Введение
В целом ряде отечественных и зарубежных исследований показано, что «Интернет вещей» («Internet of Things» (IoT) одно из самых модных словосочетаний и наиболее цитируемый термин в IT- публикациях [1, 3, 20, 23, 36 и др].
Философское осмысление концепции Интернета вещей началось с Николая Тесла (N. Tesla) еще в 1926 г., когда ученый сделал футурологический прогноз о том, что в будущем все предметы станут частью всеобщей системы, а приборы управления будут помещаться в кармане [24].
Интернет вещей, как научная концепция
зародился в Массачусетском технологическом университете (США), где в 1999 году был открыт центр автоматической идентификации (Audio- ID Center), который занимался радиочастотной идентификацией (RFID) и сенсорными технологиями. В процессе координации деятельности сети университетов была разработана архитектура Интернета вещей под руководством К. Эштона [7]
Представления К. Эштона об интернете вещей заключалось в применении радиочастотной идентификации для соединения устройств между собой. Разработанная концепция имела лишь некоторое сходство с современным подходом, когда устройства обмениваются широким спектром информации при помощи IP- сетей [11, 25, 38 и др.].
1. Теоретические основы Интернета вещей
Под интернетом вещей понимают полностью автоматизированный цикл работы приборов и сетей за счет их подключения к беспроводной сети, или с позиции инженерной технологии и эргономики (концепция автоматизации) IoT — это взаимодействие по схеме «машина-машина» с минимальным участием человека [8].
Понятие «Интернет вещей» (IoT), является развитием концепции «Промышленный интернет» (Industrial Internet, M2M), дополненный принципами SaaS (Software as a Service ‒ приложение как сервис) и BI (Biasness Inteligent ‒ деловая аналитика ) [22].
Несмотря на неоднозначность трактовки понятия «Интернет- вещей», связанного с интенсификацией объектов, сервисами по обслуживанию потребителей , отсутствием стандартизации ключевых терминов, можно считать, что практическая реализация концепции IoT в России связана с электронной регистрацией собственности, публичной регистрации базы данных на рынке ценных бумаг (по сути, элементов технологии «блокчейн») [18] и попытками стандартизации эргономических требований в процессе проектирования пользовательских интерфейсов [15, 19].
Благодаря повсеместному распространению беспроводных сетей, появлению облачных вычислений и развитию технологий межмашинного взаимодействия, начиная с 2010-х годов данная концепция начинает активно развиваться и наряду с теорией больших данных [Big Data], облачными вычислениями и сетями локальной связи 5-го поколения (5 G) является одним из самых перспективных направлений развития информационных и телекоммуникационных технологий ближайших лет.
Данные направления конвертируют между собой: технологии машинного обучения (как составляющие идеологии Big Data,которые превращают данные, собранные с разных сенсоров и датчиков в информацию, а сети мобильной связи 5 G являются ключевым транспортным ресурсом для связи устройств из мира «Интернет вещей» [5].
Внедрение интернета вещей стало возможным благодаря широкому распространению интернета, смартфонов, беспроводных сетей. В 2003 году на каждого человека приходилось по 0,8 устройства, с учетом того, что на планете проживало около 6,3 млрд. человек, а подключенных к Интернету устройств было около 500 млн. Соответственно, можно утверждать, что в это время Интернета вещей еще не было. В 2012 году количество подключенных к Интернету устройств превысило население нашей планеты (12,5 млрд. устройств и 6,8 млрд. человек). Исходя из данных расчетов, предполагается, что настоящим рождением Интернета вещей является период с 2008-2009 года. Прогнозируется, что к 2020 году количество подключенных к Интернету устройств вырастет до 50 млрд., соответственно IoT будет развиваться еще более стремительно и вызовет в жизни людей глубокие изменения. В таблице 1. представлена схема развития IoT в период с 2003 по 2025 гг.
