Wstęp
Spis treści
Jeszcze nie tak dawno rzeczą nie do pomyślenia był stacjonarny komputer w każdym domu. Potem nasze komputery stworzyły globalną sieć komunikacyjną. Następnie zapragnęliśmy mieć dostęp do tej sieci zawsze i wszędzie, dlatego powstał internet mobilny. A to dopiero początek, bo właśnie jesteśmy świadkami narodzin jego nowej generacji – „internetu rzeczy”. Koszula komunikująca się z pralnią, bez udziału człowieka, który ją nosi, to coraz bardziej realna wizja.
Trochę historii
Internet od początku swojego istnienia był technologią wyjątkową, a historia jego rozwoju jest bezprecedensowa i nieporównywalna z jakimkolwiek innym wynalazkiem ludzkości. Możemy wprawdzie jednym tchem wymienić wiele przykładów przełomowych osiągnięć techniki, poczynając od koła, poprzez żarówkę, prasę drukarską, silniki spalinowe, telefon, radio czy telewizję. Jednak żadna technologia nie rozwijała się tak dynamicznie i ekspansywnie, jak internet. Doskonale widać to, gdy porównamy czas, w którym poszczególne media stały się powszechne. Jeżeli za moment, od którego możemy mówić o powszechnym użyciu danej technologii, przyjmiemy 50 mln użytkowników, to internet jest bezkonkurencyjny.
Jeśli telefon i radio były rewolucją w sposobach komunikacji ludzkości, jak nazwać to, czego początkiem stał się internet? Co więcej, postęp związany z rozwojem komputerów i globalnej sieci zdaje się ciągle przyspieszać, a granica możliwości jest nieustannie przesuwana. Wystarczy porównać sprawność i wydajność urządzeń oraz obraz dzisiejszego internetu z tym sprzed dekady.
Dynamika rozwoju samego internetu i związanych z nim technologii powoduje, że to, co wczoraj było standardem, dziś jest już rozwiązaniem anachronicznym. A to, co dziś wydaje się niemożliwe, jutro będzie w zasięgu naszych możliwości. Mamy zatem do czynienia z nieustającą zmianą, która wprowadza nowe generacje rozwiązań. Proces ten dobrze obrazuje sposób odbierania muzyki: od płyty analogowej poprzez płytę CD aż do Spotify. To samo dzieje się z internetem: Web 1.0 (internet stacjonarny), Web 2.0 (internet mobilny), Web 3.0 (internet semantyczny), którego elementem jest właśnie „internet rzeczy” – obecnie szczątkowy, ale w przyszłości wszechobecny.
A teraz do rzeczy
„Internet rzeczy” – określany także jako internet przedmiotów lub z angielska „Internet of Things” – to kolejna, niezwykle zaawansowana faza rozwoju globalnej sieci komputerowej. Przez swoją obrazową nazwę idea ta wydaje się zrozumiała wręcz intuicyjnie – to sieć połączonych i współdziałających ze sobą maszyn, urządzeń, sprzętu. Takie proste odczytanie tej koncepcji, chociaż w generalnym ujęciu prawidłowe, jest niepełne i bardzo powierzchowne. Obecnie przecież też nie brakuje urządzeń podłączonych do internetu. Na czym więc ma polegać jego rewolucyjny charakter? Przede wszystkim na tym, że przedmioty staną się obok ludzi pełnoprawnymi i aktywnymi użytkownikami globalnej sieci i będą komunikować się zarówno z nami, jak i między sobą, w dodatku bez bezpośredniego udziału człowieka. W tym sensie martwe przedmioty ożyją – zyskają autonomię (np. same zdecydują, kiedy przejść w tryb on/off), zaczną myśleć (monitorując stan zasobów i, stosownie do tej wiedzy, sterując ich eksploatacją), przedstawiać się (podając swój unikalny identyfikator), a nawet czuć (poprzez zestaw czujników i sensorów).
