The Internet of things ( eng. internet of things , IoT ) er begrebet et datatransmissionsnetværk mellem fysiske objekter ( "ting" ), udstyret med indbyggede værktøjer og teknologier til at interagere med hinanden eller med det ydre miljø [1 ] . Det antages, at organiseringen af sådanne netværk er i stand til at omstrukturere økonomiske og sociale processer, hvilket eliminerer behovet for menneskelig deltagelse fra nogle af handlingerne og operationerne [2] .
Konceptet blev formuleret i 1999 som en forståelse af udsigterne for den udbredte brug af radiofrekvensidentifikationsværktøjer til fysiske objekters interaktion med hinanden og med det ydre miljø. Siden 2010'erne er udfyldning af konceptet med forskelligt teknologisk indhold og introduktion af praktiske løsninger til dets implementering blevet betragtet som en stabil trend inden for informationsteknologi [3] , primært på grund af allestedsnærværende trådløse netværk , fremkomsten af cloud computing , udviklingen af maskiner -til -maskine interaktionsteknologier , og begyndelsen på en aktiv overgang til IPv6 [4] og udviklingen af softwaredefinerede netværk .
Konceptet og udtrykket [5] for det blev først formuleret af grundlæggeren af Auto-ID Labs- forskningsgruppen ved Massachusetts Institute of Technology Kevin Ashton [6] i 1999 ved en præsentation for Procter & Gamble -ledelsen . Præsentationen talte om, hvordan den omfattende implementering af RFID-tags kan transformere supply chain management-systemet i en virksomhed [7] .
I 2004 udgav Scientific American en omfattende artikel [8] dedikeret til "Internet of Things", der tydeligt viser konceptets muligheder i husholdningsbrug: artiklen giver en illustration, der viser, hvordan husholdningsapparater ( alarmur , klimaanlæg ), hjem systemer ( havevandingssystem , sikkerhedssystem , belysningssystem), sensorer ( termiske , lys- og bevægelsessensorer ) og "ting" (for eksempel medicin forsynet med et identifikationsmærke) interagerer med hinanden gennem kommunikationsnetværk ( infrarød , trådløs , strøm). og lavspændingsnetværk) og sørger for fuldautomatisk udførelse af processer (tænd kaffemaskinen, skift belysningen, minde dig om at tage medicin, opretholde temperaturen, vande haven, spare energi og styre dens forbrug ). I sig selv var de præsenterede hjemmeautomatiseringsmuligheder ikke nye, men vægten i publikationen på at kombinere enheder og "ting" til et enkelt computernetværk tjent med internetprotokoller , og at betragte "tingenes internet" som et særligt fænomen, bidrog til konceptet vinder stor popularitet [2] .
Rapporten fra National Intelligence Council fra 2008 opregner Internet of Things som en af de seks forstyrrende teknologier , hvilket indikerer, at en udbredt og usynlig for forbrugerne omdannelse til internetsider af så almindelige ting som produktemballage, møbler, papirdokumenter kan øge risikoen betydeligt. inden for national informationssikkerhed [9] .
Perioden fra 2008 til 2009 anses af Cisco -analytikere for at være "den virkelige fødsel af tingenes internet", da det ifølge deres estimater var i denne periode, at antallet af enheder forbundet til det globale netværk oversteg befolkningen på jorden [10] , således er "internetfolket" blevet til "tingenes internet".
Siden 2009 er konferencen "Internet of Things" [11] [12] med støtte fra Europa-Kommissionen blevet afholdt årligt i Bruxelles , hvor rapporter præsenteres af EU-kommissærer og MEP'er , embedsmænd fra europæiske lande, virksomhedschefer. såsom SAP , SAS Institute , Telefónica , førende videnskabsmænd fra store universiteter og forskningslaboratorier.
Siden begyndelsen af 2010'erne er "Internet of Things" blevet drivkraften bag "fog computing"-paradigmet , der har spredt principperne for cloud computing fra datacentre til et stort antal interagerende geografisk distribuerede enheder, som betragtes som "Internettet". of Things" platform [ 13] [14] .
Siden 2011 har Gartner placeret "Internet of Things" i den generelle hype-cyklus af nye teknologier på "technological trigger"-stadiet, hvilket indikerer dannelsesperioden på mere end 10 år, og siden 2012 en specialiseret "Internet of Things-hype". cyklus” er blevet udgivet med jævne mellemrum [15] .
