Интернет вещей

В статье рассмотрены вопросы использования метафор в сфере ИТ, а также влияние метафор на другие области жизни, в которых используется компьютерная техника и коммуникационная инфраструктура. Рассмотрены метафоры, комплексно отражающие современные тенденции технологического развития общества: цифровизация, цифровая экономика, Интернет вещей, Индустрия 4.0, виртуальная территория и другие. Отмечено, что ИТ-метафоры дополняют друг друга, то есть не являются ортогональными. Они позволяют комплексно, с различных точек зрения и концептуальных позиций рассмотреть происходящие изменения в окружающей нас материальной и информационной среде. Метафоры позволяют всем категориям пользователей – специалистам в области информационных технологий, государству, бизнес-сообществу, обычным гражданам сформировать согласованную точку зрения на информационные технологии. Они позволяют сделать изменения в окружающей информационной инфраструктуре более наглядными, доступными для понимания и практического использования всеми категориями пользователей.

Математик, топ-менеджер и стратег, Андрей Шолохов предлагает рассматривать бизнес как увлекательную игру. Одна из первых задач при таком подходе – определить поле игры и готовность компании к участию. Понимание же правил позволит находить более интересные ходы и направления развития с опережением конкурентов, поскольку с опытным игроком бизнес может выйти на совершенно иной качественный уровень. Все просто: На любой бизнес влияет множество факторов и случайных событий. Суть в том, чтобы перестать действовать по инерции, вычислить факторы влияния, оценить риски и научиться создавать и использовать все возможности. То есть не идти против ветра, безрезультатно растрачивая силы, зато придерживаясь плана, а сменить курс или найти альтернативный путь и добиться цели меньшими усилиями. Андрей показывает на примерах из собственного опыта, как это работает, а если не сработало, то поясняет, где и почему. Все для того, чтобы вы могли провести анализ своей деятельности и инициировать изменения в своих интересах.

Рассмотрено создание простых устройств в рамках концепции Интернета вещей (IoT, Internet of Things) на базе популярной платформы Arduino и микрокомпьютера Raspberry Pi. Показана установка и настройка среды разработки приложений Arduino IDE, а также среда макетирования Frizing. Описаны технические возможности, особенности подключения и взаимодействия различных датчиков и исполнительных устройств. Показана организация доступа разрабатываемых проектов к сети Интернет, отправка и получение ими данных с использованием популярных облачных IoT сервисов: Narodmon, ThingSpeak, Xively, Weaved, Blynk, Wyliodrin и др. Уделено внимание обмену данными с помощью платы GPRS/GSM Shield. Рассмотрен проект создания собственного сервера для сбора по сети данных с различных устройств на платформе Arduino. Показано как использовать фреймворк WebIOPi для работы с Raspberry Pi. Приведены примеры использования Wi-Fi-модуля ESP8266 в проектах «Умный дом». На сайте издательства размещен архив с исходными кодами программ и библиотек. Для интересующихся современной электроникой.

Авторами рассматривается задача проектирования киберфизической системы, применяемой в качестве сервиса для управления интеллектуальными зданиями с использованием технологий Интернета вещей – Internet of Things (IoT). Такие программные платформы входят в состав комплексных систем класса BEMS – Building Energy Management System и являются инструментальным средством для реализации энергоресурсосберегающих мероприятий в зданиях. Сервера и контроллеры IoT образуют инфраструктуру системы управления, в которой особую роль играют механизмы адаптации и интеллектуального анализа данных, поступающих непрерывно с большого числа узлов. В условиях отсутствия стандартов по реализации BEMS систем на базе IoT, а также возрастания требований, предъявляемых к составу и функциям аналитического обеспечения, возникает необходимость в унификации программных архитектур и обеспечении их эффективной реализации при решении практических задач.