Таблица 1. Схема развития Интернета вещей (рост числа подключенных устройств
на одного человека) [25]
|
Годы |
2003 |
2010 |
2015 |
2020 |
2025 |
|
Население планеты |
6,3 млрд. |
6,8 млрд. |
7,2 млрд. |
7,6 млрд. |
8,0 млрд. |
|
Число подключенных устройств |
500 млн. |
12,5 млрд. |
25 млрд. |
50 млрд. |
75 млрд. |
|
Число подключенных устройств на одного человека |
0,08 |
1,84 |
3,47 |
6,58 |
9,37 |
В конце 2013 года ( 29-31 октября ) в Барселоне состоялся Первый Всемирный форум Интернета вещей, организованный американской компанией Cisco. В работе форума приняли участие более 800 человек, было заслушано более 100 докладов, презентаций и сообщений. Президент Cisco Джон Чемберс, в частности, отметил [30]: “Нам потребовалось более 20 лет, чтобы подключить к Интернету два миллиарда человек. Подключение следующих двух миллиардов, как ожидается, произойдет в два с лишним раза быстрее. Еще более невероятными темпами растет Интернет вещей. Примерно в 2009 году число физических объектов, подключенных к Интернету, впервые превысило количество подключенных людей. Тогда- то и появился термин «Интернет вещей». По расчетам консалтингового подразделения Cisco IBSG, к 2015 году количество подключенных устройств достигло
15 млрд., а к 2020 году достигнет 40 млрд. Тем не менее, предполагается, что более 99 процентов физических объектов, которые могут в принципе подключаться к сети, остаются не подключенными. И, тем не менее, продвижение Интернета вещей в различные сферы жизнедеятельности человека приведет к революционным результатам [30].
2 Обзор российских и зарубежных
исследований в сфере Интернета вещей
Телекоммуникации. IoT позволяет наметить тенденции к объединению различных телекоммуникационных технологий, что откроет возможности для представления сервисов нового типа. Предполагается интеграция глобальной цифровой мобильной сотовой связи GSM с коммуникациями ближнего радиуса действия (Near Field Communication, NFS) персональными сетями на базе Bluetooth, беспроводными локальными сетями, беспроводными сенсорными сетями стандарта Zig Bee в сочетании с системой глобального позиционирования и технологией интенсификации абонента (SIM карты). Как показано в работе [30]: “Интернет Вещей- это непрерывный поток данных, который начинается от нашего тела BAN ( Body Area Network), домашней и рабочей обстановки LAN (Local Area Network), городской инфраструктуры WAN (Wide Area Network) и растворяется в глобальной информационной системе VWAN (Very Wide Area Network)”. Конечные пользователи будут платить компаниям, которые имеют доступ к данным, поступающим от нашего тела (электронное здравоохранение), домов (эффективность использования энергии), стиральной машины (стирающей в то время, когда электричество наиболее дешевое), тематику/ мобильность (автомобили, самоходные автомобили, электромобили) и за город, как набор сервисов (различные госуслуги). Такая интеграция позволит сервисам проникать через все административные барьеры, и услуги легко достигнут конечного потребителя. Реализация этих услуг потребует дальнейшего развития «облачных» вычислений, строительства мощных центров обработки данных (Date Centers), а также создания промежуточных узлов сбора и обработки данных, приближенных непосредственно к источникам этих данных( например, промышленное предприятие) для проведения, так называемых «туманных» вычислений (fog).
Авиационная и аэрокосмическая промышленность. Эта отрасль, как, собственно, и другие сборочные производства, будет существенно модернизирована. [36]. Детали, блоки, узлы, имеющие RFID метки, позволяет ускорить производство, существенно сократить издержки и упростить сервисное обслуживание. Сама технология полностью исключит возможность применения контрафактных расходов. Сборочные единицы и механизмы должны быть оснащены беспроводными системами диагностики. Анализ данных, снимаемых датчиками и поставляемых с помощью беспроводных сетей, становится основой для принятия решений о замене детали, устраняя планово- предупредительные ремонты. Несомненно, что на пути к применению такого подхода потребуется разработка соответствующих методик анализа, оперирующего большими объемами информации [25].