Inddragelsen i "tingenes internet" af objekter i den fysiske verden, der ikke nødvendigvis er udstyret med midler til at forbinde til datanetværk, kræver brug af teknologier til at identificere disse objekter ("ting"). Selvom RFID- teknologi var drivkraften til fremkomsten af konceptet, kan alle de midler, der bruges til automatisk identifikation , bruges som sådanne teknologier : optisk genkendelige identifikatorer ( stregkoder , datamatrix , QR-koder ), lokaliseringsværktøjer i realtid. Med den omfattende udbredelse af "tingenes internet" er det vigtigt at sikre det unikke ved objektidentifikatorer, hvilket igen kræver standardisering.
For objekter, der er direkte forbundet til internetnetværk, er den traditionelle identifikator MAC-adressen på netværksadapteren, som giver dig mulighed for at identificere enheden på linkniveau, mens rækken af tilgængelige adresser er praktisk talt uudtømmelige (2 48 adresser i MAC-48) space), og brugen af linklagsidentifikatoren er ikke så bekvem for applikationer. Bredere identifikationsmuligheder for sådanne enheder leveres af IPv6 -protokollen , som giver mindst 300 millioner enheder pr. indbygger på jorden unikke netværkslagsadresser.
Måleværktøjer spiller en særlig rolle i Internet of Things, der giver transformation af information om det ydre miljø til maskinlæsbare data og fylder derved computermiljøet med meningsfuld information. Der anvendes en bred klasse af måleinstrumenter , fra elementære sensorer (for eksempel temperatur, tryk, belysning), forbrugsmålere (såsom smarte målere ) til komplekse integrerede målesystemer. Inden for rammerne af "Internet of Things"-konceptet er det grundlæggende at kombinere måleinstrumenter i et netværk (såsom trådløse sensornetværk , målekomplekser), hvilket gør det muligt at bygge maskine-til-maskine interaktionssystemer.
Som et særligt praktisk problem med implementeringen af "Internet of Things" bemærkes behovet for at sikre maksimal autonomi for måleinstrumenter først og fremmest problemet med strømforsyning til sensorer. At finde effektive løsninger, der giver autonom strømforsyning til sensorer (ved hjælp af fotoceller , konvertering af vibrationsenergi, luftstrømme, ved hjælp af trådløs elektricitetstransmission ), gør det muligt at skalere sensornetværk uden at øge vedligeholdelsesomkostningerne (i form af udskiftning af batterier eller genopladning af sensorbatterier).
Spektret af mulige datatransmissionsteknologier dækker alle mulige midler til trådløse og kablede netværk .
For trådløs datatransmission spiller sådanne kvaliteter som effektivitet ved lave hastigheder, fejltolerance, tilpasningsevne og muligheden for selvorganisering en særlig vigtig rolle i opbygningen af "tingenes internet". Af hovedinteresse i denne kapacitet er IEEE 802.15.4-standarden , som definerer det fysiske lag og adgangskontrol til organisering af energieffektive personlige netværk og er grundlaget for protokoller som ZigBee , WirelessHart , MiWi , 6LoWPAN , LPWAN .
Blandt kablede teknologier spiller PLC - løsninger en vigtig rolle i indtrængen af tingenes internet - teknologier til opbygning af datatransmissionsnetværk over elledninger , da mange applikationer har adgang til strømnetværk (for eksempel salgsautomater , pengeautomater , smarte målere , belysning controllere er oprindeligt forbundet til netværkets strømforsyning). 6LoWPAN , som implementerer IPv6-laget over både IEEE 802.15.4 og PLC, som er en åben protokol standardiseret af IETF , er bemærket som værende af særlig betydning for udviklingen af "Internet of Things" [16] .
Det store sæt af applikationer til IoT-enheder [17] er ofte opdelt i forbruger-, kommercielle-, industri- og infrastrukturrum [18] [19] .
Et stigende antal IoT-enheder bliver bygget til forbrugerbrug, herunder tilsluttede køretøjer, hjemmeautomatisering , smart tøj , forbundet sundhedspleje og apparater med fjernovervågningsfunktioner [20] .
