Юрий Аурениус, главный эксперт компетенции IoT JuniorSkills, рассуждает на актуальные темы Интернета вещей: что и как движется… и куда приведет.
«Интернет вещей рулит!»
Думаю, что интернет вещей рулит!… Конечно, нерешенных вопросов еще много, но все равно интернет вещей будет обеспечивать необходимый технический базис всех технологий ближайшего будущего.
Попробуем вместе разобраться?!
Мир развивается по спирали. Помню, у нас дома был телефон. Такой же, как у всех, – красный с дисковым номеронабирателем. Набрал номер – занято – опять набираю …
Сам телефон – это уже было круто – прогресс!
За телефоном люди в очереди стояли много лет, ждали техническую возможность. Так что такая мелочь, как «еще раз набрать», вообще за неудобство не считалась.
Шло время … И тут я увидел у папы на работе настоящий кнопочный телефон…
И даже ерунда, что номер теперь надо набирать не поворотом диска, а нажатием кнопок, главное то, что там была кнопка «REDIAL» (повтор) … Вот это настоящий прогресс! Теперь если занято, надо не весь номер «тыкать», а просто одну кнопочку нажать и телефон все повторит сам …
Значит память в телефоне появилась.
Так постепенно, буквально за несколько лет, все дисковые телефоны стали кнопочными, все наборы номеров поместились в кнопки памяти, добавились АОНы, автодозвоны, автоответчики, факсы и много еще всего … Принцип был простой: есть деньги на «серьезный аппарат» — плати и получай «супер решение с широким функционалом!
Представляете? У каждого пользователя — свой телефон как минимум за 100 долларов … Чуть позже, с развитием технологий, — хотя бы за 60 …
Весь развитый функционал телефона был внутри устройства …
Вот здесь то и началась «Эра цифровых технологий»… По сути это и есть «эра интернета всего»!
Задумка предельно проста. Сколько вы пользовались функционалом вашего «крутого домашнего телефона»?! Правильно! Очень мало!
Значит можно сделать единый сервис на АТС и предоставить его всем абонентам как услугу … Придумано – сделано!
И вот уже стали не нужны дорогие многофункциональные абонентские устройства дома – все делает АТС: и номера хранит в памяти, и последний номер повторит, и автоответчиком выступит и АОН пришлет… И все это, даже если у вас дома все тот же дисковый телефон.
Стало понятно, что конечные решения должны быть дешевые, тогда на них будет спрос … А все сервисы должны быть централизованы и формироваться на дорогом оборудовании на стороне оператора.
Это только один из примеров из телефонной тематики … Таких примеров множество. Можно взять системы «повыше».
Например, связь цифровых АТС: сначала строили каналы связи между ними, ставили модемы с потоками Е1 (2 Мб/сек , 30 разговоров одновременно), потом «перешли в цифру», системы стали совсем другой архитектуры …
Посмотрите! Сегодня самый дешевый смартфон с «андроидом» с точки зрения интерфейса и функционала полностью выполняет все возложенные на него задачи «дорогого гаджета»: говорит, слушает, показывает , отсылает … А все, что выполняет, ему присылают из «облака».
Так можно рассматривать любые решения — везде «цифровая революция»! И началась другая эра — эра интернет сервисов…
«Интернет вещей –царица наук»
Теперь несколько слов о том, что «интернет вещей –царица наук»! Не будем далеко ходить… В школах уже несколько лет внедряется новый предмет робототехника.
А так ли он актуален?! С точки зрения получаемых знаний – да! Это «комплексная наука», объединяющая в себе полезную мехатронику, непростую электронику и самое важное — программирование контроллеров.
Читайте «Интернет вещей» для «чайников» или как подготовить ребенка к JuniorSkills (JS)
А с точки зрения архитектуры решений?! Мне кажется, что мы в самом начале грядущих изменений.
Что у нас сегодня на «робототехническом вооружении»?!
— Контроллеры …
Что их отличает сегодня друг от друга?!
— Прежде всего цена… Она реально высокая у тех систем , которые формируют функционал «на борту робота».
Хотите серьезного по возможностям робота – готовьте к разбиванию свои «большие копилки» … И то, не всякий контроллер вы купите за накопленную сумму. Есть, конечно, и подешевле решения, но они и «попроще» – мало, что смогут выполнять, когда их запрограммируешь. Не хватает памяти, быстродействия, процессора …
Помните мой рассказ о «дорогих кнопочных телефонах»? Купил за большие деньги – получи сервис.
