Павел Литвинов, АО «РТСофт»

Трудно найти в наше время человека, ничего не слышавшего об «Интернете вещей» – Internet of Things (в иностранной литературе чаще всего используется акроним IoT, мы будем придерживаться русифицированной версии – ИВ). «Призрак» «Интернета вещей» бродит не только по Европе, в мировых средствах массовой информации говорят о грядущей технологической революции, которая затронет всех и изменит нашу жизнь в той же мере, как появление телевидения, персональных компьютеров или сети Интернет. Биржевая аналитика пестрит радужными прогнозами, появляются новые консорциумы по развитию и стандартизации ИВ, анонсируются новые продукты и услуги. Всё это происходит на фоне отсутствия единого мнения о том, что же такое ИВ и где его границы даже на уровне базовых определений. По мере движения от ядра – онтологии к периферии – прикладному использованию, представления расходятся сильнее и переплетаются всё причудливее, как круги на воде от брошенных камней. В настоящей статье автор попробует внести ясность в этот вопрос, путем взгляда на тематику ИВ с разных областей и под разными углами зрения. Преимуществом аналитического подхода к раскрытию темы является возможность, не навязывая субъективного мнения читателю, сформировать у него собственное представление на тему, что такое ИВ, и отношение к вопросу о его полезности и перспективах использования в самых широких областях: от частной жизни до бизнеса.

Предпосылки «Интернета вещей» 

M2M

Большинство источников сходятся во мнении, что непосредственным предшественником ИВ является концепция Machine-to-machine (M2M), которую образно называют «Интернетом машин». «Интернет вещей» включает в себя M2M и является дальнейшим технологическим развитием ранее заложенных идей и их маркетинговым переосмыслением. Парадигму Machine-to-machine можно представить как «сплав» возможностей, предоставляемых современными технологиями:

– беспроводные коммуникации;

– значительная вычислительная мощность в узлах, устройствах М2М;

– облачные сервисы и технологии.

Каждый из трёх компонентов вносит свой вклад в формирование ценности для потребителя и поставщика решений:

– Беспроводные коммуникации – существенное сокращение сроков проектирования и монтажа, возможность гибкой перенастройки, в том числе и на перспективные задачи.

– Вычислительная мощность в узлах, устройствах М2М позволяет на уровне датчиков и сенсоров использовать много недорогих устройств. От обработки «в центре», можно перейти к обработке «на месте». Движение от иерархических технологических систем и методов управления в сторону сетецентрических – также один из трендов.

– Облачные сервисы и технологии гарантируют максимальную гибкость и снижают не только стоимость владения, но и «порог» вхождения в новые решения.

Дополнительные блоки, которые легли в фундамент ИВ:

– низкая стоимость владения;

– минимальное энергопотребление;

– коммуникации и базовая функциональность, доступная «из коробки»;

– глобальная доступность устройств и сервисов.

На рис. 1 приведена точка зрения компании Beecham Research. Классы приложений группируются по секторам вертикальных рынков, а в каждом из них перечисляется возможное место применения и виды устройств.

Рис. 1. Мир M2M и IoT по версии Beecham Research

Конвергенция технологии

Среди технологий будущего, которые уже меняют или изменят нашу жизнь и деловой ландшафт на ближайшие годы, наиболее часто называют следующие:

1. Искусственный интеллект и развитие робототехники (AI).

2. Облачные технологии и сервисы (Cloud).

3. Большие данные (Big Data).

4. Интернет 3.0 (Web 3.0).

5. Аддитивные технологии (3D printing или additive manufacturing, AM).

Для первых четырёх технологий из этого списка, «Интернет вещей» одновременно и движущая сила и «бенефициар» их развития! Другими словами, ИВ в его современном понимании не существует без использования облачных сервисов, больших данных и возможностей по их интеллектуальной обработке. Новые потребительские качества и возможности появляются как сложный сплав современных трендов, причём верные пропорции для успеха найти непросто.