Smart hjemIoT-enheder er en del af det bredere koncept for hjemmeautomatisering , som kan omfatte belysning, varme og aircondition, medie- og sikkerhedssystemer og videoovervågningssystemer [21] [22] . Langsigtede fordele kan omfatte energibesparelser ved automatisk at slukke for lys og elektronik eller ved at informere beboere i huset om brugen [23] .
Et smart hjem eller et automatiseret hjem kan være baseret på en platform eller hubs, der styrer smarte enheder og apparater [24] . For eksempel ved hjælp af Apple HomeKit kan producenter styre deres hjemmeprodukter og tilbehør ved hjælp af en app på iOS-enheder såsom iPhone og Apple Watch [25] [26] . Dette kan være en dedikeret app eller native iOS -apps såsom Siri . Dette kan demonstreres i tilfældet med Lenovo Smart Home Essentials, en serie af smarte hjemmeenheder, der styres gennem Apple Home-appen eller Siri uden behov for en Wi-Fi-forbindelse [27] . Der er også dedikerede smart home hubs, der tilbydes som selvstændige platforme til at forbinde forskellige smart home produkter, herunder Amazon Echo , Google Home , Apple HomePod og Samsung SmartThings Hub [28] . Ud over kommercielle systemer er der mange ikke-proprietære open source-økosystemer, herunder Home Assistant, OpenHAB og Domoticz [29] [30] .
ÆldreplejeEn af de vigtigste anvendelser i et smart hjem er at hjælpe mennesker med handicap og ældre. Disse hjemmesystemer bruger hjælpeteknologi til at imødekomme ejerens specifikke behov [31] . Stemmestyring kan hjælpe brugere med syns- og mobilitetshandicap, mens højttaleranlæg kan tilsluttes direkte til cochleaimplantater , som bæres af brugere med hørehandicap [32] . De kan også udstyres med yderligere sikkerhedsfunktioner. Disse funktioner kan omfatte sensorer, der overvåger medicinske nødsituationer såsom fald eller anfald [33] . Smart home-teknologi anvendt på denne måde kan give brugerne mere frihed og en højere livskvalitet.
IoT-enheder kan bruges til at levere fjernsundhedsovervågning og nødalarmsystemer. Disse sundhedsovervågningsenheder kan variere fra blodtryks- og pulsmålere til avancerede enheder, der er i stand til at overvåge specialiserede implantater , såsom pacemakere , elektroniske Fitbit-armbånd eller avancerede høreapparater [34] . Nogle hospitaler er begyndt at implementere "smarte senge", der kan registrere, hvornår de har travlt, og hvornår en patient forsøger at rejse sig. Den kan også selv justere for at give passende tryk og patientstøtte uden manuel interaktion fra sygeplejersker [35] .
Boligmiljøer kan også udstyres med specialiserede sensorer til at overvåge ældre menneskers sundhed og generelle velbefindende, samt for at sikre passende behandling og hjælpe folk med at genvinde tabt mobilitet gennem terapi [36] . Disse sensorer skaber et netværk af smarte sensorer, der er i stand til at indsamle, behandle, transmittere og analysere værdifuld information i en række forskellige miljøer, såsom at forbinde hjemmeovervågningsenheder til hospitalssystemer. Andre forbrugerenheder til at fremme sund livsstil, såsom tilsluttede vægte eller bærbare hjertemonitorer, er også tilgængelige med IoT [37] . IoT-platforme til omfattende sundhedsovervågning er også tilgængelige for svangerskabs- og kroniske patienter, der hjælper med at håndtere vitale sundhedstegn og tilbagevendende lægemiddelbehov [38] .
Fremskridt inden for metoder til fremstilling af elektronik af plast og stof har gjort det muligt at skabe ultra-lave omkostninger, brugervenlige IoMT-sensorer. Disse sensorer kan sammen med den nødvendige RFID-elektronik fremstilles på papir eller elektroniske tekstiler til trådløst drevne engangssensorenheder [39] . Der er blevet oprettet applikationer til point-of-care medicinsk diagnostik, hvor portabilitet og lav systemkompleksitet er vigtige [40] .