Развитие информационных технологий, ИТ-инфраструктуры радикально меняет общество, менеджмент, государственное управление. Необходима понятная для всех заинтересованных сторон общая система понятий в области ИТ, обеспечивающая согласованный взгляд на происходящие изменения. Востребована система терминов, позволяющая структурировать и комплексно анализировать происходящие изменения. В статье рассматривается базовая система понятий, включающая термины: условия, объект, субъект, ситуация, деятельность объекта. Предложенный подход обеспечит структурную полноту описания, решение задач семантической интероперабельности и целеполагания при использовании информационных технологий на всех этапах их жизненного цикла, послужит концептуальной основой при разработке и поиске применений новых информационных технологий.

Практика показывает, что в то время, как традиционные розничные продажи снижаются, рынок электронной коммерции непрерывно растет с 2007 г. Эффективноcть данного канала раcпределения завиcит от цепочки cвязанных бизнеc-процеccов доставки от поставщика до конечного покупателя. Без надлежащей координации этих процессов обеcпечение эффективноcти розничной торговли затруднительно. Cквозные процеccы розничной торговли cтроятcя на интегрированном взаимодейcтвии информационных систем (ИC), технологий больших данных, интернета вещей (IoT) и новых технологий. В данной cтатье приводитcя обзор рынка электронной коммерции, роли информационных технологий (ИТ) в ней, практики иcпользования ИТ в каналах обcлуживания и раcпределения товаров и актуальные требования клиентов к cервиcам реcеллеров. На оcнове полученных данных о cущеcтвующих практиках управления ИТ-архитектурой обоcновываетcя необходимоcть разработки эталонных моделей для предприятий cферы ритейла.

В статье описывается функциональный подход к управлению внутренней средой интеллектуального здания, что подразумевает использование и передачу между периферийным оборудованием и центральными инженерными системами неизменяемых состояний, отсутствие побочных эффектов при осуществлении управляющих воздействий и построение децентрализованной сети осуществления вычислений и принятия решений на стороне оконечных устройств на базе так называемого интернета вещей. Рассматриваются математические основы организации распределенной вычислительной среды для реализации функционального подхода. Кратко описываются возможные сценарии управления в различных режимах работы инженерных систем интеллектуальных зданий. Подводится теоретический базис под рекомендации об изменении парадигмы построения общей автоматизированной системы управления интеллектуальным зданием от автоматизации инженерных процессов к интеллектуализации управления и созданию системы искусственного интеллекта, осуществляющей полный и автономный цикл управления зданием.

Современный дом и его обитатели немыслимы без электронной аппаратуры дистанционного облачного управления через беспроводную сеть. Большой дом можно сделать легко управляемым с помощью различных предложенных в книге решений. Настройка всей системы занимает считанные минуты, но безупречно работает годами, позволяя вам контролировать важные объекты за тысячи километров. Устройства, описанные в книге, предназначены для управления электрическими приборами через домашнюю или корпоративную Wi-Fi-сеть и используются в сети с общим названием интернет вещей. Примеры настройки электронных модулей описаны не только для Windows, но и для приложения Аndroid. Издание предназначено для широкого круга читателей.

Книга посвящена всем аспектам использования интернета вещей с примерами его применения в различных сферах, включая промышленность, умные города, транспортную систему и здравоохранение. Это наиболее подробное руководство в данной области на русском языке, которое рекомендуется всем отраслевым специалистам Ассоциацией интернета вещей в России. Вы получите полное представление об экосфере интернета вещей, различных технологиях и альтернативах, а также сможете рассмотреть IoT-архитектуру со всех ракурсов. Издание будет полезно для архитекторов и проектировщиков информационных систем, технических специалистов и менеджеров по технологиям.

Данное руководство описывает построение и программирование приложений для интернета вещей (IoT). Первая часть книги посвящена экспериментам на популярной платформе Arduino с целью научить читателя основным принципам схемотехники, вторая часть посвящена примерам практической реализации проектов для IoT на базе Raspberry Pi 3, где затрагиваются как сервисы для приложения под ОС Android Things, так и облачные платформы интернета вещей. Издание предназначено широкому кругу читателей, интересующихся современной электроникой, программированием и любящих собирать различные устройства своими руками.

