«Будущее уже наступило». Как умные дома и умные города изменят жизнь миллиардов людей по всему миру?

04.11.2021647
«Будущее уже наступило». Как умные дома и умные города изменят жизнь миллиардов людей по всему миру?

В вымышленном будущем из произведений фантастов люди живут в мире, полном абсолютно автономных устройств, наделенных интеллектом. Они могут самостоятельно выполнять важные для человека задачи: следить за состоянием систем жизнеобеспечения города, я контролировать нарушителей и даже вовремя наполнять холодильник — и все без участия человека. Сегодня это стало реальностью благодаря технологии, получившей название «интернет вещей». С ее помощью человечество уже научилось создавать умные дома, а вскоре по всему миру появятся и целые умные города.

Наставить на ум

«Когда беспроводные технологии достигнут пика своего развития, все вещи станут частью одного целого. Управлять ими можно будет с помощью прибора, который поместится в кармане жилета», — эти слова, звучащие очень современно, принадлежат вовсе не кому-то из новаторов XXI века вроде Стива Джобса или Илона Маска. Почти столетие назад их произнес Никола Тесла. Правда, ни сам изобретатель, ни его современники еще не знали, что так он описал одну из важнейших концепций будущего технологического развития — интернет вещей.

С того момента и до появления первого подобного устройства прошло почти шесть десятилетий. Большая часть этого времени ушла на то, чтобы в технологии под названием «интернет вещей» (Internet of Things, IoT) появился сам интернет. Точнее, возможность связывать человека и не наделенный искусственным разумом предмет в единую сеть, с помощью которой устройству можно передавать точные команды.

Две первые разработки, в которых использовалась эта идея, были весьма прикладными. Сначала студенты Университета Карнеги — Меллона, раздосадованные длинными очередями к единственному в кампусе автомату с Coca Cola поместили в него датчики, передававшие во внутреннюю сеть вуза данные о количестве оставшихся бутылок и температуре напитка. А спустя восемь лет на выставке Interop-1990 один из ведущих программистов мира Джон Ромки представил забавную, как ему показалось, безделушку: модифицированный тостер, с помощью которого можно было бесконтактно поджарить хлеб.

F624DCC9-B9FE-4DF5-8CBD-B4D46F0AF634

Ромки — отец-основатель сетевого протокола TCP/IP, на нем вот уже три десятилетия строится весь современный интернет. Тогда он вряд ли предполагал, насколько важным окажется его шуточное изобретение. Да и сама историческая демонстрация могла не состояться: обслуживавшие выставку рабочие пытались запретить эксперимент — в соглашении для участников конференции запрещалось готовить еду на выставочной территории.

Для далеких от прорывных технологий посетителей выставки эксперимент с тостером стал просто развлечением, но ученые сразу поняли, что имеют дело с крайне важной разработкой.

В 1990-х многие специалисты строили теории, как тостер Ромки изменит мир. В Кембридже повторили эксперимент сотрудников Университета Карнеги — Меллона, но уже с кофеваркой. Исследователи из Xerox предлагали внедрить компьютеры в каждый дом и объединить их в одну сеть. В Microsoft планы были не такими наполеоновскими: для начала там разработали платформу, которая позволяла управлять всей офисной техникой в отдельно взятой компании. Проект оказался очень дорогим и не пользовался успехом, поэтому в итоге был закрыт.

В 1999 году американец Билл Джой, стоявший у истоков разработки языка программирования Java, на экономическом форуме в Давосе предложил концепцию интернета будущего. В своей речи он предсказал появление мобильного интернета, чат-ботов, а также интернета вещей — нового способа коммуникаций между цифровыми объектами. Джой так его и назвал — Deviсe-to-device (устройство к устройству), но это название не прижилось

В том же году британский инженер Кевин Эштон выступил перед руководством корпорации Procter & Gamble и впервые произнес вслух словосочетание «интернет вещей».