Немного теории

Закон Меткалфа, первоначально сформулированный 1980 году, гласит, что ценность телекоммуникационной сети пропорциональна квадрату числа подключённых пользователей системы. Уже тогда под пользователями понимались совместимые устройства, например факсимильные аппараты, телефоны и т. п. Закон отражает простой факт: количество уникальных соединений в сети с количеством узлов (n) описывается формулой n (n-1)/2. Разумеется, речь идёт о наиболее оптимистичной оценке полезности в силу объективных причин: несовместимости протоколов устройств или языкового барьера, если речь идёт о людях; захвата значительного числа ресурсов отдельными устройствами или группами пользователей, – и просто для больших значений n более правильной оценкой будет пропорциональность N*log(N). Но какие бы поправки мы не вносили, очевидно, что когда счёт пойдёт на миллиарды подключённых устройств потенциальная потребительская ценность такой сети будет огромной! См. рис. 2.

Рис. 2. Прогноз роста числа устройств в структуре секторов

Прогнозы

Каждый продукт, потенциально способный трансформировать мир или по крайней мере наше представление о нём, находясь на ранней стадии своего жизненного цикла, вызывает ожидания в отношении потенциальных преимуществ и волнения инвесторов. Ошибки в прогнозах, с какой скоростью ИВ будет завоёвывать рынок и какое займет на нём в результате место, могут иметь непредсказуемые и дорогостоящие последствия. Дальновидные организации должны уже сейчас думать о шагах, которые необходимо предпринять на протяжении всего жизненного цикла вновь предлагаемых продуктов и сервисов. Неопределённость усиливается тем фактором, что парадигма ИВ вмешивается не только в понимание, но и в сами процессы жизненного цикла. На рис. 3 отражена точка зрения компании IBM.

Рис. 3. Жизненный цикл по версии IBM

Изменения затронули не только количество стадий и их названия. Самым существенным отличием является то, что процессы, которые раньше выполнялись последовательно теперь идут параллельно и зачастую одновременно.

Архитектура «Интернета вещей»

Референтная модель

Фундаментальными характеристиками «Интернета вещей» являются:

– Взаимосвязанность. Все устройства взаимодействуют через глобальную или локальную инфраструктуру информационного обмена.

– Сервисы, ориентированные на устройства. ИВ способен обеспечить семантическую согласованность между физическими объектами реального мира и их информационным представлением в виртуальном пространстве и объединить физические устройства с учётом правил и ограничений.

– Гетерогенность. Устройства в ИВ неоднородны по определению и могут принадлежать различным сетям и аппаратным платформам, что не является препятствием к взаимодействию.

– Динамичность. Состояние устройств меняется постоянно: включение и выключение, контекстная и технологическая информация, в том числе местоположение и скорость. Количество подключённых устройств также может динамически изменяться.

– Масштабность. Количество устройств, которые будут «общаться» и получать управляющее воздействие, в десятки раз превысит количество узлов в текущей сети Интернет. Очевидно, что количество коммуникаций, которые могут быть инициированы устройствами, радикально превысит возможное число соединений, инициаторами которых выступают люди. Поэтому на первый план выходят вопросы интерпретации данных, с целью их последующего применения.

Коммуникации и протоколы

С развитием сети Интернет и беспроводных технологий мы получили «коммуникации в любое время», смартфоны и планшеты позволили реализовать принцип «коммуникации в любом месте». ИВ добавляет новое измерение и третью степень свободы в пространстве коммуникаций – «коммуникации с любой сущностью», будь то компьютеры, люди или устройства. Также принципиально новым явлением становится «самостоятельный» обмен данными или информацией между устройствами различных типов.

Базовыми способами коммуникаций между устройствами могут быть следующие:

– с использованием шлюза и концентратора данных (via gateway);

– с использованием только сети передачи данных (without gateway);

– прямые соединения между устройствами (direct communication).

В части подробного описания протоколов можно порекомендовать статью «Протоколы Интернета вещей: основные сведения», опубликованную в журнале «Мир компьютерной автоматизации: встраиваемые компьютерные системы» № 1 за 2015 г. Это одно из лучших описание данной темы, которое можно найти на русском языке.

Стандарты и консорциумы

Блестящие рыночные перспективы, которые аналитики дружно обещают направлению ИВ, не позволяют компаниям самого разного размера и специализации в области информационных технологий остаться равнодушными. В одиночку и путём объединения в консорциумы они пытаются занять свою нишу и освоить это перспективное направление. В таблице представлены наиболее крупные объединения, их задачи и названия основных компаний-участников.