С появлением интернета вещей отношения умного дома с владельцем переходят на новый уровень – теперь контроллер, управляющий жилищем, может в любой момент связаться с хозяином и получить от него новое задание. Специальное приложение для Android или iOS позволит вам управлять своим домом с экрана смартфона из соседней комнаты или с другого континента. Взаимодействовать с техникой будущего и разрабатывать новые способы применения интернета вещей научит вас эта книга – в ней есть всё, что нужно для творчества. Издание познакомит вас с основами создания и отладки проектов по автоматизации дома на основе контроллеров Arduino и NodeMCU.

Цифровизация, в основе которой находятся информационные технологии (ИТ), изменяет все стороны жизни современного общества. Эти изменения накладываются на предыдущую эволюцию человека и природной среды. Возникает критическая зависимость от технологий, что может вызвать коллапс в обществе, экономике и природе. В статье рассмотрены вопросы, связанные с включением новых структурных элементов в природную и информационную среду. Востребовано целостное, с позиций повышения качества и безопасности жизни рассмотрение природоподобных решений: с одной стороны – внедрение ИТ в измененную технологиями природную среду, а с другой – возможности применения природоподобных технологий в процессах внедрения и развития ИТ. Применительно к данным аспектам рассмотрена метафора природоподобия. Предложена система базовых понятий, в контексте использования природоподобных технологий при решении задач цифровизации. Рассмотрены вопросы конвергенции технологий на примере функций по обеспечению безопасности субъектов, а также преимущества и ограничения объектов биологической и технологической эволюции. Приведена классификация угроз безопасности в природных и технических системах в условиях цифровизации и связанные с этим вопросы целеполагания и адаптации общества к изменениям. Отмечается, что впервые общество и природа оказываются связаны единым информационным каркасом, основанным на глобальных общедоступных коммуникациях и возможностях обработки информации. Формирование всеобщей истории по каждому из отражаемых в ИТ объектов вместе с новыми возможностями порождает существенные угрозы безопасности и риски в окружающей человека объектной среде. Отмечается, что природоподобные технологии могут помочь в решении многих проблем во внедрении цифровых технологий, в том числе в решении задач обеспечения безопасности деятельности в цифровой инфраструктуре.

В данной книге приводится краткое описание технологии связи Bluetooth Low Energy (BLE). Подробно разбирается архитектура современных многоядерных беспроводных систем на кристалле (СнК) семейства SimpleLink, предназначенных для построения энергоэффективных устройств Интернета вещей, работающих в субгигагерцовом диапазоне и диапазоне 2,4 ГГц. Рассмотрена типовая архитектура приложений СнК SimpleLink, приведены примеры прикладных программ и пошаговые инструкции по их созданию с учетом наличия и специфики периферийных устройств. Книга может быть полезна студентам и магистрантам, изучающим сетевые технологии, технологии беспроводных сенсорных систем, программирование встраиваемых систем, а также инженерам и специалистам, работающим над созданием низкопотребляющих сенсорных и исполнительных узлов Интернета вещей.

Рассматриваются научно-прикладные аспекты проектирования алгоритмического и программного обеспечения киберфизической системы (cyber-physical system, CPS) здания. CPS здания является базовым элементом ИТ-архитектуры SmartCity и представляет собой множество интегрированных в помещение устройств управления системами жизнеобеспечения, средств связи и вычислительных средств, необходимых и достаточных для реализации пользовательских сервисов. В киберфизической системе здания всё оборудование и подсистемы объединяются в экосистему для повышения уровня комфорта и безопасности, а также снижения издержек на его эксплуатацию и экономию ресурсов. Исследуются требования к программному обеспечению (ПО) CPS здания. Представлены группы паттернов проектирования, использование которых на практике существенно сокращает время на программирование и настройку элементов CPS здания, повышает интероперабельность разрабатываемых информационных приложений. Уделяется внимание алгоритмам работы ПО CPS в условиях применения «Интернета вещей» (IoT). Используя предложенные шаблоны, разработчики ПО смогут оперативно формировать новые сервисы, их оперативно интегрировать и сопровождать. Представленные в исследовании паттерны наиболее эффективны при реализации сервисов управления внутренним и уличным освещением, силовыми нагрузками и электроприборами, а также такими системами, как отопление, кондиционирование, вентиляция, охранная сигнализация, контроль доступа, контроль протечек воды, аудио- и видеотехника. Шаблоны проектирования архитектур ПО CPS могут быть востребованы производителями систем и сервисов управления частными или многоквартирными жилыми домами, разработчиками ПО систем автоматизации объектов коммерческой недвижимости и государственных организаций, разработчиками и администраторами ПО производственных сооружений, объектов агропромышленного комплекса. Исследование выполнено в рамках приоритетного направления развития науки Пермского филиала НИУ ВШЭ «Исследование методов управления в киберфизических системах».