Практически все следующее десятилетие ушло на то, чтобы разработать архитектуру IoT. Эштон, создавший впоследствии собственный исследовательский центр на базе Массачусетского технологического университета, оказался на передовой. Теоретикам тех лет очень помогло появление Wi-Fi и сверхдешевых компьютерных микросхем. Благодаря этому концепция интернета вещей окончательно сформировалась в том виде, в котором она известна сегодня и уже меняет мир будущего. В результате концепция окончательно оформилась и стала тем самым IoT, который призван изменить мир.

Глобальные сети

Концепция IoT предлагает объединить миллиарды устройств по всему миру в единые сети. Размеры этих сетей могут быть разными, но в конечном счете они, скорее всего, будут связаны в одну большую гиперсеть. Умными же предметы делает развитие искусственного интеллекта и связанного с ним машинного обучения. Последняя технология как раз отвечает за то, чтобы интеллект развивался, опираясь на свой опыт и опыт пользователей. Это происходит за счет специальных датчиков: они собирают огромное количество данных о состоянии тех или иных объектов и передают их некому центральному «мозгу». Обработка этих данных в режиме реального времени позволяет системам на базе искусственного интеллекта принимать моментальные решения. Именно объединение устройств в сети с помощью датчиков и делает мир умным, вещи — подключенными, а вселенную — одновременно и материальной, и цифровой.

7B48018E-E2F9-4670-A716-93DF7021961F

Уже в 2010 году количество таких устройств вдвое превысило население планеты и достигло 12,5 миллиарда. Однако в то время устройства еще не понимали, что являются частью настолько глобальной сети.

Когда интернет вещей еще был идеей, его будущее в основном видели в бытовых устройствах. Поэтому в 1990-х и 2000-х по всему миру появились подключенные к сети холодильники и маленькие электронные кролики, которые будили хозяев по утрам и зачитывали им новости. Но к началу прошлого десятилетия технологией заинтересовались крупные корпорации. Вскоре интернет вещей воплотился в десятках успешных проектов. Экономически IoT оказался выгоден тем, что позволил при производстве товаров и предоставлении услуг отказаться от лишнего звена — человека.

7C6894F5-29C9-4FA1-9620-5A4B0716AEC4

Для полноценного развития интернета вещей была крайне важна скорость передачи данных и ширина каналов — именно поэтому об IoT так активно заговорили в последнее десятилетие, когда приблизилась эпоха 5G. Новый стандарт передачи данных позволил превратить идею, которая когда-то была художественным вымыслом, в реальные дорожные карты с четко прописанными целями и способами их достижения.

«В моем представлении интернет вещей — это прежде всего общение машин с машинами без участия человека, — объясняет Олег Новиков, начальник разработки IoT компании «АТБ Электроника», крупного игрока российского рынка оборудования для интернета вещей. — Мы живем в XXI веке, и то, что еще 20 лет назад казалось фантастикой, сейчас находит свое применение в повседневной жизни каждого человека. Айзек Азимов и братья Стругацкие много лет назад описали в своих фантастических романах тот мир будущего, в котором мы живем уже здесь и сейчас. Мы сегодня наделяем интеллектом машины, открывая тем самым двери любым смелым идеям, которые направлены на упрощение жизни человека».

Дороже золота

Технологии из фантастических романов советских писателей действительно активно развивают в современной России. По данным IDC (одной из ведущих аналитических и консалтинговых компаний мира), в 2020 году общий объем расходов на интернет вещей достиг почти 742 миллиардов долларов. Из-за пандемии развитие IT-сферы замедлилось, но, по прогнозам, в ближайшие пять лет российский рынок интернета вещей будет расти на 16,8 процента в год. Его общий объем, по данным Научно-технического центра Главного радиочастотного центра, к концу 2021 года составит 49,39 миллиарда долларов, а в 2024-м превысит 100 миллиардов.