Автомобильная промышленность. В ближайшее время IoT существенно изменит электронную начинку автомобиля [37]. Рассматривается концепция «соединенного» транспортного средства, то есть связанного через специальный шлюз с несколькими типами сетей. Внутренние сети Wi-Fi и Bluetooth будут осуществлять сбор информации о состоянии различных узлов и устройств автомобиля. Через наружные сети Wi-Fi, 3G\4G или другие типы сетей автомобиль будет взаимодействовать с инфраструктурой (Vehicle to Infrastructure, V2I) и другими автомобилями (Vehicle to Vehicle, V2V). Снабжение автомобилей система позиционирования в реальном времени (Real-time Locating Systems, RTLS) позволяет оптимизировать движение, а системами связи на малом расстоянии (Dedicated Short Range Communication, DSRC) - упростить прохождение пунктов оплаты, таможенных терминалов. Автомобиль будет получать информацию от светофоров, определять свое положение с помощью спутниковой связи, обмениваться информацией с ремонтными мастерскими и станциями сервисного обслуживания, заправочными станциями, получать сервисы в виде потоков видео и голосовой информации автоматически оплачивать проезд на платных дорогах, находить место на парковках в городе. Существенно сократятся издержки на сервисное обслуживание и ремонт. Как и в других видах сборочных производств, основные узлы и механизмы транспортного средства будут сигнализировать о степени своего износа, необходимости ремонта и сервисного обслуживания. По некоторым оценкам расход топлива автомобилей и автобусов в городской среде, благодаря применению
IoT, сократится на 30 %.
Инновационные компании прогнозируют значительный экономический эффект как в России, так и в мире во многих сферах рыночных отношений, как в государственном секторе, так и для компаний и потребителей (рис.1) [14, 25].
|
Новый источник роста ВВП |
|
Положительный чистый эффект на количество рабочих мест |
|
Более эффективное использование существующих ресурсов |
|
Повышение эффективности процессов |
|
Сокращение возможностей для мошенничества и злоупотреблений при получении гос. услуг |
|
Более эффективное взаимодействие с гражданами и частным сектором |
|
Идентификация и анализ социальных помощью больших данных |
|
|
|
Упрощение экспансии на другие рынки- рост выручки |
|
Повышение эффективности внутренних процессов( например, управление цепочкой поставок) |
|
Доступ к лучшим трудовым ресурсам через использование цифровых каналов связи |
|
Повышение прозрачности и простоты взаимодействия в гос. секторе |
|
Возможность приобретения лучших товаров и услуг по наиболее выгодным ценам |
|
Возможности пользоваться ранее недоступными продуктами(например через совместное потребление) |
|
Получение информации о наиболее интересных возможностях для трудоустройства |
|
Упрощение доступа к государственным услугам через цифровые порталы |
Рис.1. Примеры эффектов от внедрения Интернета вещей
Технооптимизм возможностей реализации Интернета вещей связан с учетом таких факторов как количество новых видов услуг управления, стоимость IT- компаний, количество патентов на изобретения, рентабельность и др [21].
Помимо широких возможностей концепция Интернет вещей связана с целым рядом проблем и угроз, которые изучены явно недостаточно[8]. Рассмотрим некоторые социальные последствия развития IoT, которое затрагиваются в работах[2, 4, 16, 25 ,37 и др].
Негативной стороной ускоренного внедрения IoT в производственную сферу, будут процессы трансформации рынка труда. Эти изменения с точки зрения социальных процессов будут носить разнонаправленный характер: с одной стороны- способствовать исчезновению ряда профессий и работ, связанных с монотонностью , однообразностью труда, а с другой- рождая потребность в работниках нового типа, с другими профессиональными, организационными и социальными компетенциями которых не готовит современная система образования. Это грозит негативными последствиями, как для отдельных организаций, так и для общества и отдельных специалистов, переобучение и переквалификация людей в условиях новой технологической революции будут сопряжены со значительными финансовыми вложениями [21].
Так результаты обзора «Будущие работы» подготовленного к Международному форуму в Давосе в 2016 года, демонстрируют эффект влияния IoT на определенные виды индустрий и обобщенные группы профессий в ближайшие годы [11]. Представленные результаты свидетельствуют о необходимости уже сейчас разрабатывать планы и программы по управлению человеческими ресурсами, формированию образовательных программ по подготовке специалистов для цифровой экономики на государственном уровне разрабатывать стратегии дальнейшей занятости высвобождающихся в результате внедрения IoT работников.
Интернет вещей позволяет усовершенствовать, повысить эффективность систем контроля, как на уровне государства, компании, так и в жизни конкретного человека. Повышение эффективности связано не только со снижением затрат на контроль за счет его автоматизации, но обусловлено и значительным сокращением функциональной нагрузки управленцев в части выработки систем, критериев и показателей контроля. Остро встанет вопрос: насколько комфортно человеку будет жить и работать в новой, более совершенной системе тотального контроля. В ряде работ показано, что это приведет к усилению процесса утраты доверия между сотрудником и компанией, между человеком и государственными институтами; к росту индифферентности будут способствовать их быстрому проникновению в область межличностных взаимодействий.
