Я сказал, что в этой главе речь пойдет о стандартах и технологиях? Простите, я оговорился. На самом деле речь в этой главе пойдет о том, как заставить технологии работать на благо бизнеса, что и является единственной целью внедрения IoT. Без совместимости и интеграции IoT теряет смысл. Щедрые прогнозы – миллиарды выручки, приносимые миллионами сетевых устройств, взаимодействующих в огромном количестве сетей и генерирующих бесконечные объемы данных для бесконечных вертикальных сценариев их использования, – основаны на предположении, что все эти элементы будут интеллектуальным образом взаимодействовать друг с другом. Если же взаимодействовать они не смогут, кому вообще тогда нужен этот IoT? Мы просто вернемся к моделям специализированных решений, характерных для XX века. Кроме того, в этой главе мы внимательнее рассмотрим некоторые фундаментальные технологические сдвиги, которые уже упоминались на страницах этой книги.

Итак, в этой главе речь пойдет о стандартах, ведь только при условии использования универсальных, эффективных стандартов все эти многочисленные устройства, элементы и сети (как старые, так и новые) имеют шанс продуктивно взаимодействовать, обмениваться данными и обеспечивать необходимые условия для приложений, которые генерируют бизнес-информацию открытыми, совместимыми и одобренными на уровне отрасли способами. Стандартизация IoT идет уже много лет – все началось со стремления к внедрению и адаптации открытых сетевых технологий задолго до распространения IoT. Некоторые из этих стандартов теперь достигли зрелости и – да – совместимости, которая обеспечивает условия для сценариев использования, описанных в этой книге. В последующие несколько лет отрасль планирует усовершенствовать стандарты, чтобы идти в ногу с технологическими изменениями и позволить разработку более сложных сценариев, приложений и ценностных предложений.

С IoT технологическая ситуация стала гораздо более многогранной, сложной и изменчивой, чем при существовании известных вам сценариев ИТ и ОТ. Количество устаревших, закрытых, квазистандартных и специализированных технологий само по себе сводит с ума. В то же время отрасль начинает отбраковывать традиционные рыночные структуры поставщиков, отказываясь от закрытых решений, предоставляемых единственной компанией. Если ваша организация до сих пор ориентируется на подобные решения, вступите в группы разработки отраслевых стандартов и научитесь жить в открытом мире, чтобы преуспеть в экономике IoT.

Давайте добавим к этому списку дублирование экосистем поставщиков даже внутри одной вертикали. Просто сравните экосистемы поставщиков первого порядка для немецких и американских автопроизводителей, и вы увидите общую картину. IoT-стандарты усложняет и наличие огромного количества типов конечных устройств: датчиков, актуаторов, счетчиков, контроллеров и прочих приборов, которые сегодня обладают различными возможностями, а также существование закрытых технологий, запатентованных устройств, интерфейсов и форматов данных. И я даже не начинал считать количество используемых операционных систем, поставщиков микросхем и подобные мелочи, которые тоже повышают сложность внедрения новых технологий. Именно поэтому и появилась целая отрасль IoT-платформ – компаний, которые осуществляют интеграцию технологий с закрытыми конечными устройствами сторонних организаций. Они принялись за создание собственных уровней абстракции и сред разработки, посредством которых разработчики взаимодействуют с этими устройствами и генерируемыми ими данными. Хотя сегодня без такого подхода не обойтись, он неэффективен и избыточен. Конечно, спрос на связующее программное обеспечение для поддержки устаревших устройств никогда не сойдет на нет. Однако стандартизация и внедрение единых форматов данных и API для новых устройств на уровне отрасли станут огромным шагом вперед (рис. 10.1). Нам надо срочно его сделать.

Рисунок 10.1. Потребность в стандартах IoT

Представьте, как дорого обойдется этот шаг для любой компании, которая решит сделать его в одиночку. Хуже того, его придется делать не единожды. Его необходимо будет повторять всякий раз, когда изменится хоть одно из устройств или один из интерфейсов. Поэтому даже крупнейшие компании отрасли с готовностью присоединяются к разработке стандартов. Хотя каждой из них хотелось бы, чтобы общепринятым стандартом стал именно их подход к решению проблемы, разрабатывать и поддерживать его в одиночку слишком затратно. Совместная работа по стандартизации на уровне отрасли чересчур экономически эффективна, чтобы отказываться от нее.

