Интернет вещей: перспективы применения

Вестник Челябинского государственного университета.

2019. № 3 (425). Экономические науки. Вып. 64. С. 230—234.

УДК 004.738.5 DOI 10.24411/1994-2796-2019-10328

ББК 32.965.8

ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ: ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ

Е. О. Ким, А. А. Шин

Челябинский государственный университет, Челябинск, Россия Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 14-18-02508).

Технологический прогресс с каждым годом развивается в геометрической прогрессии. Появляются все более совершенные технологии, увеличивается вычислительная мощность процессоров, вместе с тем становятся все более разнообразными алгоритмы работы программ. Практически любая техника становится «умной», позволяя ее пользователю не только получать своего рода измеряемые числовые показатели данных от нее, но и анализировать их в виде готовых отчетов, выстраивая наглядные диаграммы и делая выводы. Однако по отдельности полезность данных устройств имеет весьма ограниченный функционал. В случае если между устройствами появится некий «посредник», позволяющий им обмениваться информацией между собой, автономность подобных устройств возрастет в разы. Именно отрасль Интернета вещей при дальнейшем ее развитии позволит добиться этого эффекта. Целью данной статьи является рассмотреть концепцию «Интернет вещей», выявить проблемы ее применения в России.

Ключевые слова: Интернет, автоматизация, технологии, датчики.

Определений Интернета вещей множество, для исследования было взято наиболее емкое и описывающее основные принципы понятие. Интернет вещей (англ. Internet of Things, IoT) — это основополагающие положения физических предметов («вещей») вычислительной сети, со встроенными технологиями взаимодействия друг с другом или с внешней средой. Организация таких сетей рассматривается как явление, призванное перестроить экономические и общественные процессы, в которых исключается необходимость участия человека из части операций [6].

Начало данной концепции положено в 1999 г. Она предусматривала осмысление перспектив широкого применения средств радиочастотной идентификации для взаимодействия физических предметов не только между собой, но и с внешним окружением. Сущность концепции Интернета вещей наполняется многообразным технологическим содержанием и внедрением практических решений для ее реализации. И начиная с 2010-х гг. наблюдается устойчивая тенденция в расширении информационных технологий, прежде всего благодаря повсеместному и непрерывному распространению беспроводных сетей, возникновению облачных вычислений, инновациям технологий межмашинного взаимодействия, активному переходу на IPv6, а также внедрению и освоению программно-конфигурируемых сетей.

Интернет вещей не рассматривается как простое множество различных датчиков и приборов, объединенных друг с другом беспроводными и проводными каналами связи и сетью Интернет. Сегодня Интернет вещей можно рассматривать как плотную интеграционную связь двух миров: реального и виртуального, в которых осуществляются взаимодействие и общение между людьми и устройствами.

Предполагается, что в будущем «вещи» станут сами непосредственными участниками бизнеса, социальных и информационных процессов, где будет происходить их общение и взаимодействие между собой, обмен информацией об окружающей среде, адекватная реакция и влияние на процессы, происходящие в мировом пространстве, без вмешательства самого человека [7].

Хотя на данный момент концепция Интернета вещей предусматривает использование технологии радиочастотной идентификации (англ. Radio Frequency Identification; RFID) и беспроводной сенсорной сети (БСС), на этом способы использования Интернета вещей не исчерпываются.

Беспроводная сенсорная сеть сегодня — это распределенная, самоорганизующаяся сеть множества датчиков (сенсоров) и исполнительных устройств, связанных и объединенных между собой с помощью радиоканала. При этом область покрытия этой сети может достигать от нескольких метров до нескольких километров. Это достигается

за счет ее способности ретранслировать сообщения от одного элемента к другому. Такая технология часто применяется для реализации решения задач, связанных с мониторингом, управлением, логистикой и пр. [7].

Метод автоматической идентификации объектов RFID понимается как метод, в котором при помощи радиосигналов записываются или считываются данные, хранящиеся в так называемых транспон-дерах, или ИГГО-метках. Эта технология благополучно справляется с задачами отслеживания движения некоторых объектов, получения от них небольшого объема информации. Например, если оснастить все продукты ЯРГО-метками, а холодильник RFID-ридером, то мы без проблем могли бы получать информацию о сроке годности продуктов и их количестве, а значит, понимать, что и в каком количестве надо закупить сегодня [7]. И весь этот процесс закупки в обозримом будущем можно будет с легкостью улучшить путем автоматизации. К примеру, процесс закупки продуктов холодильником вполне возможно связать с интернет-сетью для покупки им недостающих продуктов. Кроме того, холодильник мог бы обмениваться данными с другими устройствами, к примеру с кофе-машиной, для того чтобы дополнить список необходимых покупок и объединить их в общий, в каком-либо одном приложении.

