін енгізу ақпараттық технологияның тұрақты үрдісі болып саналды, ең алдымен сымсыз желілердің кең таралуына, бұлтты есептеулердің пайда болуына, машинаның дамуына байланысты.

Тарихы

1982 жылы Карнеги-Меллон университетінің Компьютерлік ғылымдар кафедрасының Кока-Кола сататын автоматына орнатылған сенсорлар желіге қосылған ақылды құрылғының алғашқы нұсқасы ретінде пайдаланылды. Бұл жүйе түлектердің ерікті көмегімен жасалып, автоматтағы сусындардың температурасы мен саны туралы мәліметтерді ұсынды. Жүйе алғашында тек университет аумағында қолжетімді болды, кейінірек ARPANET желісіне қосылған алғашқы құрылғы ретінде тарихқа енді. Бұл жоба Стэнфорд жасанды интеллект зертханасындағы Prancing Pony бөлмесінде орналасқан компьютермен басқарылатын автоматтан шабыт алған.

1991 жылы Марк Вайзердің «XXI ғасырдың компьютері» атты еңбегі мен UbiComp және PerCom секілді ғылыми конференциялар қазіргі заманғы Заттар интернетінің (IoT) тұжырымдамасын қалыптастырды. 1994 жылы Реза Раджи IEEE Spectrum журналында бұл ұғымды «шағын деректер пакеттерін көптеген тораптарға жіберу арқылы тұрмыстық құрылғылардан бастап тұтас зауыттарға дейінгі барлық нәрселерді біріктіру және автоматтандыру» ретінде сипаттады. 1993 пен 1997 жылдар аралығында Microsoft-тың At Work және Novell-дің NEST сияқты шешімдері ұсынылды. Бұл сала 1999 жылы Билл Джойдың Дүниежүзілік экономикалық форумда ұсынған «Алты веб» тұжырымдамасында құрылғылардың бір-бірімен байланысу идеясын білдіруімен қарқын ала бастады.

«Заттар интернеті» термині алғаш рет 1985 жылы қыркүйекте Вашингтон қаласында өткен Қара нәсілді Конгресс мүшелері қорының 15-ші жыл сайынғы заңнамалық уикендінде Питер Т. Льюис жасаған баяндамасында айтылды. Льюистің айтуынша,

«Заттар интернеті — бұл адамдарды, процестер мен технологияларды құрылғылар мен сенсорлар арқылы байланыстырып, оларды қашықтан бақылауға, күйін тексеруге, басқаруға және олардың үрдістерін бағалауға мүмкіндік беретін интеграция».

«Заттар интернеті» терминін кейінірек, 1999 жылы, Procter & Gamble компаниясында жұмыс істеген, кейіннен MIT Auto-ID орталығында болған Кевин Эштон тәуелсіз түрде қолдана бастады. Ол бұл тұжырымды алғашында радиожиілікті сәйкестендіру (RFID) технологиясымен байланыстырып, бұл технология компьютерлерге жекелеген заттарды басқаруға мүмкіндік береді деп санады. Заттар интернетінің негізгі идеясы – қысқа қашықтықтағы мобильді таратқыштарды түрлі құрылғылар мен күнделікті тұрмыстық заттарға орнатып, адамдар мен заттар арасында, сондай-ақ заттардың өзара жаңа байланыс түрлерін қалыптастыру.

2004 жылы NetSilicon компаниясының бас директоры Корнелиус «Пит» Петерсон болашақта ақпараттық технологиялар дәуірін Заттар интернетіне негізделген құрылғылар басқаратынын болжады. Оның айтуынша, бұл құрылғылардың саны желіге қосылған компьютерлер мен жұмыс станцияларынан бірнеше есе асып түседі. Петерсон әсіресе медициналық құрылғылар мен өнеркәсіптік басқару жүйелері негізгі қолдану салалары болатынын айтты.