Эффективность управления приложениями промышленного Интернета вещей зависит от результативности работы киберфизических систем, отвечающих за сбор и обработку данных с входящих в их состав устройств, а также генерацию сигналов управления последними. Киберфизические системы также обеспечивают управляемость и информационную безопасность приложений промышленного Интернета вещей. В условиях роста объема передаваемых данных реакция исполнительных устройств на возмущающие воздействия в течение миллисекунды обусловливается повышенной скоростью передачи данных. В статье рассмотрены атрибуты уровней киберфизической системы, определяющие особенности процессов информационного обмена и управления. На основе анализа основных свойств и принципов парадигмы применения архитектуры Fog Computing предложена концепция киберфизической системы приложения промышленного Интернета вещей, которая позволяет обрабатывать генерируемые данные и прикладывать управляющее воздействие в местах возникновения проблем. Представлен результат разработки архитектуры киберфизической системы, построенной на принципах указанной парадигмы, а также обоснована перспективность ее практического применения. Результат базируется на архитектуре граничных и туманных вычислений OpenFog Reference Architecture, компьютерная сеть разрабатывалась программным путем в среде Cisco Application Centric Infrastructure. Предложенное решение характеризуется высоким уровнем информационной безопасности, который достигается за счет упразднения необходимости в передаче данных по сети, оперативного выявления атакованного узла и уничтожения вредоносного кода, а также применения средств предупреждения атак на программное обеспечение. Предложенное решение может быть использовано разработчиками систем промышленного Интернета вещей для эффективного запуска и реализации проектов.

Предложен метод предварительной оценки прагматической ценности информации в задаче классификации состояния объекта на основе глубоких рекуррентных сетей долгой краткосрочной памяти. Цель проводимого исследования состояла в разработке метода прогноза состояния контролируемого объекта при минимизации количества используемых прогностических параметров, достигаемой с помощью предварительной оценки прагматической ценности информации. Это особенно актуальная задача в условиях обработки больших данных, характеризуемых не только значительными объемами поступающей информации, но и скоростью ее поступления и полиформатностью. Генерация больших данных сейчас происходит практически во всех сферах деятельности, что обусловлено широким внедрением в них Интернета вещей. Метод реализуется двухуровневой схемой обработки входной информации: на первом уровне применяется алгоритм машинного обучения «случайный лес», который имеет значительно меньшее количество настраиваемых параметров, чем рекуррентная нейронная сеть, используемая на втором уровне для окончательной и более точной классификации состояния контролируемого объекта или процесса. Выбор «случайного леса» обусловлен его способностью к оценке важности переменных в задачах регрессии и классификации. Это используется при определении прагматической ценности входной информации на первом уровне схемы обработки данных. Для этого выбирается параметр, который отражает указанную ценность в каком-либо смысле, и на основе ранжирования входных переменных по уровню важности осуществляется их отбор для формирования обучающих наборов данных для рекуррентной сети. Алгоритм предложенного метода обработки данных с предварительной оценкой прагматической ценности информации реализован в программе на языке MatLAB и показал свою работоспособность в эксперименте на модельных данных.

