Интернет вещей: а не застряли ли мы на месте?
Сегодня в IoT верят как мало во что ещё. Сильнее контроль над средой, больше real-time данных о ней, больше решений, которые устройства принимают самостоятельно, на основании «общения» друг с другом. Число устройств и датчиков в составе интернета вещей, по прогнозу Juniper Research, к 2022 году достигнет 50 миллиардов — по 6 с копейками устройств на каждого человека. Энтузиазм тех, кто полагается на «прорывной» потенциал экосистемы, иногда ошарашивает. Этот энтузиазм заставляет смотреть сквозь пальцы на те объективные технологические ограничения, что способны пусть не застопорить, но растянуть во времени обещанные изменения в жизни, бизнесе и IT. Мы придем к триумфу четвёртой промышленной революции? Ну да, ну да. Правда, похоже, нам предстоит ещё много промежуточных этапов вида pre-revolution built v3.4.6.
Сила вещей
В обществе налицо огромный разрыв в плане владения технологическими компетенциями. Кто-то влился в цифровую среду уже взрослым дядей или тётей, причём со смартфоном в руках, в обход старого доброго веба, и даже не в курсе, как сделать скриншот на десктопе. А кто-то, как многие из нас на Хабре, негодует из-за медленных темпов приближения к технологической сингулярности. Мне иногда кажется, что представителей второй категории ничем не проймёшь — никакими завораживающими футуристическими концепциями и воздушно-виртуальными замками. Им всё ок: «Ну да, скоро всё так и будет». Применительно к интернету вещей такой техно-оптимизм приобретает вообще поразительные масштабы. Вот PwC провел недавно исследование (и под опрос попали не только гики), и выяснилось, что люди всерьез ждут к 2025 году одежду с постоянным подключением к сети. Каждый десятый житель планеты точно будет носить что-то подобное. Как будто носки с выходом в интернет дадут какие-то преимущества.
А в консалтинговом агентстве Frost & Sullivan заявили, что где-то к тому же времени продажи автомобилей-беспилотников перевалят за 36 млн единиц. Главное, всё с такой железобетонной уверенностью, словно мы уже в будущем и это не прогнозы, а констатация факта. Сливай бензин! Даешь каждой уборщице не менее трех рабовбеспилотников.
Нет, справедливости ради надо заметить, что масса IoT-решений уже стала совершенно заурядными и обыденными вещами. Например, не первый год по всему миру, включая Россию, разворачивают «умные» сети энергоснабжения (smart grid). С помощью таких систем удаётся оптимизировать эффективность самих электросетей и в связке с логикой более высокого уровня делать их эксплуатацию коммерчески более выгодной: например, включать реагировать на отказы или менять тонкие параметры «на лету».
Стоит ли удивляться, что есть профессионалы, давным-давно увидевшие потенциал в интернете вещей. И они — профессионалы, которые вроде бы все должны подвергать сомнению, нисколько не сомневаются в том, что интернет вещей станет одной из фундаментальных технологий ближайшего будущего. И миллиарды сенсоров вместе с носимыми устройствами и другими smart-штуками станут чем-то вроде нервной системы нашей среды обитания. Люди предпочитают смотреть на несколько шагов вперёд. Сдерживающие факторы для них, по аналогии с юриспруденцией, частенько видятся «инженерно ничтожными». А напрасно!
«Подключённые вещи века»
Как считает старший вице-президент Software AG Бернд Гросс, добрая половина IoT-проектов терпит неудачу. В основном потому, что их создатели на старте недооценивают общую связность инфраструктуры, с которой собираются иметь дело, и набор технологий, необходимых для успеха.
