Как изменится бизнес и наша жизнь, когда устройства и предметы подключатся к Сети и станут общаться друг с другом без участия человека.
В последние десять лет визионеры часто говорили о приближении новой эпохи «Интернета вещей» и революции в технологиях m2m («от машины к машине»). Начало революции можно торжественно провозглашать: базовые технологии готовы, стоимость «железа», необходимого для их массового внедрения, снизилась в достаточной степени, принципиально новых каналов связи не требуется: довольно тех, которые уже развернуты для абонентов-людей. Шведская компания Ericsson предсказывает, что к 2020 году к Сети будет подключено 50 млрд устройств.
«Горячее» технологическое направление сулит огромный фронт работ инновационным компаниям. Будет чем заняться и традиционному бизнесу: m2m-технологии дадут им новые возможности — и не исключено, что в отдельных отраслях перевернут с ног на голову даже привычные бизнес-модели.
Суть m2m1 — в развитии старых добрых принципов телеметрии, но на новом технологическом уровне. Во-первых, эта технология предполагает возможность объединения в сеть любых приборов и вещей — с тем чтобы информация об их параметрах была доступна удаленно. Как предсказывают аналитики Ericsson, любое устройство или предмет, которые могут выиграть от подключения к Сети, в конце концов будут подключены — и все вместе образуют «Интернет вещей»2. Во-вторых, объединенные таким образом предметы будут достаточно «умными» (благодаря встроенным микропроцессорам), чтобы общаться и взаимодействовать без помощи человека — и на благо человека.
Компания Ericsson, приняв на себя роль популяризатора идеи, уже два года демонстрирует на разнообразных выставках свое «Подключенное Дерево» (Connected Tree), которое ведет собственный микроблог в «Твиттере». Обычное апельсиновое дерево снабжено датчиком, фиксирующим изменения в окружающем электромагнитном поле, и GSM-модулем, с помощью которого эта информация передается в Сеть. В микроблоге дерева можно прочитать, например: «За последний час три дружелюбных посетителя прикоснулись к моим листьям!» или «Ничего не происходит, я чувствую себя одиноким». Еще одно внедрение забавы ради — кроссовки, спроектированные дизайнером Рикардо Насименто. В их подошву встроены датчики давления, которые ведут счет шагам владельца, а информацию передают через Bluetooth на его мобильный телефон, который уже публикует сообщения в «Твиттере».
Все это не более чем демонстрация возможностей. Серьезные практические решения уже есть, множатся и приобретают все больший размах. Каких-то 10–15 лет назад практически весь объем информации, размещенной в Интернете, был сгенерирован человеком и для человека, а машина (персональный компьютер) в этом процессе выступала лишь посредником. С начала 2000-х ситуация стала меняться: Сеть теперь все больше наполняется данными, собранными автоматически, и все чаще обмен происходит между машиной и машиной — без такого «ненадежного» звена, как человек. Процесс вполне естественный. Человек, возможно, венец эволюции — но венец ленивый, часто невнимательный и слишком медленный для электронных коммуникаций. Поэтому m2m-технологии уже активно вторгаются в электроэнергетику, автомобилестроение, медицину, финансы и госуправление. А в обозримом будущем число устройств, работающих и общающихся параллельно с нами, но от нас независимо, на несколько порядков превзойдет население Земли. Конечная цель m2m — удобство человека. Именно с этого — идеи избавления человека от рутины — и началась практическая история машино-машинной индустрии.
Первопроходцы
Концепция m2m была сформулирована в конце XX века, а первым массовым устройством, ее реализовавшим, стали так называемые умные бытовые счетчики (англ. smart meters). Индукционные электрические счетчики с момента их изобретения в конце позапрошлого столетия итальянцем Галилео Феррарисом и венгром Отто Блати существовали практически в неизменном виде. И только наша привычка позволяет нам сейчас не воспринимать как технологический анахронизм уведомления от энергосбытовых компаний, которые мы периодически обнаруживаем в почтовом ящике: «Просим такого-то числа находиться дома: наши сотрудники придут снять показания счетчика». Встройте в счетчик микропроцессор, оснастите его коммуникационным модулем для самостоятельной сдачи показаний, организуйте автоматический сбор данных поставщиком и выставление счетов — и получите классическое m2m-решение.