Но и это еще не все. Как здесь не раз упоминалось, мы уже имеем дело с миллиардами подключенных к сети устройств – к ним относятся и машины, и автобусы, и поезда, и офисные здания, и фабрики, и буровые платформы, и дома, и даже целые города. Одни из них стационарны, другие – мобильны; одни имеют IP-адреса, другие – нет; одни работают всегда, другие – время от времени; одни находятся в непосредственной близости, другие раскиданы по свету. И это только начало. Требования решений также существенно разнятся. Одни требуют, чтобы устройства ежесекундно передавали мегабайты данных, другим достаточно нескольких битов раз в несколько дней; одни требуют анализа данных в реальном времени, другие нет; одни должны питаться от сети, другие могут 20 лет питаться от единственной батареи. Надеюсь, вы уже представили себе картину. Все эти переменные приводят к возникновению интересного феномена. В отличие от ситуации в обычном интернете, в интернете вещей наблюдается подъем технологий доступа, или технологий «последней мили». («Последняя миля» в этом случае означает последний участок на пути подключения устройства к сети.) Решения IoT уже не ограничиваются внедрением Ethernet, Wi-Fi и 3G/4G и включают технологии спутниковой связи, Bluetooth LE, энергоэффективных сетей дальнего радиуса действия (LPWAN), к которым относятся LoRa, связь через ЛЭП (PLC) и различные беспроводные персональные сети (WPAN), такие как Wi-SUN и ZigBee NAN, а также многие другие. Определить, какая технология лучше подходит в конкретной ситуации, можно на основании нескольких критериев, которые мы обсудим далее в этой главе. Первым делом я хочу показать размеры и степень сложности мира IoT, каким он предстает сегодня, на ранних этапах своей зрелости.

Далее я хочу подчеркнуть, что вам необходимо прямо сейчас начинать переход с закрытых и полузакрытых технологий к открытым стандартам. Если это возможно, желательно начать его прямо завтра. Это означает, что вам придется определить, когда и где должны анализироваться ваши данные, уделить внимание вопросам безопасности и развивающимся отношениям между ключевой функцией ИТ и ролями ОТ в рамках конкретных бизнес-направлений. Однако не менее важно подтолкнуть ваших поставщиков и партнеров по экосистеме к принятию открытых стандартов, участию в их разработке и использованию основанных на стандартах технологий. Это поможет вам сэкономить деньги, нервы и время, когда вы начнете внедрять IoT в производственную среду, и обеспечит вам наличие масштабируемого фундамента, который еще не раз сыграет вам на руку на пути к интернету вещей.

В настоящее время IoT напоминает головоломку. С одной стороны, мы отчаянно нуждаемся в слиянии, упрощении и повышении совместимости технологий. Нам также необходимо привести разрозненные технологии к открытым стандартам и объединить их со старыми системами. С другой стороны, сценарии использования IoT стремительно развиваются. Каждый день появляются новые устройства, технологии и методы, стандартов для которых еще нет. Как же разрешить эту головоломку?

Как я заметил выше, в настоящее время мы испытываем переизбыток технологий доступа. Ситуацию осложняет наличие разрозненных устройств и несогласованность задач, которые мы ставим перед каждым из решений IoT. Чтобы хотя бы задуматься о том, какую из множества технологий доступа выбрать, вам необходимо ответить на несколько вопросов:

• Сколько устройств подключено к вашей сети и какого они типа?

• Стационарны эти устройства или мобильны? Насколько широка их география?

• В какой физической среде они работают?

• Какой объем данных передается и какова должна быть ширина полосы пропускания?

• Насколько быстро надо осуществлять передачу данных?

• Для работающих от батареи устройств: каковы требования к длительности их работы и на сколько должно хватать батареи?

• Какой у вас бюджет?

Обратите внимание, что это не технические вопросы, а базовые вопросы о бизнесе, ответы на которые захочет получить любой руководитель бизнес-направления. Выбрать верную технологию доступа – значит, сделать первый шаг к разработке решения IoT, которое повысит эффективность вашей организации и принесет ценные сведения, позволяя принимать более обоснованные решения. Прежде чем внедрить решение IoT, вам следует также перейти от закрытых технологий к открытым стандартам (да, знаю, это вы уже слышали), определить, где и когда должны анализироваться ваши данные, провести оценку безопасности и рисков и изучить состояние развивающихся отношений между ключевой функцией ИТ и ролями ОТ в рамках конкретных бизнес-направлений.

