Сегодня темпы развития инноваций ускоряются, а цифровые технологии достигают все более высокого уровня. По мере того как платформы данных укрепляют позиции, аналитика совершенствуется, облачные сервисы становятся стандартом в области информационных технологий, мобильные приложения становятся более мощными и совершенными, а цены на средства радиочастотной идентификации падают, основа для Интернета вещей приобретает все более четкие очертания. Ясно, что наш мир никогда больше не будет прежним. Мы вступаем в новый век, который обещает революционные изменения во всем, что мы делаем.
Сама по себе идея подключенных устройств далеко не нова. Мы начали подсоединять наушники к стереосистемам и портативным CD-плеерам, чтобы слушать музыку в более личном пространстве, еще десятилетия назад. Несложно вставить между лампой и розеткой таймер, чтобы управлять включением и выключением света, и дистанционно управлять устройствами с помощью пульта. В эпоху персональных компьютеров с помощью USB-разъемов стало относительно легко подключать разнообразные внешние устройства, такие как внешние жесткие диски, цифровые камеры, диктофоны, наушники и микрофоны, тонометры, музыкальные инструменты и т. д.
Несомненно, что добавление внешних устройств и компонентов к устройству или инструменту повышает ценность последнего. Однако устройство, подключенное с помощью провода, это лишь одиночный объект, соединенный с другим одиночным объектом. Этот принцип предлагает весьма ограниченные функции и возможности. Кроме того, нельзя использовать, например, таймер освещения как-то иначе, каким-то более сложным способом. В лучшем случае интерфейс таких устройств неудобен, в худшем – приводит в замешательство. Многие из них требуют ручной настройки, причем постоянно. А подсоединенный к Интернету выключатель света будет ежедневно запрашивать информацию о восходе и заходе солнца и автоматически менять настройки освещения. Также он позволяет легко задавать и перенастраивать параметры с помощью смартфона и использовать текстовые сообщения, например, в мешап-сервисе IFTTT.
Подключенные устройства и системы за последние несколько лет шагнули далеко вперед в плане сложности. Благодаря усовершенствованным пользовательским интерфейсам, улучшенному программному обеспечению, простоте удаленного доступа, более высоким стандартам технологий и потребителям, которые все лучше умеют обращаться с устройствами, возникает платформа для подключаемости и взаимодействия. Эти технологические усовершенствования, наряду с более быстрыми полупроводниками, GPS-навигаторами, акселерометрами и прочими датчиками, снижают важность физического уровня компьютерного оборудования и базовых кодов, что, в свою очередь, ведет к снижению цен и повышению спроса на подключенные устройства.
Достаточно бегло взглянуть на пульты дистанционного управления, чтобы понять, какие здесь наблюдаются тенденции. Когда-то с каждым купленным электронным устройством потребитель получал новый пульт управления. Это привело к созданию универсальных пультов, которые управляли разными устройствами. Однако ручное программирование кодов для телевизора, DVD-плеера, радиотюнера, устройства для просмотра потокового видео так, чтобы использовать лишь один пульт, слишком сложно и даже мучительно. Но более новые системы, работающие на программном обеспечении, уже есть на смартфонах и планшетах. Настройка параметров на устройстве не требует особых усилий. Нужно ввести название производителя и номер модели, и программа сама найдет его в базе данных и автоматически запрограммирует пульт управления, а затем настроит все устройства, чтобы они работали согласованно.
Более умные программы и системы – и более сложные и узконаправленные алгоритмы – не просто стали инструментами, которые упростили процесс настройки и использования устройств. У них появились и новые функции. Например, в начале 2000‑х гг., когда начали появляться плееры для воспроизведения потокового мультимедиа, популярность цифровых устройств для видеозаписи (например, TiVo) стремительно выросла. Стало ясно, насколько широкие возможности открывают подключенные устройства и как сильно они могут изменить целые отрасли. Через несколько лет пользователи уже смотрели телепрограммы со сдвигом во времени. Вскоре появились потоковые веб-сервисы и интернет-радиостанции, призванные удовлетворить растущий интерес к контенту, доступному везде и всегда. По мере того как аудитория традиционных радиостанций и телеканалов уменьшалась, целые бизнес-модели фундаментально менялись.