Вырастет и количество подключенных устройств. Если в 2019 году их было около 7,6 миллиарда, то к 2030 году станет больше 24 миллиардов. Интернет вещей проникнет даже в дома престарелых. Губернатор Новгородской области Андрей Никитин уже пообещал, что палаты для лежачих больных в 2021 году оборудуют системой «умный дом»: с помощью голосового помощника Алиса пациенты, которым сложно передвигаться, смогут включать и выключать телевизор, передвигать шторы на окнах.

В IDC приводят список отраслей, которые сейчас больше всего инвестируют в IoT. На первом месте — все виды промышленного производства и добычи ископаемых (с долей примерно в 30 процентов). За ними следуют транспорт и инфраструктура.

К 2025 году на шахте «Глубокая» рудника «Скалистый», принадлежащего «Норникелю», не останется ни одного человека. Опасную работу вместо людей будут выполнять механизмы с технологией IoT. Интернет вещей в промышленности (Industrial Internet of Things — IIoT) решает важнейшую задачу: сделать производство не просто максимально быстрым, но и безопасным. Ведь самый простой способ снизить травматизм на рабочих местах — убрать людей из опасных шахт и рудников.

EDF4BBC9-96B6-4BF1-AA74-102329876FEE

Кроме того, многие предприятия устанавливают специальные IIoT-датчики на различные промышленные агрегаты, станки, котлы, ленты конвейеров, даже системы питания. Они не только самостоятельно находят проблемы, но и предсказывают их появление, анализируя незаметные человеческому глазу параметры, например, минимальные скачки напряжения или снижение трения между деталями.

Самая большая сеть датчиков IIoT создана на заводах «Сибура» в Томске и Тобольске — в нее входит около двух тысяч устройств. Их основная задача — удаленный контроль за важными для производства показателями. Например, чтобы поддерживать конкретную температуру труб и агрегатов, больше не нужно отправлять сотрудников в многочасовые обходы: установленные датчики автоматически передают все данные с оборудования операторам. За последние два года IIoT-инициативы сэкономили промышленному гиганту более 80 миллионов рублей и, что еще важнее, избавили людей от тысяч часов тяжелой и трудоемкой работы.

Интернет вещей появляется и в более консервативных областях, таких как сельское хозяйство. Например, МТС уже внедрил интернет вещей в коров. 250 животных, принадлежащих группе компаний «Деревенский молочный завод», проглотили небольшие датчики. Теперь они собирают всю информацию о животном: температуру, уровень кислотности в желудке, данные об активности.

Эта информация помогает понимать, не заболела ли корова, не собирается ли отелиться, и если да — то что с этим делать: как подготовиться к появлению телят, в каких количествах давать антибиотики и, самое главное, как это скажется на молоке. За рубежом такие датчики уже создали Huawei и SAP. В России проектами в сельском хозяйстве занимаются также «Мегафон» и «Билайн».

E9E44B9B-14F5-46B8-B489-E59DD4DC8E7B

Оптимальный микроклимат

Интернет вещей применяют и в куда более бытовых сферах. К примеру, одним из самых успешных российских стартапов в области IoT считается ClimateGuard. Эта компания придумала универсальную платформу-конструктор, с помощью которой можно следить за климатом в помещении и управлять им. В процессе участвуют несколько устройств. Они оценивают микроклимат и создают оптимальные, то есть здоровые и безопасные, условия для жизни и работы. Пользователям доступны облачный сервис, Telegram-бот, различные интерфейсы передачи данных.

По данным исследований, в половине офисов плохой микроклимат. Ученые говорят, что из-за постоянного шумового загрязнения можно потерять до десяти лет жизни. Свою роль играют и содержащиеся в воздухе вредные вещества генеральный директор ClimateGuard Владимир Ладыгин

Компактный и автономный прибор компании оценивает климат по девяти факторам и более чем по 23 параметрам. Среди них — не только температура и влажность, но и концентрация пыли и других опасных соединений, уровень освещенности, скорости потоков воздуха, напряженность электромагнитного поля.