„Internet rzeczy” w docelowej postaci jest opisywany poprzez zestaw trzech cech: zawsze (any time), wszędzie (any place), z wszystkim (any thing). W praktyce oznacza to trwałe, wręcz organiczne połączenie dwóch do tej pory odrębnych światów – cyfrowego i fizycznego. Internet przestanie być siecią połączonych komputerów, a stanie się siecią połączonych obiektów. Stworzenie „internetu rzeczy” umożliwia coraz większa liczba przedmiotów podłączonych do systemów teleinformatycznych. Już teraz urządzeń pracujących w trybie online jest więcej niż ludzi, a różnica ta będzie stale rosnąć, chociaż jeszcze dekadę temu proporcje były odwrotne. Według różnych prognoz, w 2020 r. liczba urządzeń podłączonych do sieci będzie wynosiła od 30 mld (prognoza Intela), 50 mld (prognoza Cisco) do nawet 100 mld (prognoza IBM). Biorąc pod uwagę te liczby, internet przedmiotów wydaje się czymś, przed czym nie ma ucieczki. Warto jednak zaznaczyć, że nie każdy obiekt podłączony do sieci współtworzy „internet rzeczy”. W koncepcji tej zakreślone są granice brzegowe, wśród których połączenie przedmiotu z systemem teleinformatycznym jest traktowane jako warunek konieczny, ale niewystarczający. Obiekty tworzące tego typu internet muszą posiadać unikalny identyfikator i zdolność do gromadzenia, przetwarzania oraz wymiany danych. Cechy te charakteryzują tzw. inteligentne urządzenia, które posiadają mikroprocesory, jednostki transmisyjne, sensory i moduły wykonawcze. Wbudowane w przedmioty codziennego użytku, sprzęty domowe i biurowe, urządzenia przemysłowe, silniki, systemy energetyczne itd., spowodują, że każda fizyczna rzecz na świecie będzie włączona do cyfrowej rzeczywistości. W ten sposób internet będzie wszędzie, a granica między tym, co wirtualne, a tym, co fizyczne, zatrze się i straci sens.
Odrębną kwestią jest architektura „internetu rzeczy”, obejmująca sferę percepcji, transferu danych i aplikacji. W tym obszarze, pomimo postępu technologicznego, ciągle mamy wiele do zrobienia. W sferze percepcji wyzwaniem jest wyposażenie przedmiotów w sensory i czujniki, które pozwolą zbierać im dane z otoczenia. Są to wszelkiego rodzaju akcelerometry, magnetometry, żyroskopy, czujniki zbliżeniowe, temperatury, wilgotności. Konieczne jest także wprowadzenie automatycznej identyfikacji przedmiotów, a jedną z testowanych w tym względzie technologii jest RFID, opierająca się na elektronicznym tagowaniu produktów. Inteligentne przedmioty powinny nie tylko gromadzić zebrane przez sensory i czujniki dane, ale przede wszystkim je przesyłać. Dlatego w architekturze „internetu rzeczy” drugą ważną sferą jest transfer. Dziś odbywa się on za pomocą takich systemów, jak GSM, WiFi, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave i kilku innych. Nie ulega jednak wątpliwości, że Internet of Things będzie potrzebował nowych rozwiązań w zakresie komunikacji. Pierwsze takie projekty już się pojawiają. Są to chociażby systemy komunikacji przy użyciu beaconów, femtokomórek czy bezprzewodowe sieci sensorowe (Wireless Sensor Networks). Wreszcie ostatnim elementem architektury są aplikacje, które można traktować jako software’ową nakładkę na „internet rzeczy”, umożliwiającą wykorzystanie go do świadczenia usług, wykonywania określonych zadań i funkcji.
„Internet rzeczy” w praktyce – dziś i jutro
„Internet rzeczy” to przyszłość, która zaczyna się dziś. Połączenie miliardów inteligentnych obiektów w globalną sieć wydaje się kwestią czasu, skoro w Japonii już działają automaty z batonami, które same kontrolują stan swojego zaopatrzenia i drogą elektroniczną wysyłają informacje o konieczności uzupełnienia zapasów. Inny przykład to amerykański system Nest:Home (do obsługi inteligentnego domu), który uczy się upodobań właściciela. W Holandii natomiast oddano do użytku drogę pokrytą czujnikami temperatury – gdy spada ona poniżej zera, na jezdni wyświetla się alarm w postaci dużych płatków śniegu. Zasadnicze pytanie nie brzmi więc, czy da się to zrobić, tylko – po co to robić? Do czego może nam się przydać „internet rzeczy”?
