Według analityków ośrodka analitycznego Gartner, Internet rzeczy (ang. Internet of Things – IoT) to sieć różnego rodzaju fizycznych urządzeń (punktów końcowych), wyposażonych we wbudowaną technologię, umożliwiającą komunikację, wymianę danych oraz interakcję – zarówno wewnątrz sieci, jak i ze środowiskiem zewnętrznym. Na ekosystem IoT składają się zatem także protokoły komunikacyjne, systemy operacyjne i oprogramowanie do zarządzania flotą urządzeń, interfejsy API oraz wspierające analizę danych systemy i technologie, np. uczenie maszynowe i sztuczna inteligencja czy platformy chmurowe.

Skoro niemal każde urządzenie można wyposażyć w czujniki i połączyć z Internetem, zarówno przewodowo, jak i bezprzewodowo, aplikacje funkcjonujące w ekosystemie IoT coraz częściej funkcjonują nie tylko na komputerach czy urządzeniach mobilnych, ale i bezpośrednio na sprzęcie produkcyjnym, w samochodach, aparaturze medycznej, kamerach, przedmiotach codziennego użytku, a także w szeregu innych miejsc i sytuacji.

Internet rzeczy ma coraz większy wpływ m.in. na metody prowadzenia biznesu i świadczenia usług, procesy produkcyjne, serwis i utrzymanie produktów, architekturę środowisk IT, a także na funkcjonowanie miast i styl życia ludzi. Clou technologii IoT jest możliwość daleko posuniętej cyfryzacji procesów biznesowych (w tym tradycyjnych i całkowicie analogowych) oraz budowanie na tej podstawie wartości dodanej. Jeżeli cyfrową transformację można zdefiniować jako wykorzystanie technologii cyfrowych oraz dostępnych danych do tworzenia nowych modeli biznesowych, kanałów dostępu dla klientów czy budowy nowych rynków, to Internet rzeczy i komunikacja M2M (ang. Machine-to-Machine) są fundamentem dla tego typu projektów.

Towar staje się usługą

Internet rzeczy zmienia sposób dostarczania produktów oraz świadczenia towarzyszących im usług. Do niedawna sprzedaż większości towarów, np. samochodów lub telewizorów, de facto kończyła się u dystrybutora (z perspektywy producenta) lub w sklepie. Ewentualny przegląd auta odbywał się we wskazanym czasie, np. po roku lub dwóch latach użytkowania auta, a serwisowanie telewizora w przypadku wystąpienia awarii urządzenia. Technologie IoT wprowadzają głębokie zmiany w dotychczasowej logice sprzedaży i definicji produktu. Podłączone do Internetu urządzenia umożliwiają stałe, zdalne monitorowanie wykorzystania produktów oraz oferowanie dodatkowych usług serwisowych czy wsparcia, które w tym modelu stają się częścią produktu, jedną z jego funkcji. W efekcie nawet klasyczne, fizyczne towary mogą być sprzedawane jako usługi świadczone i rozliczane w modelu subskrypcyjnym. W tym ujęciu np. przewoźnik lotniczy nie kupuje samolotu od producenta, a określony czas, w którym maszyna ta będzie zdolna do lotu.

Zdalne zarządzanie produktem fundamentalnie przebudowuje biznes jego dostawcy czy producenta. Pozwala im zbliżyć się do końcowych odbiorców oraz kontrolować to, co dzieje się z produktem po jego sprzedaży. Przykład? Strumieniowe usługi, takie jak Spotify, pozwalają na dokładną analizę liczby odsłuchów i okresu ich popularności, dzięki czemu usługodawca jest w stanie precyzyjnie rozliczać się z wydawnictwami i artystami. Platformy streamingowe umożliwiają funkcjonowanie społeczności i rozwijanie silników rekomendacyjnych, co wpływa na wzrost zaangażowania użytkowników i ilość czasu, jaką poświęcają na korzystanie z usługi. W czasach szczytu popularności plików MP3 byłoby to trudne do wyobrażenia, ponieważ producent de facto tracił kontrolę nad produktem (plikiem), kiedy ten trafiał do sieci.