Fra 2018 er IoMT blevet anvendt ikke kun i den kliniske laboratorieindustri, men også i sundheds- og sundhedsforsikringer. IoMT i sundhedssektoren tillader i øjeblikket læger, patienter og andre såsom patientplejere, sygeplejersker, familier osv. at være en del af et system, hvor patientjournaler gemmes i en database, hvilket giver læger og andet medicinsk personale adgang til patientoplysninger [41] . Derudover er IoT-baserede systemer patientcentrerede, hvilket giver fleksibilitet i forhold til patientens medicinske tilstande. IoMT i forsikringsbranchen giver adgang til de bedste og nye typer af dynamisk information. Dette inkluderer sensorbaserede løsninger såsom biosensorer, bærbare enheder, forbundet medicinsk udstyr og mobilapps til at spore kundeadfærd. Dette kunne føre til mere præcise tegninger og nye prismodeller [42] .
Anvendelsen af tingenes internet i sundhedsvæsenet spiller en grundlæggende rolle i behandlingen af kroniske sygdomme, såvel som i forebyggelsen og kontrol af sygdomme. Fjernovervågning er muliggjort ved at forbinde kraftfulde trådløse løsninger. Forbindelse giver praktiserende læger mulighed for at indsamle patientdata og anvende sofistikerede algoritmer til at analysere sundhedsdata [43] .
TransportInternet of Things kan hjælpe med at integrere kommunikation, kontrol og informationsbehandling på tværs af forskellige transportsystemer. Anvendelsen af tingenes internet omfatter alle aspekter af transportsystemer (dvs. køretøj [44] , infrastruktur og fører eller bruger). Det dynamiske samspil mellem disse komponenter i transportsystemet muliggør kommunikation mellem og inden for køretøjer, intelligent trafikkontrol [44] , smart parkering, elektroniske betalingssystemer , logistik og flådestyring, køretøjsstyring, sikkerhed og vejhjælp [45] .
The Industrial Internet of Things , også kendt som IIoT, modtager og analyserer data fra tilsluttet udstyr, operationel teknologi (OT), lokationer og personer. Når det kombineres med operationel teknologi (OT) overvågningsenheder, hjælper IIoT med at regulere og kontrollere industrielle systemer. Derudover kan den samme implementering implementeres til automatisk at opdatere registreringer af aktivplacering i industrielle lagerfaciliteter, da aktiver kan variere fra en lille propel til en hel motorreservedel, og fejlplacering af sådanne aktiver kan resultere i spildte procent af arbejdstid og penge .
ProduktionInternet of Things tillader også forbindelse af forskellige industrielle enheder udstyret med funktionerne opdagelse, identifikation, behandling, kommunikation, aktivering og netværk [46] . Netværkskontrol og -styring af produktionsudstyr, aktiv- og situationsstyring eller produktionsprocesstyring tillader brugen af IoT til industrielle applikationer og smart fremstilling [47] . Intelligente IoT-systemer giver dig mulighed for hurtigt at producere og optimere nye produkter, samt hurtigt reagere på produktbehov.
Digitale kontrolsystemer til processtyringsautomatisering, operatørværktøjer og serviceinformationssystemer til optimering af sikkerheden og sikkerheden af udstyr falder inden for IIoT's område [48] . IoT kan også anvendes til asset management ved hjælp af forudsigelig vedligeholdelse, statistisk evaluering og målinger for at sikre maksimal pålidelighed [49] . Industrielle styresystemer kan integreres med smart grids for at optimere energiforbruget. Måling, automatiseringskontrol, anlægsoptimering, sundheds- og sikkerhedsstyring og andre funktioner leveres af netværkssensorer.
Ud over generel fremstilling bliver Internet of Things også brugt til at bygge industrialiseringsprocesser [50] .
LandbrugDer er mange IoT-applikationer i landbruget [51] , såsom indsamling af data om temperatur, nedbør, luftfugtighed, vindhastighed, skadedyrsangreb og jordsammensætning. Disse data kan bruges til at automatisere landbrugspraksis, træffe informerede beslutninger for at forbedre kvalitet og kvantitet, minimere risiko og spild og reducere den indsats, der kræves for at styre afgrøder. For eksempel kan landmænd nu overvåge jordtemperatur og fugt på afstand og endda anvende IoT-data til præcise gødningsprogrammer [52] . Det overordnede mål er, at sensordata, kombineret med en landmands viden og intuition om hans eller hendes bedrift, kan hjælpe med at forbedre bedriftens produktivitet samt reducere omkostningerne.
