Интернет вещей - Internet of things

В Интернет вещей (Интернет вещей) описывает сеть физических объектов - «вещей», в которые встроены датчики, программное обеспечение и другие технологии с целью подключения и обмена данными с другими устройствами и системами через Интернет.^[1][2][3][4]

Определение Интернета вещей эволюционировало из-за конвергенции множества технологий в реальном времени. аналитика, машинное обучение, товар датчики, и встроенные системы.^[1] Традиционные поля встроенные системы, беспроводные сенсорные сети, Системы управления, автоматизация (включая дома и автоматизация зданий ) и другие, все вносят свой вклад в создание Интернета вещей.^[5] На потребительском рынке технология IoT является синонимом продуктов, относящихся к концепции "умный дом ", включая устройства и бытовая техника (например, осветительные приборы, термостаты, дома Охранные системы камеры и другие бытовые приборы), которые поддерживают одну или несколько общих экосистем и могут управляться с помощью устройств, связанных с этой экосистемой, таких как смартфоны и умные колонки.

Существует ряд серьезных опасений по поводу опасностей, связанных с ростом Интернета вещей, особенно в областях Конфиденциальность и безопасность, и, следовательно, промышленность и правительство начали предпринимать шаги по решению этих проблем, включая разработку международных стандартов.

История

Основная концепция сети умные устройства обсуждался еще в 1982 г. с измененным Кока-Кола торговый автомат в Университет Карнеги Меллон став первым устройством, подключенным к Интернету,^[6] может сообщить о своем инвентаре и о том, были ли недавно загруженные напитки холодными или нет.^[7] Марк Вайзер документ 1991 г. повсеместные вычисления, «Компьютер 21-го века», а также академические площадки, такие как UbiComp и PerCom, представили современное видение Интернета вещей.^[8][9] В 1994 году Реза Раджи описал концепцию в IEEE Spectrum как «[перемещение] небольших пакетов данных в большой набор узлов для интеграции и автоматизации всего, от бытовой техники до целых фабрик».^[10] В период с 1993 по 1997 год несколько компаний предлагали такие решения, как Microsoft с на работе или же Novell с ГНЕЗДО. Поле набрало обороты, когда Билл Джой предполагаемый от устройства к устройству коммуникации в рамках его концепции "Шести паутины", представленной на Всемирном экономическом форуме в Давосе в 1999 году.^[11]

Термин «Интернет вещей» был придуман Кевин Эштон из Procter & Gamble, потом Массачусетский технологический институт с Центр автоидентификации, в 1999 году,^[12] хотя он предпочитает фразу "Интернет за вещи".^[13] В этот момент он просмотрел определение радиочастоты (RFID) как важное значение для Интернета вещей,^[14] что позволило бы компьютерам управлять всеми индивидуальными вещами.^[15][16][17]

Определяя Интернет вещей как «просто момент времени, когда к Интернету было подключено больше« вещей или объектов », чем людей», Cisco Systems По оценкам, IoT «родился» в период с 2008 по 2009 год, когда соотношение «вещи / люди» выросло с 0,08 в 2003 году до 1,84 в 2010 году.^[18]

Приложения

Обширный набор приложений для устройств IoT^[19] часто делится на потребительские, коммерческие, производственные и инфраструктурные пространства.^[20][21]

Потребительские приложения

Растущая часть устройств Интернета вещей создается для использования потребителями, включая подключенные автомобили, Домашняя автоматизация, носимая технология, подключенное состояние и устройства с возможностью удаленного мониторинга.^[22]

Умный дом

Устройства Интернета вещей являются частью более широкой концепции Домашняя автоматизация, которые могут включать освещение, отопление и кондиционирование воздуха, средства массовой информации и системы безопасности, а также системы камер.^[23][24] Долгосрочные выгоды могут включать в себя экономию энергии за счет автоматического выключения света и электроники или информирования жителей дома об их использовании.^[25]

Умный дом или автоматизированный дом может быть основан на платформе или концентраторах, управляющих интеллектуальными устройствами и техникой.^[26] Например, используя яблоко с HomeKit, производители могут контролировать свои товары и аксессуары для дома с помощью приложения в iOS такие устройства, как iPhone и Apple Watch.^[27][28] Это может быть специальное приложение или собственные приложения iOS, такие как Siri.^[29] Это можно продемонстрировать на примере Lenovo Smart Home Essentials, линейки устройств для умного дома, которые управляются через приложение Apple Home или Siri без необходимости в мосте Wi-Fi.^[29] Существуют также специальные концентраторы для умного дома, которые предлагаются в качестве автономных платформ для подключения различных продуктов для умного дома, в том числе Amazon Echo, Google Home, Apple HomePod, и Samsung SmartThings Hub.^[30] Помимо коммерческих систем существует множество непатентованных экосистем с открытым исходным кодом; включая Home Assistant, OpenHAB и Domoticz.^[31][32]

Уход за пожилыми

Одно из ключевых приложений умного дома - обеспечение помощь инвалидам и пожилым людям. Эти домашние системы используют вспомогательные технологии, чтобы приспособиться к конкретным ограничениям владельца.^[33] Голосовое управление может помочь пользователям с ограничениями зрения и мобильности, в то время как системы оповещения могут быть подключены напрямую к кохлеарные имплантаты носят пользователи с нарушениями слуха.^[34] Они также могут быть оснащены дополнительными средствами безопасности. Эти функции могут включать датчики, которые контролируют неотложную медицинскую помощь, такую ​​как падения или судороги.^[35] Примененная таким образом технология умного дома может предоставить пользователям больше свободы и более высокое качество жизни.^[33]

Термин «Enterprise IoT» относится к устройствам, используемым в бизнесе и корпоративных условиях. К 2019 году предполагается, что в EIoT будет задействовано 9,1 миллиарда устройств.^[20]

Организационные приложения

Медицина и здравоохранение

В Интернет медицинских вещей (IoMT) представляет собой приложение IoT для медицинских целей и целей, связанных со здоровьем, сбора и анализа данных для исследований и мониторинга.^{[36][37][38][39][40]} IoMT упоминается как «Умное здравоохранение»,^[41] как технология для создания оцифрованной системы здравоохранения, объединяющей доступные медицинские ресурсы и медицинские услуги.^{[нужна цитата ][42]}

Устройства IoT могут использоваться для включения удаленный мониторинг здоровья и системы аварийного оповещения. Эти устройства для мониторинга здоровья могут варьироваться от мониторов артериального давления и сердечного ритма до современных устройств, способных контролировать специальные имплантаты, такие как кардиостимуляторы, электронные браслеты Fitbit или усовершенствованные слуховые аппараты.^[43] Некоторые больницы начали внедрять «умные кровати», которые могут определять, когда они заняты, а когда пациент пытается встать. Он также может регулироваться, чтобы обеспечить соответствующее давление и поддержку пациента без ручного вмешательства медсестер.^[36] В отчете Goldman Sachs за 2015 год указано, что медицинские устройства IoT «могут сэкономить США более 300 миллиардов долларов на ежегодных расходах на здравоохранение за счет увеличения доходов и снижения затрат».^[44] Более того, использование мобильных устройств для поддержки медицинского наблюдения привело к созданию «мобильного здоровья», в котором использовалась анализируемая статистика здравоохранения ».^[45]

В жилых помещениях также могут быть установлены специализированные датчики для мониторинга здоровья и общего благополучия пожилых людей, а также для обеспечения надлежащего лечения и оказания помощи людям в восстановлении утраченной подвижности с помощью терапии.^[46] Эти датчики создают сеть интеллектуальных датчиков, которые могут собирать, обрабатывать, передавать и анализировать ценную информацию в различных средах, например, для подключения домашних устройств мониторинга к больничным системам.^[41] Другие потребительские устройства, способствующие здоровому образу жизни, например, подключенные весы или носимые кардиомониторы, также возможны с помощью Интернета вещей.^[47] Платформы IoT для непрерывного мониторинга состояния здоровья также доступны для дородовых и хронических пациентов, помогая управлять жизненно важными показателями здоровья и повторяющимися потребностями в лекарствах.^[48]

Достижения в методах изготовления пластиковых и тканевых электронных компонентов позволили использовать сверхдешевые датчики IoMT с возможностью использования и выброса. Эти датчики вместе с необходимой электроникой RFID могут быть изготовлены на бумага или же электронный текстиль для одноразовых сенсорных устройств с беспроводным питанием.^[49] Заявки поданы на медицинская диагностика на месте, где важны портативность и низкая системная сложность.^[50]

По состоянию на 2018 год^{[Обновить]} IoMT применялся не только в клиническая лаборатория промышленность,^[38] но также и в сфере здравоохранения и медицинского страхования. IoMT в отрасли здравоохранения теперь позволяет врачам, пациентам и другим лицам, например опекунам пациентов, медсестрам, семьям и т. П., Быть частью системы, где записи пациентов сохраняются в базе данных, что позволяет врачам и остальным медицинский персонал, чтобы иметь доступ к информации о пациентах.^[51] Более того, системы на основе Интернета вещей ориентированы на пациента, что предполагает гибкость в соответствии с его медицинским состоянием.^{[нужна цитата ]} IoMT в страховой отрасли обеспечивает доступ к более качественным и новым типам динамической информации. Сюда входят сенсорные решения, такие как биосенсоры, носимые устройства, подключенные медицинские устройства и мобильные приложения для отслеживания поведения клиентов. Это может привести к более точному андеррайтингу и новым моделям ценообразования.^[52]

