Лого vc.ru

Microsoft и «интернет вещей»: От «умных» часов до «умного» метрополитена

Microsoft и «интернет вещей»: От «умных» часов до «умного» метрополитена

В апреле 2015 года Microsoft исполняется 40 лет — в честь юбилея специалисты компании рассказали ЦП о своих разработках в области «интернета вещей» — от самых первых «умных часов» 1994 года выпуска до высокотехнологичного обустройства собственной штаб-квартиры и Лондонского метрополитена.

Поделиться

Почему важен интернет вещей?

Краткое определение «интернета вещей» по мотивам Gartner: «"Интернет вещей" — cеть идентифицируемых физических объектов, взаимодействующих по стандартным протоколам между собой и с окружающей их средой».

Вероятно, первое упоминание этой концепции по существу содержится в философско-сатирическом научно-фантастическом романе Станислава Лема «Осмотр на месте» (Wizja lokalna, 1982). В нем описано воображаемое постиндустриальное государство Люзания на планете Энция. Как производство, так повседневная жизнь его граждан обеспечиваются в основном «облаком» наноразмерных (и даже субатомных — фантастика как-никак) программируемых контроллеров — «шустров». Шустры формируют механизмы и материалы и обладают «встроенной этикой», обеспечивая безопасность и комфорт люзанцев. Многие технические, организационно-правовые и этические проблемы, поставленные Лемом в этом романе, оказались, как мы сейчас понимаем, вполне реальными.

«Интернет вещей» основывается на возможности создавать сети дешевых, миниатюрных и высокопроизводительных микроконтроллеров, оснащенных сенсорами и, возможно, исполнительными устройствами, взаимодействующих между собой по стандартным масштабируемым протоколам, часто с помощью беспроводной связи. Наряду с активными микроконтроллерами «интернет вещей» формируется из пассивно идентифицируемых объектов, которые могут распознаваться (узнаваться) активными контроллерами.

Пассивная идентификация может осуществляться на основе специальных меток (типа баркодов) или по контексту. И, наконец, в «интернет вещей» входят их «идеальные» цифровые образы, размещающиеся в вычислительных облаках. Вместе все это формирует значительную часть «инфосферы» (по аналогии с «экосферой»).

Значение «интернета вещей»

«Интернет вещей» совместно с остальными основными тенденциями развития информационных технологий — повсеместной мобильной связью, облачными вычислениями, большими данными и социальными сетями — позволяет радикально изменить экономику, качество жизни отдельных граждан и эффективность общественных институтов.

В бизнесе новый подход позволяет связать в единую цепочку поставщиков, производителей и потребителей, отслеживая все стадии производства и потребления в реальном времени, модифицируя продукцию и процесс ее создания «на лету» и подстраивая его под нужды каждого потребителя.

Например, автопроизводитель может на очень ранней стадии выявлять дефекты и их причины не доводя дело до отзыва сотен тысяч машин, а также по мере надобности модифицировать автомобили под ближайшие потребности их владельцев. Автомобили, по существу, из товара превращаются в услугу. То же самое можно сказать о любом другом современном товаре.

В жизни каждого человека «интернет вещей» может преобразить его домашнюю среду («умный дом», «интеллектуальная» бытовая техника), способствовать радикальному повышению качества медицинского обслуживания (постоянный мониторинг жизненных функций и персонализированная терапия, медицинские микророботы), создать новые формы образования и досуга.

В общественной жизни и государственном управлении «интернет вещей» помогает повысить качество и оперативность управления, снизить издержки, сделать государственные услуги действительно персонализированными. Такие современные концепции как «умный» или «безопасный» город в значительной степени базируются на возможностях интернета вещей.

Как всё это устроено

По прогнозу IDC, к 2020 году в мире будет 212 миллиардов устройств, объединенных в «интернет вещей».

«Интернет вещей» (точнее в этом контексте сказать «интранет вещей») может быть совсем небольшим, объединяя имеющиеся в наличии у отдельного человека или малого предприятия устройства (датчики, контроллеры, исполнительные механизмы). А может иметь национальный или даже глобальный масштаб, охватывая миллиарды устройств как в системах раннего предупреждения о землетрясениях и техногенных катастрофах, системах управления большими заводами или городами.

Чтобы проанализировать данные от такого обилия устройств и на их основе сформулировать полезные выводы, нужна большая вычислительная мощность. Её могут предоставить только новейшие облачные вычислительные центры. Для анализа придется воспользоваться новейшими разработками в области предсказательной аналитики, глубокого машинного обучения и искусственного интеллекта. Именно поэтому эти области науки, еще недавно казавшиеся сугубо теоретическими, развиваются так бурно и так интересуют заказчиков из бизнеса и государственного сектора.

Microsoft и «интернет вещей»

Microsoft была одним из первых поставщиков носимой электроники, выпустив в 1994 году «умные» часы (совместно с Timex) — Datalinc. Часы умели синхронизироваться с компьютером с помощью миниатюрной камеры, хранили расписания, телефонную книгу и важные записи, на них можно было устанавливать приложения, написанные для специальной версии .NET. В отличие от современных умных часов, их батарейки хватало на несколько лет. Такие часы использовались даже на Международной космической станции. Сейчас Microsoft выпускает Band — интеллектуальный спортивный браслет.

