Брянск, Брянская область, Россия
Брянск, Брянская область, Россия
Брянск, Брянская область, Россия
УДК 15 Психология
ГРНТИ 12.09 Развитие науки
Представлена эволюция взглядов на предмет Интернета вещей в исторической ретроспективе. Приведены примеры эффектов от внедрения Интернета вещей в разных отраслях и сферах народного хозяйства. Осуществлен философско-психологический и эргономический анализ влияния Интернета вещей на развитие технологий ведущих российских отраслей промышленности и образования.
интернет вещей, риски внедрения, телекоммуникации, аэрокосмическая и автомобильная промышленность , образовательные технологии
Введение
В целом ряде отечественных и зарубежных исследований показано, что «Интернет вещей» («Internet of Things» (IoT) одно из самых модных словосочетаний и наиболее цитируемый термин в IT- публикациях [1, 3, 20, 23, 36 и др].
Философское осмысление концепции Интернета вещей началось с Николая Тесла (N. Tesla) еще в 1926 г., когда ученый сделал футурологический прогноз о том, что в будущем все предметы станут частью всеобщей системы, а приборы управления будут помещаться в кармане [24].
Интернет вещей, как научная концепция
зародился в Массачусетском технологическом университете (США), где в 1999 году был открыт центр автоматической идентификации (Audio- ID Center), который занимался радиочастотной идентификацией (RFID) и сенсорными технологиями. В процессе координации деятельности сети университетов была разработана архитектура Интернета вещей под руководством К. Эштона [7]
Представления К. Эштона об интернете вещей заключалось в применении радиочастотной идентификации для соединения устройств между собой. Разработанная концепция имела лишь некоторое сходство с современным подходом, когда устройства обмениваются широким спектром информации при помощи IP- сетей [11, 25, 38 и др.].
1. Теоретические основы Интернета вещей
Под интернетом вещей понимают полностью автоматизированный цикл работы приборов и сетей за счет их подключения к беспроводной сети, или с позиции инженерной технологии и эргономики (концепция автоматизации) IoT — это взаимодействие по схеме «машина-машина» с минимальным участием человека [8].
Понятие «Интернет вещей» (IoT), является развитием концепции «Промышленный интернет» (Industrial Internet, M2M), дополненный принципами SaaS (Software as a Service ‒ приложение как сервис) и BI (Biasness Inteligent ‒ деловая аналитика ) [22].
Несмотря на неоднозначность трактовки понятия «Интернет- вещей», связанного с интенсификацией объектов, сервисами по обслуживанию потребителей , отсутствием стандартизации ключевых терминов, можно считать, что практическая реализация концепции IoT в России связана с электронной регистрацией собственности, публичной регистрации базы данных на рынке ценных бумаг (по сути, элементов технологии «блокчейн») [18] и попытками стандартизации эргономических требований в процессе проектирования пользовательских интерфейсов [15, 19].
Благодаря повсеместному распространению беспроводных сетей, появлению облачных вычислений и развитию технологий межмашинного взаимодействия, начиная с 2010-х годов данная концепция начинает активно развиваться и наряду с теорией больших данных [Big Data], облачными вычислениями и сетями локальной связи 5-го поколения (5 G) является одним из самых перспективных направлений развития информационных и телекоммуникационных технологий ближайших лет.
Данные направления конвертируют между собой: технологии машинного обучения (как составляющие идеологии Big Data,которые превращают данные, собранные с разных сенсоров и датчиков в информацию, а сети мобильной связи 5 G являются ключевым транспортным ресурсом для связи устройств из мира «Интернет вещей» [5].
