Чудеса, рождаемые из «Интернета вещей»

Кажется, еще недавно для миллионов понятие «Интернет» было в диковинку. Но уже через очень короткое время для тех же миллионов он стал жизненной необходимостью.

В современной информатике появился термин «Интернет вещей», введенный в оборот британским бренд-менеджером, предпринимателем Кевином Эштоном. Этот термин характеризует систему или концепцию взаимодействия между всемирной сетью и физическим миром через различные сенсоры (устройства, определяющие изменения и вариативность окружающей среды).

Технологии, позволяющие осуществлять передачу и обмен данными в автоматическом режиме, стали предметом обстоятельного исследования американца Сэмюэля Грингарда, который по заказу Массачусетского технологического института написал своеобразный путеводитель «Интернет вещей», растиражированного английским издательством «The MIT Press». Книга сразу же получила на Западе статус бестселлера, а ее переводы начали появляться в разных странах мира. В Украине, в частности, это было сделано харьковским издательством «Клуб сімейного дозвілля» в переводе Леся Герасимчука. Реализуя свой переводческий проект, украинские издатели ставят целью ознакомить широкую читательскую аудиторию с цифровыми технологиями будущего, которые динамично развиваются как в США, так и в ведущих европейских странах, а также с преимуществами и рисками от их внедрения в промышленность, сельское хозяйство, медицину, торговлю, инфраструктуру крупных городов, вооружение и другие сферы жизнедеятельности человека. Все это раскрывается в книге, состоящей из семи разделов и словаря наиболее употребляемых терминов, касающихся Интернета, компьютерного оборудования, программного обеспечения.

***

Начинается рассказ с зарождения глобальных коммуникаций, когда была изобретена технология передачи данных от одного компьютера к другому в 1990-х. Именно тогда окончательно предстала Всемирная паутина, в основе которой заложен специальный протокол TCP/IP, разработанный «отцами Интернета», американскими учеными Робертом Э.Каном и Винтоном Серфом.

Мобильным устройствам и так называемым облачным технологиям полностью посвящен второй раздел. Воспользовавшись добавленным словарем, объясним значение этого термина. Под облачными технологиями или облачными вычислениями подразумевают использование удаленных серверов, устройств хранения данных и других вычислительных средств для оказания услуг, в частности, программного обеспечения и соответствующей инфраструктуры. Автор отмечает, что цифровые технологии в течение последнего десятилетия коренным образом изменили мир. Ведь был введен новый способ коммуникации через мобильные устройства, в частности, айфон в 2007-м и айпэд в 2010 годах. Этим фактически ознаменовано начало новой мобильной эпохи — эпохи смартфонов, в которых сложные сенсоры позволяют проводить различные числовые вычисления, использовать в работе встроенную цифровую камеру, применять так называемый GPS-навигатор, а также осуществлять электронный обмен данными.

Книга «Интернет вещей» Сэмюэля Грингарда насыщена большим количеством статистики, что делает рассказ по-научному четким, убедительным и аргументированным. Немало интересных данных взято автором из исследований McKinsey & Company — одной из ведущих международных консалтинговых компаний в США. Именно ее специалисты подсчитали нынешнюю стоимость глобальной интернет-экономики, которая сейчас составляет 10 триллионов долларов. Статистическая аналитика подается и в разделе «Появляется промышленный Интернет». Термин «Промышленный (или Индустриальный) Интернет» впервые начал использовать флагман американской экономики — корпорация General Electric — и означает совокупность объединенных компьютерных сетей и подключенных к ним промышленных (производственных) объектов со встроенными датчиками и программным обеспечением для сбора и обмена данными с возможностью удаленного контроля и управления в автоматизированном режиме, без участия человека.

Естественно, может возникнуть вопрос: а целесообразно ли внедрять тонны этой машинерии, которая как минимум энергозатратная и как максимум трудоемкая? Невольно вспоминается советское прошлое, когда Госплан Союза пытался наладить учет и контроль за изготовлением продукции в масштабах огромной по территории страны и, конечно же, гигантский расход средств на эти цели. Известно, что все это закончилось, как говорят, большим пшиком, поскольку никто не мог подсчитать не только количество произведенных деталей, а даже на каких складах они хранятся...

***

В книге подается два неоспоримых объяснения по сбору цифровыми устройствами различных данных. Во-первых, информация собирается и анализируется для ее оптимизации с последующим принятием взвешенного стратегического решения, а во-вторых, таким образом постепенно стираются грани между машиной и человеком, между физическим и виртуальным миром, с целью создания интеллекта (читай — искусственного) гораздо мощного, чем это может по отдельности сделать одна машина или одно устройство. Автор приводит пример умелого применения новейших технологий, которые в итоге дали колоссальный экономический эффект. Глобальная система позиционирования GPS, которая использует спутники для определения расположения объектов на поверхности Земли, способна и многое другое, в частности, отслеживать передвижения грузовиков, судов и самолетов, оптимизировать маршруты, инвентаризировать и мониторить фонды, наблюдать и идентифицировать персонал и т.д. и т.п. Другой красноречивый пример, который мог бы быть использован украинским лесниками, непосредственно касается Украины. Организация «Гавайское наследие темнохвойных лесов» благодаря высокотехнологичным системам успешно трансформирует использование деловой древесине и экотуризм. С 2010 года эта фирма из Гонолулу поставила радиочастотные метки с GPS-координатами на более чем 225 000 деревьев. База данных содержит информацию о семенном фонде, графиках подпитки и полива. Разве невозможно что-то подобное воплотить в Карпатах и ??других регионах страны, где варварским образом вырубают лес, ухудшая экологическую ситуацию в стране?