Branżowe zastosowania IoT

Pod koniec marca 2018 roku Instytut Sobieskiego opublikował raport pt. „Internet of Things (IoT) i Artificial Intelligence (AI) w Polsce. Jak wykorzystać rewolucję technologiczną Internetu Rzeczy i Sztucznej Inteligencji w rozwoju Polski”. W opracowaniu wyróżniono 15 obszarów, w których technologie te znajdą zastosowanie: (i) człowiek i jego dom, (ii) biura i miejsca pracy, (iii) handel, (iv) opieka zdrowotna, (iv) miasto (rozwiązania Smart Cities), (v) transport, (vi) pojazdy autonomiczne, (vii) przemysł i magazyny, (viii) infrastruktura, (ix) rolnictwo, (x) edukacja, (xi) media i rozrywka, (xii) usługi bankowe i finansowe, (xiii) usługi ubezpieczeniowe, (xiv) wojsko, (xv) służby mundurowe i bezpieczeństwo.

Przykładem praktycznego zastosowania Internetu rzeczy w obszarze mediów i rozrywki (xi) jest sposób dostarczania usług podmiotów skupionych wokół Grupy Polsat. Obecnie sygnał telewizyjny, radiowy oraz inne usługi operatora, dostarczane są drogą satelitarną (DTH) w ramach naziemnej telewizji cyfrowej (DVB-T) a także technologiami mobilnymi LTE i LTE Advanced, do: odbiorników TV, komputerów i urządzeń mobilnych. Operatorzy DTH mogą w ten sposób dostarczać swoje usługi klientom zamieszkującym zarówno miasta, jak i obszary słabo zaludnione bez konieczności istotnego zwiększania kosztów.

Polsat rozwija też usługi wideo na żądanie VOD (ang. video on demand) oraz OTT (over the top). Treści wideo dostarczane są odbiorcom bezpośrednio poprzez łącze internetowe, jako niezależna usługa, bądź w pakiecie, jako dodatek do usługi płatnej telewizji. Pozytywny wpływ na rozwój serwisów VOD i OTT w Polsce ma zmiana nawyków konsumenckich oraz poprawa jakości łączy szerokopasmowych, a co za tym idzie, szybkości transmisji danych i jakości sygnału. Internetowa telewizja IPLA oraz aplikacja Cyfrowy Polsat GO są dostępne na komputerach, tabletach, smartfonach i odbiornikach telewizyjnych nowych generacji. Mobilny dekoder Polsatu M-T 5000 pozwala na odbiór 8 kodowanych kanałów telewizyjnych i 12 kodowanych kanałów radiowych w ramach usługi TV Mobilna oraz kanałów ogólnodostępnych naziemnej telewizji cyfrowej na tablecie, smartfonie, komputerze stacjonarnym lub laptopie, łącząc się z nim za pomocą sieci Wi-Fi. Klient nie ponosi dodatkowych opłat za transfer danych.

Popularność rozwiązań IoT bardzo szybko rośnie także w przemyśle motoryzacyjnym (vii). Już dziś samochody klasy premium są natywnie połączone z Internetem, gromadząc (i generując) dane np. na temat pogody, warunków drogowych, utrudnień w ruchu czy potencjalnych zagrożeń. Kierowca jest na bieżąco informowany o stacjach paliwowych, punktach serwisowych, parkingach, sklepach etc. Może też przeglądać strony internetowe, wysyłać pocztę i rozmawiać przez komunikatory, a korzystając z aplikacji na smartfonie zdalnie uzyskać dostęp do swojego samochodu. Auta łączące się z siecią (ang. connected cars) mogą komunikować się z dostawcami usług, takimi jak serwis, myjnia czy sklep internetowy, który dostarczy towar bezpośrednio do samochodu. Komputery pokładowe pojazdów mogą przy tym gromadzić dane i uczyć się same lub na podstawie danych z chmury, wysłanych tam przez inne samochody.