I august 2018 samarbejdede Toyota Tsusho med Microsoft om at bygge fiskeopdrætsværktøjer ved hjælp af Microsoft Azure Application Suite til IoT-teknologier relateret til vandforvaltning. Vandpumpemekanismer, der er udviklet delvist af forskere ved Kindai University, bruger kunstig intelligens til at tælle antallet af fisk på et transportbånd , analysere antallet af fisk og bestemme effektiviteten af vandstrømmen baseret på de data, fisken leverer [53] . FarmBeats [54] -projektet fra Microsoft Research, som bruger tv-tomrum til at forbinde farme, er nu også en del af Azure Marketplace [55] .
MadI de senere år er brugen af IoT-baserede applikationer til at forbedre aktiviteter i fødevareforsyningskæden blevet undersøgt bredt [56] . Introduktionen af RFID-teknologi i fødevareforsyningskæden har ført til realtidssynlighed i lagre og deres bevægelser, automatiseret leveringsbekræftelse, øget effektivitet i logistikken af kortlivede produkter, miljø-, husdyr- og kølekædeovervågning og effektiv sporbarhed [ 57] . Forskere fra Loughborough University udviklede et innovativt digitalt system til sporing af madspild baseret på IoT-teknologi, der understøttede beslutningstagning i realtid for at bekæmpe og reducere problemer med madspild i fødevareproduktionen. De udviklede også et fuldt automatiseret billedbehandlingsbaseret system til sporing af kartoffelaffald i en kartoffelemballagefabrik [58] . IoT er i øjeblikket ved at blive implementeret i fødevareindustrien for at forbedre fødevaresikkerheden, forbedre logistikken, forbedre forsyningskædens gennemsigtighed og reducere spild [59] .
Overvågning og kontrol af driften af bæredygtig by- og landinfrastruktur såsom broer, jernbaner, vindmølleparker på land og til vands er en nøgleanvendelse af tingenes internet. IoT-infrastrukturen kan bruges til at overvåge alle hændelser eller ændringer i strukturelle forhold, der kan kompromittere sikkerheden og øge risikoen. Internet of Things har potentiale til at gavne byggebranchen gennem omkostningsbesparelser, tidsbesparelser, forbedret hverdagskvalitet, en papirløs arbejdsgang og øget produktivitet. Dette kan hjælpe dig med at træffe hurtigere beslutninger og spare penge med dataanalyse i realtid. Det kan også bruges til effektivt at planlægge reparations- og vedligeholdelsesarbejde ved at koordinere opgaver mellem forskellige serviceudbydere og brugere af disse faciliteter. IoT-enheder kan også bruges til at administrere kritisk infrastruktur såsom broer for at give adgang til skibe. Brugen af IoT-enheder til at overvåge og drive infrastruktur vil sandsynligvis forbedre hændelsesstyring og koordinering af nødberedskab samt servicekvalitet, oppetid og reducere driftsomkostninger på alle områder relateret til infrastruktur [60] . Selv områder som affaldshåndtering kan drage fordel af den automatisering og optimering, der kan implementeres ved hjælp af Internet of Things [61] .
EnergistyringEt betydeligt antal energiforbrugende enheder (såsom lamper, apparater, motorer, pumper osv.) integrerer allerede en internetforbindelse, hvilket giver dem mulighed for at interagere med forsyningsselskaber, ikke kun for at balancere strømproduktion , men også hjælpe med at optimere energiforbruget generelt. Disse enheder giver fjernbrugerstyring eller centraliseret styring via en skygrænseflade og giver dig mulighed for at udføre funktioner som planlægning (f.eks. fjerntænde eller slukke for varmesystemer, styre ovne, ændre lysforhold osv.). Smart grid er en IoT-applikation på værktøjssiden; systemer indsamler og behandler information relateret til energi og elektricitet for at forbedre effektiviteten af produktion og distribution af elektricitet [62] . Ved at bruge enheder forbundet til internettet ved hjælp af Advanced Metering Infrastructure (AMI), indsamler forsyningsselskaber ikke kun data fra slutbrugere, men administrerer også distributionsautomatiseringsenheder såsom transformere [34] .