А на уровне технологической среды барьеров в IoT полным-полно, и без их устранения футурологические прогнозы останутся футурологическими прогнозами. Недавно я побывал на паре конференций, где участники рассказывали о том, как, по их мнению, выглядит то самое цифровое будущее. Из самых интересных идей я скомпоновал две ситуации:
Сельское хозяйство. Представим маленькую, но гордую высокоинтеллектуальную ферму образца 2030 года. Ну, разве что чуть-чуть проще, чем та, куда прилетает герой в начале «Бегущего по лезвию — 2049». Все элементы её технологической инфраструктуры увязаны воедино: от датчиков для расчёта оптимальной схемы полива различных культур (такие уже существуют — CropX и другие) до центра контроля безопасности периметра — и на физическом, и на сетевом уровне. Хозяйство подключено к региональной энергосети, однако частично находится на самообеспечении: получает электроэнергию от собственных ветряков и солнечных батарей.
Предположим, что в отдельные периоды — удачная погода, отсутствие интенсивных работ и так далее, собственная выработка энергии превышает потребности фермы. Эти излишки предприниматель сбывает в региональную электросеть. Взамен он либо получает квоту на соразмерное число кВт⋅ч от распределительного центра в будущем (с бонусом за сотрудничество), либо обменивает их на некую криптовалюту, поскольку все операции в сети сразу же фиксируются на блокчейн-платформе. Причём «монета» эта будет индустриальным эквивалентом ценности, общим для всего «аграрного комплекса». Её можно будет получить также, например, продав готовую продукцию дальше по supply chain. Или, в свою очередь, конвертировать в один из универсальных value coins, которые пригодны для любых расчётов.
Разумеется, все эти процедуры, при сохранении возможности человеческого вмешательства, будут насквозь автоматизированы. Искусственный интеллект, откалиброванный специалистами с учётом запросов владельца фермы, будет сам рассчитывать как минимум тактические операции. Когда и в каком объёме выгоднее перевести вырученное за проданную электроэнергию на депозит, а когда правильнее будет пустить эти средства на досрочное погашение кредита на ветряки и солнечные батареи или на их амортизацию. Эти альтернативные источники энергии тоже, само собой, будут снабжены датчиками, отслеживающими их функционирование и степень износа. Более того, если в хозяйстве удалось так сбалансировать все его элементы, что по каким-то показателям (урожайность, энергоэффективность и т. д.) оно объективно опережает соседские, искусственный интеллект подаст патентную заявку на эту схему работы. И по выбору владельца либо сохранит её как частное ноу-хау, либо продаст за ту же индустриальную «крипту» соседям.
Электронная коммерция. Тот же 2030-й. Моя «носимая ветровка», чип которой, кстати, попутно основным задачам помогает в распределённых расчётах алгоритмам «Яндекс.Беспилотника», чем гасит каждый месяц 0,07% моего долга за обучение на Knewton–Coursera (лидер мирового lifelong-learning), «диджитально истрепалась». Она сигнализирует не в первый раз, теперь уже с «красным» уровнем тревоги: одежда почти выработала свой аппаратный ресурс, пора подумать о новой. А подаренный родителями экзоскелет для ландшафтного морфинга (дорогое у меня хобби для VR-юзабилиста, да уж!), хоть и в неплохом состоянии, но требует замены важного узла — тут тоже спасибо датчикам мониторинга, что подсказывают о ситуации заранее, не допуская отказа в тот момент, когда я держу в руках камень под тонну.
Если я соглашусь разориться сразу и на новую киберветровку, и на запчасть, эти уведомления «смёрджатся» и в виде единого запроса поступят в тот e-commerce-хаб, где у меня максимальная скидка. Могу купить сейчас, а могу через три дня, зато на более приятных условиях. Потому что узел для экзоскелета изготавливается на 3D-принтере, и открытые данные по загрузке печатного агрегата показывают (не мне, ясное дело, а моей домашней ИИ-бухгалтерии), что через три дня у него ожидается пик заказов, аналогичных моему. Значит, за счёт оптимизации производства выпуск каждой детали по отдельности выйдет дешевле. Эти «совместные закупки 3.0» будут, по сути, производиться по принципу современной programmatic-рекламы. Когда заказ будет готов, дрон-доставщик пошлёт сигнал моим умным часам, запрашивая у них временные интервалы, в которые я с наибольшей вероятностью смогу принять заказ и в которые трафик летательных беспилотников наименее плотный. И все, я красавчик!