Внедрение интернета вещей стало возможным благодаря широкому распространению интернета, смартфонов, беспроводных сетей. В 2003 году на каждого человека приходилось по 0,8 устройства, с учетом того, что на планете проживало около 6,3 млрд. человек, а подключенных к Интернету устройств было около 500 млн. Соответственно, можно утверждать, что в это время Интернета вещей еще не было. В 2012 году количество подключенных к Интернету устройств превысило население нашей планеты (12,5 млрд. устройств и 6,8 млрд. человек). Исходя из данных расчетов, предполагается, что настоящим рождением Интернета вещей является период с 2008-2009 года. Прогнозируется, что к 2020 году количество подключенных к Интернету устройств вырастет до 50 млрд., соответственно IoT будет развиваться еще более стремительно и вызовет в жизни людей глубокие изменения. В таблице 1. представлена схема развития IoT в период с 2003 по 2025 гг.
Таблица 1. Схема развития Интернета вещей (рост числа подключенных устройств
на одного человека) [25]
|
Годы |
2003 |
2010 |
2015 |
2020 |
2025 |
|
Население планеты |
6,3 млрд. |
6,8 млрд. |
7,2 млрд. |
7,6 млрд. |
8,0 млрд. |
|
Число подключенных устройств |
500 млн. |
12,5 млрд. |
25 млрд. |
50 млрд. |
75 млрд. |
|
Число подключенных устройств на одного человека |
0,08 |
1,84 |
3,47 |
6,58 |
9,37 |
В конце 2013 года ( 29-31 октября ) в Барселоне состоялся Первый Всемирный форум Интернета вещей, организованный американской компанией Cisco. В работе форума приняли участие более 800 человек, было заслушано более 100 докладов, презентаций и сообщений. Президент Cisco Джон Чемберс, в частности, отметил [30]: “Нам потребовалось более 20 лет, чтобы подключить к Интернету два миллиарда человек. Подключение следующих двух миллиардов, как ожидается, произойдет в два с лишним раза быстрее. Еще более невероятными темпами растет Интернет вещей. Примерно в 2009 году число физических объектов, подключенных к Интернету, впервые превысило количество подключенных людей. Тогда- то и появился термин «Интернет вещей». По расчетам консалтингового подразделения Cisco IBSG, к 2015 году количество подключенных устройств достигло
15 млрд., а к 2020 году достигнет 40 млрд. Тем не менее, предполагается, что более 99 процентов физических объектов, которые могут в принципе подключаться к сети, остаются не подключенными. И, тем не менее, продвижение Интернета вещей в различные сферы жизнедеятельности человека приведет к революционным результатам [30].
2 Обзор российских и зарубежных
исследований в сфере Интернета вещей
Телекоммуникации. IoT позволяет наметить тенденции к объединению различных телекоммуникационных технологий, что откроет возможности для представления сервисов нового типа. Предполагается интеграция глобальной цифровой мобильной сотовой связи GSM с коммуникациями ближнего радиуса действия (Near Field Communication, NFS) персональными сетями на базе Bluetooth, беспроводными локальными сетями, беспроводными сенсорными сетями стандарта Zig Bee в сочетании с системой глобального позиционирования и технологией интенсификации абонента (SIM карты). Как показано в работе [30]: “Интернет Вещей- это непрерывный поток данных, который начинается от нашего тела BAN ( Body Area Network), домашней и рабочей обстановки LAN (Local Area Network), городской инфраструктуры WAN (Wide Area Network) и растворяется в глобальной информационной системе VWAN (Very Wide Area Network)”. Конечные пользователи будут платить компаниям, которые имеют доступ к данным, поступающим от нашего тела (электронное здравоохранение), домов (эффективность использования энергии), стиральной машины (стирающей в то время, когда электричество наиболее дешевое), тематику/ мобильность (автомобили, самоходные автомобили, электромобили) и за город, как набор сервисов (различные госуслуги). Такая интеграция позволит сервисам проникать через все административные барьеры, и услуги легко достигнут конечного потребителя. Реализация этих услуг потребует дальнейшего развития «облачных» вычислений, строительства мощных центров обработки данных (Date Centers), а также создания промежуточных узлов сбора и обработки данных, приближенных непосредственно к источникам этих данных( например, промышленное предприятие) для проведения, так называемых «туманных» вычислений (fog).
