Однако чтобы дотянуть до уровня технологии Интернета вещей, современные датчики должны значительно продвинуться вперед. Например, исследователи разрабатывают электронные датчики, которые будут определять запах, вкус и выполнять другие сложные задачи. Это может произвести переворот во многих областях – от производства продуктов питания и ресторанного бизнеса до диагностики заболеваний на ранних стадиях. Это направление уже вышло далеко за пределы того, о чем пишут в научно-фантастических романах. В июле 2013 г. в научной статье{27} в Journal of Chromatography говорилось, что собаки по запаху распознают у человека меланому. Используя такие же биомаркеры, исследователи разработали нанодатчик, который позволяет «унюхать» раковую опухоль на ранних стадиях.
Помимо исследования, которое проводит Эдриан Дэвид Чиок в Лондонском городском университете – он разработал устройства, передающие касание, запах и вкус через Интернет, – появляются и другие продвинутые технические средства. Например, компания Adamant Technologies в Сан-Франциско разрабатывает миниатюрный процессор для оцифровки запаха и вкуса. Он может появиться в смартфонах будущего. Для различения ароматов и вкусов система использует около 2000 датчиков. Человеческий нос, для сравнения, использует примерно 400. Система будет определять, когда у человека неприятно пахнет изо рта или когда он слишком много выпил, чтобы садиться за руль. Та же технология сможет оценивать скорость метаболизма человека с помощью измерения параметров дыхания и, используя Интернет вещей, диагностировать туберкулез или меланому или предупреждать о приступе астмы.
Другие исследователи пытаются разобраться, как работают язык и мозг человека, чтобы создать электронные системы, имитирующие способность чувствовать вкус. Используя датчики и рецепторы, которые преобразовывают химические вещества – сахар, жиры, соду, уровень pH и другие вещества и свойства – в осязаемые структуры, они работают над тем, чтобы разобраться, что значит ощущать вкус для машин. В Техасском университете в Остине, например, исследователи разработали несколько датчиков, которые, по сути, служат электронными вкусовыми чипами{28}. Эти датчики различают пять вкусов: кислый, соленый, горький, сладкий и умами (последний обычно считается мерой притягательности или «вкусности»). Эта новая технология находит свое применение в таких сферах, как медицина, биология окружающей среды, химия, производство продуктов питания и напитков.
Создание практически бесперебойных систем – особенно в таких областях, как транспорт и безопасность – критически важно. Слияние различных цифровых технологий дает зеленый свет таким возможностям, о которых нельзя было и мечтать всего несколько лет назад. Но при этом возникают новые переменные, задачи и опасности. Основу Интернета вещей составляет постоянная и надежная связь человека и машины. По данным фондовой и брокерской компании Raymond James and Associates, количество подключений М – М (за исключением потребительских устройств) вырастет с 1,5 млрд в 2012 г. до более чем 4 млрд в 2017 г. В следующем десятилетии и далее темпы внедрения технологий будут только расти.
Чтобы Интернет вещей приносил надежные и точно прогнозируемые результаты, необходимо создать сеть магистралей, по которым будут идти данные (наподобие городской дорожной сети). При этом все важные данные должны быть зашифрованы и защищены. Если одна система или протокол связи не работает или недоступен в настоящий момент, транспортные средства (в нашем случае – данные) должны уметь обходить заблокированные участки и продолжать движение к месту назначения. В некоторых случаях это означает, что в устройства нужно встраивать несколько систем связи. Следует также локально кешировать данные на устройстве, пока подключение не станет доступным. Кроме того, нужно использовать равноправное подключение устройств, что обеспечит поток данных даже в отсутствие подключения к сети.
Следовательно, системные разработчики должны создать такие системы М – М, которые для того, чтобы данные шли сплошным потоком, будут опираться на правильное сочетание проводных и беспроводных протоколов связи. Проводные виды связи будут включать Ethernet, питание, USB, оптоволокно, модемы, последовательные кабели и сетевую платформу LonWorks. Среди беспроводных видов связи – радиочастотные технологии (например, средства ближней бесконтактной связи, Bluetooth, ZigBee и Wi‑Fi), а также сотовые и спутниковые системы. В некоторых случаях будет необходимо одновременно использовать несколько технологий и протоколов обмена данными в пределах одного участка пространства или одной среды.