Революционные преобразования, которые непременно станут реальностью после широкого внедрения новейших цифровых технологий, обязательно коснутся охраны здоровья, организации здорового образа жизни. В разделе «Потребительские товары умнеют» Сэмюэль Грингард подробно знакомит читателя с последними достижениями в этой сфере, очень важной для существования человека. Уже вскоре врачи смогут имплантировать в тело человека микросенсоры и нанороботы, которые в режиме реального времени будут мониторить органы и ткани, определять потребность в лекарствах и устанавливать необходимую дозу. Очень перспективным становится 3D-печать. Речь идет об устройствах, предназначенных для печати физических объектов с помощью компьютерного программного обеспечения. Они используют так называемую систему автоматизированного проектирования для создания функциональных трехмерных объектов. Автор вспоминает в книге Корнельский университет в городе Итака (штат Нью-Йорк), ученые которого напечатали человеческое ухо, способное заменить поврежденный или отсеченный орган слуха. В другом научном учреждении — Институте регенеративной медицины Вейка Фореста, расположенного на территории американского штата Северная Каролина, группа медиков-инженеров работает над трехмерной печатью сосудов, а холдинг Organovo в штате Калифорния проводит исследовательские работы по использованию 3D-технологии по замене печени и других внутренних органов человека.

***

На одном из отечественных интернет-ресурсов, освещающих актуальные вопросы медицинской отрасли, недавно обнародована сенсационная информация: исследователи из Фармацевтической школы при Калифорнийском университете в Сан-Франциско разработали биоискусственную почку для имплантации, которая способна выполнять основные функции органа без применения иммунодепрессантов или часто используемых антикоагулянтов. Изобретенное устройство состоит из двух основных частей: гемофильтра и биореактора. Самым большим преимуществом искусственной почки, судя по разъяснению, стало то, что имплантат может функционировать без насосов или внешних источников питания. Все это наконец позволит отказаться от традиционного метода очистки крови — диализа, в котором основную функцию выполняет прибор гемодиализатор.

Интернет вещей, по всем признакам, переформатирует военную сферу и в значительной степени будет влиять на ведение войны в наше время. Учитывая это, особая роль в тактике современного боя отводится ударным дронам. К примеру, США очень активно применяли беспилотники во время военных кампаний и специальных операций в таких странах, как Афганистан, Пакистан, Сомали, Сирия. Делали они облет и на востоке и юге Украины, наблюдая за перемещением техники на временно оккупированной территории Донецкой и Луганской областей, за блокпостами военных подразделений регулярной армии Российской Федерации на административной границе с АР Крым. Автор, рассматривая потенциал беспилотных летательных аппаратов, обращает внимание читателей на их относительную дешевизну. По данным организации «Безопасность США», один беспилотник стоит почти 6,5 млн долларов, а современный истребитель — 100 млн долларов. К тому же дрон, по сравнению с самолетом, легкий в управлении, а отсутствие пилота на борту становится одним из существенных преимуществ этого высокотехнологичного оружия. Речь идет лишь о начале технического переоснащения современных армий. Агентство передовых оборонных исследовательских проектов США, как утверждает автор, уже изучает возможность использования в военных операциях армии роботов, а также... насекомых, которые смогут ползать, пробираться, скользить и летать в глубоком тылу вероятного противника.

Совсем экзотический вид имеют цифровые приборы, которые будут определять запах, вкус и даже тактильность. Это позволит революционизировать многие сферы человеческой деятельности, начиная с производства продовольствия, заканчивая диагностикой заболеваний на ранних стадиях. Автор приводит пример изобретения, принадлежащего компании Adamant Technologies из Сан-Франциско. Там уже создан миниатюрный процессор для оцифровки запаха и вкуса. С целью различения ароматов и вкусов система сан-францисковцев использует около 2000 сенсоров, в то время как в носу человека их около 400. Преимущество этого открытия состоит в том, что изобретенный процессор будет определять, когда у человека неприятный запах во рту (первый признак какого-то внутреннего заболевания) или оценивать скорость метаболизма, анализируя дыхание пациента. Ученые Техасского университета из города Остин пошли еще дальше, разработав диапазон сенсоров, наделенных функциями электронных вкусовых чипов. Интегральная схема различает пять категорий вкуса: кислый, соленый, горький, сладкий и юмами («очень вкусный», что указывает на приятное вкусовое ощущение).