И чем дело кончилось буквально за несколько лет?!
— Все сервисы стали формироваться «наверху» и получить их можно с помощью любого самого дешевого оборудования…
Именно это мы наблюдаем и в робототехнике!
Становится все меньше смысла покупать «дорогие контроллеры», учиться программировать их практически каждый на своем языке, думать о том, как найти дополнительные возможности процессора, памяти, количества подключаемых портов «на борту» и т.п. – все задачи можно решить, используя архитектуру интернета вещей:
наверху — любое количество «возможностей процессора», портов, памяти, «ума» и возможностей;
внизу — все доступные инженерные решения по снятию данных (датчики) и выполнению функционала устройств. И все это подключено к контроллерам, имеющим соответствующие возможности простого «транзита задач» –данные с датчиков отправлять наверх, сигналы к исполнительным устройствам транслировать для их выполнения;
между ними – все возможности скоростной доставки сигналов снизу вверх и обратно …
На сей день не все вопросы решены:
Точно есть смысл еще больше разбить те самые «низовые устройства», получив по сути «один датчик — одна «вещь» … и чем меньше она по размеру, функционалу и цене – тем лучше! В этой области еще просто нет коммерчески оправданных решений – поэтому пока выгоднее «объединять» – к одному контроллеру подключать несколько датчиков и инженерных систем, ведь «эра контроллеров» настала уже много лет назад и эти решения самые дешевые. Но время идет…
Точно много вопросов сегодня вызывают системы передачи данных (доставки сигналов) . Нужны различные системы передачи, нужны альтернативные каналы, нужны проводные и беспроводные интерфейсы, алгоритмы распределения важности тех или иных сигналов. Все это будет! Пройдет еще буквально несколько лет, и мы будем получать и отправлять сигналы с наших устройств, даже не задумываясь об этом. Это направление развивается особенно быстро.
Точно необходимо думать о том, что все не запрограммируешь, что системы должны быть самообучаемые, точно должны «сами понимать», что от них ждут и т.п… Ну, так Эра нейротехнологий (если не думать о ней только как о тараканах со встроенными датчиками, которых нам постоянно демонстрируют) и искусственного интеллекта уже пришла к нам, и новые разработки в этих областях также смогут развеять наши сомнения в том, что мир будущего – это «интернет вещей» …
Программирование … Нет смысла учиться программировать разные виды контроллеров на выполнение различных серьезных задач. Задача становится более универсальной – программировать взаимодействие простейших элементов различных систем, разбросанных по всему миру , подключенных к единой сети и выполняющих работу, которую им «поручили».
Вопросы безопасности, надежности, взаимосвязи, многофункциональности и т.п. — много разных проблем и вопросов, собственно из-за которых событие наступления «Эры интернета всего» — это скорее не «праздник» и даже не «выходной», а напряженный «рабочий день»…
Так что же тогда такое робототехника?!
Это согласованная работа датчиков и систем на одном объекте, подчиняющаяся единой системе управления. И система управления эта уже сегодня перебирается жить «с борта» устройства в «облако» !
Читайте Интернет вещей и дополненная реальность в проекте c Arduino
Что такое электроника?!
Инфраструктурное дополнение интернета вещей для выполнения инженерного уровня решения задач.
Электротехника?!
Это по сути исполнительные устройства интернета вещей…
Что такое практически любой востребованный нами «удобный и умный сервис», о котором мы сегодня мечтаем?!
Это совокупность взаимодействия большого числа различных датчиков и систем и выполнение того или иного функционала, который мы и заказывали …
Что же тогда будет «НЕинтернетом вещей»?!
Большой вопрос…
Присылайте свои варианты, и мы попробуем преобразовать их в интернет вещей…
Нам остается только приближать наше будущее – учиться управлять и взаимодействовать внутри интернета вещей, получая от этого свои преимущества …
Чему учиться в строящемся «цифровом мире»?
Где и чему здесь можно учиться и как найти свою выгоду в строящемся «цифровом мире»?
Сначала немного «фантазий» о нашем приближающемся будущем.
Считается, что к 2020 году все устройства, окружающие нас, станут «умными».
Всевозможные утюги, чайники, кофемашины, телевизоры, розетки, выключатели и т.п. постепенно обретают микроконтроллер, который будет управлять функционалом всех этих устройств.