У вас еще голова не пошла кругом? К счастью, отрасль быстро поняла, что нам не под силу проходить по каждому пункту решения и задавать все основные вопросы вроде тех, что перечислены выше, не имея ключа к расшифровке ответов. В связи с этим мы начали формирование общего каркаса IoT. Этот каркас отражает взгляды серьезных игроков на рынке IoT на вопросы архитектуры, терминологии и логических блоков. Иными словами, это обязательство использовать единообразные разработки и описывать одни и те же вещи в рамках единой терминологии. Пока оно еще не принято повсеместно, но начало уже положено.

Опираясь на этот каркас, мы можем понять, как сократить сложность технологий и решений IoT. Он помогает нам определить, какие аспекты можно исключить, где сосредоточиться на совместимости, а где создать открытые API и единые открытые стандарты. Поскольку IoT развивается и будет развиваться много лет, мы хотим найти способ внедрять инновации, обеспечивая работу нового со старым. Иначе нам придется переделывать всю систему после каждого изменения. Хороший пример каркаса – базовая модель Международного форума «Интернет вещей». (Другим примером может служить архитектурный каркас IoT, разработанный IEEE.) Он требует совместимости всех компонентов IoT: устройств и контроллеров, сетей, периферийных и туманных вычислений, хранилищ данных, приложений и аналитики. Эта модель (рис. 10.2) делит все компоненты на слои и тем самым дает графическую визуализацию IoT и его элементов.

Рисунок 10.2. Арсенал технологий IoT

Имея в распоряжении такую базовую модель, отрасль IoT уделяет внимание трем различным векторам стандартизации:

1. Развитие существующих горизонтальных стандартов. Как и в случае со многими прошлыми технологическими переходами, практичные стандарты мира ИТ сегодня трансформируются с учетом требований ОТ и IoT. Десятки специализированных групп в IEEE, IETF и других комитетах по стандартизации сейчас разрабатывают требования к IoT, включая требования к чувствительным ко времени сетевым технологиям (TSN) для автомобилей или промышленных систем контроля и безопасности; требования к высокоскоростной мобильной коммуникации между разнообразными объектами, такими как автомобили, поезда и другие транспортные средства; а также требования к низкоскоростным сетям широкого радиуса действия для обслуживания не требующих широкой полосы пропускания датчиков малой мощности.

2. Переход от специализированных, закрытых и полустандартных технологий к открытым стандартам. Как мы уже обсуждали, крупные игроки в промышленности, транспортировке и других вертикально интегрированных отраслях исторически внедряли закрытые технологии или разрабатывали стандарты для собственных протоколов и технологий. Это часто приводило к появлению противоречащих друг другу стандартов, тем самым препятствуя совместимости и внедрению новых решений. Сегодня отрасль IoT работает в сотрудничестве с крупными отраслевыми комитетами по стандартизации, включая ODVA, чтобы избежать этой проблемы и перейти на открытые стандарты, обеспечив совместимость со старыми протоколами.

3. Создание консорциумов для обсуждения основных проблем. Крупные игроки объединяют усилия в рамках новых консорциумов, среди которых Консорциум промышленного интернета (IIC), Open Connectivity Foundation (OCF), OpenFog Consortium (OFC) и OPC Foundation (где OPC – это открытые коммуникации).

Весь арсенал технологий IoT можно разделить на несколько уровней, от стоящих в самом низу иерархии физических устройств до данных, приложений и процессов. Как я уже упоминал, аналитика данных и вертикальные приложения служат главными двигателями IoT. Недавно я увидел повышение интереса к возможностям обработки данных на лету либо в реальном или почти реальном времени (вспомните предиктивную аналитику и сценарии быстрого успеха), который подпитывает интерес к туманным вычислениям. Серьезная проблема с этими данными заключается в том, что потоки данных устаревают, из-за чего их ценность быстро снижается. В связи с этим и возникает необходимость внедрения аналитики в реальном времени на основе периферийных вычислений. Подумайте о том, что данные можно использовать для обнаружения и пресечения мошеннических операций в момент их осуществления. Это не та задача, которую вам захочется отложить на несколько часов, дней, недель или месяцев. Кроме растущего интереса к туманной аналитике, есть и другие хорошие новости – отрасль быстро перенимает модель инноваций с открытым кодом для хранения данных и управления ими, что также должно ускорить их обработку.