Ciekawy pomysł na wykorzystanie Internetu rzeczy w samochodach przedstawił brytyjski operator telekomunikacyjny Vodafone. Aplikacja na smartfon „V-Auto by Vodafone” oraz podłączane do gniazda OBD (On-Board Diagnostics) urządzenie typu „plug and drive” wzbogacają samochód o trzy funkcje. Pierwsza to „Auto SOS”, która w razie wypadku skontaktuje się z właścicielem samochodu i zaoferuje pomoc, a w przypadku braku odpowiedzi (np. jeśli kierowca jest nieprzytomny) samoczynnie połączy się ze służbami ratunkowymi. Drugą funkcją „V-Auto” jest możliwość odnalezienia samochodu po sygnale GPS, przydatna np. w przypadku niemożności znalezienia auta na parkingu bądź kradzieży pojazdu. Trzecia funkcja, „Ocena bezpieczeństwa”, dostarcza statystyki na temat zachowania kierowcy w czasie podróży. Monitoring stylu jazdy kierowców zyskuje na popularności, ponieważ co poniektórzy ubezpieczyciele oferują już możliwość uzyskania zniżek na składki, o ile dane generowane przez samochód będą potwierdzały, że kierowca jeździ zgodnie z przepisami.

Strumienie danych płynących z sensorów i kamer umożliwiają funkcjonowanie autonomicznych pojazdów (vi). Maszyny te są obecnie testowane w wielu miejscach na świecie. Ich oprogramowanie uczy się właściwego postępowania w różnorakich warunkach drogowych, już teraz wyprzedzając ludzkich kierowców pod wieloma względami (m.in. nie męczą się, jeżdżą zgodnie z prawem i znacznie bardziej ergonomicznie, niż ludzie). Wszystkie wymienione wyżej kwestie w dłuższej perspektywie oznaczać będą rewolucję w sposobie interakcji ludzi z ich pojazdami oraz głębokie zmiany w logistyce i transporcie.

Technologie IoT są bazą do rozwoju telemedycyny (iv). Wyniki badań parametrów pracy organizmu, które pacjent może samodzielnie przeprowadzić w domu z wykorzystaniem specjalnych sensorów, mogą być zostać przesłane do lekarza. Umożliwia to zdalne postawienie diagnozy, podjęcie terapii czy zainicjowanie akcji ratunkowej. Przykładem rozwiązania IoT w obszarze ochrony zdrowia jest stworzone przez wrocławską firmę Nestmedic urządzenie Pregnabit. Umożliwia ono zdalne monitorowanie ciąży, szybką reakcję oraz stawianie diagnozy przez Internet. Pregnabit wykorzystuje cztery sensory: sondę FHR do badania akcji serca płodu, znacznik ruchu płodu, sondę TOCO umożliwiającą mierzenie poziomu skurczów mięśnia macicy oraz opaskę na rękę do pomiaru tętna. Zebrane dane przekazywane są na platformę telemedyczną. Komunikacja odbywa się poprzez GSM/GPRS/3G, co pozwala na nieograniczoną terytorialnie i czasowo możliwość przesyłania zapisów kontrolnych badań KTG.

Przykładem zastosowania Internetu rzeczy w gospodarstwie domowym (i) jest termostat Nest 3, który reguluje temperatury we wszystkich pomieszczeniach domu, utrzymując je na wymaganym poziomie. Użytkownik może zdalnie kontrolować pracę systemu ogrzewania oraz „nauczyć” termostat preferowanych przez siebie temperatur. Obsługa urządzenia jest możliwa manualnie, jak i zdalnie, np. za pośrednictwem smartfona. Inne praktyczne zastosowanie IoT w domu zaprezentował Samsung. Funkcja View Inside umożliwia zdalny wgląd do lodówki, co będzie bardzo użyteczne np. podczas nieplanowanej wizyty w sklepie.