Praktyczne zastosowania są bardzo szerokie i różnorodne – obejmują zarówno proste urządzenia i aplikacje wykorzystywane w codziennym życiu, jak i złożone, rozbudowane systemy o dużym znaczeniu przemysłowym czy militarnym. W generalnym ujęciu więc zastosowania „internetu rzeczy” można podzielić na osobiste (prywatne, indywidualne) i zbiorowe (publiczne, społeczne). Do pierwszej kategorii zaliczymy wszystkie produkty typu wearables, czyli tzw. technologii ubieranej. Małe, elektroniczne gadżety noszone blisko ciała niczym koszula – to wszelkiego rodzaju smartwatche (np. iWacht, Sony Smartwatch), rozszerzające rzeczywistość okulary (np. Google Glass, Galaxy Gear), elektroniczne bransoletki (np. Fitbit, Nike’s Fuelband), inteligentna biżuteria (np. CuffLink) czy wreszcie smart ubrania (np. Sensoree – odzież, która dzięki wbudowanym czujnikom reaguje na nastrój właściciela, lub skarpetki informujące, że pora się ruszyć, bo zbyt długie siedzenie w jednej pozycji grozi zakrzepicą). Uzupełnieniem indywidualnych zastosowań „internetu rzeczy” są usługi mikrolokalizacji, transportu indywidualnego (samochody) i inteligentne domy. Drugą kategorię tworzą urządzenia i systemy o funkcjach publicznych i społecznych – inteligentne miasta, transport masowy, energetyka, służba zdrowia, gospodarka i przemysł, bezpieczeństwo publiczne itd. W każdym z tych obszarów „internet rzeczy” może przynieść wiele korzyści w postaci podniesienia efektywności działań, zmniejszenia obciążeń dla środowiska, poprawy bezpieczeństwa czy wyeliminowania ludzkich błędów.
Szczególnie cenne, bo dotyczące funkcjonowania i jakości życia całych społeczeństw, wydają się zastosowania publiczne, w tym przede wszystkim medyczne, komunikacyjne i gospodarcze. Zręby inteligentnej opieki medycznej, opierającej się na połączonych i współpracujących ze sobą w trybie online obiektach, już są. Nie tworzą one jeszcze spójnego, kompleksowego systemu służby zdrowia, ale widać olbrzymi potencjał w tego rodzaju rozwiązaniach. Weźmy chociażby usługę CareLink. To elektroniczna pompa insulinowa wyposażona w specjalną aplikację, która nie tylko odpowiednio dozuje dawki, ale także monitoruje stan zdrowia diabetyka i zapisuje istotne z medycznego punktu widzenia dane dotyczące jego parametrów fizycznych i zachowań. Informacje te, w formie diagramów i raportów, dzięki komunikacji elektronicznej są natychmiast dostarczane do szpitalnych komputerów, co daje lekarzowi większą wiedzę o pacjencie. „Internet rzeczy” w połączeniu z postępem w zakresie biocybernetyki sprzyja również rozwojowi telemedycyny. Operacje przeprowadzane na odległość za pomocą robotów medycznych już od dobrych kilku lat nie należą do sfery science fiction. W Polsce pierwsza tego typu eksperymentalna operacja na odległość odbyła się w 2010 r. Chirurg znajdował się wówczas w Zabrzu, a operowana tkanka świńskiego serca w Katowicach. Na świecie teleoperacje robione są już na ludziach (pierwszy taki zabieg chirurgiczny odbył się w 2001 r. – pacjentka przebywała w Strasburgu, operujący lekarz w Nowym Jorku). Wykorzystanie „internetu rzeczy” w służbie zdrowia – począwszy od prostych zadań polegających na monitorowaniu stanu zdrowia ludzi, zbieraniu danych o ich kondycji fizycznej, a skończywszy na skomplikowanych procedurach medycznych, takich jak operacje – jest szczególnie ważne w kontekście zmian demograficznych, które zachodzą w państwach rozwiniętych. Szacuje się, że w Europie, USA i Kanadzie już teraz mieszka samotnie ponad 40 mln ludzi powyżej 65. roku życia. „Internet rzeczy” może odgrywać rolę elektronicznego opiekuna.