Наконец, многие проблемы с IoT не связаны с технологиями, а возникают из-за того, что изменения внедряются медленно, а зачастую отрасль и вовсе им противится. Вот пример, подчеркивающий важность разработки единых стандартов: существует два беспроводных стандарта для подключения датчиков к сети – Wireless HART и ISA100. Оба они были разработаны на основании протоколов IEEE 802.15.4, но каждый при этом был создан отдельной экосистемой участников отрасли, в результате чего стандарты оказались несовместимы друг с другом. Когда несколько лет назад моя команда столкнулась с ними, мы подумали, что сможем помочь нашей отрасли перейти на единый стандарт беспроводной связи для датчиков. Таким образом клиенты получили бы возможность выбирать из множества поставщиков датчиков и инфраструктуры, не ограничиваясь лишь устройствами, которые поддерживают конкретный стандарт. Мы обратились в оба лагеря и предложили разработать план по объединению Wireless HART и ISA100 в единый открытый стандарт. К несчастью, идея оказалась нежизнеспособной. Я все еще надеюсь, что однажды стандарты объединятся, но полагаю, что в ближайшем будущем этого не произойдет. Это случится, только когда того потребуют клиенты, голосующие за перемены своими заказами.

Недавно я беседовал с Максом Мирголи, который занимает должность исполнительного вице-президента программы «Мировое стратегическое партнерство» научного центра IMEC – ведущей в мире исследовательской организации в сфере наноэлектроники. Он так описал текущую ситуацию в области стандартов: «Появление быстрых и простых технологий связи и прогресс в сфере считывания изображений и других считывающих возможностей, которые можно связать воедино с помощью простых, но мощных алгоритмов и приложений, свидетельствует о начале революции IoT. Сегодня мы видим первые успехи умного производства, беспилотных автомобилей с выходом в сеть и умных электросетей, но недостаток единых стандартов замедляет развитие. Уже почти все крупные игроки отрасли понимают, что без единых стандартов никто из них не сможет в полной мере реализовать экономический потенциал IoT. Появление стандартов вроде 5G вселяет в меня оптимизм, что отрасль сплотится, чтобы решить главные технологические и архитектурные проблемы IoT с помощью единых стандартов и совместимости».

Лучше мне не сказать. Очень важно разрабатывать единые стандарты. В сфере IoT на кон поставлено очень многое, поэтому нам бы хотелось по возможности избежать хаоса и противоборства стандартов. Помните войну Betamax и VHS, которая в 1980-х и 1990-х годах бушевала в сфере видеоформатов? Или более ранние войны аудиоформатов, когда аудиокассеты боролись с кассетами Stereo 8? Стандарты всегда идут на пользу. Это верно и в случае IoT, где стандарты даже важнее.

Далее последует краткий обзор основных инициатив по разработке стандартов, о которых необходимо знать всем предприятиям, планирующим внедрение IoT. Это далеко не полный список. Он также может меняться по мере возникновения, развития и прекращения действия новых инициатив.

• IEEE запустил специализированную инициативу в сфере IoT (см. ). «IEEE давно занимается обеспечением технологических переходов посредством стандартов и совместимости. Инициатива IEEE в сфере IoT представляет собой многопрофильное начинание, которое сводит воедино промышленность, науку, предпринимателей и инвесторов», – сказал Олег Логвинов, который возглавляет отраслевую программу участия в инициативе. Он также заметил, что «IEEE придерживается комплексного и амбициозного подхода к созданию экосистемы IoT на базе открытых стандартов, разрабатывая стандарт для архитектурного каркаса IoT (IEEE P2413) и сокращая разрыв между развитием политик и технологий (IEEE Internet Initiative)».

• 20-я исследовательская группа Международного союза электросвязи (МСЭ) разрабатывает требования к стандартизации IoT, в первую очередь уделяя внимание использованию IoT в умных городах (см. ).

Консорциум oneM2M ) определяет стандарты для единого уровня обслуживания M2M, чтобы подключить устройства к серверам приложений M2M. Эти стандарты затрагивают бизнес-сферу, включая отрасль сетевых перевозок, здравоохранение, коммунальные службы и промышленную автоматизацию.

• В консорциуме AVnu Alliance и IEEE идет разработка стандартов для чувствительных ко времени сетевых технологий (TSN). «Чувствительные ко времени сетевые технологии закладывают фундамент для более открытых, легкодоступных и хорошо защищенных систем управления IoT в реальном времени, – объяснил член совета директоров TTTech Джордж Копетц, который был одним из пионеров TSN. – Для клиентов с критически важными приложениями TSN предлагают гарантированную задержку в реальном времени, низкий уровень джиттера и нулевые потери при перегрузке для чувствительного ко времени трафика в конвергированных сетях». Как я уже упоминал, аналитика и приложения, работающие в реальном времени, представляют собой один из главных механизмов развития IoT. Именно поэтому так важна гарантированная задержка сети, которую обеспечивают TSN. TSN позволяет внедрение стандартов во многие сценарии использования IoT, от подключенных к сети автомобилей до приложений управления движением в производственном цеху.