Применение Интернета вещей в здравоохранении играет фундаментальную роль в управлении хроническими заболеваниями, а также в профилактике и контроле заболеваний. Удаленный мониторинг стал возможным благодаря подключению мощных беспроводных решений. Возможность подключения позволяет практикующим врачам собирать данные о пациентах и ​​применять сложные алгоритмы для анализа данных о состоянии здоровья.^[53]

Транспорт

Цифровой знак ограничения скорости

Интернет вещей может помочь в интеграции коммуникаций, управления и обработки информации в различных транспортные системы. Применение IoT распространяется на все аспекты транспортных систем (например, автомобиль,^[54] инфраструктура, а также водитель или пользователь). Динамическое взаимодействие между этими компонентами транспортной системы обеспечивает меж- и внутриавтомобильную связь,^[55] умный контроль трафика, умная парковка, электронные системы взимания платы за проезд, логистика и управление автопарком, управление автомобилем, безопасность и помощь на дороге.^[43][56]

V2X коммуникации

В системы автомобильной связи, машина для всего Связь (V2X) состоит из трех основных компонентов: связь между транспортными средствами (V2V), связь между транспортными средствами и инфраструктурой (V2I) и связь между транспортными средствами и пешеходами (V2P). V2X - это первый шаг к автономное вождение и подключенная дорожная инфраструктура.^{[нужна цитата ]}

Строительство и домашняя автоматизация

Устройства IoT могут использоваться для мониторинга и управления механическими, электрическими и электронными системами, используемыми в различных типах зданий (например, общественных и частных, промышленных, учреждениях или жилых).^[43] в Домашняя автоматизация и автоматизация зданий системы. В этом контексте в литературе освещаются три основных области:^[57]

• Интеграция Интернета с системами управления энергопотреблением зданий для создания энергоэффективных и управляемых IOT «умных зданий».^[57]
• Возможные средства мониторинга в реальном времени для снижения потребления энергии^[25] и мониторинг поведения жильцов.^[57]
• Интеграция интеллектуальных устройств в созданную среду и способы их использования в будущих приложениях.^[57]

Промышленное применение

Промышленные устройства Интернета вещей, также известные как IIoT, собирают и анализируют данные от подключенного оборудования, операционных технологий (OT), местоположений и людей. В сочетании с устройствами мониторинга операционных технологий (OT) IIoT помогает регулировать и контролировать промышленные системы. Кроме того, такая же реализация может быть реализована для автоматического обновления записей о размещении активов в промышленных хранилищах, поскольку размер активов может варьироваться от маленького винта до целой запасной части двигателя, а неправильное размещение таких активов может вызвать процентильную потерю рабочей силы. время и деньги.

Производство

IoT может подключать различные производственные устройства, оснащенные функциями измерения, идентификации, обработки, связи, срабатывания и сетевого взаимодействия.^[58] Сетевой контроль и управление производственное оборудование, актив и управление ситуацией, или производство контроль над процессом позволяют использовать IoT для промышленных приложений и интеллектуального производства.^[59] Интеллектуальные системы Интернета вещей позволяют быстро производить и оптимизировать новые продукты, а также быстро реагировать на потребности в продуктах.^[43]

Цифровые системы управления для автоматизации управления технологическими процессами, инструменты оператора и системы служебной информации для оптимизации безопасности и защиты предприятия входят в компетенцию Интернет вещей.^[60] Интернет вещей также можно применять для управления активами через профилактическое обслуживание, статистическая оценка, и измерения для максимальной надежности.^[61] Системы управления производством могут быть интегрированы с умные сети, что позволяет оптимизировать энергопотребление. Измерения, автоматизированный контроль, оптимизация предприятия, управление охраной труда и техникой безопасности и другие функции обеспечиваются сетевыми датчиками.^[43]

сельское хозяйство

В сельском хозяйстве существует множество приложений Интернета вещей.^[62] такие как сбор данных о температуре, осадках, влажности, скорости ветра, зараженности вредителями и содержании почвы. Эти данные могут использоваться для автоматизации методов ведения сельского хозяйства, принятия обоснованных решений для улучшения качества и количества, минимизации рисков и отходов и уменьшения усилий, необходимых для управления посевами. Например, теперь фермеры могут отслеживать температуру и влажность почвы издалека и даже применять данные, полученные с помощью Интернета вещей, в программах точного внесения удобрений.^[63]

В августе 2018 г. Тойота Цушо начал партнерство с Microsoft создавать рыбоводство инструменты с использованием Microsoft Azure набор приложений для технологий Интернета вещей, связанных с управлением водными ресурсами. Частично разработан исследователями из Киндайский университет, в механизмах водяного насоса используются искусственный интеллект подсчитать количество рыбы на конвейерная лента, проанализируйте количество рыб и определите эффективность потока воды на основе данных, предоставленных рыбами. Конкретные компьютерные программы используемые в процессе подпадают под платформы машинного обучения Azure и Azure IoT Hub.^[64]

Инфраструктурные приложения

Мониторинг и управление устойчивой городской и сельской инфраструктурой, такой как мосты, железнодорожные пути, береговые и морские ветряные электростанции, являются ключевым приложением IoT.^[60] Инфраструктуру Интернета вещей можно использовать для мониторинга любых событий или изменений в структурных условиях, которые могут поставить под угрозу безопасность и увеличить риск. Интернет вещей может принести пользу строительной отрасли за счет экономии затрат, сокращения времени, повышения качества рабочего дня, безбумажного рабочего процесса и повышения производительности. Это может помочь в более быстром принятии решений и сэкономить деньги с помощью аналитики данных в реальном времени. Его также можно использовать для эффективного планирования работ по ремонту и техническому обслуживанию, координируя задачи между различными поставщиками услуг и пользователями этих объектов.^[43] Устройства IoT также могут использоваться для управления критически важной инфраструктурой, например мостами, для обеспечения доступа к кораблям. Использование устройств IoT для мониторинга и эксплуатации инфраструктуры может улучшить управление инцидентами и координацию реагирования на чрезвычайные ситуации, а также качество обслуживания, время работы и снизить эксплуатационные расходы во всех областях, связанных с инфраструктурой.^[65] Даже такие области, как управление отходами, могут принести пользу^[66] из автоматизация и оптимизация, которую может внести Интернет вещей.^{[нужна цитата ]}

Развертывания в столичном масштабе

Есть несколько запланированных или текущих крупномасштабных развертываний IoT, чтобы обеспечить лучшее управление городами и системами. Например, Сонгдо, Южная Корея, первый в своем роде полностью оборудованный и подключенный умный город, строится постепенно, примерно 70 процентов делового района построено по состоянию на июнь 2018 года.^{[Обновить]}. Планируется, что большая часть города будет подключена и автоматизирована с минимальным вмешательством человека или без него.^[67][68]

Другое приложение находится в стадии реализации в Сантандер, Испания. Для этого развертывания были приняты два подхода. Город с населением 180 000 жителей уже видел 18 000 скачиваний городского приложения для смартфонов. Приложение подключено к 10 000 датчиков, которые обеспечивают такие услуги, как поиск парковок, мониторинг окружающей среды, повестку дня цифрового города и многое другое. В этом развертывании используется контекстная информация города, чтобы помочь продавцам за счет механизма искровых сделок, основанного на поведении города, который направлен на максимальное повышение эффективности каждого уведомления.^[69]

К другим примерам крупномасштабного развертывания относятся Китайско-сингапурский город знаний Гуанчжоу;^[70] работать над улучшением качества воздуха и воды, снижением шумового загрязнения и повышением эффективности транспорта в Сан-Хосе, Калифорния;^[71] и интеллектуальное управление дорожным движением в западном Сингапуре.^[72] Используя свою технологию RPMA (Random Phase Multiple Access), из Сан-Диего Ingenu построил общенациональную сеть общего пользования^[73] для передачи данных с низкой пропускной способностью с использованием того же нелицензированного спектра 2,4 гигагерца, что и Wi-Fi. Машинная сеть Ingenu охватывает более трети населения США в 35 крупных городах, включая Сан-Диего и Даллас.^[74] Французская компания, Sigfox, приступили к строительству Ультра узкополосный беспроводная сеть передачи данных в Область залива Сан-Франциско в 2014 году первая компания, добившаяся такого развертывания в США.^[75][76] Впоследствии было объявлено, что в общей сложности будет создано 4000 базовые станции чтобы охватить в общей сложности 30 городов США к концу 2016 года, что на сегодняшний день сделает его крупнейшим поставщиком покрытия сети IoT в стране.^[77][78] Cisco также участвует в проектах умных городов. Cisco начала развертывание технологий для интеллектуального Wi-Fi, интеллектуальной безопасности и защиты, интеллектуального освещения, интеллектуальной парковки, интеллектуального транспорта, интеллектуальных автобусных остановок, интеллектуальных киосков, удаленного эксперта для государственных служб (REGS) и интеллектуального образования в пятикилометровой зоне в город Виджайвада.^[79]