Szeroki zakres zastosowań kryje się także w transporcie, zarówno indywidualnym, jak i masowym. Inteligentne samochody, wyposażone w czujniki, nie tylko będą bezpieczniejsze (już teraz niektóre modele sygnalizują kierowcy najechanie na linię ciągłą), ale także – jak twierdzą optymiści – rozładują w miastach korki. Na przykład w San Francisco szacuje się, że 20-30% wszystkich ulicznych zatorów powodują kierowcy szukający miejsca do parkowania. Auta przyszłości (tzw. connected car), dzięki funkcjom geolokalizacyjnym i zdolności do zbierania informacji z otoczenia, same będą wyszukiwać wolną przestrzeń. „Internet rzeczy” umożliwi też lepszą koordynację ruchu miejskiego, chociażby poprzez optymalizację sygnalizacji świetlnej, a to z kolei jest jednym z elementów koncepcji inteligentnych miast.
Kolejnym dużym obszarem, w którym podłączenie do internetu urządzeń powinno przynieść wiele korzyści – w postaci oszczędności w użyciu zasobów i ich bardziej efektywnego wykorzystania – jest energetyka. Energetyczne systemy przyszłości mają mieć nie tylko większą produktywność, ale także zdolność do inteligentnego dystrybuowania zasobów, czyli dostarczania energii tam, gdzie jest w danej chwili potrzebna. Tego rodzaju innowacyjne rozwiązania w energetyce określa się ogólnie jako Smart Grid, a ich podstawą jest właśnie „Internet of Things”.
„Internet rzeczy” zwiastuje również rewolucję w gospodarce, zwłaszcza handlu i sektorze usług. Być może zakupy spożywcze za kilka lat będą robić same lodówki, w dodatku zgodnie z upodobaniami domowników i po „rozmowie” z piekarnikiem. Firmy handlowe, przy współpracy z koncernami high-tech, pracują nad inteligentnymi automatami zakupowymi, które będą sprzedawać szeroką gamę produktów i usług. Maszyny te nie tylko zaprezentują oferowany towar, ale także – dzięki interaktywnej komunikacji – rozpoznają potrzeby, oczekiwania i gusta klientów. To tzw. reklama kontekstowa, spersonalizowana i dostosowana już nawet nie do indywidualnych preferencji użytkownika, ale jego aktualnego nastroju czy dominującej w danej chwili potrzeby. Komunikujące się ze sobą przedmioty, z których spora część będzie nam towarzyszyć na co dzień w różnego rodzaju aktywnościach o charakterze zawodowym, edukacyjnym, rekreacyjnym, towarzyskim, będą bowiem źródłem wiedzy o konsumentach, ich upodobaniach i zwyczajach. „Internet rzeczy” otworzy nowy rozdział w obszarze zbierania, przetwarzania i transferowania olbrzymiej ilości danych, jest zapowiedzią i jednocześnie motorem napędowym Big Data.
Przeobrażeniu ulegnie też logistyka – w pełni zautomatyzowane magazyny samodzielnie będą zarządzać paczkami, przyjmując je i wydając do transportu, umieszczając na półkach, zapewniając właściwe warunki przechowywania. Zmieni się również samo nadawanie paczek przez indywidualnych klientów – wystarczy, że oznaczoną elektronicznym tagiem przesyłkę wystawimy przed drzwi naszego domu, a po chwili przyleci po nią dron. To jeszcze futurystyczna wizja rynku usług kurierskich, ale w XXI w. czas biegnie bardzo szybko. Według wizjonera Raya Kurzweila, 100 lat obecnego wieku pod względem postępu technologicznego będzie odpowiadało 20 tys. lat dotychczasowego rozwoju cywilizacji ludzkiej. W tym ujęciu nawet prognozowanie tego, co wydarzy się za 5 lat, to wybieganie w bardzo odległą przyszłość. Jednak rozwój internetu w kierunku sieci nie tylko komputerów, ale także przedmiotów i wszelkiego rodzaju inteligentnych obiektów, wydaje się pewny i przesądzony.
Odpowiadając na postawione w tytule tego tekstu pytanie, można powiedzieć, że „internet rzeczy” zmierza w kierunku wszechrzeczy, czyli wielopoziomowej i wielokierunkowej komunikacji w czasie rzeczywistym wszystkich i wszystkiego: ludzi, przedmiotów, obiektów, procesów, danych. Co więcej, taki świat następne pokolenia będą traktować jako naturalny i oczywisty. Warto tylko pamiętać, że inteligentne domy, miasta i obiekty nie zastąpią życiowej mądrości. To być może jedyna rzecz, która w przyszłości pozostanie poza zasięgiem „internetu rzeczy”.
Autor:Waldemar Wierżyński