Самая понятная книга по Arduino для новичков. Настольная книга начинающего робототехника, написанная итальянским инженером Паоло Аливерти, специалистом в области 3D-печати, интернета вещей и интерактивных технологий. Благодаря этой книге читатель познакомится с легендарной итальянской платформой Arduino, узнает азы электротехники и всего того, что необходимо уметь и знать, прежде чем начать собирать собственные проекты. В дружелюбной манере простым языком автор раскрывает основные понятия и термины, рассказывает о типах плат и проводит читателя по пути от абсолютного новичка до подкованного пользователя, готового к созданию собственных проектов на Arduino.

Развитие прикладного программного обеспечения киберфизических систем зданий подразумевает широкое использование интеграционных платформ Интернета вещей (IoT). На практике гибкая функциональность IoT-платформ часто приводит к дополнительным затратам на программную доработку существующих и подключение новых блоков, в частности цифровых двойников. В статье предложено технологическое решение по программной имплементации цифрового двойника процесса проветривания в состав контура IoT управления системы отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC) для зданий и промышленных сооружений. Рассматривается реализация и исполнение цифрового двойника в виде динамической имитационной модели на языке объектно-ориентированного моделирования Modelica в среде OpenModelica. В качестве примера интеграционной среды рассматривается IoT-платформа InfluxData на базе стека TICK. Это горизонтально-ориентированная платформа Интернета вещей, которая содержит механизм сбора данных с устройств и базу данных временных рядов InfluxDB для хранения метрик. Для интеграции имитационных моделей на Modelica с InfluxDB предложено использовать сервер OMPython. В этом случае управляющие и интерфейсные сценарии выполняются на языке Python, что в результате в значительной степени расширяет традиционные возможности IoT-платформы до уровня системы управления с цифровым двойником. Такое управление HVAC предусматривает адаптацию контуров управления за счет учета динамики процесса воздухораспределения по вентиляционной сети, оценки и компенсации инерционности процессов. Публикация подготовлена в ходе проведения исследования (№ 21–04–039) в рамках программы «Научный фонд Национального исследовательского университета „Высшая школа экономики (НИУ ВШЭ)“» в 2020–2021 гг.

Развитие цифровой экономики в современном мире требует решения вопроса безопасности приложений Industrial lnternet of Things (IIoT). Большое количество распределенных, передающих данные по сети устройств IIoT, управляемых интеллектуальными программами (программными агентами), требуют защиты. Успешная атака на любое устройство IIoT приведет ко взлому приложения IIoT и к большим финансовым потерям, а также к прекращению функционирования приложения IIoT, следовательно, тема исследования актуальна. Цель написания статьи – кардинальное решение проблемы безопасности приложения IIoT путем разработки его блокчейн-архитектуры. Перед авторами стояли задачи исследования всех аспектов блокчейн-системы, обеспечивающих безопасность устройств приложения IIoT. Особенность блокчейн-системы состоит в том, что ее участниками являются программные агенты, управляющие устройствами приложения. В результате исследования предложена концепция блокчейн-архитектуры приложения IIoT. Исследованы механизмы консенсуса интеллектуальных программ устройств IIoT как равноправных активных участников блокчейн-сети. Механизм консенсуса и криптографическая система распределенного реестра сети блокчейн повышают информационную безопасность приложения IIoT. Синергетический эффект блокчейн-системы и интеллектуальных систем программных агентов устройств приложения IIoT существенно повышает эффективность решения. Интеллектуальные системы программных агентов устройств приложения IIoT эффективно обучаются на блокчейн-платформе, и в результате получается децентрализованный суперкомпьютер в виде блокчейн-системы. Предложенное решение может быть использовано для разработки и внедрения проектов промышленного Интернета вещей.

К любому бизнесу, виду деятельности и даже к государственному управлению можно подойти как к азартной игре. Такой подход помогает перестать ломиться в закрытые двери или двигаться по инерции и позволяет взглянуть на бизнес-процессы иначе, чтобы изучить разные точки зрения и увидеть более подходящие направления развития. На примере международных и российских компаний автор показывает, как работают различные правила и методы регулирования, какие в них могут возникать асимметрии и как заставить их работать на себя.