Другим примером крупного развертывания является развертывание New York Waterways в Нью-Йорке для соединения всех судов города и возможности круглосуточного наблюдения за ними в режиме реального времени. Сеть была разработана и спроектирована Fluidmesh Networks, чикагская компания, разрабатывающая беспроводные сети для критически важных приложений. Сеть NYWW в настоящее время обеспечивает покрытие на реке Гудзон, Ист-Ривер и Верхнем заливе Нью-Йорка. Имея беспроводную сеть, NY Waterway может контролировать свой флот и пассажиров, что ранее было невозможно. Новые приложения могут включать в себя безопасность, управление энергопотреблением и автопарком, цифровые вывески, общедоступный Wi-Fi, безбумажную продажу билетов и другие.^[80]

Управление энергией

Значительное количество энергопотребляющих устройств (например, лампы, бытовые приборы, двигатели, насосы и т. Д.) Уже имеют подключение к Интернету, что позволяет им общаться с коммунальными предприятиями, а не только для баланса выработка энергии но также помогает оптимизировать потребление энергии в целом.^[43] Эти устройства позволяют осуществлять удаленное управление пользователями или централизованное управление через облако на основе интерфейса, а также включить такие функции, как планирование (например, удаленное включение и выключение систем отопления, управление духовками, изменение условий освещения и т. д.).^[43] В умная сеть электроснабжения это приложение IoT на стороне утилит; системы собирают и обрабатывают информацию, связанную с энергией и энергоснабжением, для повышения эффективности производства и распределения электроэнергии.^[81] С помощью расширенная измерительная инфраструктура (AMI) Подключенные к Интернету устройства, электроэнергетические компании не только собирают данные от конечных пользователей, но также управляют устройствами автоматизации распределения, такими как трансформаторы.^[43]

Мониторинг окружающей среды

Мониторинг окружающей среды приложения IoT обычно используют датчики для защиты окружающей среды.^[82] путем мониторинга воздуха или качество воды,^[83] атмосферный или же почвенные условия,^[84] и может даже включать такие области, как мониторинг движения дикой природы и их среда обитания.^[85] Разработка устройств с ограниченными ресурсами, подключенных к Интернету, также означает, что другие приложения, такие как землетрясение или же системы раннего предупреждения о цунами также может использоваться аварийными службами для оказания более эффективной помощи. Устройства Интернета вещей в этом приложении обычно охватывают большую географическую область и также могут быть мобильными.^[43] Утверждалось, что стандартизация беспроводного зондирования IoT произведет революцию в этой области.^[86]

Живая лаборатория

Другой пример интеграции Интернета вещей - это Living Lab, которая объединяет и объединяет исследовательский и инновационный процесс, создавая партнерство между государством, частным сектором и людьми.^[87] В настоящее время существует 320 лабораторий Living Labs, которые используют IoT для совместной работы и обмена знаниями между заинтересованными сторонами для совместного создания инновационных и технологических продуктов. Чтобы компании могли внедрять и развивать IoT-сервисы для умных городов, у них должны быть стимулы. Правительства играют ключевую роль в проектах умных городов, поскольку изменения в политике помогут городам внедрить IoT, который обеспечивает эффективность, действенность и точность используемых ресурсов. Например, правительство предоставляет налоговые льготы и дешевую арендную плату, улучшает общественный транспорт и предлагает среду, в которой начинающие компании, творческие отрасли и транснациональные корпорации могут совместно создавать, совместно использовать общую инфраструктуру и рынки труда и пользоваться преимуществами локально встроенных технологий. , производственный процесс и транзакционные издержки.^[87] Отношения между разработчиками технологий и правительствами, которые управляют активами города, являются ключом к обеспечению эффективного открытого доступа к ресурсам для пользователей.

Военное применение

В Интернет военных вещей (IoMT) представляет собой применение технологий Интернета вещей в военной сфере для целей разведки, наблюдения и других целей, связанных с боевыми действиями. На него сильно влияют будущие перспективы ведения войны в городской среде и включают использование сенсоров, боеприпасов, транспортных средств, роботов, биометрических данных, носимых человеком, и других интеллектуальных технологий, актуальных на поле боя.^[88]

Интернет вещей Battlefield

В Интернет вещей Battlefield (IoBT) - это проект, инициированный и выполняемый Исследовательская лаборатория армии США (ARL) который фокусируется на фундаментальной науке, связанной с IoT, которая расширяет возможности солдат.^[89] В 2017 году ARL запустила Альянс совместных исследований Internet of Battlefield Things (IoBT-CRA), установление рабочего сотрудничества между промышленностью, университетом и исследователями армии для развития теоретических основ технологий Интернета вещей и их приложений в армейских операциях.^[90][91]

Океан вещей

В Океан вещей проект - это DARPA Программа, разработанная для создания Интернета вещей на больших территориях океана с целью сбора, мониторинга и анализа данных об окружающей среде и активности судов. Проект предполагает развертывание около 50 000 буев, в которых размещен комплект пассивных датчиков, которые автономно обнаруживают и отслеживают военные и коммерческие суда в рамках облачной сети.^[92]

Оцифровка продукции

Есть несколько приложений смарт или активная упаковка в котором QR код или же Тег NFC наносится на товар или его упаковку. Сам тег является пассивным, но содержит уникальный идентификатор (обычно URL ), который позволяет пользователю получать доступ к цифровому контенту о продукте через смартфон.^[93] Строго говоря, такие пассивные элементы не являются частью Интернета вещей, но их можно рассматривать как средства, способствующие цифровому взаимодействию.^[94] Термин «Интернет упаковки» был придуман для описания приложений, в которых используются уникальные идентификаторы, для автоматизации цепочек поставок и которые сканируются в больших масштабах потребителями для доступа к цифровому контенту.^[95] Аутентификация уникальных идентификаторов и, следовательно, самого продукта возможна с помощью чувствительного к копированию цифровой водяной знак или же шаблон обнаружения копирования для сканирования при сканировании QR-кода,^[96] в то время как теги NFC могут шифровать связь.^[97]

Тенденции и характеристики

Основная значительная тенденция Интернета вещей в последние годы - взрывной рост устройств, подключаемых к Интернету и управляемых им.^[98] Широкий спектр приложений для технологии IoT означает, что особенности могут сильно отличаться от одного устройства к другому, но есть основные характеристики, общие для большинства.

Интернет вещей создает возможности для более прямой интеграции физического мира в компьютерные системы, что приводит к повышению эффективности, экономическим выгодам и сокращению человеческих усилий.^{[99][100][101][102]}

Количество IoT-устройств увеличилось на 31% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года до 8,4 млрд в 2017 году.^[103] По оценкам, к 2020 году будет 30 миллиардов устройств.^[98] Согласно прогнозам, к 2020 году глобальная рыночная стоимость Интернета вещей достигнет 7,1 триллиона долларов.^[104]

Интеллект

Окружающий интеллект и автономное управление не являются частью первоначальной концепции Интернета вещей. Окружающий интеллект и автономный контроль также не обязательно требуют наличия Интернет-структур. Однако наблюдается сдвиг в исследованиях (такими компаниями, как Intel ) для интеграции концепций IoT и автономного управления, с начальными результатами в этом направлении, рассматривающими объекты как движущую силу для автономного IoT.^[105] Перспективным подходом в этом контексте является глубокое обучение с подкреплением где большинство систем Интернета вещей предоставляют динамическую и интерактивную среду.^[106] Обучение агента (то есть устройства IoT) разумному поведению в такой среде невозможно решить с помощью традиционных алгоритмов машинного обучения, таких как контролируемое обучение. При использовании подхода к обучению с подкреплением обучающийся агент может определять состояние окружающей среды (например, определять температуру дома), выполнять действия (например, поворачивать HVAC включен или выключен) и учиться за счет максимизации накопленных вознаграждений, которые он получает в долгосрочной перспективе.