Зарубежная практика демонстрирует успешный опыт внедрения Интернета вещей по линии как государства, так и бизнеса. Примерами могут быть страны ЕС, Южная Корея, Китай и Индия. Использование в зарубежной практике технологий «умного города» позволяет повышать эффективность управления энергопотреблением и транс-

500

Всего  Сокращение потерь сырья

Оптимизация затрат на персонал  Сокращение потерь ГСМ

Рис. 1. Оценка экономического эффекта за счет внедрения ^ в сельском хозяйстве и животноводстве до 2025 года, млрд р.

портными потоками [8]. Более того, в таких странах, как Великобритания и США, уже внедрены и действуют масштабные программы по внедрению «умных счетчиков», которые удаленно контролируют энергопотребление в домохозяйствах.

Сегодня можно уверенно говорить об экономическом эффекте от применения технологий Интернета вещей в области сельского хозяйства. Прогнозы ООН говорят нам о том, что к 2050 г. для удовлетворения потребности населения Земли в еде необходимо будет увеличить производство продуктов питания на 70 % по сравнению с текущим [9]. Для отрасли сельского хозяйства это может означать постоянно растущий спрос на производимую ими продукцию, а также необходимость новых правил для производства в целом. «Умное сельское хозяйство» имеет целью максимальную автоматизацию сельскохозяйственной деятельности, повышение не только урожайности, но и качества продукции. Достичь этой цели планируется за счет внедрения повсеместного контроля в расходовании сырья, а также хранения самой продукции. К примеру, в выращивании овощей и фруктов использование различных датчиков, устройств, а также программного обеспечения для удаленного управления поможет в экономии на использовании агрохимикатов, удобрений, а также воды вплоть до 15—20 %. Применение технологий мониторинга и контроля на фермах, реализованных в виде автоматизации системы откорма, дойки и мониторинга здоровья поголовья скота, что в конечном счете позволит повысить надои на 30—40 %.

Таким образом, как показано на рис. 1, общий минимальный экономический эффект от внедрения 1оТ в сельском хозяйстве может составлять

232

Е. О. Ким, А. А. Шин

приблизительно 469 млрд р. за период до 2025 г. [9]. Вся эта экономия достигается за счет оптимизации затрат на персонал, сокращения потерь урожая, а также потерь от ГСМ. Примерно аналогичный прирост возможен во всех сферах экономики; контроль основных показателей и их параметров позволяет наиболее эффективно использовать доступные в производстве средства.

Согласно исследованию MarketsandMarkents, к 2020 г. глобальный IoT рынок увеличится до 457 млрд долл., а совокупный среднегодовой темп роста составит 28,5 % [1]. Лидирующими направлениями рынка станут «умные города» (26 %), промышленный IoT (24 %), здоровье (20 %), «умные дома» (14 %), автомобили (7 %), «умные утилиты» (4 %) и носимые устройства (3 %).

Другое аналитическое агенство, Ericsson, предполагало, что к 2018 г. число датчиков и устройств IoT станет самой большой категорией подключенных устройств, превысив показатель количества мобильных телефонов. Затрагивая ситуацию на российском рынке IoT, можно увидеть аналогичный показатель ее положительной динамики. По оценкам «Директ ИНФО», совокупный размер российского рынка IoT составил в 2016 г. 17,9 млн устройств и по сравнению с 2015 г. вырос на 42 %. К 2021 г. предполагается увеличение общего числа IoT устройств до 79,5 млн, а к 2026 г. — 164,7 млн. Общий потенциал российского рынка оценивается на уровне 0,5 млрд устройств [5].