MiljøovervågningIoT-applikationer til miljøovervågning bruger typisk sensorer til at hjælpe med at beskytte miljøet [63] ved at overvåge luftkvaliteten [64] eller vand-, atmosfæriske eller jordbundsforhold [65] og kan endda omfatte områder som overvågning af vilde dyrs bevægelser og deres levesteder [66] . Udviklingen af ressourcebegrænsede enheder forbundet til internettet betyder også, at andre applikationer, såsom jordskælvs- eller tsunamivarslingssystemer , også kan bruges af nødtjenester til at yde bedre assistance. IoT-enhederne i denne applikation dækker typisk et stort geografisk område og kan også være mobile. Det er blevet hævdet, at den standardisering, som IoT bringer til trådløs sensing, vil revolutionere feltet [67] .
Living LabEt andet eksempel på integrationen af Internet of Things er Living Lab , som integrerer og integrerer forsknings- og innovationsprocesser og skaber et offentligt-privat partnerskab af mennesker. Der er i øjeblikket 320 levende laboratorier, der bruger IoT til samarbejde og vidensdeling mellem interessenter for at samskabe innovative og teknologiske produkter. For at virksomheder kan implementere og udvikle IoT-tjenester til smarte byer, skal de have incitamenter. Regeringer spiller en nøglerolle i smart city-projekter, da politiske ændringer vil hjælpe byer med at vedtage IoT, som sikrer effektiviteten, effektiviteten og nøjagtigheden af de anvendte ressourcer. For eksempel giver regeringen skatteincitamenter og billige huslejer, forbedrer den offentlige transport og tilbyder et miljø, hvor nystartede virksomheder, kreative industrier og multinationale virksomheder kan samarbejde, dele fælles infrastruktur og arbejdsmarkeder og drage fordel af lokale teknologier, produktion processer og transaktionsomkostninger. Forholdet mellem teknologiudviklere og de regeringer, der forvalter byens aktiver, er nøglen til effektivt at give åben adgang til ressourcer til brugerne [68] .
Internet of Military Things (IoMT) er den militære anvendelse af Internet of Things-teknologier til efterretnings- , overvågnings- og andre kamprelaterede formål [69] . Dette afhænger i vid udstrækning af fremtidsudsigterne for bykrigsførelse og involverer brugen af sensorer, ammunition, køretøjer, robotter, biometri, der kan bæres af mennesker, og andre smarte teknologier, der er relevante på slagmarken [70] .
"Tingenes internet på slagmarken"The Internet of Things on the Battlefield (IoBT) er et projekt initieret og drevet af US Army Research Laboratory (ARL), der fokuserer på IoT-relaterede grundvidenskaber, der styrker hærsoldater [71] . I 2017 lancerede ARL Battlefield Internet of Things Collaborative Research Alliance (IoBT-CRA), der etablerede et samarbejde mellem industri, universiteter og militære forskere for at fremme den teoretiske underbygning af IoT-teknologier og deres anvendelser i militære operationer [72] [73 ] .
Projektet "Ocean of Things"Ocean of Things Project er et DARPA -ledet program designet til at skabe tingenes internet over store områder af havet for at indsamle, overvåge og analysere data om miljø- og fartøjsaktivitet. Projektet involverer indsættelse af omkring 50.000 flydere, som er vært for et sæt passive sensorer, der autonomt registrerer og sporer militære og kommercielle fartøjer inden for et skynetværk [74] .
Der er flere smarte eller aktive emballageapplikationer , hvor en QR-kode eller NFC -tag er knyttet til et produkt eller dets emballage. Selve tagget er passivt, men det indeholder en unik identifikator (normalt en URL ), der giver brugeren adgang til digitalt indhold om produktet ved hjælp af en smartphone [75] . Strengt taget er sådanne passive objekter ikke en del af Internet of Things, men de kan betragtes som et middel til at lette digital interaktion [76] . Udtrykket "Internet of Packaging" er blevet opfundet for at beskrive applikationer, der bruger unikke identifikatorer til at automatisere forsyningskæder og storskala scanning foretaget af forbrugere for at få adgang til digitalt indhold [77] . Autentificering af unikke identifikatorer, og derfor selve produktet, er muligt med et kopifølsomt digitalt vandmærke eller kopidetektionsmønster til scanning ved scanning af en QR-kode [78] , mens NFC-tags kan kryptere kommunikation [79] .
Den væsentligste tendens for tingenes internet i de senere år er den eksplosive vækst af enheder forbundet og kontrolleret af internettet [80] . Den brede vifte af applikationer til IoT-teknologi betyder, at funktionerne kan variere meget fra den ene enhed til den næste, men der er nøglefunktioner, som er fælles for de fleste.