• IIC ) ставит своей целью ускорение развития и внедрения IoT в промышленный сектор, чтобы установить взаимосвязь между машинами, бизнес-процессами, умной аналитикой и работающими на предприятии людьми. Он разработал базовые архитектуры, открыл целый ряд экспериментальных площадок для инноваций и теперь определяет ключевые стандарты, а также выявляет пробелы и требования для последующей работы. «IIC стал международным консорциумом совместной работы в сфере промышленного IoT. Включая в себя более 250 компаний и располагая 20 экспериментальными площадками, консорциум развивает свою базовую архитектуру промышленного интернета и налаживает взаимодействие с консорциумом «Промышленности 4.0», – сказал мне Поль Дидье, представитель Cisco в IIC.

• OCF ) определяет требования к стандартам связи и совместимости для подключения миллиардов устройств. Он пропагандирует совместимость коммуникации устройство – устройство, устройство – инфраструктура и устройство – облако, определяя спецификации и создавая открытый программный код и программу сертификации. Это необходимо для масштабируемой интеграции миллиардов устройств, датчиков и генерируемых ими данных в решения IoT.

• OFC //), уже упоминавшийся ранее, разрабатывает вычислительную архитектуру на базе открытого тумана для распределения вычислительных сервисов и ресурсов в непосредственной близости от пользователей и конечных устройств с целью удовлетворить растущий спрос на локальные вычисления в рамках IoT. Когда эта книга появится на полках, он выпустит свою базовую архитектуру.

• OPC Foundation //) возглавляет работу в сфере совместимости данных, автоматизации промышленных процессов и оборудования, применяя собственную «Единую архитектуру». Благодаря своей репутации межотраслевой площадки консорциум привлекает все новых участников и расширяет сферу своей деятельности на все уровни технологий. Полагаю, он и дальше будет укреплять свои позиции, становясь тем местом, где осуществляется координация отрасли.

• ODVA с 1990 года без устали пропагандирует внедрение открытых стандартов в мире автоматизации и переход от существующих стандартов промышленной автоматизации к стандартам IP и Ethernet при сохранении совместимости со старыми протоколами.

• ISA занимается широким спектром вопросов стандартизации, сертификации, образования и обучения в отрасли автоматизации.

• PI отвечает за технологические стандарты PROFIBUS (Process Field Bus) и PROFINET (Process Field Net).

Может показаться, что в сфере стандартов мы порой делаем два шага вперед и один шаг назад, но в целом я настроен оптимистично. Поборников открытых стандартов становится все больше. Просто посетите Ганноверскую ярмарку, крупнейшую промышленную ярмарку на земле, и вы увидите, что все устройства там гордо демонстрируют свои новые стандартные интерфейсы на основе Ethernet или беспроводных технологий. Далее клиенты должны отказаться от интерфейсов ввода-вывода и закрытых/специализированных сетей на своих умных устройствах и начать использовать подключения на основе стандартов. Так что остается только дождаться, когда открытые стандарты станут нормой IoT.

Новые технологии появляются, даже пока я пишу книгу, и продолжат появляться и дальше. Я быстро понял, что не смогу сделать обзор каждой из них, и решил вместо этого остановиться на нескольких, которые считаю наиболее важными и развитыми, чтобы о них уже можно было написать. Что будет дальше – увидите сами. Разобраться в новинках будет несложно. Просто поддерживайте контакты со своей отраслевой ассоциацией и/или хотя бы иногда посещайте отраслевые конференции, форумы IoT и ярмарки технологий.

Вы уже встречали упоминания о туманных вычислениях на страницах этой книги. Туманные вычисления создают платформу – так называемый туманный узел, – где осуществляются функции вычисления, хранения данных, управления данными и сетевого взаимодействия, а также обработка потока событий между конечными устройствами на земле и в облачных центрах обработки данных. Туман не является отдельным архитектурным решением; он расширяет и масштабирует существующую облачную архитектуру до самой периферии сети, подводя ее как можно ближе к источнику данных. Цель заключается в обеспечении обработки и аналитики больших объемов данных в реальном времени или обработки данных на лету. Задача туманных вычислений не в том, чтобы иначе подключить устройства к сети, а в том, чтобы анализировать данные устройств быстрее, с меньшей задержкой и большей эффективностью. В итоге туманные вычисления позволяют передвинуть обработку данных ближе к устройствам, которые генерируют или собирают эти данные (рис. 10.3), и анализировать их в реальном времени прямо там.