IoT to kolejny krok w rozwoju środowisk IT

Początki szerszego zastosowania informatyki w biznesie to scentralizowane komputery klasy mainframe – drogie i trudne w obsłudze. Następnym dużym krokiem była popularyzacja rozproszonego modelu klient-serwer, tańszego we wdrażaniu oraz łatwiejszego w użytkowaniu dzięki rozpowszechnieniu okienkowych interfejsów. Wraz z czasem wyłaniać zaczął się kolejny sposób dostarczania IT: chmura obliczeniowa, upraszczająca narastającą złożoność środowisk IT. Rozwój chmury obliczeniowej pociągnął za sobą ponowny zwrot ku centralizacji, przejawiający się w powstawaniu ogromnych centrów danych, dostarczających za pośrednictwem sieci zasoby infrastruktury IT, platformy deweloperskie czy całe, rozbudowane aplikacje.

Wzrost popularności technologii IoT, tj. miliardów komunikujących się urządzeń, produktów i usług, skutkuje kolejnym zwrotem ku modelowi rozproszonemu. Prawidłowe działanie rozbudowanych sieci, aplikacji, urządzeń w miejscach i sytuacjach, w których nie zawsze możliwa będzie niezakłócona, strumieniowa transmisja danych, będzie wymuszało zdolność do prowadzenia obliczeń na krawędzi sieci (ang. edge computing – brzegowe przetwarzanie danych, określane także jako fog computing). Autonomiczny dron dostarczający towary nie może rozbić się na ścianie czy drzewie np. z racji na chwilową utratę sygnału GPS.

Według analityków PwC, rozwój technologii IoT napędzany jest obecnie m.in.:

• spadającymi kosztami zasobów IT (obliczeniowych, pamięciowych, sieciowych),
• narastającą konwergencją środowisk IT oraz OT (operational technology),
• upowszechnianiem się technologii Big Data oraz chmury obliczeniowej i przetwarzania brzegowego,
• rozpowszechnianiem się urządzeń posiadających moc obliczeniową,
• spadającymi kosztami transmisji danych,
• rosnącymi wydatkami inwestycyjnymi ze strony funduszy venture capital.

Architektura, urządzenia, standardy i protokoły

Stworzenie firmowej platformy IoT to poważne wyzwanie, wiążące się z większym nakładem pracy, niż w przypadku wdrażania kolejnej wersji aplikacji biznesowej. Po pierwsze, wymaga wydajnego skomunikowania warstwy aplikacyjnej z fizycznymi urządzeniami końcowymi (sensorami). Po drugie, z racji na stosunkowo wczesną fazę rozwoju, stos technologiczny rozwiązań IoT jest niejednorodny. Przykładowo, tylko w transportowej warstwie sieci występuje szereg różnych protokołów komunikacji bezprzewodowej; by wymienić kilka: NFC, RFID, Bluetooth, Bluetooth LE, Z-Wave, ZigBee, Wi-Fi, 6LoWPAN, LoRaWAN, sieci radiowej RAN, czy też sieci 2G/3G/4G, LTE (a w przyszłości 5G). Mimo szeregu studiów przypadku, wyzwaniem będzie także wypracowanie własnego modelu biznesowego oraz określenie wskaźników zwrotu z inwestycji (ROI).

Bazą wszelkiego rodzaju rozwiązań IoT jest infrastruktura transmisyjna. Niezależnie od szczegółowych rozwiązań technologicznych czy biznesowych, platformy IoT składają się z trzech podstawowych elementów: fizycznych urządzeń końcowych, komunikacji sieciowej oraz wielowarstwowych aplikacji zarządzającej.