Такая простейшая реализация машино-машинного комплекса перекликается с другой популярной концепцией, также сформулированной в 1990-х — так называемым Интернетом вещей. Представьте, что каждое устройство на Земле подключено к Сети и может управляться через нее. В этом случае человечество получает возможность эффективно контролировать все вещи и процессы в мире. Концепция эта больше философская, нежели техническая, хоть отцом ее и был технопионер Кевин Эштон3. И вряд ли кто-то из идеологов «тотальной Сети» мог предположить, что начнется она с банальности — тех самых умных счетчиков.
Что дает превращение электросчетчика в m2m-устройство? Цена электроэнергии меняется в зависимости от времени суток, сезона, ситуации на рынке. Умному счетчику ничего не стоит подсчитывать цену потребленных киловатт-часов с точностью до тысячных долей копейки по действующему в данную секунду тарифу. Плюс показания автоматически передаются поставщику. В сумме это обеспечивает потребителю электроэнергии удобства и некоторую экономию. Свою выгоду получают и поставщик, и общество в целом. Как показало исследование, проведенное Министерством энергетики США, сама по себе возможность точного учета сокращает потребление электроэнергии в среднем на 15%, поскольку потребитель видит реальный эффект экономии. А ведь 15% в масштабах страны перекрывают текущие возможности всей альтернативной энергетики! А в виде «бонуса» к умному счетчику — упростившиеся взаимоотношения сбытовой компании с потребителями энергии и упрощенное же техническое сопровождение (счетчик сам сообщит о неисправности).
Эксперименты с умными счетчиками начались больше десяти лет назад; сегодня в некоторых странах Европы (например, в Италии) они уже являются доминирующим видом приборов учета, а к 2020 году станут таковыми на всей территории Евросоюза и США. По миру их ежеквартально устанавливается около 20 миллионов, и по крайней мере в ближайшие несколько лет именно умные счетчики останутся самым популярным типом m2m-устройств: согласно прогнозу Juniper Research, к 2016 году их доля составит 40% от общего числа работающих m2m-устройств в мире.
Справедливости ради следует отметить, что та же простейшая реализация m2m-концепции применима и во множестве других областей: в транспортной логистике (сбор сведений о фактических маршрутах грузов), сельском хозяйстве (автоматический полив), уличной рекламе (электронные билборды), парковочных счетчиках, здравоохранении (персональные медицинские устройства, контролирующие и поддерживающие функции организма) и т. д. Но инженерная мысль не стояла на месте, и к середине «нулевых» m2m-технологии прошли полный виток вверх по эволюционной спирали: машино-машинные технологии стали ключевым элементом так называемых умных сетей.
Ум хорошо, а сеть лучше!
Идея «умной» сети (англ. smart grid), родившаяся одновременно в электроэнергетике и автомобильной промышленности, предполагает, что узлы, связанные друг с другом, не просто обмениваются информацией, но и автоматически используют полученные сведения на благо себе и соседям. Чтобы лучше представить, о чем идет речь, вспомните, над чем в последние годы активно работают практически все автопроизводители (Ford, BMW, Honda, Daimler и др.). Надеясь повысить безопасность дорожного движения, они предлагают установить на автомобиль еще один бортовой компьютер, отслеживающий ситуацию на дороге и подмечающий потенциально опасные моменты. Но работать такой компьютер должен не в одиночку: бортовые вычислители на других автомобилях, находящихся в радиусе нескольких сот метров, выполняют ту же работу и оповещают друг друга о своей скорости, пробках, препятствиях на дороге и прочем через радиоканал (в простейшем случае используется разновидность Wi-Fi).