Авиационная и аэрокосмическая промышленность. Эта отрасль, как, собственно, и другие сборочные производства, будет существенно модернизирована. [36]. Детали, блоки, узлы, имеющие RFID метки, позволяет ускорить производство, существенно сократить издержки и упростить сервисное обслуживание. Сама технология полностью исключит возможность применения контрафактных расходов. Сборочные единицы и механизмы должны быть оснащены беспроводными системами диагностики. Анализ данных, снимаемых датчиками и поставляемых с помощью беспроводных сетей, становится основой для принятия решений о замене детали, устраняя планово- предупредительные ремонты. Несомненно, что на пути к применению такого подхода потребуется разработка соответствующих методик анализа, оперирующего большими объемами информации [25].
Автомобильная промышленность. В ближайшее время IoT существенно изменит электронную начинку автомобиля [37]. Рассматривается концепция «соединенного» транспортного средства, то есть связанного через специальный шлюз с несколькими типами сетей. Внутренние сети Wi-Fi и Bluetooth будут осуществлять сбор информации о состоянии различных узлов и устройств автомобиля. Через наружные сети Wi-Fi, 3G\4G или другие типы сетей автомобиль будет взаимодействовать с инфраструктурой (Vehicle to Infrastructure, V2I) и другими автомобилями (Vehicle to Vehicle, V2V). Снабжение автомобилей система позиционирования в реальном времени (Real-time Locating Systems, RTLS) позволяет оптимизировать движение, а системами связи на малом расстоянии (Dedicated Short Range Communication, DSRC) - упростить прохождение пунктов оплаты, таможенных терминалов. Автомобиль будет получать информацию от светофоров, определять свое положение с помощью спутниковой связи, обмениваться информацией с ремонтными мастерскими и станциями сервисного обслуживания, заправочными станциями, получать сервисы в виде потоков видео и голосовой информации автоматически оплачивать проезд на платных дорогах, находить место на парковках в городе. Существенно сократятся издержки на сервисное обслуживание и ремонт. Как и в других видах сборочных производств, основные узлы и механизмы транспортного средства будут сигнализировать о степени своего износа, необходимости ремонта и сервисного обслуживания. По некоторым оценкам расход топлива автомобилей и автобусов в городской среде, благодаря применению
IoT, сократится на 30 %.
Инновационные компании прогнозируют значительный экономический эффект как в России, так и в мире во многих сферах рыночных отношений, как в государственном секторе, так и для компаний и потребителей (рис.1) [14, 25].
|
Новый источник роста ВВП |
|
Положительный чистый эффект на количество рабочих мест |
|
Более эффективное использование существующих ресурсов |
|
Повышение эффективности процессов |
|
Сокращение возможностей для мошенничества и злоупотреблений при получении гос. услуг |
|
Более эффективное взаимодействие с гражданами и частным сектором |
|
Идентификация и анализ социальных помощью больших данных |
|
|
|
Упрощение экспансии на другие рынки- рост выручки |
|
Повышение эффективности внутренних процессов( например, управление цепочкой поставок) |
|
Доступ к лучшим трудовым ресурсам через использование цифровых каналов связи |
|
Повышение прозрачности и простоты взаимодействия в гос. секторе |
|
Возможность приобретения лучших товаров и услуг по наиболее выгодным ценам |
|
Возможности пользоваться ранее недоступными продуктами(например через совместное потребление) |
|
Получение информации о наиболее интересных возможностях для трудоустройства |
|
Упрощение доступа к государственным услугам через цифровые порталы |
Рис.1. Примеры эффектов от внедрения Интернета вещей
Технооптимизм возможностей реализации Интернета вещей связан с учетом таких факторов как количество новых видов услуг управления, стоимость IT- компаний, количество патентов на изобретения, рентабельность и др [21].
Помимо широких возможностей концепция Интернет вещей связана с целым рядом проблем и угроз, которые изучены явно недостаточно[8]. Рассмотрим некоторые социальные последствия развития IoT, которое затрагиваются в работах[2, 4, 16, 25 ,37 и др].