Рисунок 10.3. Туманные вычисления: расширение облака на периферию

Несколько лет назад Флавио Бономи – основатель и исполнительный директор компании Nebbiolo Technologies, которая занимается применением технологий IoT в промышленной автоматизации, – вместе со своей командой разработал определение (и предложил название) туманных вычислений. Когда я спросил его о тумане, он прекрасно его описал: «Когда мы начали работать над проектами вроде подключенных к сети автомобилей, умных электросетей и умных городов, то определили общий набор требований для компактных, масштабируемых, управляемых, защищенных и интегрированных сетевых технологий, вычислений и ресурсов хранения, осуществляющих взаимосвязь между «землей» и отдаленными облаками. Термин «туманные вычисления» возник в качестве естественной реакции на эту потребность привести облачные возможности «ближе к земле». Со временем стало очевидно, что туманные вычисления на самом деле стимулируют объединение ОТ и ИТ и открывают возможности для появления новых сценариев использования IoT, где необходимы работа в реальном времени, детерминированная производительность, физическая безопасность и защищенная среда. Заимствуя элементы из ИТ и ОТ, туманные вычисления становятся естественным медиатором двух сфер на разных уровнях технологического арсенала, от сетевых технологий и безопасности до уровня данных и приложений».

Рисунок 10.4. Туманные вычисления: главный стимул IoT

Так в чем же суть туманных вычислений? На первый взгляд они не кажутся новым словом в технологиях. Однако на самом деле они являются инновацией. Туманные вычисления (рис. 10.4) приводят аналитику и обработку данных к их источнику. В этом и состоит их отличие – и оно весьма серьезно. В прошлом мы всегда перемещали данные туда, где происходила их обработка. Обычно это требовало отправки информации в отдаленный центр обработки данных, что повышало затраты и вызывало значительные задержки. Теперь туманные вычисления позволяют нам масштабировать облако и приспосабливать его к использованию в реальном времени – облако и периферия отныне могут работать вместе в качестве интегрированной системы. Облачное программное обеспечение может отправлять определенную политику в туманный узел, запрашивая только некоторые типы данных или лишь исключения – скажем, лишь сведения о преодолении температурного порога. На основании этой политики данные обрабатываются в туманном узле, после чего в облако отправляются только требуемые исключения или другие запрошенные данные. Остаток данных либо отправляется на локальное хранение в тумане, либо удаляется.

В результате у нас появляется возможность превращать сырые данные, собранные с подключенных устройств, в полезную информацию, на основании которой можно действовать незамедлительно – зачастую в реальном или почти реальном времени. Такая скорость становится возможной, когда туманные вычисления лишают IoT-транзакции задержки. Кроме того, используя новые приложения, включая аналитику в реальном времени и предиктивные контекстные системы, из этой информации можно извлекать ценные для бизнеса сведения.

Иными словами, туманные вычисления дают нам:

• возможности для обработки и аналитики данных на периферии облака в реальном или почти реальном времени;

• возможности для обработки и аналитики данных ближе к их источнику и области применения;

• гораздо более быструю и эффективную аналитику при помощи основанной на политиках системы периферия – облако – периферия.

Вспомните, что первый этап развития интернета был связан преимущественно с пакетной обработкой информации, не предоставлял возможностей для работы с чувствительными ко времени данными и не использовал механизмы и устройства, которые требовали широкой полосы пропускания. Теперь подумайте, что даже единственный автомобиль сегодня может генерировать огромные объемы данных и требовать широкой полосы пропускания, особенно потому, что эти данные более чувствительны ко времени, а следовательно, обладают и большей важностью. (К примеру, задумайтесь, сколько у вас будет времени на реакцию, если ваш автомобиль начнет перегреваться.)

Здесь и пригождаются туманные вычисления, которые решают целый ряд типичных современных проблем, включая:

• высокую задержку в сети;

• проблемы мобильности конечных точек;

• потерю связи;

• высокую стоимость полосы пропускания;

• непредсказуемые сетевые заторы;

• широкую географическую распределенность систем и клиентов.

Как мы уже упоминали на страницах этой книги, туманные вычисления являются главным стимулом развития IoT и способствуют возникновению целого ряда новых сценариев использования технологий во всех сферах жизни и деятельности – от розничной торговли и здравоохранения до производства и нефте– и газоразведки. Примером использования туманных вычислений может служить превентивное техническое обслуживание транспортных средств. Датчики в каждом новом подключенном к сети автомобиле генерируют до двух петабайтов данных в год. Было бы непрактично и невероятно дорого отправлять все эти сырые данные по мобильной сети в облако для обработки в реальном времени. Туманные вычисления превращают сами автомобили в мобильные центры обработки данных, которые могут в реальном времени осуществлять их сортировку и индексацию и посылать предупреждения, когда необходимо принять какие-либо меры – к примеру, когда надо проверить перегревшийся двигатель или подкачать спустившееся колесо.