Автопроизводители называют такую схему v2v (англ. vehicle to vehicle — «от автомобиля к автомобилю»), хотя понятно, что речь идет о частном случае m2m. Важен, однако, не термин, а результат: наделив каждый узел m2m-сети правом принимать решения, мы получим сеть, которая живет своей жизнью. Анализируя сведения, принятые от находящихся поблизости автомобилей, бортовой компьютер в состоянии предвидеть подстерегающую впереди опасность (слепой перекресток, яму на дороге и пр.), оповестить об этом водителя, а если необходимо, то и вмешаться в управление — к примеру, притормозив. И точно так же коллективной автоматической оценкой положения на дороге можно повысить качество движения в целом: снизить расход топлива участников, уменьшить время ожидания на светофорах, сократить длину пробок.
Конечно, автомобилями применимость умной сети не ограничена. Экстраполируйте идею на сети вообще: она позволит поднять эффективность, надежность, оптимизировать расходы, ослабить нагрузку на отдельные узлы и связи между ними, сохранить работоспособность сети в случае выхода из строя отдельных ее сегментов. А узлами может быть все что угодно, от электрических подстанций в энергосетях и сотовых станций мобильной связи до умной электроники в жилых помещениях и объектов общественного транспорта.
Наиболее широкое применение концепция умных сетей нашла в электроэнергетике. Наделив электрические сети способностью скрупулезно контролировать состояние каждой точки и немедленно, в децентрализованном порядке реагировать на меняющуюся ситуацию (m2m-узлы принимают решения самостоятельно, нет нужды ждать команду из диспетчерского центра, как в традиционных сетях), можно — по крайней мере в теории — значительно повысить надежность и эффективность процессов генерации, передачи и потребления электроэнергии. С умными сетями в энергетике связывают надежду на избавление от каскадных отключений, распространяющихся на огромные районы, на них полагаются в ожидании перехода к распределенной генерации, при которой потребители электроэнергии, имеющие небольшие собственные генерирующие мощности (ветряки, солнечные батареи), смогут продавать избытки электричества в сеть.
За связь без брака!
Уровень развития технологий уже подготовил человечество к m2m-революции. Непрекращающееся падение цен на микроэлектронику при одновременном расширении ее функционала привело к тому, что собственно проблема стоимости комплектующих для машино-машинных систем оценивается участниками этой индустрии как незначительная. В марте 2012 года один из ведущих мировых разработчиков архитектуры микрочипов — британская корпорация ARM Holdings — объявил о создании самого энергоэффективного в мире микропроцессора (Cortex-M0+), который к тому же будет отличаться еще и низкой ценой. Создавался этот микрочип именно с прицелом на массовое использование в интеллектуальных сенсорах и «умных» системах контроля. «32-битная мощь в невесомом чипе», — так отозвался о разработке старший редактор журнала Microprocessor Report Том Хафхилл.
Так что на сегодня основной тормоз развития m2m-технологий — их фрагментированность, плохая совместимость различных решений и высокая стоимость разработки m2m-продуктов. Одновременно это вызов, который указывает перспективное направление для приложения сил инновационных компаний и команд разработчиков.
Эксперты обрисовывают три главных потребности, которые возникают в связи с развитием m2m-технологий.
Первая — это проектирование m2m-систем на заказ. Сложности здесь таятся главным образом в новизне задачи и ее мультидисциплинарности: пока еще мало кто понимает, какими должны быть правильные m2m-системы, специалисты из каких областей должны заниматься их проектированием (понятно, что электронщики, программисты, связисты, но, наверное, еще и математики, экономисты и профессиональные дизайнеры). Вендоров, занимающихся созданием m2m-систем с нуля, можно пересчитать по пальцам, однако уже обозначилась приятная тенденция: свести затраты проектирования к минимуму позволяют универсальные m2m-платформы (своего рода заготовки для построения на их основе m2m-систем любого назначения), примерами которых могут служить разработки от Jasper Wireless и Gemalto. Определенный вызов представляют собой даже m2m-интерфейсы на бытовом уровне. Представьте себе, что вы — счастливый обладатель нескольких десятков подключенных к Интернету устройств и предметов и вам необходимо выстроить их правильное взаимодействие. Например, чтобы ваш умный ковер сигнализировал умному пылесосу, что его неплохо бы почистить. Или чтобы умный будильник, разбудив вас, давал отмашку умной кофеварке приступить к приготовлению эспрессо. Как сделать так, чтобы вам было удобно подключать и легко конфигурировать вокруг себя многочисленные умные устройства? Вполне возможно, что решение лежит в сфере создания «облачной» платформы с личным кабинетом пользователя, с помощью которого вы будете управляться со своим обширным m2m-хозяйством.