Интеллект IoT может быть предложен на трех уровнях: устройства IoT, Узлы Edge / Fog, и Облачные вычисления.^[107] Потребность в интеллектуальном управлении и принятии решений на каждом уровне зависит от чувствительности приложения IoT ко времени. Например, камера автономного транспортного средства должна работать в режиме реального времени. обнаружение препятствий чтобы избежать аварии. Такое быстрое принятие решения невозможно за счет передачи данных из транспортного средства в облачные экземпляры и возврата прогнозов обратно в транспортное средство. Вместо этого все операции должны выполняться локально в автомобиле. Интеграция передовых алгоритмов машинного обучения, включая глубокое обучение в устройства IoT - активная область исследований, направленная на приближение интеллектуальных объектов к реальности.Более того, можно получить максимальную отдачу от развертываний IoT за счет анализа данных IoT, извлечения скрытой информации и прогнозирования решений по управлению. В области Интернета вещей используются самые разные методы машинного обучения, начиная от традиционных, таких как регресс, Машина опорных векторов, и случайный лес к продвинутым, таким как сверточные нейронные сети, LSTM, и вариационный автоэнкодер.^[108][107]

В будущем Интернет вещей может быть недетерминированной и открытой сетью, в которой самоорганизованные или интеллектуальные объекты (веб-сервисы, SOA компоненты) и виртуальные объекты (аватары) будут взаимодействовать и смогут действовать независимо (преследуя свои собственные или общие цели) в зависимости от контекста, обстоятельств или окружающей среды. Автономное поведение посредством сбора и обоснования контекстной информации, а также способности объекта обнаруживать изменения в окружающей среде (сбои, влияющие на датчики) и вводить подходящие меры по смягчению, составляют главную исследовательскую тенденцию.^[109] Очевидно, это необходимо для обеспечения доверия к технологии Интернета вещей. Современные продукты и решения IoT на рынке используют множество различных технологий для поддержки таких контекстно-зависимый автоматизация, но требуются более сложные формы интеллекта, позволяющие развертывать сенсорные блоки и интеллектуальные киберфизические системы в реальных средах.^[110]

Архитектура

Эта секция требует внимания эксперта в области технологий. Конкретная проблема: Информация частично устарела, неясна и не цитируется. Требуется больше деталей, но не настолько технических, чтобы другие не поняли это. Технология WikiProject может помочь нанять эксперта. (Июль 2018 г.)

Архитектура системы IoT в упрощенном виде состоит из трех уровней: Уровень 1: устройства, Уровень 2: Край Шлюз и уровень 3: облако.^[111] К устройствам относятся сетевые объекты, такие как датчики и исполнительные механизмы, имеющиеся в оборудовании IIoT, особенно те, которые используют такие протоколы, как Modbus, Bluetooth, Зигби или проприетарные протоколы для подключения к пограничному шлюзу.^[111] Пограничный шлюз состоит из систем агрегации данных датчиков, называемых пограничными шлюзами, которые обеспечивают такую ​​функциональность, как предварительная обработка данных, защита подключения к облаку, использование таких систем, как WebSockets, концентратор событий и, в некоторых случаях, пограничная аналитика или туманные вычисления.^[111] Уровень пограничного шлюза также необходим для предоставления общего представления об устройствах верхним уровням для облегчения управления. Последний уровень включает облачное приложение, созданное для IIoT с использованием архитектуры микросервисов, которые обычно многоязычны и по своей природе безопасны с использованием HTTPS /OAuth. Он включает в себя различные база данных системы, которые хранят данные датчиков, такие как базы данных временных рядов или хранилища активов, использующие серверные системы хранения данных (например, Cassandra, PostgreSQL).^[111] Облачный уровень в большинстве облачных систем IoT включает систему очередей событий и обмена сообщениями, которая обрабатывает обмен данными на всех уровнях.^[112] Некоторые эксперты классифицировали три уровня в системе IIoT как граничные, платформенные и корпоративные, которые связаны друг с другом посредством бесконтактной сети, сети доступа и сервисной сети соответственно.^[113]

Основываясь на Интернете вещей, паутина вещей - это архитектура прикладного уровня Интернета вещей, направленная на конвергенцию данных с устройств IoT в веб-приложения для создания инновационных сценариев использования. Чтобы программировать и контролировать поток информации в Интернете вещей, прогнозируемое архитектурное направление называется BPM везде который представляет собой сочетание традиционного управления процессами с интеллектуальным анализом процессов и специальных возможностей для автоматизации управления большим количеством скоординированных устройств.^{[нужна цитата ]}

Сетевая архитектура

Интернет вещей требует огромной масштабируемости в сетевом пространстве, чтобы справиться с ростом количества устройств.^[114] IETF 6LoWPAN будет использоваться для подключения устройств к IP-сетям. С миллиардами устройств^[115] добавляется в Интернет-пространство, IPv6 будет играть важную роль в обеспечении масштабируемости сетевого уровня. Протокол ограниченного приложения IETF, ZeroMQ, и MQTT обеспечит легкий перенос данных.

Туманные вычисления является жизнеспособной альтернативой для предотвращения такого большого всплеска потока данных через Интернет.^[116] В крайние устройства 'вычислительные возможности для анализа и обработки данных крайне ограничены. Ограниченная вычислительная мощность - ключевой атрибут устройств IoT, поскольку их цель - предоставлять данные о физических объектах, оставаясь при этом автономными. При высоких требованиях к обработке требуется больше энергии аккумулятора, что ухудшает работу Интернета вещей. Масштабируемость проста, поскольку устройства IoT просто передают данные через Интернет на сервер с достаточной вычислительной мощностью.^[117]

Сложность

В полуоткрытых или замкнутых циклах (т. Е. Цепочках создания стоимости, когда может быть решена глобальная окончательность) IoT часто рассматривается и изучается как сложная система^[118] из-за огромного количества различных связей, взаимодействий между автономными участниками и его способности интегрировать новых участников. На общем этапе (полностью разомкнутый цикл) это, вероятно, будет рассматриваться как хаотичный окружающая среда (поскольку системы С практической точки зрения, не все элементы Интернета вещей работают в глобальном публичном пространстве. Подсистемы часто внедряются для снижения рисков конфиденциальности, контроля и надежности. Например, домашняя робототехника (домотика), работающая внутри умного дома, может обмениваться данными только внутри и быть доступной через локальная сеть.^[119] Управление высокодинамичной специализированной сетью вещей / устройств IoT - сложная задача с традиционной сетевой архитектурой. Программно-определяемая сеть (SDN) обеспечивает гибкое динамическое решение, которое может удовлетворить особые требования разнообразия инновационных приложений IoT.^[120]

Соображения по размеру

Интернет вещей закодирует от 50 до 100 триллионов объектов и сможет отслеживать их перемещение. Каждый человек в исследуемой городской среде окружен от 1000 до 5000 отслеживаемых объектов.^[121] В 2015 году в домах людей было уже 83 миллиона умных устройств. Ожидается, что к 2020 году это число вырастет до 193 миллионов устройств.^[24]

Число устройств с возможностью подключения к Интернету выросло на 31% с 2016 по 2017 год и достигло 8,4 миллиарда.^[103]

Соображения относительно места

В Интернете вещей точное географическое расположение объекта, а также точные географические размеры объекта будут иметь решающее значение.^[122] Следовательно, факты о предмете, такие как его местоположение во времени и пространстве, менее критичны для отслеживания, потому что человек, обрабатывающий информацию, может решить, была ли эта информация важна для предпринимаемых действий, и если да, добавить недостающую информацию (или решите не предпринимать действий). (Обратите внимание, что некоторые вещи в Интернете вещей будут датчиками, и обычно важно их расположение.^[123]) GeoWeb и Цифровая Земля многообещающие приложения, которые становятся возможными, когда вещи могут быть организованы и связаны местоположением. Однако проблемы, которые остаются, включают ограничения переменных пространственных масштабов, необходимость обрабатывать огромные объемы данных и индексацию для быстрого поиска и операций с соседями. В Интернете вещей, если объекты могут действовать по собственной инициативе, эта роль посредника, ориентированная на человека, устраняется. Таким образом, пространственно-временному контексту, который мы, люди, принимаем как должное, должна быть отведена центральная роль в этой информационной экосистеме. Подобно тому, как стандарты играют ключевую роль в Интернете и Интернете, геопространственные стандарты будут играть ключевую роль в Интернете вещей.^[124][125]

Решение «корзины пультов»

Многие устройства IoT могут занять часть этого рынка. Жан-Луи Гассе (Команда первых выпускников Apple и соучредитель BeOS) затронула эту тему в статье о Понедельник Примечание,^[126] где он предсказывает, что наиболее вероятной проблемой будет то, что он называет проблемой «корзины пультов», где у нас будут сотни приложений для взаимодействия с сотнями устройств, которые не используют протоколы для общения друг с другом.^[126] Для улучшения взаимодействия с пользователем некоторые технологические лидеры объединяют усилия для создания стандартов связи между устройствами, чтобы решить эту проблему. Другие обращаются к концепции прогнозирующего взаимодействия устройств, «когда собранные данные используются для прогнозирования и запуска действий на определенных устройствах», заставляя их работать вместе.^[127]

Включение технологий для Интернета вещей

Есть много технологий, которые делают возможным IoT. Решающее значение для этой области имеет сеть, используемая для связи между устройствами в установке IoT, роль, которую могут выполнять несколько беспроводных или проводных технологий:^{[128][129][130]}