Отрасль распознала революционную способность туманных вычислений создавать условия для появления новых сценариев использования технологий, которые были неосуществимы при работе с облаком, – поэтому в ноябре 2015 года и был создан OpenFog Consortium. «Мы сформировали OFC, чтобы ускорить внедрение туманных вычислений для решения проблем с полосой пропускания, задержками и скоростью коммуникаций, которые ассоциируются с IoT, искусственным интеллектом, робототехникой и другими передовыми технологиями цифрового мира, – сказал мне председатель OFC Хелдер Антюнес. – Наши технические рабочие группы создают архитектуру OpenFog, которая позволяет конечным пользователям или расположенным рядом с пользователем периферийным устройствам осуществлять вычисления, коммуникацию, управление и хранение данных. Мы планируем достичь этих целей в ходе совместной работы, обеспечивая совместимость технологий различных поставщиков».

Блокчейн представляет собой технологию, которая позволяет субъектам определенным образом обмениваться ресурсами в защищенной среде и хранит данные обо всех транзакциях, тем самым предотвращая их подделку и ревизию. Впервые она заявила о себе несколько лет назад посредством биткоина – виртуальной валюты, безопасность и целостность которой как раз и обеспечивает технология блокчейна. Хотя будущее биткоина пока туманно, о блокчейне этого не сказать.

В качестве основополагающей технологии валюты блокчейн привлекает значительное внимание своей способностью обеспечивать целостность происходящих внутри сети транзакций, в которых задействованы любые субъекты. Например, я говорил с представителями энергетической компании, которая хочет обратиться к блокчейну для управления взаимодействием солнечных батарей с электросетью. Автопроизводители рассматривают возможность использования технологии для аутентификации подключенных к сети автомобилей в среде V2V. Среди других вариантов использования блокчейна – возможность отслеживать источники товаров, повышать пищевую безопасность, создавать умные контракты и осуществлять аудит. Как выясняется, блокчейн естественным образом дополняет систему безопасности IoT в широком спектре сценариев использования.

Использование блокчейна в среде IoT пока еще идет в экспериментальном порядке, однако уже начинают появляться стандарты технологии. Linux Foundation в партнерстве с несколькими десятками крупных технологических и финансовых компаний запустил Hyperledger Project для выработки соглашения о принятии стандартов блокчейна с открытым кодом. Сегодня блокчейн представляет собой распределенный реестр, или базу данных, основанную на системе консенсусов, где ни один субъект не контролирует все данные. Блокчейн создает и хранит постоянную, не подверженную изменениям запись о каждой транзакции. Будучи зарождающимся открытым стандартом, совместимые вариации блокчейна позволят продуктам и решениям при помощи умных контрактов ввести различные уровни контроля и программируемую бизнес-логику. Нам остается только подождать и посмотреть, что будет дальше.

По словам Марты Беннетт, которая занимает должность главного аналитика компании Forrester Research, блокчейн может стать революционной технологией, которая перевернет все банковское дело. «В долгосрочной перспективе блокчейн имеет потенциал произвести революцию в сфере распределенных вычислений. Если смотреть на это с чисто технической точки зрения, то в настоящее время осуществляется множество проектов, которые закладывают основу для новых способов работы с распределенными вычислениями в банковской сфере и за ее пределами, делая для уровня хранения и приложений то же самое, что интернет сделал для уровня коммуникаций. Технология только зарождается, поэтому понадобится время на решение всех вопросов безопасности, конфиденциальности и масштабируемости систем», – заметила Беннетт.

Но кое-что мы знаем уже сегодня: блокчейн, который генерирует и сохраняет распределенный протокол всех транзакций, позволяет людям проявлять доверие к проведенным с его помощью сделкам. Фактически он уничтожает необходимость в надежном посреднике между покупателями и продавцами или – в случае IoT – между взаимодействующими объектами. Более того, потенциально блокчейну под силу устранить необходимость в посредниках для большинства транзакций. Тем, кто хочет внедрить открытые, надежные IoT-коммуникации без вынужденной опоры на посредников, блокчейн, особенно «частный» блокчейн, открывает дорогу к осуществлению распределенных IoT-транзакций, в возможность которых людям до недавнего времени верилось с трудом.