Microsoft в 2004 году выпустил SenseCam — миниатюрную носимую камеру с объективом типа «рыбий глаз», автоматически активируемую датчиками ускорения, температуры и звука. Она могла самостоятельно протоколировать все существенные моменты жизни своего обладателя.

Среди разработок Microsoft — носимый компьютер виртуальной и наложенной реальности HoloLens, носимые варианты датчиков движения и пространственного размещения Kinect, шлем для пространственной ориентации людей со слабым или отсутствующим зрением. Совместно с партнерами Microsoft разрабатывает разнообразные микроконтроллеры, сенсоры и модульные конструкторы для прототипирования и изготовления интеллектуальных устройств самого разного назначения. Ну и, конечно, Microsoft выпускает мобильные телефоны Lumia и планшеты Surface.

Как программируются «умные» вещи

Если прогнозируется, что вскорости «умных» вещей станут сотни миллиардов, кто-то должен их программировать. Чтобы процесс не затянулся на десятилетия, их программное обеспечение и инструменты программирования должны быть популярными и удобными для широкого круга программистов и просто энтузиастов. Этим требованиям полностью удовлетворяют операционная система Microsoft Windows, платформа приложений .NET и среда визуального программирования Microsoft Visual Studio. Но подходят ли они для «интернета вещей»?

В 2006 году Microsoft начал выпускать Microsoft Robotics Developer Studio — высокоуровневую среду на основе Visual Studio. Она позволяла программировать контроллеры и роботов с помощью наглядного визуального языка и эмулировать их поведение в виртуальном мире. Сегодня возможности программирования мобильных устройств стали частью основных выпусков Visual Studio.

Для еще более компактных устройств есть .NET Micro Framework и платформа для быстрого прототипирования на ее основе Microsoft .NET Gatgeteer .NET Micro Framework — проект с открытым кодом и, разумеется, бесплатный.

Начните с интернета своих вещей

Если вы планируете постройку завода или города с нуля, следует прямо на стадии концептуального проектирования запланировать архитектуру, коммуникации и размещение компонентов IoT (Internet of Things), и, соответственно, придется предусмотреть стоимость этого оборудования в смете проекта. Это позволит создать действительно современное решение, реализующее все необходимые возможности современных технологий.

Но большинство применений «интернета вещей» не требует немедленных масштабных инвестиций. Начните с выяснения того, какие датчику у вас уже есть, какие данные они собирают, куда передают и как их можно использовать.

Часто концепции IoT можно применить даже в ситуациях, когда на первый взгляд это кажется почти невозможным. Например, в России одна из компаний сумела создать эффективную систему мониторинга распределенной сети, в основном давно морально устаревшего, теплотехнического оборудования, используя самые простые ИТ-средства. В качестве датчиков выступили обычные веб-камеры с выходом в интернет, размещенные в котельных.

Передаваемые ими изображения анализируются, в частности, распознаются положения стрелок на старых манометрах с круговыми шкалами, а потом все оцифрованные данные агрегируются для представления на современных контрольных панелях и используются для управления режимами подачи воды и пара, а также составления маршрутов ремонтных бригад.

С высокой вероятностью в большинстве проектов удастся обойтись типовыми датчиками, уже развернутыми системами связи (например, сотовой) и стандартным программным обеспечением. Если алгоритмы анализа данных окажутся сложными, а их объем значительным и/или нужно будет добиться высокой надежности при минимуме затрат, то для обработки данных следует использовать вычислительные облака.

Microsoft Lab of Things

Команда исследователей и созданный ими инструментарий для быстрого прототипирования и развертывания самых разнообразных проектов в области IoT. Лаборатория занимается как инфраструктурными проектами (как повысить надежность, защищенность и пропускную способность индустриальных протоколов взаимодействия промышленных контроллеров) так и приложениями (как автоматизировать свой дом или квартиру).

HomeOS

Как и во многих других областях, компания Microsoft в числе первых занялась разработкой простых в употреблении и универсальных операционных систем для домов, автомобилей и многого другого. В 2010 году в исследовательском подразделении нашей компании, Microsoft Research (MSR), была разработана HomeOS — свободно распространяемая под академической лицензией операционная система для управления умными домами. Она позволяет легко подключать самое разнообразное типовое домашнее оборудование и управлять им с компьютера или телефона. Для HomeOS можно легко создавать новые приложения и обмениваться ими с друзьями или коллегами.

Приятно жить в доме, который тебя понимает. Но для многих людей это, к тому же, жизненно необходимо. HomeOS и разработки LoT стали основой создания систем поддержки жизнеобеспечения парализованных больных, а также различного другого медицинского и спасательного оборудования.