Адресуемость

Первоначальная идея Центр автоидентификации основан на RFID-метках и отличной идентификации через Электронный код продукта. Это превратилось в объекты, имеющие IP-адрес или URI.^[131] Альтернативный взгляд из мира Семантическая сеть^[132] вместо этого сосредотачивается на том, чтобы сделать все (а не только электронные, интеллектуальные или с поддержкой RFID) адресуемыми с помощью существующих протоколов именования, таких как URI. Сами объекты не взаимодействуют, но теперь к ним могут обращаться другие агенты, такие как мощные централизованные серверы, действующие от имени своих владельцев-людей.^[133] Интеграция с Интернетом подразумевает, что устройства будут использовать айпи адрес как отдельный идентификатор. Из-за ограниченное адресное пространство из IPv4 (что позволяет использовать 4,3 миллиарда различных адресов), объекты в IoT должны будут использовать новое поколение Интернет-протокола (IPv6 ) для масштабирования до чрезвычайно большого требуемого адресного пространства.^{[134][135][136]}Устройства Интернета вещей дополнительно выиграют от автоконфигурации адресов без сохранения состояния, присутствующей в IPv6,^[137] так как это снижает накладные расходы на настройку хостов,^[135] и IETF 6LoWPAN сжатие заголовка. В значительной степени будущее Интернета вещей невозможно без поддержки IPv6; и, следовательно, глобальное принятие IPv6 в ближайшие годы будет иметь решающее значение для успешного развития Интернета вещей в будущем.^[136]

Уровень приложения

• ADRC^[138] определяет протокол прикладного уровня и вспомогательную структуру для реализации приложений IoT.

Беспроводная связь малого радиуса действия

• Ячеистая сеть Bluetooth - Спецификация, обеспечивающая вариант ячеистой сети для Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE) с увеличенным количеством узлов и стандартизированным прикладным уровнем (Модели).
• Световая точность (Li-Fi) - Технология беспроводной связи, аналогичная стандарту Wi-Fi, но с использованием связь в видимом свете для увеличения пропускной способности.
• Связь ближнего поля (NFC) - протоколы связи, позволяющие двум электронным устройствам обмениваться данными в пределах 4 см.
• Определение радиочастоты (RFID) - технология, использующая электромагнитные поля для чтения данных, хранящихся в тегах, встроенных в другие элементы.
• Вай фай - Технологии для локальная сеть на основе IEEE 802.11 стандарт, где устройства могут обмениваться данными через общую точку доступа или напрямую между отдельными устройствами.
• ZigBee - Протоколы связи для личная сеть основан на стандарте IEEE 802.15.4, обеспечивая низкое энергопотребление, низкую скорость передачи данных, низкую стоимость и высокую пропускную способность.
• Z-волна – Беспроводной протокол связи, используемый в основном для Домашняя автоматизация и приложения безопасности

Беспроводная связь среднего радиуса действия

• LTE-Advanced - Спецификация высокоскоростной связи для мобильных сетей. Обеспечивает усовершенствования LTE стандарт с расширенным покрытием, более высокой пропускной способностью и меньшей задержкой.
• 5G - Беспроводные сети 5G могут использоваться для удовлетворения высоких требований к связи IoT и подключения большого количества устройств IoT, даже когда они находятся в движении.^[139]

Беспроводная связь большого радиуса действия

• Глобальные сети с низким энергопотреблением (LPWAN) - Беспроводные сети, разработанные для обеспечения связи на большие расстояния с низкой скоростью передачи данных, что снижает мощность и стоимость передачи. Доступные технологии и протоколы LPWAN: LoRaWan, Sigfox, NB-IoT, Невесомая, РПМА.
• Терминал с очень малой апертурой (VSAT) - спутник коммуникационные технологии с использованием небольших тарелочные антенны за узкополосный и широкополосный данные.

Проводной

• Ethernet - Сетевой стандарт общего назначения, использующий витая пара и оптоволокно ссылки в сочетании с узлы или же переключатели.
• Связь по ЛЭП (PLC) - коммуникационные технологии, использующие электропроводку для передачи энергии и данных. Технические характеристики, такие как HomePlug или же G.hn использовать ПЛК для сетевых устройств IoT.

Стандарты и организации по стандартизации

Эта секция нуждается в расширении. Вы можете помочь добавляя к этому. (Сентябрь 2016)

Это список технические стандарты для Интернета вещей, большинство из которых открытые стандарты, а организации по стандартизации которые стремятся их успешно установить.^[140][141]

Политика и гражданская активность

Некоторые ученые и активисты утверждают, что Интернет вещей можно использовать для создания новых моделей гражданского участия, если сети устройств могут быть открыты для пользовательского контроля и совместимых платформ. Филип Н. Ховард, профессор и автор, пишет, что политическая жизнь как в демократических, так и в авторитарных режимах будет определяться тем, как Интернет вещей будет использоваться для гражданской активности. Он утверждает, что для этого любое подключенное устройство должно иметь возможность раскрывать список «конечных бенефициаров» данных его датчиков, а отдельные граждане должны иметь возможность добавлять новые организации в список бенефициаров. Кроме того, он утверждает, что группам гражданского общества необходимо начать разработку своей стратегии Интернета вещей для использования данных и взаимодействия с общественностью.^[146]

Государственное регулирование IoT

Одним из ключевых драйверов Интернета вещей являются данные. Успех идеи подключения устройств для повышения их эффективности зависит от доступа к данным, их хранения и обработки. Для этого компании, работающие над IoT, собирают данные из нескольких источников и хранят их в своей облачной сети для дальнейшей обработки. Это оставляет двери широко открытыми для угроз конфиденциальности и безопасности, а также для уязвимости нескольких систем.^[147] Другие проблемы связаны с выбором потребителя и правом собственности на данные.^[148] и как это используется. Несмотря на то, что все еще находятся в зачаточном состоянии, правила и управление в отношении этих вопросов конфиденциальности, безопасности и владения данными продолжают развиваться.^{[149][150][151]} Регулирование IoT зависит от страны. Некоторые примеры законодательства, имеющего отношение к конфиденциальности и сбору данных: Закон США о конфиденциальности 1974 г., Руководящие принципы ОЭСР по защите конфиденциальности и трансграничных потоков личных данных 1980 г. и Директива ЕС 95/46 / EC 1995 г.^[152]

Текущая нормативно-правовая среда:

Отчет, опубликованный Федеральная торговая комиссия (FTC) в январе 2015 г. дала следующие три рекомендации:^[153]

• Безопасность данных - Во время разработки IoT компании должны обеспечить постоянную безопасность сбора, хранения и обработки данных. Компаниям следует применять подход «глубокоэшелонированной защиты» и шифровать данные на каждом этапе.^[154]
• Согласие на данные - пользователи должны иметь право выбора, какими данными они делятся с компаниями Интернета вещей, и пользователи должны быть проинформированы, если их данные будут раскрыты.
• Минимизация данных - компании Интернета вещей должны собирать только те данные, которые им необходимы, и хранить собранную информацию только в течение ограниченного времени.

Однако на данный момент FTC остановился на том, чтобы просто дать рекомендации. Согласно анализу FTC, существующая структура, состоящая из Закон FTC, то Закон о справедливой кредитной отчетности, а Закон о защите конфиденциальности детей в Интернете Наряду с развитием просвещения потребителей и бизнес-рекомендаций, участие в многосторонних усилиях и информационно-разъяснительная работа с другими агентствами на федеральном, государственном и местном уровнях является достаточным для защиты прав потребителей.^[155]

Постановление Сената, принятое в марте 2015 года, уже находится на рассмотрении Конгресса.^[156] В этой резолюции признается необходимость разработки национальной политики в области Интернета вещей и вопросов конфиденциальности, безопасности и спектра. Кроме того, чтобы придать импульс экосистеме IoT, в марте 2016 года двухпартийная группа из четырех сенаторов предложила законопроект «О развитии инноваций и развитии Интернета вещей» (DIGIT), чтобы направить Федеральная комиссия связи чтобы оценить потребность в большем спектре для подключения устройств IoT.