Fizyczne urządzenia (punkty końcowe) IoT wyposażone są w czujniki oraz wbudowane oprogramowanie sprzętowe (firmware), konwertujące informacje z fizycznego środowiska na określony sygnał. Aktuatory, tj. urządzenia, które reagują na sygnały z czujników, konwertują je następnie na konkretne czynności. Sensory mogą mierzyć szeroką gamę zjawisk, np. temperaturę, ciśnienie, odległość, obecność i stężenie danej substancji oraz wiele innych.

Część węzłów IoT można zaprojektować tak, aby komunikowały się z Internetem bezpośrednio, inne zaś powinny korzystać z koordynującej ich pracę centralnej bramki sieciowej (gateway). Inicjatorem wymiany danych między urządzeniami może być przy tym człowiek lub sztuczna inteligencja, a także same urządzenia, komunikujące się bez żadnej dodatkowej ingerencji z zewnątrz.

Komunikacja sieciowa to kluczowy element rozproszonego ekosystemu Internetu rzeczy. Z zasady komunikacja odbywa się bezprzewodowo, a kluczową rolę pełnią protokoły transmisji danych (spośród których kilka zostało wymienionych wcześniej). Wykorzystywane protokoły muszą przy tym uwzględniać warunki, w jakich funkcjonować będzie platforma IoT, a więc np. odległości i ukształtowanie terenu oraz liczbę urządzeń końcowych działających w sieci. Bardzo istotne są też przepustowość sieci oraz jej opóźnienia i bezpieczeństwo.

To powody, dla których dużą rolę w rozwoju platform IoT pełnią operatorzy telekomunikacyjni, posiadający infrastrukturę i wiedzę umożliwiającą obsługę transmisji danych również na dużych odległościach bądź w różnych lokalizacjach. Polkomtel, operator m.in. sieci Plus, udostępnia platformę do zarządzania telemetrią smartM2M. Jest to narzędzie umożliwiające stały monitoring SLA i masowe zarządzanie kartami SIM M2M oraz wyposażonymi w nie urządzeniami. W ramach aplikacji możliwa jest szybka lokalizacja karty SIM lub urządzenia na zintegrowanej mapie. Obsługa transmisji jest możliwa z własnego lub nawet obcego APN. Bezpieczeństwo danych zapewnia szyfrowana komunikacja i rozdzielenie ruchu pomiarowego od telemetrycznego. Poprzez połączenie aplikacji, urządzeń końcowych i czujników funkcjonujących w firmie z infrastrukturą sieci Plus, użytkownik ma możliwość bezpiecznego pozyskiwania, transferu i analizy danych.

Oprogramowanie zarządzające systemem IoT to trzeci kluczowy element platformy. Umożliwia m.in. gromadzenie danych, ich przetwarzanie oraz dystrybucję między urządzeniami i integrację z innymi aplikacjami biznesowymi stosowanymi w firmie. Aplikacja zarządzająca pozwala użytkownikom kierować pracą platformy IoT oraz analizować i wizualizować dane, mając na względzie ustaloną wcześniej logikę biznesową i wprowadzone reguły działania.

Obiecujące prognozy dla IoT

Według raportu Intela, do 2020 roku na świecie będzie 50 mld różnego rodzaju urządzeń podłączonych do sieci. Firma badawcza IDC szacuje, że w latach 2015-2020 skumulowane, globalne wydatki na technologie IoT wyniosą 6 bilionów dolarów. Tylko w 2020 roku przedsiębiorstwa zainwestują w Internet Rzeczy 832 mld USD, a konsumenci kolejne 236 mld USD. Dla porównania, w 2015 roku wydatki na IoT obu wymienionych grup wyniosły odpowiednio 215 mld USD oraz 72 mld dolarów. IDC przewiduje, że w 2020 roku światowy rynek Internetu rzeczy będzie warty 1,7 bln USD, a największą jego część stanowić będzie sprzęt. Do końca 2018 roku wydatki na technologię IoT w krajach Europy środkowej i wschodniej, w tym Polsce, wyniosą 11,2 mld dolarów, tj. o 15,5% więcej niż w ubiegłym roku.