Вторая потребность — это выработка единых стандартов «общения» устройств и предметов, обладающих m2m-функциональностью, то есть универсального машинного «языка», который примут все производители товаров и услуг. Давайте немного пофантазируем и представим недалекое будущее, когда вы станете владельцем стиральной машины с m2m-функциональностью. Загруженное внутрь грязное белье с помощью вшитых RFID-меток само «проинформирует» машину о предпочтительном режиме стирки. Перед началом работы машина, возможно, специально свяжется через Интернет с m2m-центром производителя стирального порошка для дополнительных «консультаций». А потом (если таковы будут ваши пользовательские настройки) «опросит» умные кровати в спальнях всех домочадцев: вдруг кто-нибудь из них в данный момент отдыхает, а поэтому требуется бесшумный режим стирки? С точки зрения технологии все это может казаться сколь угодно сложным «изнутри», но вовсе не для самого владельца такой бытовой техники. Потому что его стиральная машина, вполне возможно, будет иметь лишь одну кнопку — «Вкл./Выкл.». Больше и не нужно!
Есть еще один щекотливый вопрос, который потребуется решить заранее, иначе пользователи не примут саму идею «Интернета вещей».
— Необходимо заранее четко договориться о правах хозяина вещи, которые должны распространяться не только на физическое обладание ею, но и на ту информацию, которую она передает наружу, — говорит Евгений Пескин, заместитель гендиректора IBS. — Иначе мы получим движение «новых луддитов», когда пользователи станут намеренно физически выламывать из своих вещей интернет-модули. Мы уже сегодня наблюдаем первые скандалы в этой сфере, которые связаны с самыми первыми «обитателями» «Интернета вещей» — смартфонами. Периодически публика узнает, что без разрешения пользователя смартфоны «отгружают» производителям или поставщикам приложений частную информацию владельца. Пока большинство пользователей готовы мириться с маленькими «соглядатаями», так как это воспринимается как разумная плата за основное назначение устройств — за коммуникации. За информацией, которую передают в Сеть холодильник, стиральная машина, унитаз, матрас или дверной глазок, пользователю захочется больше контроля.
Третья потребность, вокруг которой вращается m2m-вселенная, — это надежная, защищенная связь. Разнообразие m2m-устройств предполагает, что для связи используются самые разные технологии и стандарты, начиная с передачи данных по проводам (электрическая разводка, выделенные линии Интернета) и спутниковых каналов до радиоинтерфейсов малого радиуса действия (ZigBee, Bluetooth, Wi-Fi). Однако первую скрипку в этом оркестре коммуникаций, безусловно, играет и будет играть сотовая связь. Понятно почему: она дешева, популярна, хорошо защищена, сравнительно надежна. И обеспечение связью можно поручить сотовым операторам. В результате сегодня к m2m-рынку приглядываются или уже предлагают свои услуги практически все крупные игроки телеком-индустрии по обе стороны Атлантики.
Для сотовых операторов m2m может стать золотой жилой. В развитых странах индустрия мобильной связи достигла точки насыщения: охвачен каждый платежеспособный член общества. Но машино-машинные коммуникации открывают новые горизонты. Обслуживать m2m-соединения операторам дешевле, но при этом — какова аудитория потенциальных электронных «абонентов»! Процесс уже пошел: в 2010 году в США, например, к сетям сотовой связи подключилось вдвое больше устройств, чем людей.