Говоря о возможных прогнозах по развитию Интернета вещей, учитывая данные рис. 3, можно предположить достаточно большой скачок затрат на развитие Интернета вещей. На данный момент наибольшую заинтересованность IoT приобрел в сферах программ, дискретных производств, а также в сфере транспорта и логистики. Причем по-

казатели этих затрат увеличатся более чем в два раза. Этот показатель весьма положительный, так как аналогично предыдущим отражает заинтересованность в сфере 1оТ и желание в его активном инвестировании и развитии. Таким образом, с каждым годом перспектива все большего внедрения технологий 1оТ во все сферы нашей жизни увеличивается многократно.

Однако на данный момент активному развитию рынка 1оТ мешают несколько вещей. Наиболее актуальной проблемой сейчас является отсутствие каких-либо стандартов. Если принимать во внимание всеобщее распространение технологии 1оТ, то крайне необходимо обеспечить уникальность идентификаторов каждого из объектов, находящегося в этой сети. В своей деятельности каждый производитель пользуется собственными методами, что не позволяет сделать единую сеть, так как в большинстве своем такие технологии несовместимы. Отсутствие определенных стандартов как в России, так и по всему миру достаточно сильно сдерживает индустрию 1оТ от развития и повсеместной интеграции ее решений.

Следующей проблемой в реализации полной автономности систем 1оТ является неспособность датчиков работать независимо от сменных или требующих заряда устройств питания. В этом плане подключаемым устройствам необходимо научиться вырабатывать энергию из окружающей среды. В случае широкой популяризации технологии 1оТ особую важность приобретают вопросы безопасности самой системы. Ведь в большой сети, контролирующей весь окружающий мир, имеют место определенная прозрачность данных и другие особенности и становится необходимым иметь соответствующие системы безопасности. Нетрудно предположить, какие возможные последствия может повлечь за собой недостаточная

10000 8000 6000 4000 2000 0

2014  Производство Ч Ретейл К Здоровье Я Потребительская электроника

Рис. 2. Размер мирового рынка ^ по индустриям в 2014 и 2020 гг.

2020 F Инфраструктуры = Энергия и утилиты II Машиностроение

Прочее Страхование Правительство Ретейл Энергия и ресурсы Процессы Здоровье В2С Утилиты Транспорт и логистика Дискретное производство

10

15

20

25

30

35

40

45

2020  2015

Рис. 3. Прогноз реализации затрат на мировом рынке ^ по отраслям

обеспеченность системы в надлежащей защите, отсутствие в ней необходимых протоколов безопасности и шифрования данных.

С каждым днем количество людей, проживающих на Земле, неуклонно растет, именно по этой причине нам необходимо значительно экономнее использовать имеющиеся у нас ресурсы. Помимо всего этого, каждый человек хочет не просто существовать, а жить полноценной жизнью в здо-

ровой и удобной среде, создавая такие же условия для своих родных и близких. Возможности, которые Интернет вещей может предоставить нам в области создания, сбора, передачи, анализа и распределения данных в глобальном плане, позволят получить знания и мудрость, которые пригодятся не только для существования, но и для настоящей счастливой жизни нынешних и будущих поколений.

0

5

Список литературы

1. Рожкова, Ж. Интернет вещей: прогнозы по развитию рынка [Электронный ресурс] / Ж. Рожко-ва. — URL: https://www.likeni.ru/analytics/internet-veshchey-prognozy-po-razvitiyu-rynka/ (дата обращения 21.01.2019).

2. Новости Интернета вещей [Электронный ресурс]. — URL: https://iot.ru/wiki/ (дата обращения 11.02.2019).

3. Некоммерческая организация ассоциация участников рынка «Интернет вещей» [Электронный ресурс]. — URL: https://iotas.ru/media/day_theme/99/ (дата обращения 15.01.2019).

4. Интернет вещей в России [Электронный ресурс]. — URL: https://www.pwc.ru/ru/publications/iot/ IoT-inRussia-research_rus.pdf (дата обращения 25.01.2019).

5. Интернет вещей CISCO [Электронный ресурс]. — URL: https://www.cisco.com/c/dam/global/ru_ru/ assets/executives/pdf/internet_of_things_iot_ibsg_0411final.pdf (дата обращения 15.02.2019).

6. Systems Engineering Thinking Wiki — IoT [Электронный ресурс]. — URL: http://sewiki.ru/IoT (дата обращения 26.02.2019).

7. Интернет вещей — а что это? [Электронный ресурс]. — URL: https://habr.com/ru/post/149593/ (дата обращения 19.02.2019).