Подобно блокчейну, машинное обучение представляет собой еще одну важную технологию в мире IoT. Эта важнейшая технология стоит за аналитикой в реальном времени, которая по праву считается одним из ключевых сценариев использования IoT. Машинное обучение существует уже много лет, но недавний прогресс в глубинном обучении, и особенно в контролируемом обучении, сделал технологию гораздо более ценной для IoT. Контролируемое обучение позволяет вам тренировать систему аналитики с целью повышения точности ее прогнозов: чем больше данных о работе устройства, ошибках и техническом обслуживании вы загружаете в систему предиктивной аналитики, тем точнее она работает. Более того, хотя неконтролируемое обучение пока не достигло того же уровня развития и по-прежнему страдает от множества проблем, оно тоже открывает бесценные возможности для IoT. Подумайте об атаках нулевого дня, в ходе которых хакер использует уязвимость программного обеспечения, еще неизвестную его поставщику. В таком сценарии, поскольку еще нет данных для обучения классификатора, такого как нейтральная сеть, для выявления атак используется продвинутое неконтролируемое обучение.

Самообучающиеся сети (SLN) служат прекрасным примером прорывного потенциала машинного обучения в IoT. SLN представляют собой архитектурное решение в сочетании с мощной аналитикой и широким спектром технологий машинного обучения (включая когнитивное обучение от машины к машине), которое позволяет сетям стать интеллектуальными, адаптивными, автоматизированными и предиктивными. SLN разрабатываются с расчетом на масштабируемость: для этого на периферии сети используется большое количество алгоритмов машинного обучения, при помощи которых сеть постоянно изучает закономерности сетевого трафика для построения математических моделей.

Эти модели впоследствии могут быть использованы в разных целях:

1. Прогнозирование производительности приложений: прогнозируя уровень качества сервиса, который IoT-приложения получат из сети, сеть получает возможность предвидеть изменения и адаптироваться соответствующим образом.

2. Как мы уже говорили, обеспечение безопасности считается одной из основных проблем нашей отрасли, поскольку атаки становятся все масштабнее и изощреннее. SLN используют машинное обучение, чтобы создавать комплексные модели нормальных состояний. Такие модели позволяют выявлять сложные атаки, такие как кражи данных, а также DoS-атаки на сети IoT.

Чем больше происходит событий, тем умнее становятся SLN: каждый узел сети выполняет моделирование на основе машинного обучения и постоянно учится новому. Развернутая на периферийных устройствах сети и подключенная с помощью продвинутых сетевых технологий, SLN позволяет сети гораздо быстрее обнаруживать проблемы и принимать соответствующие меры.

«Идея самообучающихся сетей родилась в 2012 году, когда мы работали над сложнейшими вопросами IoT. В последние несколько лет мы столкнулись с целым рядом любопытных технических сложностей, которые подтолкнули нас к разработке новейшей архитектуры и технологии. Мы только что объявили о выходе первого продукта в семействе SLN – сети Stealthwatch Learning Network, которая призвана выявлять сложные угрозы. Без сомнения, в последующие несколько лет появится еще немало SLN-инноваций, применимых к IoT, что существенно повлияет на архитектуру IoT и откроет возможности для внедрения целого спектра новых сервисов и технологий», – заметил главный инженер Cisco и изобретатель SLN Дж. П. Вассер.

Туманные вычисления, блокчейн и машинное обучение – лишь три примера из множества технологических и архитектурных сдвигов, которые наблюдаются в сфере IoT. Держите руку на пульсе: вскоре появятся и новые технологии, развитие которых будут стимулировать новые задачи и новые перспективы IoT.

Комбинируя открытые стандарты, операционную совместимость и новые технологии, IoT приобретает новые возможности и бизнес-модели, которые и определят победителей и проигравших во всех отраслях. Сегодня подкованные руководители бизнес-направлений уже требуют открытых IoT-архитектур на базе IP. Компании вроде Cisco и Rockwell Automation работают с растущим количеством партнеров, которые приняли стратегическое решение перейти на открытые стандарты и развивать открытую модель IoT. Преимущества такого подхода ощутимы: я видел их своими глазами на прошлогоднем форуме «Интернет вещей» в Дубае, где пионеры IoT представляли свои результаты.

В следующей главе, «IoT сегодня», вы не найдете краткого конспекта всего того, о чем уже прочитали. Я опишу некоторые новые идеи и попробую заглянуть в будущее IoT, хотя ни в коем случае не считаю себя футуристом.