***

Интернет вещей, как олицетворение второй волны мощной цифровой революции, которая берет свое начало с общей компьютеризации в 70 80-х годах прошлого века, как считает Сэмюэль Грингард, может создать для человечества и ряд проблем. Он называет основные технологические угрозы, которые могут реально возникнуть в будущем. К примеру, уже известное хакерство способно нанести непоправимый вред, перебрав всецело контроль над какой-то цифровой системой. Не менее болезненным может оказаться человеческий фактор, когда, например, из-за невнимательности или допущенной ошибки выйдет из строя автоматика, создав опасность для жизни, нанеся огромный материальный ущерб. В результате все большего применения на различных производствах робототехники непременно возрастет армия безработных во всем мире. Исследователь высказывает предостережение и опасения по поводу того, что через взаимодействие устройств и алгоритмов с использованием различных стандартов и критериев не исключается существенное ухудшение инспектирования цифровой среды.

В своей работе Сэмюэль Грингард часто цитирует Дональда Нормана — почетного профессора по инжинирингу и кибернетике Северо-западного университета (штат Иллинойс), который как никто другой может реально оценить риски от внедрения на разнопрофильных предприятиях автоматизированных компьютерных систем. Этот ученый широко известен печатными трудами и технологическими разработками в области цифрового дизайна, эргономичного проектирования и когнитивной науки — научной дисциплины, объектом изучения которой является описание, объяснение и моделирование механизмов человеческого, животного и искусственного процесса мышления. Один из его выводов звучит так: «Разработчики часто делают предположения и действуют на основании неполной информации. Они не в состоянии определить, какие могут произойти непредвиденные события и какие будут последствия. Логика машины не всегда соответствует логике человеческого мышления». Отталкиваясь от этих слов, можно понять, почему у наших северо-восточных соседей едва ли не ежемесячно происходят катастрофы с военными и гражданскими летательными аппаратами. И это тогда, когда в течение последних двадцати пяти лет пассажирские самолеты очень редко подвергались авиационным происшествиям. Прежде всего потому, что принимается во внимание человеческий фактор, а также появляется способность в режиме реального времени обрабатывать большой объем данных, моделировать нестандартные ситуации с помощью компьютерных трэш-тестов, измерять влияние на конструкции самолетов погоды и других условий. В России же до сих пор используется устаревшая элементная база, которая, как известно, является основой основ сложных сенсоров, выверяющих вибрацию, вольтаж, усталость металла и другие параметры.

***

В исследовании достаточно подробно рассматриваются варианты развития будущего не только в краткосрочной, но и в долгосрочной перспективе относительно дальнейшего внедрения радиочастотной идентификации (RFID) — беспроводной технологии, использующей как пассивные (без питания), так и активные (с питанием) тэги (интегральные схемы) и считыватели с антеннами для идентификации объектов и передачи на компьютер данных об их состоянии или расположении. Пройдет совсем немного времени — и на улицах мегаполисов появятся самоходные транспортные средства. Беспилотные автомобили будут двигаться по определенным маршрутам, соблюдая при этом безопасную дистанцию ??и скорость, самостоятельно реагируя на сигналы светофоров. Скорее всего, это существенно снизит аварийность на автомагистралях, которая, по данным Всемирной организации здравоохранения, становится причиной гибели ежегодно 1,24 миллиона человек. Настоящая революция произойдет в медицинской сфере. Круглосуточный медицинский мониторинг с помощью вживленных сенсоров позволит предотвращать возникновение на ранних стадиях сложных в лечении болезней, 3D-печать будет продуцировать медицинские приборы и органы для трансплантации. Возможно, это приблизит к решению проблемы с диабетом второго типа, от которого, по прогнозам специалистов из Центра контроля и профилактики заболеваний США, к 2050 году будет страдать каждый третий американец. В промышленности мгновенно будут меняться заказы и логистическая информация, фермеры широко станут применять сенсоры и другие устройства для оптимизации полива и параметров грунта. Возрастет использование беспилотников в промышленности, сельском хозяйстве, транспортной отрасли, военном деле.

Автор приводит данные Глобального института имени МакКинси (международная консалтинговая компания, специализирующаяся на решении задач, связанных со стратегическим управлением), которые показывают, что экономическое влияние Интернета вещей уже к 2025 году будет оцениваться в 14-33 триллионов долларов. В то же время книга предостерегает: технологии могут выйти из-под контроля человека, инспирировать беспорядки в политике и социуме, спровоцировать всплеск не только киберпреступности, но и кибервойны, мир все чаще будет проявлять индифферентность к приватности. Словом, человечество на нынешнем этапе развития оказалось на распутье: определенная дорога, которая якобы ведет к экономическому процветанию и материальному благосостоянию, другая — к утопической версии футуристических смарт-машин, где люди вообще ни на что не влияют, еще какая-то — в неизвестное, которое трудно представить. Хочется верить, что Интернет вещей, в конце концов, для многих окажется не глобальным стрессом, а мощным источником энергии и вдохновения.