Наиболее крупные консорциумы по освоению «Интернета вещей»

Практическое применение

Сценарии использования

Возможные сценарии использования парадигмы ИВ и их взаимная связь хорошо отражены на инфографике, подготовленной компанией Libelium (рис. 4).

Рис. 4. «Умный» мир

Бизнес-модель и экосистема

Чтобы лучше понять методы и способы извлечения прибыли или преимуществ от использования ИВ, необходимо определиться с несколькими справочниками. Виды справочников напрямую следуют из референтной модели, а состав может отличаться. В первую очередь определимся с конечным потребителем или заказчиком:

– Промышленность и государство (Industrial & Government Applications):

• Умные города (Smart Cities);
  • Мониторинг окружающей среды (Smart Environment);
  • Умное водопользование (Smart Water);
  • Умный учёт (Smart Metering);
  • Безопасность и чрезвычайные ситуации (Security & Emergencies);
  • Розничная торговля (Retail);
  • Логистика и транспорт (Logistics & Transportation);
  • Производственная автоматизация и контроль (Industrial Control);
  • Сельское хозяйство (Smart Agriculture);
  • Строительство (Buildings);
  • Прогрессивное животноводство (Smart Animal Farming).

Потребительские устройства (Consumer):

- Домашняя автоматизация (Domotic & Home Automation);
- Носимые устройства (Wearable Technology);
- Электронное здравоохранение (e-Health, Healthcare).

У двух больших категорий разные драйверы развития. Если на вертикальных рынках польза от ИВ определяется наличием специфических задач (включая государственное регулирование) или нишевых проблем, не решаемых эффективно существующими технологиями, то на потребительском рынке тренд задают новые бизнес-модели, которые включают в себя формирование потребностей потребителя и создание принципиально новых услуг и возможностей.

Бизнес-модель деятельности компаний, в которую уже входит или органично может войти «Интернет вещей» можно сегментировать таким образом:

– анализ данных (Data Analysis);

– выполнение НИР и ОКР, консалтинг (Management Consulting / Research);

– облачные платформы и сервисы (Cloud Platform Service);

– производство и поставки оборудования (Hardware Producer / Vendor);

– проектирование продуктов и услуг (Product / Service Design);

– разработка аппаратного обеспечения (Hardware Development);

– разработка программного обеспечения (Software Development);

– системная интеграция (System Integrator);

– услуги и сервисы связи (End-to-end Service Provider).

Отметим также, что традиционные облачные сервисы:

– программное обеспечение как услуга (SaaS);

– платформа как услуга (PaaS);

– инфраструктура как услуга (IaaS);

– мониторинг как услуга (Маас);

– коммуникация как услуга (CaaS), –

существенно сокращают время и стоимость развёртывания решений, основанных на парадигме ИВ. В этом ряду сервисов, расположенных в порядке убывания комплексности, с точки зрения заказчика, появляется ещё один, самый элементарный, присущий только ИВ, – «датчик как услуга».

На рис. 5 приведена экосистема ИВ согласно [1].

Рис. 5. Экосистема «Интернета вещей»

Роли участников экосистемы (нумерация совпадает с рис. 5):

1. Обеспечивает возможность передачи «сырых» данных, соответствующих логике и назначению устройства, оператору связи или непосредственно поставщику приложений.

2. Играет центральную роль в экосистеме ИВ и выполняет следующие функции: обеспечение доступа и интеграция ресурсов, предоставляемых другими поставщиками; поддержка и контроль сервисов инфраструктуры ИВ; размещение сервисов, в том числе для (от) других провайдеров.

3. Обеспечивает возможности интеграции и открытые интерфейсы. Наиболее типичными являются функции интеграции, хранения и обработки данных и управление конфигурацией самих устройств.

4. Использует функциональные возможности и ресурсы, предоставляемые операторами связи, платформами и самими устройствами в интересах решения задач клиента с помощью специализированных приложений.

Перебирая различные сочетания 1–4, можно получить пять базовых бизнес-моделей:

1. Весь комплекс услуг предоставляется заказчику одним провайдером (1,2,3,4).

2. Устройства, услуги связи и платформу предоставляет один провайдер, а приложения – от независимого поставщика (1, 2, 3) + (4).