Internet of Things skaber muligheder for mere direkte integration af den fysiske verden i computersystemer, hvilket resulterer i effektivitetsgevinster, økonomiske fordele og reduceret menneskelig byrde [81] [82] [83] [84] .
Ambient intelligens og autonom kontrol er ikke en del af det oprindelige koncept for tingenes internet. Ambient intelligens og autonom kontrol kræver heller ikke nødvendigvis internetstrukturer. Der er dog et skift i forskningen (af virksomheder som Intel) i retning af at integrere begreberne Internet of Things og autonom kontrol, hvor de første resultater i denne retning betragter objekter som drivkraften bag det autonome Internet of Things [85] . En lovende tilgang i denne sammenhæng er deep reinforcement learning , hvor de fleste IoT-systemer giver et dynamisk og interaktivt miljø [86] . At lære en agent (dvs. en IoT-enhed) at opføre sig intelligent i et sådant miljø kan ikke løses med konventionelle maskinlæringsalgoritmer såsom overvåget læring. Med en forstærkende læringstilgang kan en læringsagent bestemme miljøets tilstand (for eksempel bestemme temperaturen i huset), udføre handlinger (for eksempel tænde eller slukke for klimaanlægget) og lære ved at maksimere de akkumulerede belønninger som den modtager på sigt.
IoT-intelligens kan foreslås på tre niveauer: IoT-enheder, edge/ fog noder og cloud computing [87] . Behovet for intelligent kontrol og beslutningstagning på hvert niveau afhænger af IoT-applikationens tidsfølsomhed. For eksempel skal et autonomt køretøjs kamera registrere forhindringer i realtid for at undgå et styrt. En sådan hurtig beslutningstagning ville ikke være mulig ved at overføre data fra køretøjet til cloud-instanserne og returnere forudsigelserne tilbage til køretøjet. I stedet skal alle operationer udføres lokalt i køretøjet. Integrering af avancerede maskinlæringsalgoritmer, herunder deep learning, i IoT-enheder er et aktivt forskningsområde, der sigter mod at bringe smarte objekter tættere på virkeligheden. Desuden kan du få mest muligt ud af din IoT-implementering ved at analysere IoT-data, udtrække skjulte oplysninger og forudsige ledelsesbeslutninger. Inden for Internet of Things bruges en bred vifte af maskinlæringsmetoder, lige fra traditionelle metoder såsom regression, støttevektormaskine og tilfældig skov til avancerede såsom konvolutionelle neurale netværk , LSTM og variationel autoencoder [88] .
I fremtiden kan Internet of Things blive et ikke-deterministisk og åbent netværk, hvor automatisk organiserede eller intelligente objekter (webtjenester, SOA-komponenter) og virtuelle objekter (avatarer) vil interagere og være i stand til at handle uafhængigt (forfølge deres egne mål) eller fælles mål) afhængigt af kontekst, omstændigheder eller miljø. Autonom adfærd gennem indsamling og analyse af kontekstuel information, såvel som et objekts evne til at detektere ændringer i miljøet (fejl, der påvirker sensorer) og indføre passende afbødende foranstaltninger, er en vigtig forskningstrend, som klart er nødvendig for at sikre tillid til teknologi af tingenes internet [89] . Moderne IoT-produkter og -løsninger på markedet bruger mange forskellige teknologier til at understøtte en sådan kontekstbevidst automatisering, men mere sofistikerede former for intelligens er nødvendige for at muliggøre udrulning af sensorenheder og intelligente cyberfysiske systemer i virkelige miljøer [90] .