Принят 28 сентября 2018 г., Законопроект Сената № 327.^[157] вступает в силу 1 января 2020 года. Закон требует "изготовитель подключенного устройства, в соответствии с определением этих терминов, для оснащения устройства разумной функцией безопасности или функциями, соответствующими характеру и функциям устройства, соответствующей информации, которую оно может собирать, содержать или передавать, и предназначены для защиты устройства и любой информации, содержащейся в нем, от несанкционированного доступа, уничтожения, использования, модификации или раскрытия,"

В настоящее время устанавливается несколько стандартов для индустрии Интернета вещей в отношении автомобилей, поскольку большинство проблем, возникающих при использовании подключенных автомобилей, также применимо к устройствам здравоохранения. Фактически, Национальная администрация безопасности дорожного движения (NHTSA) готовит руководящие принципы кибербезопасности и базу данных передового опыта, чтобы сделать автомобильные компьютерные системы более безопасными.^[158]

В недавнем отчете Всемирного банка исследуются проблемы и возможности внедрения Интернета вещей государством.^[159] К ним относятся -

• Еще первые дни для IoT в правительстве
• Недостаточно развитая политика и нормативно-правовая база
• Неясные бизнес-модели, несмотря на сильное ценностное предложение
• Ясный институциональный пробел и пробелы в потенциале в правительстве И частном секторе
• Непоследовательный оценка данных и управление
• Инфраструктура - главный барьер
• Правительство как инструмент
• Наиболее успешные пилоты обладают общими характеристиками (государственно-частное партнерство, местность, лидерство)

Критика, проблемы и споры

Фрагментация платформы

Интернет вещей страдает от фрагментация платформы, отсутствие взаимодействия и общие технические стандарты^{[160][161][162][163][164][165][166][чрезмерное цитирование ]} ситуация, когда разнообразие устройств IoT, как с точки зрения аппаратных вариаций, так и различий в программном обеспечении, работающем на них, делает задачу разработки приложений, которые работают согласованно между различными несовместимыми технологиями экосистемы жесткий.^[1] Например, беспроводное подключение для устройств IoT может быть выполнено с помощью Bluetooth, Зигби, Z-волна, LoRa, NB-IoT, Кошка M1 а также полностью кастомные фирменные радиостанции - каждая со своими достоинствами и недостатками; и уникальная экосистема поддержки.^[167]

Интернет вещей аморфные вычисления природа также является проблемой для безопасности, поскольку исправления ошибок, обнаруженных в основной операционной системе, часто не достигают пользователей старых и недорогих устройств.^{[168][169][170]} Одна группа исследователей утверждает, что из-за того, что производители не поддерживают старые устройства исправлениями и обновлениями, более 87% активных Android-устройств остаются уязвимыми.^[171][172]

Конфиденциальность, автономия и контроль

Филип Н. Ховард, профессор и автор, пишет, что Интернет вещей предлагает огромный потенциал для расширения прав и возможностей граждан, повышения прозрачности правительства и расширения доступ к информации. Однако Ховард предупреждает, что угрозы конфиденциальности огромны, как и возможность социального контроля и политических манипуляций.^[173]

Опасения по поводу конфиденциальности заставили многих задуматься о возможности того, что инфраструктуры больших данных, такие как Интернет вещей и сбор данных по своей природе несовместимы с конфиденциальностью.^[174] Ключевые проблемы растущей цифровизации в водном, транспортном и энергетическом секторах связаны с конфиденциальностью и информационная безопасность которые требуют адекватной реакции как со стороны исследователей, так и со стороны политиков.^[175]

Писатель Адам Гринфилд утверждает, что технологии IoT не только вторгаются в общественное пространство, но также используются для закрепления нормативного поведения, ссылаясь на рекламные щиты со скрытыми камерами, которые отслеживают демографические данные прохожих, которые останавливались, чтобы прочитать рекламу.

Совет по Интернету вещей сравнил рост распространенности цифровое наблюдение из-за Интернета вещей к концептуальному паноптикум описанный Джереми Бентам в 18 веке.^[176] Утверждение защищали труды французских философов. Мишель Фуко и Жиль Делёз. В Дисциплина и наказание: рождение тюрьмы Фуко утверждает, что паноптикум был центральным элементом дисциплинарного общества, развившегося в Индустриальная эра.^[177] Фуко также утверждал, что дисциплинарные системы, установленные на фабриках и в школе, отражают видение Бентама. паноптизм.^[177] В своей статье 1992 года «Постскриптумы об обществах контроля» Делёз писал, что дисциплинарное общество перешло в общество контроля, с компьютер замена паноптикум как инструмент дисциплины и контроля, сохраняя при этом качества, близкие к паноптицизму.^[178]

Питер-Поль Вербеек, профессор философии технологий Университет Твенте, Нидерланды, пишет, что технологии уже влияют на принятие нами моральных решений, что, в свою очередь, влияет на свободу действий, конфиденциальность и автономию человека. Он предостерегает от рассмотрения технологий просто как человеческого инструмента и рекомендует вместо этого рассматривать их как активный агент.^[179]

Джастин Брукман из Центр демократии и технологий, выразил озабоченность по поводу влияния Интернета вещей на конфиденциальность потребителей, говоря, что «есть люди в коммерческом пространстве, которые говорят:« О, большие данные - что ж, давайте собираем все, храним их вечно, мы заплатим за то, чтобы кто-то подумал о безопасности позже ». Вопрос в том, хотим ли мы иметь какие-то политические рамки, чтобы ограничить это ».^[180]

Тим О'Рейли считает, что способы, которыми компании продают устройства Интернета вещей потребителям, неуместны, опровергая мнение о том, что Интернет вещей - это повышение эффективности за счет подключения всех видов устройств к сети, и постулируя, что «Интернет вещей на самом деле связан с человеческими дополнениями. иметь датчики и данные, управляющие принятием решений ".^[181]

Редакции на ПРОВОДНОЙ также выразили озабоченность, заявив: «То, что вы собираетесь потерять, - это ваша конфиденциальность. На самом деле, это еще хуже. Вы не просто потеряете свою конфиденциальность, вам придется следить за самой концепцией конфиденциальности быть переписанным у вас под носом ".^[182]

В Американский союз гражданских свобод (ACLU) выразил обеспокоенность по поводу способности Интернета вещей ослабить контроль людей над своей жизнью. ACLU пишет, что «просто невозможно предсказать, как эти огромные полномочия - непропорционально накапливающиеся в руках корпораций, стремящихся к финансовым преимуществам, и правительств, жаждущих еще большего контроля, - будут использованы. Скорее всего, большие данные и Интернет вещей усложнят задачу. чтобы мы могли контролировать свою жизнь, поскольку мы становимся все более прозрачными для могущественных корпораций и государственных учреждений, которые становятся для нас все более непрозрачными ".^[183]

В ответ на растущую обеспокоенность по поводу конфиденциальности и умные технологии, в 2007 г. Британское правительство заявил, что это будет следовать формальному Конфиденциальность по дизайну принципы реализации своей программы интеллектуального учета. Программа приведет к замене традиционных измерители мощности с интеллектуальными измерителями мощности, которые могут более точно отслеживать и контролировать потребление энергии.^[184] Тем не менее Британское компьютерное общество сомнительно, что эти принципы когда-либо были реализованы.^[185] В 2009 г. Голландский парламент отклонили аналогичную программу интеллектуального учета, обосновывая свое решение соображениями конфиденциальности. Позднее голландская программа была пересмотрена и принята в 2011 году.^[185]

Хранилище данных

Перед производителями приложений Интернета вещей стоит задача: чистый, обрабатывать и интерпретировать огромное количество данных, собираемых датчиками. Предлагается решение для аналитики информации, которое называется беспроводными сенсорными сетями.^[186] Эти сети обмениваются данными между узлами датчиков, которые отправляются в распределенную систему для анализа сенсорных данных.^[187]

Еще одна проблема - это хранение большого количества данных. В зависимости от приложения могут быть высокие требования к сбору данных, что, в свою очередь, приводит к высоким требованиям к хранению. В настоящее время на Интернет уже приходится 5% всей вырабатываемой энергии,^[186] и "непростая задача" заставить устройства IoT собирать и даже хранить данные все еще остается.^[188]

Безопасность

Безопасность - это самая большая проблема при внедрении технологии Интернета вещей,^[189] с опасениями, что быстрое развитие происходит без должного учета серьезных проблем безопасности.^[190] и нормативные изменения, которые могут потребоваться.^[191][192]

Большинство технических проблем безопасности аналогичны проблемам обычных серверов, рабочих станций и смартфонов.^[193] и включать слабую аутентификацию, забыть изменить учетные данные по умолчанию, незашифрованные сообщения, отправленные между устройствами, SQL-инъекции и плохая обработка обновлений безопасности.^[194] Однако многие устройства IoT имеют серьезные операционные ограничения на доступную им вычислительную мощность. Эти ограничения часто не позволяют им напрямую использовать базовые меры безопасности, такие как внедрение брандмауэров или использование надежных криптосистем для шифрования их связи с другими устройствами.^[195] - а низкая цена и ориентированность на потребителя многих устройств делают надежную систему исправлений безопасности необычной.^[196]

Устройства Интернета вещей также имеют доступ к новым областям данных и часто могут управлять физическими устройствами,^[197] так что даже к 2014 году можно было сказать, что многие устройства, подключенные к Интернету, уже могли «шпионить за людьми в их собственных домах», включая телевизоры, кухонные приборы,^[198] камеры и термостаты.^[199] Было показано, что управляемые компьютером устройства в автомобилях, такие как тормоза, двигатель, замки, спусковые механизмы капота и багажника, звуковой сигнал, обогреватель и приборная панель, уязвимы для злоумышленников, имеющих доступ к бортовой сети. В некоторых случаях компьютерные системы автомобиля подключаются к Интернету, что позволяет использовать их удаленно.^[200] К 2008 году исследователи безопасности продемонстрировали возможность удаленного управления кардиостимуляторами без каких-либо полномочий. Позже хакеры продемонстрировали удаленное управление инсулиновыми помпами^[201] и имплантируемые кардиовертеры-дефибрилляторы.^[202]