Например, GPS не поможет водителю найти припаркованную на стоянке машину, потому что сигнал не проходит через бетонные и стальные конструкции. То есть требуются дополнительные технологии – сотовые или маяк с пеленгатором. Некоторые системы сейчас работают с технологией Bluetooth, которая позволяет данным поступать через неподключенные или отключенные на данный момент устройства, например, смартфоны и планшеты, до тех пор, пока подключение к Интернету не будет найдено. На этом этапе происходит передача данных целевому приложению или базе данных и их включение в Интернет вещей.
Для работы Интернета вещей также потребуются более совершенные батареи для датчиков и других устройств и систем, включая смартфоны, планшеты и нательную электронику. В конце концов, разряженное устройство бесполезно. Одной из очевидных проблем сегодня является быстрый расход заряда батарей – последним постоянно требуется подзарядка. Однако ученые уже работают над следующим поколением аккумуляторов, которые станут использовать более продвинутые алгоритмы и будут знать, когда устройство используется и когда можно отключить определенные функции. Также разрабатываются технологии зарядки аккумуляторов, которые будут применяться в бесконтактном режиме за счет магнитной индукции и солнечной энергии, движения человека и использования энергии телевизионных сигналов, Wi‑Fi и сотовой связи, проходящих поблизости.
По мере развития цифровой эры, центром вселенной Интернета вещей становится термин «большие данные». Легко понять, почему это происходит. Датчиков, устройств, IT-систем становится все больше, и они генерируют все больше данных. Социальные медиа, потоки сообщений, аудио– и видеоконтент и быстро разрастающийся мир документов делают этот объем еще больше. «Если собрать определенное количество функций и объединить их с помощью правильного программного обеспечения, можно создавать продвинутые средства, которые смогут выполнять любые конкретные задачи», – говорит Майкл Морган, старший аналитик мобильных устройств, приложений и контента в компании ABI Research. «Камеры, микрофоны и датчики могут работать вместе, значительно повышая интеллект устройства. Но важно правильно использовать правильные данные».
C уверенностью можно сказать, что продолжение развития микроэлектроники в течение последующих десятилетий изменит Интернет вещей и большие данные. Самые серьезные проблемы, связанные с включением датчиков в Интернет вещей, касаются не столько разработки новых технических средств (от индикаторных трубок в смартфонах до радиочастотных тегов, распознающих несвежую еду или определяющих концентрацию взрывоопасных веществ в общественных местах), сколько создания умных систем, которые будут собирать данные, мгновенно их сортировать и предоставлять необходимый в данном контексте результат.
Традиционный подход, то есть структурированные базы данных, не всегда отвечает масштабам Интернета вещей. Даже при наличии меток и идентификаторов данных бывает трудно разобраться со всей информацией и найти правильные данные для конкретных обстоятельств. Такие проекты, как «Открытые факты о еде» (Open Food Facts) и «Простой УТК[9]» (Simple UPC), сейчас работают над созданием расширенных баз данных для приложений на смартфонах и других подключенных устройствах, хотя пока они находятся на ранней стадии своего развития. Неструктурированная информация из электронных писем, аудио– и видеофайлы, данные из социальных медиа и т. д. создают еще больше препятствий.
Из этого следует, что существует потребность в сложных алгоритмах и программных кодах, которые помогут разобраться со всеми этими данными. Например, для аэропорта, конечно, крайне нежелательно объявлять о заложенной бомбе, если это впоследствии окажется ложной тревогой. Такой инцидент станет причиной паники и получения травм в результате попыток эвакуировать людей. Тем не менее неожиданный взрыв, разумеется, приведет к куда более серьезным последствиям. Ущерб от взрыва может быть непоправимым, учитывая потенциальные многочисленные травмы и смерти, не говоря уже о сорванных планах путешественников и огромных денежных потерях для индустрии туризма.