«Умный» кампус Microsoft

Мало найдется других компаний, где принцип «испытай на себе» проводился бы с такой последовательностью, как в Microsoft. Сотрудники компании первыми осваивают новые версии Windows, Office, Skype, Lumia. Не могли они пройти и мимо применения «интернета вещей» прямо на своих рабочих местах — в своем кампусе. Технологии IoT используются в Microsoft очень широко — для учета компьютерного оборудования, управления трафиком корпоративного транспорта, заказа продуктов для кафе и буфетов. Но самый впечатляющий пример — преобразование штаб-квартиры Microsoft в по-настоящему «умный» кампус.

Штаб-квартира Microsoft — целый город: более 45 тысяч сотрудников, 125 зданий, затерявшихся среди соснового леса и озер, собственные автобусные линии, кафе, футбольные поля и многое другое. Зданиями управляет централизованная информационная система, опирающаяся на показания двух миллионов датчиков — по 500 миллионов отсчетов в день. Она снизила стоимость эксплуатации этого города будущего примерно на 10%.

Город Microsoft постепенно разрастался в течение четверти века. Как и в любом другом городе, разные здания в нем построены в разное время, по разным технологиям и используют совсем разные поколения инженерного оборудования.

Когда небольшая команда сотрудников Microsoft во главе с Дарэлом Смитом (Darrell Smith) решила во всем этом разобраться и все связать в единую систему, у нее ушло почти три года. Зато сейчас она знает об офисных зданиях практически все, умеет чинить многие неисправности кликом по экрану, и готова помогать другим освоить это искусство. Центр управления кампусом, Redmond Operational Center (ROC) создавался, во-многом, как уникальный проект. Естественно было задуматься — как поставить выполнение сложных проектов в области IoT на поток?

Может ли стартап управлять пятьюдесятью миллионами датчиков

До их пор распространено мнение, что в нашу эпоху крупные научные и промышленные достижения можно осуществить только огромными коллективами с почти неограниченными бюджетами. Это было, более-менее, верно лет 50 назад. Сейчас ситуация изменилась во многом благодаря информационным технологиям. И продолжает меняться благодаря таким новейшим подходам, как мобильная связь, облака, большие данные и «интернет вещей». Они образовали унифицированную платформу для решения самых разнообразных задач с ранее недостижимым уровнем масштабирования.

Представим себе небольшую команду, которая должна интегрировать существующие и подключить новые датчики, обеспечить сбор с них потоков телеметрии, надежно хранить и быстро обрабатывать данные, используя новейшие алгоритмы, только что созданные ведущими экспертами в области искусственного интеллекта. Здесь есть много проблем даже если датчики уже установлены. Как собирать данные (так, чтобы не перегрузить каналы, не пропустить датчики, выявить неисправности), как их хранить (с гарантированной сохранностью и доступностью), как написать программное обеспечение для поиска сложных закономерностей и принятия ответственных решений? Как быть, если датчиков миллионы, а средств, опыта и времени на создание своего датацентра просто нет?

К счастью, на помощь приходят облака. Для публичного облака 50 миллионов датчиков не предел, а просто типовой объем выделения ресурсов.

Сила в облаке

Когда были предложены первые облачные платформы, управление сетями интеллектуальных датчиков не входило в круг их предполагаемых задач. Тем не менее, облака оказались в этом просто незаменимы. Основываясь на своем опыте в области робототехники, сенсорики, глубокого обучения на базе нейросетей, специалисты Microsoft создали высокоэффективную облачную платформу для IoT.

Одним из первых пользователей новой системы, в полной мере оценившим ее надежность и удобство, стал такой ответственный клиент, как Лондонское метро.

Статьи по теме
Николай Белоусов: Интернет вещей — это не очередное модное слово, не прихоть и не пузырь15 ноября 2014, 13:51
Популярные статьи
Показать еще

Возможность комментирования статьи доступна только в первые две недели после публикации.

Сейчас обсуждают
Vladimir Alexeev

Круто! Если есть вопросы по данному сервису, то с удовольствием отвечу.

Лучшие мобильные приложения 2016 года в России по версии Apple
0
Ким Ким
МКР

я их брал на кассе, а потом выкидывал, потому что не очень то они и прилипают, держатся пару минут от силы. =)

«Товарооборот на 44% превысил ожидания маркетологов»: история акции с «Прилипалами» в «Дикси»
0
Сергей Клабуков
Ybro studio

> Какие российские специалисты стали получать больше в 2016 году
Думал, что будет короткий ответ - переехавшие за бугор.

Какие российские специалисты стали получать больше в 2016 году — рейтинг Superjob
0
inlitro

Барыга чехольчиками не палится.

Власти России намерены снизить беспошлинный порог для ввоза интернет-посылок до 500 евро с середины 2018 года
0
Natasha Bogdanovich
Mail.Ru Group

Это услуги по построению прогнозных моделей с использованием методов машинного обучения для организаций из разных индустрий. В частности, это может быть построение моделей для сегментирования клиентов по таким параметрам, как вероятность отклика на предложение, интерес к приобретению продукта, вероятность оттока и т.д.

Mail.Ru Group объединила свои корпоративные сервисы на единой платформе для бизнеса
0
Показать еще