Плохо защищенные интернет-устройства IoT также могут быть взломаны, чтобы атаковать других. В 2016 г. распределенная атака отказа в обслуживании на базе Интернета вещей устройства, на которых запущен Mirai вредоносное ПО снял DNS-провайдера и основные веб-сайты.^[203] В Ботнет Mirai за первые 20 часов заразили около 65000 устройств Интернета вещей.^[204] В конце концов количество заражений увеличилось примерно до 200 000–300 000 случаев.^[204] На Бразилию, Колумбию и Вьетнам пришлось 41,5% инфицированных.^[204] Ботнет Mirai выделил определенные устройства IoT, состоящие из видеорегистраторов, IP-камер, маршрутизаторов и принтеров.^[204] Ведущие поставщики, которые содержали наиболее зараженные устройства, были определены как Dahua, Huawei, ZTE, Cisco, ZyXEL и MikroTik..^[204] В мае 2017 года Джунаде Али, компьютерный ученый из Cloudflare отметил, что собственные уязвимости DDoS существуют в устройствах IoT из-за плохой реализации Шаблон публикации – подписки.^[205][206] Подобные атаки заставили экспертов по безопасности рассматривать IoT как реальную угрозу для интернет-сервисов.^[207]

Соединенные штаты. Национальный совет разведки в несекретном отчете утверждает, что было бы трудно отказать в доступе к сетям датчиков и дистанционно управляемым объектам со стороны врагов Соединенных Штатов, преступников и интриганов ... Открытый рынок агрегированных данных датчиков мог бы служить интересам коммерции и безопасности не меньше, чем помогает преступникам и шпионам выявлять уязвимые цели. Таким образом, массовая параллельная сенсор слияния может подорвать социальную сплоченность, если окажется, что она в корне несовместима с гарантиями Четвертой поправки против необоснованного поиска ».^[208] В целом разведывательное сообщество рассматривает Интернет вещей как богатый источник данных.^[209]

31 января 2019 года газета Washington Post опубликовала статью о проблемах безопасности и этических проблемах, которые могут возникнуть с дверными звонками и камерами Интернета вещей: «В прошлом месяце Ring поймали, позволив своей команде в Украине просматривать и комментировать определенные видео пользователей; компания заявляет, что просматривает только общедоступные видео и видео от владельцев Ring, давших согласие. Буквально на прошлой неделе камера Nest в калифорнийской семье позволила хакеру взять на себя управление и транслировать поддельные звуковые предупреждения о ракетной атаке, не говоря уже о том, чтобы заглядывать в них, когда они использовали ненадежный пароль "^[210]

На опасения по поводу безопасности были получены разные ответы. Фонд безопасности Интернета вещей (IoTSF) был основан 23 сентября 2015 года с миссией по обеспечению безопасности Интернета вещей путем распространения знаний и передового опыта. Его учредительный совет состоит из поставщиков технологий и телекоммуникационных компаний. Кроме того, крупные ИТ-компании постоянно разрабатывают инновационные решения для обеспечения безопасности устройств Интернета вещей. В 2017 году Mozilla запустила Вещи проекта, который позволяет маршрутизировать устройства Интернета вещей через безопасный шлюз Web of Things.^[211] По оценкам KBV Research,^[212] общий рынок безопасности Интернета вещей^[213] будет расти на 27,9% в течение 2016–2022 годов в результате растущих проблем с инфраструктурой и диверсификации использования Интернета вещей.^[214][215]

Некоторые утверждают, что государственное регулирование необходимо для защиты устройств IoT и Интернета в целом, поскольку рыночных стимулов для защиты устройств IoT недостаточно.^{[216][191][192]} Было обнаружено, что из-за природы большинства плат разработки IoT они генерируют предсказуемые и слабые ключи, которые упрощают использование атак MiTM. Однако многие исследователи предлагали различные подходы к усилению защиты для решения проблемы слабой реализации SSH и слабых ключей.^[217]

Безопасность

Системы Интернета вещей обычно управляются управляемыми событиями интеллектуальными приложениями, которые принимают в качестве входных данных считываемые данные, вводимые пользователем данные или другие внешние триггеры (из Интернета) и управляют одним или несколькими исполнительными механизмами для обеспечения различных форм автоматизации.^[218] Примеры датчики включают детекторы дыма, датчики движения и контактные датчики. Примеры приводов включают интеллектуальные замки, интеллектуальные розетки и органы управления дверьми. Популярные платформы управления, на которых сторонние разработчики могут создавать интеллектуальные приложения, которые взаимодействуют с этими датчиками и исполнительными механизмами по беспроводной сети, включают SmartThings от Samsung,^[219] HomeKit от Apple,^[220] и Amazon Alexa,^[221] среди прочего.

Проблема, характерная для систем IoT, заключается в том, что приложения с ошибками, непредвиденное плохое взаимодействие приложений или сбои устройства / связи могут вызывать небезопасные и опасные физические состояния, например, «открыть входную дверь, когда никого нет дома» или «выключить обогреватель. когда температура ниже 0 градусов по Цельсию и люди спят по ночам ».^[218] Для обнаружения недостатков, которые приводят к таким состояниям, требуется целостное представление об установленных приложениях, компонентах устройств, их конфигурациях и, что более важно, о том, как они взаимодействуют. Недавно исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде предложили IotSan, новую практическую систему, которая использует проверку модели в качестве строительного блока для выявления недостатков «уровня взаимодействия» путем выявления событий, которые могут привести систему к небезопасному состоянию.^[218] Они оценили IotSan на платформе Samsung SmartThings. Из 76 настроенных вручную систем IotSan обнаруживает 147 уязвимостей (т. Е. Нарушений безопасных физических состояний / свойств).

Дизайн

Учитывая повсеместное признание эволюционирующего характера разработки и управления Интернетом вещей, устойчивое и безопасное развертывание решений IoT должно быть спроектировано с учетом «анархической масштабируемости».^[222] Применение концепции анархической масштабируемости может быть распространено на физические системы (т. Е. Управляемые объекты реального мира), поскольку эти системы спроектированы с учетом неопределенности будущего управления. Такая жесткая анархическая масштабируемость, таким образом, открывает путь к полной реализации потенциала решений Интернета вещей путем выборочного ограничения физических систем, позволяющих использовать все режимы управления без риска физического сбоя.^[222]

Ученый-компьютерщик из Университета Брауна Майкл Литтман утверждает, что успешное внедрение Интернета вещей требует учета удобства использования интерфейса, а также самой технологии. Эти интерфейсы должны быть не только более удобными для пользователя, но и более интегрированными: «Если пользователям необходимо изучить различные интерфейсы для своих пылесосов, замков, разбрызгивателей, светильников и кофеварок, трудно сказать, что их жизнь была стало проще ".^[223]

Воздействие на экологическую устойчивость

Проблемы, связанные с технологиями Интернета вещей, связаны с воздействием на окружающую среду производства, использования и возможной утилизации всех этих устройств с высоким содержанием полупроводников.^[224] Современная электроника изобилует широким спектром тяжелых и редкоземельных металлов, а также высокотоксичных синтетических химикатов. Из-за этого их крайне сложно переработать должным образом. Электронные компоненты часто сжигают или помещают на обычные свалки. Кроме того, человеческие и экологические издержки добычи редкоземельных металлов, которые являются неотъемлемой частью современных электронных компонентов, продолжают расти. Это приводит к возникновению в обществе вопросов относительно воздействия устройств IoT на окружающую среду в течение их срока службы.^[225]

Хотя в некоторых случаях устройства IoT могут помочь снизить энергопотребление определенных приложений, влияние подключения миллиардов устройств и потребления энергии от батарей и сети будет иметь огромное влияние на потребление энергии и выбросы CO2. Технология, разработанная Omniflow ^[226] Внутри защитной оболочки могут быть размещены все виды устройств IoT с питанием от постоянного тока, которые также интегрируют выработку электроэнергии с помощью встроенной вертикальной ветряной турбины и солнечной фотоэлектрической батареи, а также накопление энергии с использованием встроенных батарей.