Сегодня, отчасти благодаря развивающемуся Интернету вещей, поведение потребителей и модели потребления значительно меняются. Пользователи уже отказались от компакт-дисков в пользу скачивания музыки и потоковых музыкальных сервисов. Бумажные книги постепенно уступают место Kindles, Nooks и iPad с приложением iBook от Apple. Магазины с видео-дисками исчезли. Журналы становятся электронными, а бумажные карты остаются лишь в учебниках истории. Вместе с тем сокращается и телевизионная аудитория: сегодня телепрограммы смотрят всего 40–50 % зрителей от того количества, что было пару десятилетий назад. Доходы от размещения рекламы в газетах с 2005 г. также снизились приблизительно вполовину.
Иными словами, подключенный мир ведет к беспрецедентным в истории переменам. Внезапно становится возможным управлять с помощью смартфона стиральной машиной или дверью гаража, менять код дверного замка или установить временный код для гостя или ремонтника, пришедшего по вызову. Также можно собрать платформу домашней автоматизации, включающую умное освещение и системы терморегулирования, безопасности и т. д. Производители начинают выпускать хабы для управления целым рядом устройств и приборов бытовой техники. Ведущие компании в этой отрасли (например, Apple с платформой HomeKit), по сути, постепенно переходят к автоматизации домов.
Расцвет платформ и протоколов
Долгие годы подключенные устройства ограничивались таймерами и наборами для любителей радиотехники. Чтобы установить систему управления освещением и бытовой техникой, требовалось время и желание все это настраивать, подстраивать и перенастраивать. Чтобы заставить все это работать нужным образом, приходилось как следует помучиться. Шотландская компания Pico Electronics разработала X10, один из самых ранних стандартов, в 1975 г. Помимо прочего, эта компания создала первый однокристальный калькулятор, программируемые проигрыватели виниловых пластинок и пульт управления освещением и бытовой техникой. Позже компания адаптировала интерфейс Х10 для работы с персональными компьютерами. Несмотря на то что протокол Х10 продемонстрировал возможности домашней автоматизации, он никогда не пользовался особым успехом и с годами затерялся на фоне других технологий. Он просто был слишком дорогим и неудобным.
Но появились другие протоколы, среди которых особенно примечательны Z-Wave, ZigBee и Insteon. Например, беспроводная коммуникационная платформа Z-Wave для подключения к электронным устройствам, таким как системы освещения, доступа, терморегуляции, безопасности, дымоизвещения и бытовым приборам, использует радиочастотные волны низкой мощности в диапазоне 900 мегагерц. Платформа оптимизирована для работы с малой задержкой и обладает высокой степенью надежности, что означает непрерывное и качественное соединение устройств друг с другом. Кроме того, эта платформа позволяет обмениваться небольшими пакетами данных на скорости 100 килобайт в секунду. В результате работе платформы нисколько не мешают сигналы Wi‑Fi или Bluetooth поблизости. Товары с использованием этой технологии сейчас производят более 160 компаний.
ZigBee выпускает коммуникационные протоколы, на базе которых создаются персональные сети (PAN). Такая сеть позволяет подключать различные устройства и, в некоторых случаях, передавать данные в Интернет. ZigBee специализируется на низкозатратном и низкоскоростном соединении между устройствами. Обычно такая сеть действует в радиусе приблизительно 10 метров и обеспечивает передачу данных на максимальной скорости около 250 килобайт в секунду. Эта платформа, использующая 128-битное шифрование для защиты данных, может передавать сигналы через промежуточные устройства ZigBee к более удаленным устройствам, создавая таким образом многосвязную сеть (где все устройства и узлы ретранслируют данные в сеть). Именно поэтому ZigBee лучше всего подходит для приложений, которые используют низкую скорость передачи данных и периодическую связь. Таким образом, ZigBee широко применяется для беспроводных динамических сетей, включающих терморегуляторы, электрические счетчики, выключатели света, устройства контроля технического состояния и множества других коммерческих и промышленных систем. Технология ZigBee Alliance охватывает более 600 различных товаров, выпускаемых более чем 400 производителями.