Cisco Systems компаниясы Заттар интернетін «интернетке қосылған заттардың саны адамдар санынан асып түскен уақыт» ретінде сипаттап, бұл оқиға 2008–2009 жылдар аралығында орын алған деп болжайды. Компанияның мәліметінше, 2003 жылы заттар мен адамдардың арақатынасы 0.08 болса, 2010 жылы бұл көрсеткіш 1.84-ке жеткен.

Технология

Сәйкестендіру құралдары

Деректер желілеріне қосылу құралдарымен міндетті түрде жабдықталмаған физикалық әлемнің объектілерін «Заттар интернетіға» тарту осы объектілерді («заттарды») анықтау технологияларын пайдалануды талап етеді. RFID технологиясы концепцияның пайда болуына түрткі болғанымен , автоматты сәйкестендіру үшін қолданылатын барлық құралдар мұндай технологиялар ретінде пайдаланылуы мүмкін: оптикалық танылатын идентификаторлар ( штрих-кодтар , деректер матрицасы , QR кодтары ), нақты уақыттағы орынды анықтау құралдары. "Заттар интернеті" жан-жақты таралуымен объект идентификаторларының бірегейлігін қамтамасыз ету маңызды, бұл өз кезегінде стандарттауды талап етеді.

Интернет желілеріне тікелей қосылған объектілер үшін дәстүрлі идентификатор желілік адаптердің MAC мекенжайы болып табылады , ол құрылғыны сілтеме деңгейінде анықтауға мүмкіндік береді, бұл ретте қол жетімді мекенжайлар ауқымы іс жүзінде сарқылмайды ( MAC-48 жүйесінде 2 ⁴⁸ мекенжай). бос орын) және сілтеме қабатының идентификаторын пайдалану қолданбалар үшін тым ыңғайлы емес. Мұндай құрылғыларды сәйкестендірудің кең мүмкіндіктері IPv6 протоколымен қамтамасыз етілген , ол Жер тұрғындарына кемінде 300 миллион құрылғыны желілік деңгейдің бірегей мекенжайларымен қамтамасыз етеді.

Өлшеу

Заттар интернетінде өлшеу құралдары ерекше рөл атқарады, сыртқы орта туралы ақпаратты машина оқитын деректерге айналдыруды қамтамасыз етеді және сол арқылы есептеу ортасын мағыналы ақпаратпен толтырады. Өлшеу құралдарының кең класы қарапайым датчиктерден (мысалы, температура, қысым, жарықтандыру), тұтынуды есепке алу құрылғыларынан ( ақылды есептегіштер сияқты ) күрделі біріктірілген өлшеу жүйелеріне дейін қолданылады. "Заттар интернеті" концепциясы аясында желіде өлшеу құралдарын біріктіру (мысалы, сымсыз сенсорлық желілер, өлшеу кешендері) негізгі болып табылады, соның арқасында машинадан машинаға өзара әрекеттесу жүйелерін құруға болады.

"Заттар интернеті" енгізудің арнайы практикалық мәселесі ретінде өлшеу құралдарының максималды автономиясын қамтамасыз ету қажеттілігі, ең алдымен датчиктерді электрмен жабдықтау мәселесі атап өтіледі. Датчиктерді автономды қуатпен қамтамасыз ететін тиімді шешімдерді табу (фотоэлементтерді пайдалану , діріл энергиясын түрлендіру, ауа ағындары, сымсыз электр беруді пайдалану) техникалық қызмет көрсету шығындарын арттырмай (батареяларды ауыстыру немесе сенсорлық батареяларды зарядтау түрінде) сенсорлық желілерді масштабтауға мүмкіндік береді.

Коммуникациялық құралдар

Мәліметтерді жіберудің мүмкін технологияларының спектрі сымсыз және сымды желілердің барлық мүмкін құралдарын қамтиды .

Сымсыз деректерді беру үшін төмен жылдамдықтағы тиімділік, ақауларға төзімділік, бейімделу және өзін-өзі ұйымдастыру мүмкіндігі сияқты қасиеттер «заттар интернетін» құруда ерекше маңызды рөл атқарады. Бұл қуатта басты қызығушылық IEEE 802.15.4 стандарты болып табылады, ол энергияны үнемдейтін жеке желілерді ұйымдастыру үшін физикалық деңгейді және қол жеткізуді басқаруды анықтайды және ZigBee, WirelessHart, MiWi, 6LoWPAN, LPWAN сияқты хаттамалардың негізі болып табылады .