Умышленное устаревание устройств

В Фонд электронных рубежей высказал опасения, что компании могут использовать технологии, необходимые для поддержки подключенных устройств, для намеренного отключения или "кирпич "устройства своих клиентов через удаленное обновление программного обеспечения или отключение службы, необходимой для работы устройства. В одном примере Домашняя автоматизация устройства, проданные с обещанием "бессрочной подписки", стали бесполезными после Nest Labs приобрела Revolv и приняла решение отключить центральные серверы, на которых работали устройства Revolv.^[227] Поскольку Nest - это компания, принадлежащая Алфавит (Google материнская компания), EFF утверждает, что это создает «ужасный прецедент для компании, стремящейся продавать беспилотные автомобили, медицинские устройства и другие высококачественные гаджеты, которые могут иметь важное значение для жизни или физической безопасности человека».^[228]

Владельцы должны иметь возможность направлять свои устройства на другой сервер или совместно работать над улучшенным программным обеспечением. Но такие действия нарушают США. DMCA раздел 1201, в котором есть исключение только для «местного использования». Это вынуждает мастеров, желающих продолжать использовать собственное оборудование, в серую зону. EFF считает, что покупатели должны отказываться от электроники и программного обеспечения, в которых желания производителя важнее собственных.^[228]

Примеры постпродажных манипуляций включают: Google Nest Revolv, отключены настройки приватности на Android, Отключение Sony Linux на PlayStation 3, принудительно EULA на Wii U.^[228]

Запутанная терминология

Кевин Лонерган в Информационный век, журнал о бизнес-технологиях, назвал термины, относящиеся к IoT, «терминологическим зоопарком».^[229] Отсутствие четкой терминологии не является «полезным с практической точки зрения» и «источником путаницы для конечного пользователя».^[229] Компания, работающая в сфере Интернета вещей, может заниматься чем угодно, связанным с сенсорными технологиями, сетями, встроенными системами или аналитикой.^[229] По словам Лонергана, термин IoT был придуман до того, как появились смартфоны, планшеты и устройства в том виде, в каком мы их знаем сегодня, и существует длинный список терминов с различной степенью совпадения и совпадения. технологическая конвергенция: Интернет вещей, Интернет всего (IoE), Интернет товаров (цепочка поставок), промышленный Интернет, всеобъемлющие вычисления, всепроникающее зондирование, повсеместные вычисления, киберфизические системы (CPS), беспроводные сенсорные сети (WSN), умные объекты, цифровой двойник, киберобъекты или аватары,^[118] взаимодействующие объекты, машина к машине (M2M), окружающий интеллект (AmI), Операционная технология (OT), и информационные технологии (ЭТО).^[229] Что касается IIoT, промышленной подобласти IoT, Консорциум промышленного Интернета Рабочая группа по словарю создала «общий и многоразовый словарь терминов»^[230] обеспечить «последовательную терминологию»^[230][231] в публикациях, выпущенных Консорциумом промышленного Интернета. IoT One создал базу данных терминов IoT, включая уведомление о новом сроке^[232] чтобы получать уведомления о публикации нового термина. По состоянию на март 2020 г.^{[Обновить]}эта база данных объединяет 807 терминов, связанных с IoT, при этом материал остается «прозрачным и всеобъемлющим».^[233][234]

Барьеры внедрения Интернета вещей

Генеральный директор GE Digital Уильям Рух рассказывает о первых попытках GE закрепиться на рынке услуг Интернета вещей IEEE Computer Society Конференция TechIgnite

Отсутствие взаимодействия и нечеткие ценностные предложения

Несмотря на общую веру в потенциал Интернета вещей, лидеры отрасли и потребители сталкиваются с препятствиями на пути более широкого внедрения технологий Интернета вещей. Майк Фарли спорил Forbes что в то время как решения IoT обращаются к ранние последователи, им либо не хватает функциональной совместимости, либо они не имеют ясного сценария использования для конечных пользователей.^[235] Исследование Ericsson, посвященное внедрению Интернета вещей в датских компаниях, показывает, что многие из них пытаются «точно определить, в чем заключается ценность Интернета вещей для них».^[236]

Проблемы конфиденциальности и безопасности

Что касается Интернета вещей, информация о повседневной жизни пользователя собирается, чтобы «вещи» вокруг пользователя могли взаимодействовать для предоставления более качественных услуг, соответствующих личным предпочтениям.^[237] Когда собранная информация, подробно описывающая пользователя, проходит через несколько хмель в сети, из-за разнообразной интеграции услуг, устройств и сети, информация, хранящаяся на устройстве, уязвима для нарушение конфиденциальности путем компрометации узлов, существующих в сети IoT.^[238]

Например, 21 октября 2016 г. Распределенный отказ в обслуживании (DDoS) атаки на системы, управляемые система доменных имен провайдер Dyn, что привело к недоступности нескольких веб-сайтов, таких как GitHub, Twitter, и другие. Эта атака выполняется через ботнет состоящий из большого количества IoT-устройств, включая IP-камеры, шлюзы, и даже радионяни.^[239]

По сути, система IOT требует 4 цели безопасности: (1) данные конфиденциальность: неавторизованные стороны не могут иметь доступ к передаваемым и сохраненным данным. (2) данные честность: преднамеренное и непреднамеренное коррупция передаваемых и сохраненных данных должны быть обнаружены. (3)неотречение: отправитель не может отрицать, что отправил данное сообщение. (4) доступность данных: переданные и сохраненные данные должны быть доступны авторизованным сторонам даже с отказ в обслуживании (DOS) атаки.^[240]

Положения о конфиденциальности информации также требуют от организаций соблюдения «разумной безопасности». SB-327 Калифорния. Конфиденциальность информации: подключенные устройства. "потребует от производителя подключенного устройства, в соответствии с определением этих терминов, оснастить устройство разумной функцией безопасности или функциями, соответствующими характеру и функциям устройства, соответствующей информации, которую оно может собирать, содержать или передавать и защищать устройство и любую информацию, содержащуюся в нем, от несанкционированного доступа, уничтожения, использования, модификации или раскрытия, как указано ».^[241] Поскольку среда каждой организации уникальна, может оказаться непросто продемонстрировать, что такое «разумная безопасность» и какие потенциальные риски могут быть связаны с бизнесом. Орегон HB 2395 также "Требуется лицо, которое производит, продает или предлагает продать подключенное устройство] производитель оснастить подключенное устройство разумными функциями безопасности, защищающими подключенное устройство и информация о подключенном устройстве собирает, содержит, хранит или передает] магазины от доступа, уничтожения, изменения, использования или раскрытия без разрешения потребителя ".^[242]

Традиционная структура управления

Город Интернета вещей в Ханчжоу, Китай

Исследование, проведенное Ericsson относительно внедрения Интернета вещей в датских компаниях, выявило "столкновение между Интернетом вещей и традиционными технологиями компаний". управление структур, поскольку IoT по-прежнему представляет собой как неопределенность, так и отсутствие исторического преимущества ".^[236] Среди опрошенных респондентов 60 процентов заявили, что они «не верят, что у них есть организационные возможности, а трое из четырех не верят, что у них есть процессы, необходимые для использования возможностей Интернета вещей».^[236] Это привело к необходимости понять организационная культура для того, чтобы облегчить организационная структура процессы и тестировать новые инновационный менеджмент практики. Отсутствие цифрового лидерства в эпоху цифровая трансформация также сдерживает инновации и внедрение Интернета вещей до такой степени, что многие компании перед лицом неопределенности «ждали, пока динамика рынка разыграется»,^[236] или дальнейшие действия в отношении Интернета вещей «ожидали действий конкурентов, привлечения клиентов или нормативных требований».^[236] Некоторые из этих компаний рискуют оказаться «кодакированными» - «Kodak была лидером рынка до тех пор, пока цифровой прорыв не затмил пленочную фотографию цифровыми фотографиями», - не сумев «увидеть разрушительные силы, влияющие на их отрасль»^[243] и «чтобы по-настоящему принять новые бизнес-модели, открываются революционные изменения».^[243] Скотт Энтони написал в Harvard Business Review что Kodak «создала цифровую камеру, инвестировала в технологии и даже поняла, что фотографии будут публиковаться в Интернете»^[243] но в конечном итоге не смогли понять, что "обмен фотографиями в Интернете был новый бизнес, а не просто способ расширить полиграфический бизнес ».^[243]

Бизнес-планирование и модели

Согласно исследованию 2018 года, 70–75% развертываний Интернета вещей застряли на стадии пилотного проекта или прототипа, не имея возможности достичь масштаба, отчасти из-за отсутствия бизнес-планирования.^{[244][страница нужна ][245]}

Исследования литературы и проектов по IoT показывают непропорционально большое значение технологий в проектах IoT, которые часто обусловлены технологическим вмешательством, а не инновациями бизнес-моделей.^{[246][247][неправильный синтез? ]}

Смотрите также

Рекомендации

Библиография

• Интернет вещей на Британская энциклопедия
• Acharjya, D.P .; Гита, М.К., ред. (2017). Интернет вещей: новые достижения и предполагаемые приложения. Springer. п. 311. ISBN  9783319534725.
• Li, S .; Сюй, Л.Д., ред. (2017). Обеспечение безопасности Интернета вещей. Syngress. п. 154. ISBN  9780128045053.
• Rowland, C .; Goodman, E .; Шарлье, М .; и др., ред. (2015). Разработка подключаемых продуктов: UX для потребительского Интернета вещей. O'Reilly Media. п. 726. ISBN  9781449372569.
• Томас, Джаянт; Траукина, Алена (2018). Разработка промышленных интернет-приложений: упростите разработку IIoT, используя эластичность публичного облака и собственных облачных сервисов. Packt Publishing. п. 25. ISBN  978-1788298599.
• Стивенсон, В. Дэвид. (2018). Умное будущее: как ваша компания может извлечь выгоду из Интернета вещей и выиграть в подключенной экономике. Руководство HarperCollins. п. 250. ISBN  9780814439777.