3. Производитель устройств снабжает их соответствующими приложениями, услуги сети и платформу предоставляет другой вендор (1, 4) + (2, 3).

4. Аналогично п. 3. – производитель является также и разработчиком платформы (1, 3, 4) + (2), оператор связи независим и выбирается заказчиком.

5. Заказчик или системный интегратор «собирает» систему из компонентов от четырёх независимых производителей (1)+(2)+(3)+(4).

Риски

Оптимизм в части перспектив ИВ сдерживается существованием разного вида барьеров, стоящих на пути этой технологии. Перечислим и кратко охарактеризуем только основные.

Новые стандарты. Нет единого стандарта на протоколы информационного обмена. Активные попытки создания идут. Существующие требуют развития или замены, так как не соответствуют новым задачам. Ситуация напоминает эпоху развития видеотехники, когда каждый консорциум развивал свои стандарты записи видеосигнала – VHS, Hi8, VHS-С, BetaMax и др. – и все они нашли свою нишу. Такое «распыление усилий» не только замедляет развитие, но и приведёт к проблемам совместимости для большинства компонентов потенциальных систем. Добавим также сравнительно медленный переход к повсеместному использованию протокола IPv6.

Стоимость. Относительно высокая стоимость каждого узла, концентраторов данных, подключение к коммуникационным сетям и (или) оплата дополнительного трафика, потребление электроэнергии, подписка на сервисы и т. д. приводит к тому, что массового появления самых эффективных, с точки зрения теории, сетей, насчитывающих десятки тысяч устройств, мы пока не наблюдаем. В большинстве потенциально чрезвычайно перспективных отраслей (например, сельское хозяйство и животноводство) сроки окупаемости пока значительные, что подталкивает потенциальных потребителей, с учётом бурного развития и переосмысления концепции ИВ, занимать выжидательную позицию.

Безопасность. Последняя в нашем списке, но самая значимая из проблем. Аспектов, по которым ИВ может отрицательно сказаться на безопасности, множество. От увеличения риска для закрытых корпоративных сетей до утечек персональных данных. Очевидно, что в промышленности использование беспроводных технологий увеличивает уязвимость. Конечно, различные производители уже готовы предложить решения, но их эффективность сильно зависит от ресурса атакующего и его мотивации. В случае значительного ресурса и высокой мотивации – гарантированной защиты пока не существует. На потребительском рынке – казуальное использование «умных» устройств, «умный дом», персональная медицина – ситуация сложней и труднопредсказуема. У людей по объективным, а зачастую и субъективным причинам, может расти тревога в отношении возможности утраты персональной информации или вреда от излучений беспроводных устройств и т. п. Разоблачения Эдварда Сноудена, например, изменили поведение значительного числа людей, которым объективно нечего и незачем скрывать. «Синдром Сноудена» реально «ударил» по социальным сетям и некоторым производителям программного обеспечения для мобильных устройств. Справедливости ради следует отметить, что открылись новые возможности для продажи решений по защите персональной информации, включая рынок «псевдорешений».

Коммерциализация

Успешная монетизация невозможна без получения ответов на вопросы:

– кто является потребителем?;

– что представляет для него ценность?;

– каким образом вы планируете её создать?;

– как донести эту ценность до потребителя и продать ему по разумной экономически обоснованной цене?

Новые бизнес-модели появляются как результат развития технологий и открывают широкий спектр получения прямых и косвенных доходов. Новым явлением стали многочисленные открытые сообщества разработчиков, вовлечённые не только в процессы проектирования и создания ценностей, но и в процессы их потребления. Основные модели коммерциализации для ИВ были заложены развитием традиционного Интернета.

Лицензирование. Старейшая и наиболее распространённая модель в индустрии программного обеспечения. В случае ИВ речь может идти не только о программах и сервисах, а также о данных и результатах аналитики. Их использование внутри домена приложения может быть бесплатным, плата взымается за данные, имеющие ценность для других приложений и потребителей. Это даёт совершенно уникальную возможность расширять границы приложений в соответствии с запросами клиентов.