Негативной стороной ускоренного внедрения IoT в производственную сферу, будут процессы трансформации рынка труда. Эти изменения с точки зрения социальных процессов будут носить разнонаправленный характер: с одной стороны- способствовать исчезновению ряда профессий и работ, связанных с монотонностью , однообразностью труда, а с другой- рождая потребность в работниках нового типа, с другими профессиональными, организационными и социальными компетенциями которых не готовит современная система образования. Это грозит негативными последствиями, как для отдельных организаций, так и для общества и отдельных специалистов, переобучение и переквалификация людей в условиях новой технологической революции будут сопряжены со значительными финансовыми вложениями [21].
Так результаты обзора «Будущие работы» подготовленного к Международному форуму в Давосе в 2016 года, демонстрируют эффект влияния IoT на определенные виды индустрий и обобщенные группы профессий в ближайшие годы [11]. Представленные результаты свидетельствуют о необходимости уже сейчас разрабатывать планы и программы по управлению человеческими ресурсами, формированию образовательных программ по подготовке специалистов для цифровой экономики на государственном уровне разрабатывать стратегии дальнейшей занятости высвобождающихся в результате внедрения IoT работников.
Интернет вещей позволяет усовершенствовать, повысить эффективность систем контроля, как на уровне государства, компании, так и в жизни конкретного человека. Повышение эффективности связано не только со снижением затрат на контроль за счет его автоматизации, но обусловлено и значительным сокращением функциональной нагрузки управленцев в части выработки систем, критериев и показателей контроля. Остро встанет вопрос: насколько комфортно человеку будет жить и работать в новой, более совершенной системе тотального контроля. В ряде работ показано, что это приведет к усилению процесса утраты доверия между сотрудником и компанией, между человеком и государственными институтами; к росту индифферентности будут способствовать их быстрому проникновению в область межличностных взаимодействий.
Высокая концентрация накапливаемой частной информации о различных аспектах жизни современного человека, создает почву для применения ее в коммерческих интересах. В этих условиях возрастает актуальность проведения общественных обсуждений по формированию этических ограничений использования накапливаемой информации, выработке и принятию принципов регулирования ее применения в коммерческих или иных целях [13].
Настоятельным требованием сегодняшнего дня является высокая технологичность образования на основе системной интеграции информационных и телекоммуникационных технологий, которые позволят сформировать необходимые компетенции в сфере учета проблем и рисков внедрения IoT (рис. 2) [25].
|
Проблемы и риски |
|
Стандартизация |
|
Конфиденциальность |
|
Правовые вопросы |
|
Масштабируемость |
|
Нормативно-правовое регулирование |
Кибербезопасность
Рис. 2. Проблемы и риски внедрения IoT
В современных условиях стали реальностью e-learning, m-learning,on-line курсы, интерактивное аудио/видео, виртуальные тренажеры, симуляторы, Web 2.0 и Web 3.0, блоги, wiki, подкасты, геймификация обучения, виртуальные миры и вселенные, технологии дополненной реальностью. В разгаре «MOOC революция» ведущие университеты Мира внедряют все новые массовые открытые on-line курсы в образовательное пространство, предлагая массовое интерактивное участие в бесплатный открытый доступ через Интернет
[14 ,27, 32].
3. Перспективы внедрения IoT в сфере
образовательных технологий
Учитывая мировые тенденции развития IoT и опыт зарубежных стран, развитие технологии интернета вещей в сфере образования позволит обеспечить:
- освобождение преподавателей от бумажной работы, а также административных и управленческих обязанностей и сосре5доточение их на основе деятельности. Технологии IoT автоматизируют очную и канцелярскую работу, сводя к минимуму время на действия, такие как запись посещаемости и заполнение многочисленной документации;
- автоматическое отслеживание посещаемости с использованием радиочастотной идентификации (RFID). Микросхема RFID может быть встроена в идентификационную карту или на мобильное устройство с целью постоянного отслеживания. Носимые устройства IoT, такие как фитнес- браслеты, часы и гарнитуры виртуальной реальности, могут быть применены в аудиториях;
- контроль вовлеченности студента в образовательный процесс путем передачи мобильному приложению сообщений о деятельности мозга;
- обеспечение личной безопасности и безопасности образовательных учреждений. Это касается как систем видеонаблюдения, так и отслеживания маршрутов движения для информирования родителей, преподавателей о местонахождении студента;
- получение необходимой для обучения информации из разных источников в режиме реального времени;
- индивидуализированный подход к образовательному процессу для предоставления
каждому студенту доступа ему необходимой информации.