Сымды технологиялар арасында PLC шешімдері заттардың интернетіне енуде маңызды рөл атқарады - электр  желілері арқылы деректерді беру желілерін құру технологиялары , өйткені көптеген қосымшалар электр желілеріне қол жеткізе алады (мысалы, автоматтар, банкоматтар, смарт есептегіштер, жарықтандыру). контроллерлер бастапқыда желілік қуат көзіне қосылған). IEEE 802.15.4 және PLC арқылы IPv6 деңгейін жүзеге асыратын 6LoWPAN IETF стандартталған ашық хаттама бола отырып, «Заттар интернетін» дамыту үшін ерекше маңызды болып табылады  .

Қолданбалар

IoT құрылғыларына арналған қолданбалардың кең жиынтығы  көбінесе тұтынушылық, коммерциялық, өндірістік және инфрақұрылымдық кеңістіктерге бөлінеді  .

Тұтынушы қолданбалары

Тұтынушылардың пайдалануы үшін IoT құрылғыларының саны артып келеді, соның ішінде қосылған көліктер, үй автоматикасы, смарт киімдер, қосылған денсаулық сақтау және қашықтан бақылау мүмкіндіктері бар құрылғылар.

Ақылды үй

IoT құрылғылары үйді автоматтандырудың кеңірек тұжырымдамасының бөлігі болып табылады, ол жарықтандыруды, жылытуды және ауаны баптауды, медиа және қауіпсіздік жүйелерін және бейнебақылау жүйелерін қамтуы мүмкін. Ұзақ мерзімді артықшылықтар шамдар мен электрониканы автоматты түрде өшіру немесе үй тұрғындарына пайдалану туралы хабарлау арқылы энергияны үнемдеуді қамтуы мүмкін.

Ақылды үй немесе автоматтандырылған үй смарт құрылғылар мен құрылғыларды басқаратын платформаға немесе хабтарға негізделуі мүмкін. Мысалы, Apple HomeKit көмегімен өндірушілер iPhone және Apple Watch сияқты iOS құрылғыларындағы қолданба арқылы үй өнімдері мен керек-жарақтарын басқара алады. Бұл арнайы қолданба немесе Siri сияқты жергілікті iOS қолданбалары болуы мүмкін. Мұны Apple Home қолданбасы немесе Wi-Fi қосылымын қажет етпей Siri арқылы басқаратын Lenovo Smart Home Essentials, ақылды үй құрылғыларының желісі жағдайында көрсетуге болады. Сондай-ақ Amazon Echo, Google Home, Apple HomePod және Samsung SmartThings Hub  сияқты әртүрлі смарт үй өнімдерін қосуға арналған дербес платформалар ретінде ұсынылатын арнайы смарт үй хабтары бар. Коммерциялық жүйелерден басқа, көптеген меншікті емес ашық бастапқы коды бар экожүйелер, соның ішінде Home Assistant, OpenHAB және Domoticz.

Қарт адамдарға күтім жасау

Ақылды үйдің негізгі қолданбаларының бірі – мүмкіндігі шектеулі жандар мен қарт адамдарға көмек көрсету. Бұл үй жүйелері меншік иесінің нақты қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін көмекші технологияны пайдаланады. Дауыспен басқару көру және қозғалу қабілеті бұзылған пайдаланушыларға көмектесе алады, ал жалпыға хабарлау жүйелері есту қабілеті бұзылған пайдаланушылар киетін кохлеарлық импланттарға тікелей қосылуы мүмкін. Олар сондай-ақ қосымша қауіпсіздік мүмкіндіктерімен жабдықталуы мүмкін. Бұл мүмкіндіктер құлау немесе құрысулар сияқты медициналық төтенше жағдайларды бақылайтын сенсорларды қамтуы мүмкін. Осылайша қолданылатын «ақылды үй» технологиясы пайдаланушыларға көбірек еркіндік пен жоғары өмір сүру сапасын қамтамасыз ете алады.