Гладко было на бумаге
Красиво? Да. Реально? С множеством «если». Хотя практически все эти технологии в том или ином виде используются сегодня и комбинируются в разных конфигурациях, на пути к воплощению не самых безумных фантазий типа описанных выше — тьма препятствий. И все — весьма приземлённого характера.
- Высокое энергопотребление умных вещей. Чем сложнее функциональность устройств, входящих в интернет вещей, тем выше их энергопотребление. А работать многим гаджетам и сенсорам предстоит автономно. Кроме того, с усилением связности инфраструктуры и с ростом числа устройств в мировом «парке IoT» будет увеличиваться количество и частота m2m-соединений, которые также будут требовать дополнительных энергозатрат. Солнечные батареи и прочие Energy Harvesting технологии решают проблему лишь отчасти. Всё равно «умным» connected гаджетам и датчикам понадобятся гораздо более ёмкие аккумуляторы. В то же время действующие стандарты беспроводной связи, от GPRS до Wi-Fi, довольно энергозатратны. Большие надежды игроки отрасли возлагают на внедрение стандарта связи поколения 5G, а именно IMT-2020, однако до его повсеместного распространения ещё далеко. Ассоциация 3GPP уже добавила поддержку IoT в действующие сети сотовой связи на базе LTE (режим прерывистого приема DRX, режим энергосбережения PSM и пр.), только, похоже, эти меры рассчитаны на обеспечение статус-кво, а не на бурный рост и усложнение IoT-экосистемы.
- «Лоскутная «айотизация». C одной стороны, конкуренция стандартов и решений в сфере IoT должна помочь выявить наиболее жизнеспособные среди них. С другой стороны, эта «сложносочинённость» препятствует достижению той самой связности (connectivity), благодаря которой интернет вещей обещает изменить не только IT, но и нашу обычную жизнь — качественным образом. Начнём с того, что до сих пор в индустрии порознь развивается целый ворох базовых протоколов, и общеизвестными LoRaWAN, NB-IoT и 6LoWPAN дело не ограничивается. Чем дальше, тем сложнее будет их «подружить» без согласованных усилий ключевых игроков рынка.
- Экономическая выгода. Развитие любой технологии определяется тем, насколько в конечном счёте её внедрение целесообразно с точки зрения финансов. Например, компонентная база конкретной IoT-системы на текущем уровне технологического развития может оказаться слишком дорогой и не окупающейся даже в долгосрочной перспективе. Или выяснится, что нужный экономический эффект эта система произведёт только «на больших числах», когда станет глобальным стандартом де-факто с миллионными тиражами.
Перечисление можно продолжать, барьеров точно больше, но приунывать можно уже на первом пункте. Да, возможно, скоро всё-таки изобретут более ёмкие аккумуляторы. Да, в России («Чииисто гипотетически!») могут начать выделять под LTE-сети дополнительные частоты. Да, можно натаскать machine learning на то, чтобы предсказывать сильно заранее, когда узлы каждой конкретной локальной IoT-системы будут нуждаться в подпитке, ремонте и так далее, и исходя из этого выбирать оптимальные моменты для техобслуживания с минимальными затратами. Но для меня пока всё это выглядит чем-то вроде белого слона, которого индийские цари дарили неугодным подданным: отказаться от подарка было нельзя, а ел слон много, так что легко мог разорить своего владельца. А ещё, раз IoT-девайсы станут «нервной тканью» мира, они должны быть защищены от кибератак (с чем сейчас зачастую всё не очень хорошо), а их функции должны дублироваться, чтобы после взлома особо критичного узла мировая экономика не покатилась под откос. Но, может быть, мои опасение напрасны и светлые головы и прямые руки уже разобрались хотя бы с энергопотреблением интернета вещей? Неплохо б. Как-то мне надоело объяснять курьеру по телефону по нескольку минут, как пройти от метро до моего дома 150 метров, вместо того чтобы Apple Watch 23 версии объяснили это дрону.