Все крупные поставщики бытовых устройств уже активно разрабатывают и внедряют такие системы, решают вопросы передачи данных для того, чтобы наладить связь этих устройств с «облаком». Далее все просто: если вы хотите управлять этим устройством – ставьте необходимое приложение, настраивайте связь с приобретенным устройством и управляйте.
Хотите запрограммировать его работу в дальнейшем без вашего управления?!
Пожалуйста … Тем более, имея навыки программирования таких систем в интернет- приложениях.
Если у вас дома вся техника одного производителя, проблем не возникает совсем – все устройства сразу видны в приложениях и настроить их работу не составит труда.
Если все устройства разных производителей, тоже не беда – есть универсальные «облачные платформы», отлично взаимодействующие с разными производителями. Ставьте их приложения и работайте с разными производителями бытовых устройств.
Главное — уметь все настроить.
Наличие такого сервиса в доме станет таким же обычным делом, как наличие выключателей на стенах сегодня!
Раньше задачей «настоящего мужчины» было установить и подключить новую розетку в доме, а уже скоро к этому добавится и необходимость «прописать» ее в интернет-приложении для удобства пользования.
Умеешь это делать?! Отлично! Не умеешь, можно не подключать, но тогда не получить и удобный сервис. А можно вообще вызвать мастера, который сделает это за деньги.
Есть еще производители датчиков и систем «второго эшелона» — те, которые менее известны и пока не задумываются о своих «облаках и сервисах». Они просто выпускают бытовую технику, готовы комплектовать ее универсальными решениями «умных микроконтроллеров» и дальнейшую их судьбу отслеживать не хотят. Для таких решений уже создаются интернет-магазины «приложений», в которых можно купить необходимый драйвер (ПО) для правильной работы микроконтроллеров и тем самым адаптировать устройство для работы . Такие драйверы сегодня пишут системные программисты во всем мире. Сейчас стоимость подобного ПО – не более 1 доллара. Спрос на них придет немного позже, и спрос этот будет огромным. И мы все пойдем в эти магазины за этими драйверами, потому что нам необходимо будет подключать эти решения.
И сегодня у вас еще есть возможность научиться писать это ПО, что принесет оплату вашего труда.
Так появляются новые специальности и профессии – разработчик интерфейсов, драйверов, инженерных решений …
Теперь несколько слов о том, как научиться «быть в тренде» и получить специальность «Инженер-проектировщик систем Интернета вещей» с учетом всей специфики текущего момента и траекторий профориентации, получения знаний и профессионального роста.
Обычно в школах или даже дома уже собралось достаточное количество робототехнических «умных» устройств …
Не буду говорить о названиях, но есть известная фирма, которая практически во все школы завезла огромное количество конструкторов образовательной робототехники… Кое-где они пошли «в дело» и активно используются, а где-то так и лежат на полках … Кроме того, сегодня есть широкий выбор недорогих контроллеров российских разработчиков, робототехнических плат Ардуино из Китая и т.п. … Ко всему этому есть широкий выбор датчиков и разных исполнительных устройств. Многое можно придумать и сделать самостоятельно. Собираем все это вместе и начинаем мастерить какой-нибудь «умный объект» …
Сначала теоретическая часть — надо вообще понимать, что же выполняет этот объект и какие параметры в нем являются основными для контроля …
Затем принятие инженерного решения – это проектирование системы: где, как и какие необходимо расставить датчики, как настроить автоматику…
Решения могут быть простыми (линейными): сработал датчик – включился свет … А могут быть и сложными, когда для включения той или иной системы необходимо, чтобы сработали несколько датчиков или показания устройств вышли за пограничные значения.
Например, если сработал датчик задымленности, это еще не пожар. А вот если более 10 различных систем сигнализируют о повышении температуры, появлении газов, мерцании света и т.п., то скорее всего требуется и отработка большого числа исполнительных систем – проинформировать окружающих, включить системы дымоудаления и пожаротушения, сообщить на пульт и т.п. … и сложных (нелинейных) решений гораздо больше. Понятно, что вся система – это организованное взаимодействие состояний датчиков и исполнительных устройств, которые необходимо продумать, спроектировать, реализовать.