Высокая концентрация накапливаемой частной информации о различных аспектах жизни современного человека, создает почву для применения ее в коммерческих интересах. В этих условиях возрастает актуальность проведения общественных обсуждений по формированию этических ограничений использования накапливаемой информации, выработке и принятию принципов регулирования ее применения в коммерческих или иных целях [13].
Настоятельным требованием сегодняшнего дня является высокая технологичность образования на основе системной интеграции информационных и телекоммуникационных технологий, которые позволят сформировать необходимые компетенции в сфере учета проблем и рисков внедрения IoT (рис. 2) [25].
|
Проблемы и риски |
|
Стандартизация |
|
Конфиденциальность |
|
Правовые вопросы |
|
Масштабируемость |
|
Нормативно-правовое регулирование |
Кибербезопасность
Рис. 2. Проблемы и риски внедрения IoT
В современных условиях стали реальностью e-learning, m-learning,on-line курсы, интерактивное аудио/видео, виртуальные тренажеры, симуляторы, Web 2.0 и Web 3.0, блоги, wiki, подкасты, геймификация обучения, виртуальные миры и вселенные, технологии дополненной реальностью. В разгаре «MOOC революция» ведущие университеты Мира внедряют все новые массовые открытые on-line курсы в образовательное пространство, предлагая массовое интерактивное участие в бесплатный открытый доступ через Интернет
[14 ,27, 32].
3. Перспективы внедрения IoT в сфере
образовательных технологий
Учитывая мировые тенденции развития IoT и опыт зарубежных стран, развитие технологии интернета вещей в сфере образования позволит обеспечить:
- освобождение преподавателей от бумажной работы, а также административных и управленческих обязанностей и сосре5доточение их на основе деятельности. Технологии IoT автоматизируют очную и канцелярскую работу, сводя к минимуму время на действия, такие как запись посещаемости и заполнение многочисленной документации;
- автоматическое отслеживание посещаемости с использованием радиочастотной идентификации (RFID). Микросхема RFID может быть встроена в идентификационную карту или на мобильное устройство с целью постоянного отслеживания. Носимые устройства IoT, такие как фитнес- браслеты, часы и гарнитуры виртуальной реальности, могут быть применены в аудиториях;
- контроль вовлеченности студента в образовательный процесс путем передачи мобильному приложению сообщений о деятельности мозга;
- обеспечение личной безопасности и безопасности образовательных учреждений. Это касается как систем видеонаблюдения, так и отслеживания маршрутов движения для информирования родителей, преподавателей о местонахождении студента;
- получение необходимой для обучения информации из разных источников в режиме реального времени;
- индивидуализированный подход к образовательному процессу для предоставления
каждому студенту доступа ему необходимой информации.
Результаты и обсуждения
Следует согласиться с Клаусом Швабом и Николасом Дэвисом [25, с.14], что «четвёртая промышленная революция может «роботизировать» человечество, и для многих людей это непоправимо изменит то, как выглядит их работа, среда, семейная жизнь и сама идентичность».
Перспективным направлением исследований в образовании выявляются разработки учебных планов и программ для внедрения курса IoT на инженерных факультетах с целью формирования компетенций предложенных в работе [14]:
- понимание архитектуры IoT и М2М приложений;
- модели сетевого взаимодействия в IoT;
знание основных моделей используемых при проектировании IoT и М2М систем;
- понимание моделей сетевого взаимодействия в IoT;
-ориентация в сетевых стандартах, используемых в IoT;
-понимание моделей данных, используемых в IoT приложениях;
- умение и выбирать модели данных в зависимости требований;
- ориентация в методах обработки данных.
Важную роль в процессе внедрения IoT России может сыграть государство, в распоряжении которого есть различные инструменты: совершенствование регуляторной базы, развитие механизмов поддержки IoT, создание условий для роста кадрового потенциала, продвижение опыта за рубежом. В случае продуманного и системного подхода IoT может стать одним из ключевых факторов развития российской цифровой экономики.