Впрочем, операторам придется столкнуться и с менее приятными особенностями m2m. Во-первых, необходимо расширить пропускную способность сетей сотовой связи — ведь придется поддерживать контакты с миллионами устройств сразу. Во-вторых, если сегодня операторы имеют дело лишь со смартфонами, планшетными компьютерами и ноутбуками, то уже через несколько лет им придется работать с тысячами разнотипных устройств, для которых придется утвердить единые стандарты. В-третьих, владельцы m2m-систем уже сегодня требуют единого, унифицированного сервиса на огромных территориях, так что операторам придется формировать альянсы для безболезненного роуминга.
Продать то, не знаю что
Будет еще одно важное, но более отложенное по времени следствие проникновения в нашу жизнь m2m-технологий: со временем они грозят полностью перевернуть бизнес-модели производителей товаров длительного пользования.
Первые эксперименты уже пошли, и общая логика грядущих изменений понятна. В 2003 году один из итальянских производителей стиральных машин попробовал раздавать свою продукцию бесплатно — с условием, что пользователи станут платить ему «сдельно» — за стирки. Датчики, установленные в стиральной машине, с помощью GSM-модуля сообщали о каждом случае использования, и клиенту раз в квартал выставлялся счет. Эксперимент был признан в целом удачным. Смотрите, что произошло: производитель и продавец бытовой техники благодаря технологии m2m превратился в поставщика услуг. Западные экономисты рассуждают о том, что со временем основной бизнес-моделью для производителей товаров длительного пользования станет не продажа самих товаров, а комплексная услуга по предоставлению сервиса на протяжении всего срока эксплуатации техники (в английском для этого придумали даже специальный термин — life-cycle management). Помните известный афоризм американского гуру маркетинга Филипа Котлера: «Когда люди покупают дрель, им нужна не дрель — им нужны дырки в стене»? Когда m2m-технологии разовьются в должной степени, эти слова можно будет воспринимать буквально!
При таком подходе производитель получает возможность гибкого ценообразования, что может быть весьма полезно на насыщенных рынках. Автоконцерны станут продавать не автомобили, а километры, которые с их помощью можно будет проехать. Страховые компании начнут предлагать «умные» автокаско, причем цена полиса будет зависеть от интенсивности использования транспортного средства и стиля вождения (о чем станут докладывать установленные в автомобиле m2m-сенсоры)… Гарантийные сроки изживут себя: если потребитель платит за стирки, а не за стиральную машину, производитель сам заинтересован в скорейшем ремонте или замене вышедшего из строя аппарата. Не секрет, что сегодня в ряде товарных категорий производители иногда сознательно ограничивают ресурс своей техники, потому что продавать безотказную и «вечную» продукцию означает для них сужать собственный рынок. Когда клиенты станут покупать не дрель, а дырки в стене, производитель автоматически будет мотивирован создавать технику с максимальным ресурсом.
Еще одно чудесное преображение под влиянием m2m должно произойти в сфере ИТ: изменится сам Интернет. Сегодня Сеть по-прежнему в значительной степени ориентирована на человека. Мы строим ее для себя, а компьютеры в лучшем случае играют роль исполнителей и посредников. Но что если научить компьютеры понимать смысл информации, предназначающейся для человека? Над этим еще в 1990-е годы задумался Тим Бернерс-Ли, изобретатель WWW, и он же предложил название — семантический Веб.
Конструировать искусственный интеллект не понадобится. Достаточно добавить к обычным веб-страницам краткое описание, предназначенное для компьютера, а не для человека, и объясняющее машине смысл (семантику) содержимого страницы. Понимая, о чем идет речь, для чего предназначена каждая страница, компьютер будет в состоянии ориентироваться в Сети не хуже человека: отыскивать нужную информацию, контактировать с другими компьютерами, заставляя их выполнить ту или иную операцию.