Следующий этап – инженерное творчество. Выбор и правильная расстановка датчиков, прокладка коммуникаций, подключение к портам контроллеров, настройка работы исполнительных устройств … У каждого контроллера — свои датчики и свои исполнительные устройства! Это вам только кажется, что конструкторы выполняют только те функции, которые нарисованы на их упаковке . Всегда можно получить решение ваших инженерных задач, имея просто нестандартный подход. Это существенно расширяет границы ваших решений.
Далее — подключение контроллеров к сети интернет. Не торопитесь сразу учиться их программировать. Такой задачи нет. Необходимо просто обеспечить подключение используемых контроллеров к интернету по проводному или беспроводному каналу.
И вот здесь мы приготовили вам 2 сюрприза:
мы представляем вам упрощенную версию создания интернет приложения по программированию, управлению и мониторингу собранного вами объекта , которое позволит получить первичные навыки такой работы. И главное – точно получить желаемый результат!
наша команда разработчиков создала программное обеспечение для всех известных нам образовательных робототехнических контроллеров, которое позволяет настроить работу этих контроллеров в режиме «Bypass», т.е. просто передавать в «облако» всю информацию с датчиков, подключенных к контроллеру, а также принимать и исполнять все команды подключенными исполнительными устройствами.
Таким образом, если вы все правильно подключили, продумали, залили ПО, то у вас есть все возможности скорейшего получения результата, а именно — настройки работы построенной системы из «облака».
Есть нарисованная «кнопка» на экране вашего компьютера, не подключенного напрямую к вашей разработке. Кликаете на нее мышкой – срабатывает реальное исполнительное устройство.
Есть информация с датчиков (In) и есть каналы управления (Out) … Вы хотите, чтобы при получении сигнала сработало устройство? Нет ничего проще! В течение нескольких минут вы получите это решение.
Вам требуется создать понятный интерфейс управления и сбора данных — выбираете из шаблонов нужный вам объект и настраиваете на нем только необходимые параметры управления или данные на экране.
Такой интересный «первый шаг с интернетом вещей».
Такой полезный образовательный набор!
К нему прилагается все – интересный учебно-методический материал, инженерный набор (для тех, у кого нет своего), подробные описания, необходимое ПО, открытый доступ к работе с интернет-приложением, более 20 различных заданий для закрепления материала, «он-лайн» поддержка обучения.
Но это только первый шаг!
Для того, чтобы научиться всем тонкостям профессии «Инженер-проектировщик систем «Интернета вещей» придется начать все сначала: изучать возможности управления различных контроллеров (не только образовательных, но и промышленных), решать вопросы внешнего подключения, его безопасности и защиты данных, понимать методы программирования, уметь использовать различные решения для создания приложений, прорабатывать решения в случае отказа систем или отключения сети и многое-многое другое!
Однако если после первого шага ваш интерес к этому направлению только крепнет — значит мы на правильном пути.
Для дальнейшей работы с этой тематикой предлагается широкой спектр других учебных наборов — как индивидуальных, так и школьных — которые позволяют получить необходимые знания и навыки для … А, действительно, для чего это?
Ближайший ориентир – региональные чемпионаты «Джуниорскиллс» в ваших регионах. В школе, колледже или даже просто дома можно подготовить команду для участия в чемпионате.
Выиграть даже региональный уровень не просто – задания требуют от участников существенной подготовки и понимания реализуемых решений.
Победители региональных уровней имеют возможность участвовать в национальном чемпионате ДжуниорСкиллс. Набранные баллы оценки выполненных заданий формируют суммарную оценку уровня подготовки участников команд и по сути являются для школьников первым официальным документом оценки их профессионального мастерства.
Победители национальных соревнований и чемпионатов получают право участия в международных соревнованиях, победы в которых по своей значимости сравнимы со спортивными достижениями наших известных спортсменов.
Собирайте собственные решения, демонстрируйте свои проекты на специально созданных нами площадках — фестивалях, конкурсах и конференциях!
Приезжайте и участвуйте в технических сменах проекта, организуемых в «Орленке» и «Артеке»! Участвуйте в инженерных проектах наших партнеров!
Помните, полученные знания — это уже ваша профессия!
И это в настоящее время одна из новых и самых востребованных профессий ближайшего будущего.
Более 20 млрд «умных вещей» ожидается уже к 2020 году, и с каждым из них необходимо работать — подключать, использовать в приложениях, настраивать в составе больших инженерных задач, реализуемых интернетом вещей.
Самое время учиться! Учиться интернету вещей!