Подписка. Одна из вариаций модели лицензирования. Плата за доступ к данным (услугам) для определённого периода времени – по сути, превращает разовые продажи продукта в повторяющиеся. При этом появляется возможность менять цены в зависимости от того, как часто и как долго клиент использует службу. Хорошая практика скидки на более долгие сроки подписки позволяет «привязывать» к себе заказчика и привлечь и аккумулировать средства на дальнейшее развитие.

Премиум-сервисы. Идея этой бизнес-модели заключается в предоставлении простых и базовых услуг бесплатно, с целью продажи более продвинутых или дополнительных функций. В этом случае рост возможен не только за счёт привлечения новых пользователей, но и повышения дохода от существующих. Если потребитель удовлетворён базовыми сервисами, он не только будет готов внести небольшую плату, чтобы получить дополнительные сервисы, но и станет рекламировать его своим друзьям и семье. Эта модель поощряет пользователей бесплатной части продукта взаимодействовать таким образом, чтобы создать спрос на дополнительные платные услуги.

Реклама. Мы уже знакомы с тем, как передовые методы бизнес-аналитики используются для контекстной рекламы и поведенческого маркетинга. ИВ даёт новые возможности, когда содержимое отображаемой рекламы будет динамически меняться в зависимости от поведения пользователя и содержания получаемых данных от сенсоров.

Генерация трафика. Бизнес-модель генерации трафика – хороший пример косвенного способа монетизации. Увеличивается шанс получения доходов от прямых бизнес-моделей, таких как электронные платежи, премиум-сервисы или реклама. Не забудем также, что весь этот трафик кем-то оплачивается, как и модернизация сетевого оборудования и каналов связи, необходимых для его прохождения.

Электронные платежи. Идея состоит в том, чтобы получить прибыль от микроплатежей от индивидуального использования наборов данных или результатов аналитики. Потребители могут произвести платёж в любое время дня или ночи, в любой точке мира. Модель электронных платежей не новая в Интернете, но переход к микрооплатам позволит вовлечь пользователей даже с низкими доходами.

Массовая кастомизация. ИВ позволяет создавать индивидуальные продукты для каждого клиента исходя из его требований и даже предпочтений. Слишком дорогое решение для традиционного товарного производства, в случае продажи сервисов и услуг, являющихся по сути информационными, становится рентабельным и возможным.

Совместное потребление. Яркими представителями Peer-to-peer (P2P) в традиционном Интернете являются файлообменные сервисы. Модель, сложная для извлечения прибыли, используется главным образом для обмена контентом и постоянно подвергается критике правообладателей. В мире ИВ ситуация может радикальным образом измениться. Каждый легко может стать поставщиком собственного информационно-аналитического контента или просто данных от сенсоров или других устройств, который можно будет продавать или обменивать.

Мобильная коммерция. Модель быстро развивается и просто получит дополнительный импульс. Как и в случае с рекламой, возможности по точному предложению товаров и услуг, в том числе нужных «здесь и сейчас», возрастут многократно.

Заключение 

Граней, на которые можно отразить парадигму ИВ, конечно, больше. Каждый месяц появляются новые исследования, которые всё глубже прорабатывают не только отдельные аспекты этой темы, но и семантические связи между ними. Если после прочтения этой статьи у читателя появится желание подумать о том, как применить новые возможности к текущим или перспективным задачам бизнеса, автор будет считать задачу выполненной. При всех сомнениях в перспективности и целесообразности использования технологий ИВ следует в первую очередь искать решение не в области замены «классических решений» – а в нахождении некоего «симбиоза» или проектирования принципиально новых систем и сервисов. Компания «РТСофт» имеет и активно развивает свои компетенции в области «Интернета вещей» и готова оказывать широкий спектр услуг в этой области – от консультационных услуг до разработки приложений и системной интеграции.

Литература

1. Recommendation ITU-T Y.2060, «Overview of the Internet of things», Geneva, 2013 г.

2. Francis daCosta, «Rethinking the Internet of Things: A Scalable Approach to Connecting Everything», © 2013 by Apress Media.

3. Fernando Almeida, José D. Santos and José A. Monteiro, «E-Commerce Business Models in the Context of Web 3.0 Paradigm», International Journal of Advanced Information Technology (IJAIT) Vol. 3, No. 6, December 2013.

4. Информация с сайтов: www.ibm.com, www.beechamresearch.com, www.libelium.com, wikipedia.org.