Результаты и обсуждения
Следует согласиться с Клаусом Швабом и Николасом Дэвисом [25, с.14], что «четвёртая промышленная революция может «роботизировать» человечество, и для многих людей это непоправимо изменит то, как выглядит их работа, среда, семейная жизнь и сама идентичность».
Перспективным направлением исследований в образовании выявляются разработки учебных планов и программ для внедрения курса IoT на инженерных факультетах с целью формирования компетенций предложенных в работе [14]:
- понимание архитектуры IoT и М2М приложений;
- модели сетевого взаимодействия в IoT;
знание основных моделей используемых при проектировании IoT и М2М систем;
- понимание моделей сетевого взаимодействия в IoT;
-ориентация в сетевых стандартах, используемых в IoT;
-понимание моделей данных, используемых в IoT приложениях;
- умение и выбирать модели данных в зависимости требований;
- ориентация в методах обработки данных.
Важную роль в процессе внедрения IoT России может сыграть государство, в распоряжении которого есть различные инструменты: совершенствование регуляторной базы, развитие механизмов поддержки IoT, создание условий для роста кадрового потенциала, продвижение опыта за рубежом. В случае продуманного и системного подхода IoT может стать одним из ключевых факторов развития российской цифровой экономики.
1. Алиев Ч. Д. Использование "Интернета вещей" в системе "Умный дом"// Интеллектуальные ресурсы - региональному развитию. - 2018. - №1. - С. 180-193.
2. Богданова Д.А. Интернет вещей - "цифровым аборигенам" и их родителям // Электронные библиотеки. - 2018. Т. 21. № 2. - С. 72-81.
3. Богданова И.Ф., Богданова Н.Ф. Интернет вещей в научных исследованиях // Социология науки и технологий. - 2017. - Т. 8. - № 1. - С. 85-95
4. Васильева Т.В. "Интернет вещей" – стратегическое направление инновационных преобразований в экономике России // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. - 2013. - № 2(46). - С. 187-193.
5. Восков Л.С., Пилипенко Н.А. Web вещей - новый этап развития интернета вещей // Качество. Инновации. Образование. - 2013. - №2(93). - С. 44-49.
6. Грин Н.В. Интернет как средство обучения // Успехи современного естествознания. - 2013. - № 5. - С. 59-61.
7. Гулин К.А., Усков В.С. О роли интернета вещей в условиях перехода к четвертой промышленной революции // Проблемы развития территории. - 2017. - № 4(90). - С. 112-131.
8. Дергачев К. В., Кузьменко А. А., Спасенников В. В. Анализ взаимосвязи объекта и парадигмы исследования в эргономике с использованием информационных технологий // Эргодизайн. – 2019. - №1(03). - С. 12-22.
9. Заславская О.Ю., Кириллов А.И. Новые возможности информатизации образования - "Интернет вещей" // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Информатизация образования. - 2017. - Т.14. - № 2. - С. 140-147.
10. Иванов В.Н., Иванов А.В. Концепция эволюции систем интернета вещей // Омский научный вестник. - 2016. - № 5 (149). - С. 147-151.
11. Кашкаров А. П. Умный дом своими руками - М.: ДМК-Пресс,2013. - 354 с.
12. Корнеев Н.В., Гребенников А. В. Программно-аппаратная реализация бортовых оперативно-советующих экспертных систем на транспорте // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2014.- №4-С.116-122.