Поясню суть на примере. Предположим, вам нужно записаться на прием к врачу. Вы находите сайт поликлиники, анализируете расписание, находите удобное для вас время приема и заполняете соответствующую веб-форму (впрочем, далеко не все поликлиники сейчас предоставляют своим пациентам даже такую возможность). Если вы попытаетесь заставить свой компьютер проделать все эти операции вместо вас, ничего не получится: он вас не поймет, да и найти общий язык с сервером поликлиники тоже не сможет. В семантическом Вебе все будет иначе: понимая, что вам нужно, компьютер сможет сам отыскать сервер поликлиники, «объяснить» ему смысл вашей просьбы, сопоставить ваш график с расписанием работы врача, добиться исполнения и отчитаться.
Если угодно, это m2m-коммуникация высшего сорта, в которой машины оперируют уже не сырой информацией, а понятиями, несущими смысл. И работа над таким Вебом кипит: стандартизованы семантические инструменты (RDF, OWL), создаются гигантские семантические базы данных, опираясь на которые компьютеры смогут лучше ориентироваться в Сети (DBpedia или только что стартовавшая WikiData, детище Wikimedia Foundation).
Это будет завтра
Мировой рынок m2m пока невелик и разрознен, поэтому, заглядывая в ближайшее будущее машино-машинных коммуникаций, лучше сосредоточиться на проявившихся качественных тенденциях. В течение следующих четырех лет центр тяжести m2m-индустрии сместится от промышленного применения, где он находится сейчас, к малому и среднему бизнесу. При этом рост числа m2m-подключений (считающийся главным показателем активности) сохранит набранные темпы (примерно 30% в год), а наиболее быстро будут расти Китай и Юго-Восточная Азия. Что касается профессиональных областей, интенсивней других станут осваивать ниву m2m энергетика, логистика, грузоперевозки, но ожидается всплеск интереса к машино-машинным технологиям и со стороны розничной торговли, финансов, безопасности.
Общая численность m2m-устройств в мире на ближайшие 2–4 года оценивается диапазоном от 400 млн до миллиарда. Но, давая прогноз на 2020-й, все визионеры (Ericsson, NEC, Cisco и др.) рисуют картину масштабных свершений. В непосредственном окружении любого человека будет от десятка до нескольких десятков m2m-устройств, которые проникнут буквально всюду и либо изменят, либо даже радикально преобразят большинство областей человеческой деятельности.
Представляя, какое именно воздействие окажет пришествие m2m в ту или иную сферу, не стесняйтесь включать воображение: в конце концов, большинство подобных проектов пока существуют только на бумаге. В розничной торговле микроскопические RFID-метки, имплантированные в каждый товар, покончат с кражами и обеспечат продавцов уникальными данными о привычках и предпочтениях покупателей (ведь будет легко проследить перемещение товарной тележки по магазину). В здравоохранении m2m станет фундаментом для персональной медицины: носимые устройства проконтролируют жизненные показатели организма и позаботятся о здоровье человека, компенсировав нехватку медперсонала (актуальная проблема для развитых стран с их стареющим населением). Умная домашняя электроника сделает жилище еще более приятным, удобным, безопасным, защищенным. В частности, над этим сейчас работает компания Google в рамках проекта Android@Home.Как считают аналитики, в каждой из областей первым эффектом от массового внедрения m2m-технологий станет заметная экономия средств. А для рядового пользователя m2m-устройств самым явным окажется парадоксальный эффект технологической простоты. Резко увеличившаяся техническая сложность окружающих вещей откроет человеку возможность не обращать внимания на технологии вообще. Среда из m2m-устройств будет трудиться за него, при необходимости предвосхищая его потребности. Дело за малым — такое пространство построить.
______________________________
- Аббревиатура от англ. machine to machine — «от машины к машине».
- More than 50 billion connected devices. February 2011 // Ericsson.
- Британский ученый и инженер, основатель Центра Auto-ID при Массачусетском технологическом университете, разработчик мирового стандарта для RFID.
Начать дискуссию