IoT-systemets arkitektur i en forenklet form består af tre lag: Layer 1: Devices, Layer 2: Edge Gateway og Layer 3: Cloud. Enheder omfatter netværksenheder såsom sensorer og aktuatorer, der bruges i IoT-udstyr, især dem, der bruger protokoller som Modbus , Bluetooth , Zigbee eller proprietære protokoller til at oprette forbindelse til en edge-gateway. Edge-gateway-laget består af sensordataaggregeringssystemer kaldet edge-gateways, der giver funktionalitet såsom dataforbehandling, leverer cloud-forbindelse, bruger systemer såsom WebSockets, en event-hub og endda i nogle tilfælde kantanalyse eller tågeberegning. [91] . Kantgatewaylaget er også nødvendigt for at give et overblik over enhederne i de øverste lag for at lette administrationen. Det sidste lag inkluderer en cloud-applikation bygget til Internet of Things ved hjælp af en mikroservicearkitektur, der typisk er flersproget og iboende sikker ved hjælp af HTTPS/OAuth. Det omfatter forskellige databasesystemer, der gemmer sensordata, såsom tidsseriedatabaser eller aktivlagre ved hjælp af back-end-lagringssystemer (f.eks. Cassandra, PostgreSQL). Skylaget i de fleste IoT-skysystemer inkluderer et hændelseskø- og beskedsystem, der håndterer kommunikation, der forekommer på alle lag [92] . Nogle eksperter har klassificeret de tre lag i IoT-systemet som edge, platform og enterprise, og de er forbundet med henholdsvis nærhedsnetværk, accessnetværk og servicenetværk [93] .
Baseret på Internet of Things er tingenes web en IoT-applikationslagsarkitektur fokuseret på konvergensen af data fra IoT-enheder til webapplikationer for at skabe innovative use cases. For IoT-programmering og informationsflow kaldes en prædiktiv arkitektonisk retning BPM Everywhere, som kombinerer traditionel processtyring med procesintelligens og tilgængelighed for at automatisere styringen af et stort antal koordinerede enheder. [94]
I 2011 oversteg det samlede antal enheder i verden, der var forbundet til IoT-netværk, antallet af personer, der var tilsluttet internettet, og udgjorde 4,6 milliarder enheder [95] .
Den samlede globale investering , ifølge IDC , i områder relateret til tingenes internet, beløb sig i 2016 til 737 milliarder dollars, i 2017 - mere end 800 milliarder; inden 2021 forventes investeringer i størrelsesordenen 1,4 billioner dollars [96]
Prognose: Ericsson estimerer , at antallet af sensorer og enheder på Internet of Things i 2018 skulle overstige antallet af mobiltelefoner , den sammensatte årlige vækstrate for dette segment forventedes at være 23% fra 2015 til 2021, i 2021 forudsiges det. at fra cirka De 28 milliarder tilsluttede enheder rundt om i verden, vil omkring 16 milliarder være forbundet på den ene eller anden måde inden for rammerne af begrebet tingenes internet.
i RuslandI 2020, sammenlignet med 2019, steg andelen af virksomheder, der bruger IoT, med 20%, ifølge MTS- forskning bruges IoT-løsninger af 60% af virksomheder fra top 500 RBC- rating . I 2020-2021, ifølge en undersøgelse fra MTS, er 17 % af investeringerne i udviklingen af IoT i Rusland i industrien , 15 % i transport og logistik , 12 % i energiindustrien , boliger og kommunale tjenester , smarte ejendomsteknologier , og den højeste udviklingsrate vil demonstrere bolig- og kommunale servicebranchen, hvor der forventes en vækst på 39 %. [97]
Ifølge PricewaterhouseCoopers vil der i 2025 blive solgt omkring 7 millioner smart home- enheder alene i Rusland [98] . Ifølge Nokia og Machina Research and the Company vil det globale marked for det industrielle internet af tingene i 2025 nå op på 484 milliarder euro i omsætning , teknologiens vigtigste anvendelsesområde vil være boliger og kommunale tjenester, sundhedspleje, industri og Smart Home-teknologier. Den samlede mængde af erhvervs- og forbrugermarkedet for tingenes internet forventes at vokse til 4,3 billioner dollars [95] [99]
Der er også problemer: I langt de fleste nye bygninger udstyret med digitale systemer (ca. 99% af sådanne huse) betjenes løsningerne implementeret af bygherren ikke af administrationsselskabet og bruges ikke fuldt ud af beboerne. Generelt dækker Internet of Things-platformene, der eksisterer i Rusland, maksimalt 60 % af den nødvendige funktionalitet til at administrere en lejlighedsbygning , ifølge en undersøgelse fra Housing Digitalization Laboratory. [100]
| Ambient Intelligence | |
|---|---|
| Begreber |
|
| Teknologi |
|
| Platforme | |
| Ansøgning |
|
| De første opdagelsesrejsende |
|
| se også |
|