Ұйымдарға арналған өтінімдер

Медицина және денсаулық сақтау

IoT құрылғылары денсаулықты қашықтан бақылау және төтенше жағдайлар туралы ескерту жүйелерін қамтамасыз ету үшін пайдаланылуы мүмкін. Бұл денсаулықты бақылау құрылғылары қан қысымы мен жүрек соғу жиілігінің мониторларынан бастап кардиостимуляторлар, Fitbit электронды білезіктері немесе жетілдірілген есту аппараттары сияқты мамандандырылған импланттарды бақылауға қабілетті жетілдірілген құрылғыларға дейін болуы мүмкін. Кейбір ауруханалар бос емес кезде және науқастың қашан тұруға тырысатынын анықтай алатын «ақылды төсектерді» енгізуді бастады. Сондай-ақ ол медбикелердің қолмен әрекеттесуінсіз тиісті қысым мен пациентке қолдау көрсету үшін өзін-өзі реттей алады.

Сондай-ақ егде жастағы адамдардың денсаулығы мен жалпы әл-ауқатын бақылау үшін, сондай-ақ тиісті емдеуді қамтамасыз ету және терапия арқылы адамдарға жоғалған ұтқырлықты қалпына келтіруге көмектесу үшін тұрғын үй параметрлері мамандандырылған сенсорлармен жабдықталуы мүмкін. Бұл сенсорлар үйдегі бақылау құрылғыларын аурухана жүйелеріне қосу сияқты әртүрлі орталарда құнды ақпаратты жинауға, өңдеуге, беруге және талдауға қабілетті смарт сенсорлар желісін жасайды. Жалғанған таразылар немесе киілетін жүрек мониторлары сияқты салауатты өмір салтын ынталандыратын басқа тұтынушы құрылғылары да IoT көмегімен қол жетімді. Денсаулықты жан-жақты бақылауға арналған IoT платформалары антенатальды және созылмалы пациенттер үшін де қол жетімді, бұл өмірлік маңызды денсаулық белгілерін және қайталанатын дәрілік қажеттіліктерді басқаруға көмектеседі.

Пластмассадан және матадан электрониканы жасау әдістерінің жетістіктері өте төмен құны, қолдануға оңай IoMT датчиктерін жасауға мүмкіндік берді. Бұл сенсорларды қажетті RFID электроникасымен бірге қағазда немесе сымсыз қуатпен жұмыс істейтін бір рет қолданылатын сенсорлық құрылғылар үшін электронды тоқыма бұйымдарында жасауға болады. Қолданбалар портативтілік пен жүйенің төмен күрделілігі маңызды болып табылатын медициналық диагностика үшін медициналық көмек көрсету үшін жасалған.

2018 жылдан бастап IoMT тек клиникалық зертханалық индустрияда ғана емес, денсаулық сақтау мен медициналық сақтандыруда да қолданылды. Денсаулық сақтау саласындағы IoMT қазіргі уақытта дәрігерлерге, пациенттерге және пациенттерге күтім жасаушыларға, медбикелерге, отбасыларға және т.б. пациенттердің жазбалары деректер базасында сақталатын жүйенің бөлігі болуға мүмкіндік береді, бұл дәрігерлер мен басқа медициналық қызметкерлерге пациенттер туралы ақпаратқа қол жеткізуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, IoT негізіндегі жүйелер пациентке бағытталған, бұл пациенттің медициналық жағдайына қатысты икемділік ұсынады. Сақтандыру индустриясындағы IoMT динамикалық ақпараттың ең жақсы және жаңа түрлеріне қол жеткізуді қамтамасыз етеді. Бұған биосенсорлар, киілетін құрылғылар, қосылған медициналық құрылғылар және тұтынушы әрекетін бақылауға арналған мобильді қолданбалар сияқты сенсорға негізделген шешімдер кіреді. Бұл дәлірек андеррайтингке және баға белгілеудің жаңа үлгілеріне әкелуі мүмкін.