13. Механиков В.Е., Поликарпова Е.В. Социокультурные факторы воздействия интернета вещей на сознание человека // Социально-гуманитарные знания. - 2016. - № 7. - С. 92-98.
14. Намиот Д.Е. Об учебных программах по Internet of Things // International Journal of Open Information Technologies. - 2015 . - Т.3 - №5. - С. 26-38.
15. Падерно П. И., Назаренко Н. А. Эргономическая экспертиза пользовательских интерфейсов разрабатываемых информационных систем // Эргодизайн. - 2018. - №2(02). - С. 14-19.
16. Пчелинцева Е.Г. Использование инноваций с применением технологии интернета вещей в управлении социально-экономических систем // Инновационная деятельность. - 2017. - № 1(40). - С. 19-24.
17. Петров В.Ю., Рудашевская Е. А. Технология «интернет вещей» как перспективная современная информационная технология // Фундаментальные исследования. – 2017. – № 9 (часть 2) – С. 471-476.
18. Спасенников В.В. Учет человеческого фактора при формировании рынка ценных бумаг // Проблемы психологии и эргономики. - 1999. - №3. - C.17-25.
19. Спасенников В.В. Проблемы стандартизации эргономических требований в процессе создания новых систем, изделий и инновационных технологий / В.В. Спасенников, С.А. Богомолов //Вестник Брянского государственного технического университета. - 2018. - № 1(62). - С. 73-84.
20. Самюэл Грингард. Интернет вещей: будущее уже здесь. – М.: Альпина Паблишер, 2016- 188 с.
21. Токарева М.С., Вишневский К.О., Чихун Л.П. Влияние технологий интернета вещей на экономику // Бизнес-информатика. - 2018. - №3(45). - С. 62-80
22. Усков В.С. Развитие интернета вещей как инструмента реализации стратегии научно-технологического развития страны // Социальное пространство. - 2017. - № 2 (9). URL: http://sa.isert-ran.ru/article/2258. Режим доступа: http//sa.vscc.ac.ru/issue/9 (Дата обращения: 11.03.2019)
23. Филиппов Р. А. Интернет вещей: основные понятия и определения: учебное пособие / Р. А Филиппов., Л. Б. Филиппова, А. С. Сазонова - Издательство Брянского государственного технического университета, 2016. - 115 с.
24. Чеклецов В. В. Философские и социо-антропологические проблемы конвергентного развития киберфизических систем (блокчейн, Интернет вещей, искусственный интеллект) // Философские проблемы информационных технологий и киберпространства. - 2016. - №1.(11). - С. 65 — 78.
25. Шваб Клаус Технологии Четвёртой промышленной революции: (перевод с английского) / Клаус Шваб, Николас Дэвис. – М.: Эксмо, 2018. - 320 с.
26. Юдина М.А. Интернет вещей: проблемы социальной экспертизы // Коммуникология. - 2017. - Т.5. - №2. - С. 50-68.
27. Якупов Р.Р. Разработка контента обучающего курса по теме "математические методы в "интернет вещей" // Наука без границ. - 2017. - №8. - С. 39-41
28. Alavi A. N., Battlar W. G., Lajnef N. Internet of things-enabled smart cities: state-of-art and future trends // Measurement. - 2018. - T. 129. - P. 589-606.
29. Ashton K. That «Internet of Things» Thing. In the real world, things matter more than ideas. URL: http://www.rfidjournal.com/articles/view?4986 (Дата обращения 11.03.2019)
30. Cardoso, R. M. Internet of things architecture in the context of intelligent transportation systems — a case study towards a web-based application deployment/ R. M. Cardoso, N. Mastelari, M. F. Bassors // In: ABCM Symposium Series in Mechatronics. - 2014.- Vol. 6.- P. 338-347.
31. Gershenfeld N., Krikorian R., Cohen D. The Internet of Things // Scientific American. - 2004.- T. 291.- №4.- P. 76-80.