8. Применение IOT в реальном бизнесе [Электронный ресурс]. — URL: https://rb.ru/longread/iot-cards/ (дата обращения 19.02.2019).

9. Доклад департамента ООН по экономическим и социальным вопросам [Электронный ресурс]. — URL: https://esa.un.org/unpd/wpp/Publications/Files/WPP2017_KeyFindings.pdf (дата обращения 30.01.2019).

10. IoT и проблемы безопасности [Электронный ресурс]. — URL: https://habr.com/ru/company/unet/ blog/410849/ (дата обращения 08.02.2019).

234

Е. О. Ким, А. А. Шин

Сведения об авторах

Ким Евгений Олегович — студент группы 21УК-301 Института экономики отраслей, бизнеса и администрирования Челябинского государственного университета, Челябинск, Россия. kimeo@mail.ru

Шин Артемий Андреевич — студент группы 21УК-201 Института экономики отраслей, бизнеса и администрирования Челябинского государственного университета, Челябинск, Россия. shin.artem@mail.ru

Bulletin of Chelyabinsk State University.

2019. No. 3 (425). Economic Sciences. Iss. 64. Pp. 230—234.

INTERNET OF THINGS: PROSPECTS OF APPLICATION

E.O. Kim

Chelyabinsk State University, Chelyabinsk, Russia. kimeo@mail.ru

A.A. Shin

Chelyabinsk State University, Chelyabinsk, Russia. shin.artem@mail.ru

Technological progress every year develops exponentially. More and more advanced technologies are emerging, the computing power of processors is increasing. Along with this, the algorithms of program operation are becoming increasingly diverse. Virtually any technique becomes "smart", allowing its user not only to get some kind of measurable numerical indicators of data from her, but also to analyze them in the form of ready-made reports, building up visual diagrams and summing up conclusions. However, individually, the utility of these devices has very limited functionality. In the event that some "intermediary" appears between the devices, allowing them to exchange information with each other, the autonomy of such devices will increase significantly.

Keywords: internet, automation, technology, sensors.

References

1. Rozhkova Z. Internet-veshchi: prognozy razvitiya rynka [Internet-things: market development forecasts]. Available at: https://www.likeni.ru/analytics/internet-veshchey-prognozy-po-razvitiyu-rynka/, accessed 21.01.2019. (In Russ.).

2. Novosti interneta veshchey [News of the Internet of Things]. Available at: https://iot.ru/wiki/, accessed 11.02.2019. (In Russ.).

3. Nekommercheskaya organizatsiya assotsiatsiya uchastnikov rynka "Internet veshchey" [Non-profit organization association of Internet of Things market participants]. Available at: https://iotas.ru/media/day_ theme/99/, accessed 15.01.2019. (In Russ.).

4. Internet veshchey v Rossii [The Internet of Things in Russia]. Available at: https://www.pwc.ru/ru/publi-cations/iot/IoT-inRussia-research_rus.pdf, accessed 25.01.2019. (In Russ.).

5. Internet veshchey CISCO [Internet of Things CISCO]. Available at: https://www.cisco.com/c/dam/global/ ru_ru/assets/executives/pdf/internet_of_things_iot_ibsg_0411final.pdf, accessed 15.02.2019. (In Russ.).

6. Systems Engineering Thinking Wiki — IoT [Network literature]. Available at: http://sewiki.ru/IoT, accessed 26.02.2019. (In Russ.).

7. Internet veshchey — a chto eto? [Internet of things — what is it?]. Available at: https://habr.com/ru/ post/149593/, accessed 19.02.2019. (In Russ.).

8. PrimeneniyeIOTvreal'nom biznese [IOT application in real business]. Available at: https://rb.ru/longread/ iot-cards/, accessed 19.02.2019).

9. Doklad departamenta OON po ekonomicheskim i sotsial 'nym voprosam [Report of the United Nations Department of Economic and Social Affairs]. Available at: https://esa.un.org/unpd/wpp/Publications/Files/ WPP2017_KeyFindings.pdf, accessed 30.01.2019. (In Russ.).

10. IoT i problemy bezopasnosti [IoT and security issues]. Available at: https://habr.com/ru/company/unet/ blog/410849/, accessed 08.02.2019. (In Russ.).