Денсаулық сақтауда заттар интернетін қолдану созылмалы ауруларды емдеуде, сондай-ақ аурулардың алдын алу мен бақылауда негізгі рөл атқарады. Қашықтан бақылау қуатты сымсыз шешімдерді қосу арқылы мүмкін болады. Байланыс дәрігерлерге емделуші деректерін жинауға және денсаулық деректерін талдау үшін күрделі алгоритмдерді қолдануға мүмкіндік береді.

Көлік

Заттар интернеті әртүрлі көлік жүйелерінде коммуникацияларды, басқаруды және ақпаратты өңдеуді біріктіруге көмектеседі. Заттар интернетідың қолданылуы көлік жүйелерінің барлық аспектілеріне (яғни көлік, инфрақұрылым және жүргізуші немесе пайдаланушы) таралады. Тасымалдау жүйесінің осы құрамдас бөліктері арасындағы динамикалық өзара әрекеттестік көліктер арасында және олардың ішінде байланыс орнатуға, қозғалысты интеллектуалды басқаруға, смарт тұраққа, электронды төлем жүйелеріне, логистика мен флотты басқаруға, көлік құралдарын басқаруға, қауіпсіздік пен жол бойындағы көмекке  мүмкіндік береді.

Өнеркәсіптік қолдану

Өнеркәсіптік заттардың интернеті, IIoT деп те аталады, қосылған жабдықтан, операциялық технологиядан (OT), орындардан және адамдардан деректерді қабылдайды және талдайды. Операциялық технологияны (ОТ) бақылау құрылғыларымен үйлескенде IIoT өнеркәсіптік жүйелерді реттеуге және басқаруға көмектеседі. Сонымен қатар, өнеркәсіптік қоймалардағы активтерді орналастыру жазбаларын автоматты түрде жаңарту үшін дәл осындай енгізуді жүзеге асыруға болады, өйткені активтер шағын винттен бастап қозғалтқыштың толық қосалқы бөлігіне дейін болуы мүмкін және мұндай активтерді дұрыс орналастыру жұмыс уақыты мен ақшаның босқа ысырап болуына әкелуі мүмкін.

Өндіріс

Сондай-ақ заттар интернеті ашу, сәйкестендіру, өңдеу, байланыс, іске қосу және желіге қосылу функцияларымен жабдықталған әртүрлі өндірістік құрылғыларды қосуға мүмкіндік береді. Желілік бақылау және өндірістік жабдықты басқару, активтер мен жағдайды басқару немесе өндірістік процесті басқару өнеркәсіптік қолданбалар мен ақылды өндіріс үшін IoT пайдалануға мүмкіндік береді. Интеллектуалды IoT жүйелері жаңа өнімдерді жылдам өндіруге және оңтайландыруға, сондай-ақ өнім қажеттіліктеріне жылдам жауап беруге мүмкіндік береді.

Процесті басқаруды автоматтандыруға арналған цифрлық басқару жүйелері, оператор құралдары мен жабдықтың қауіпсіздігі мен қауіпсіздігін оңтайландыруға арналған сервистік ақпараттық жүйелер IIoT құзыретіне жатады. IoT ең жоғары сенімділікті қамтамасыз ету үшін болжамды техникалық қызмет көрсетуді, статистикалық бағалауды және өлшеулерді пайдалана отырып активтерді басқаруда да қолданылуы мүмкін. Энергияны тұтынуды оңтайландыру үшін өнеркәсіптік басқару жүйелерін смарт желілермен біріктіруге болады. Өлшеу, автоматтандыруды басқару, зауытты оңтайландыру, денсаулық пен қауіпсіздікті басқару және басқа функциялар желілік сенсорлармен қамтамасыз етіледі.

Жалпы өндірістен басқа, заттар интернеті индустрияландыру процестерін құру үшін де қолданылады.