Εισαγωγή στο Διαδίκτυο των πραγμάτων

Εισαγωγή

Τα τελευταία χρόνια, οι συσκευές Internet of Things (IoT) έχουν αρχίσει να γίνονται όλο και πιο σημαντικό συστατικό στην καθημερινή μας ζωή. Ορισμένες κοινές εφαρμογές για συσκευές IoT είναι:

  • Έξυπνο σπίτι (π.χ. έξυπνοι λαμπτήρες)
  • Wearables (π.χ. έξυπνα ρολόγια)
  • Αυτόνομα οχήματα
  • Έξυπνες πόλεις
  • Έξυπνη λιανική

Σύμφωνα με την Wikipedia, οι συσκευές IoT ορίζονται ως:

"Το Διαδίκτυο των πραγμάτων ( IoT ) είναι η επέκταση της σύνδεσης στο Διαδίκτυο σε φυσικές συσκευές και καθημερινά αντικείμενα. Ενσωματωμένο με ηλεκτρονικά είδη, σύνδεση στο Διαδίκτυο και άλλες μορφές υλικού (όπως αισθητήρες), αυτές οι συσκευές μπορούν να επικοινωνούν και να αλληλεπιδρούν με άλλους μέσω του Διαδικτύου και μπορούν να παρακολουθούνται και να ελέγχονται από απόσταση "- Wikipedia [1]

Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά των συσκευών IoT είναι ότι είναι σε θέση να παράγουν μεγάλες ποσότητες δεδομένων. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ιδιαίτερα σε εφαρμογές όπως η Τεχνητή Νοημοσύνη και η Μηχανική Μάθηση.

Οι περισσότερες συσκευές IoT μπορούν να παράγουν στην πραγματικότητα μια μεγάλη ποικιλία δεδομένων χρονοσειρών που παρουσιάζουν τεράστιο ενδιαφέρον για την Τεχνητή Νοημοσύνη.

Σύμφωνα με μια μελέτη που πραγματοποιήθηκε από την Global Data, η αγορά IoT αναμένεται να φθάσει τα 318 δισ. Δολάρια νέα αξία έως το 2023 (σε συνεχή άνοδο σε σύγκριση με τα προηγούμενα χρόνια)

Αυτές οι προβολές επιβεβαιώνονται από το αυξημένο ενδιαφέρον εταιρειών όπως η Google και η Microsoft να επενδύσουν σε πλατφόρμες cloud IoT.

Πώς λειτουργούν οι συσκευές IoT;

Ένα σύστημα IoT διακυβεύεται από τέσσερα κύρια στοιχεία:

  1. Αισθητήρες: επιτρέπει στις συσκευές να συλλέγουν δεδομένα από το περιβάλλον που περιβάλλει τη συσκευή (π.χ. ταχύτητα, συντεταγμένες GPS, θερμοκρασία κ.λπ.).
  2. Συνδεσιμότητα: διαδοχικά τα δεδομένα που συλλέγονται αποστέλλονται στο cloud (μέσω σύνδεσης WiFi ή Bluetooth).
  3. Επεξεργασία δεδομένων: Μόλις ληφθούν τα δεδομένα από την υποδομή cloud, τότε μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία (π.χ. ελέγξτε αν τα δεδομένα που λαμβάνονται συμμορφώνονται με τις απαιτήσεις και εάν δεν ειδοποιεί τον χρήστη)
  4. Διεπαφή χρήστη: Μετά την επεξεργασία των δεδομένων, τα αποτελέσματα δίνονται στη συνέχεια στον χρήστη και στον χρήστη.

Ως απλό παράδειγμα ροής εργασίας, ας εξετάσουμε ένα σύστημα ασφαλείας σε ένα σπίτι.

Η συσκευή IoT μας θα ελέγξει εάν υπάρχουν εισβολείς στο σπίτι μας χρησιμοποιώντας ένα σύστημα Computer Vision ( Sensors ). Οι ηχογραφήσεις του σπιτιού αποστέλλονται στη συνέχεια στο σύννεφο για να δουν αν υπάρχουν εισβολείς ή όχι ( Συνδεσιμότητα ). Διαδοχικά, τα δεδομένα υποβάλλονται σε επεξεργασία στο cloud ( Επεξεργασία δεδομένων ) και αν εντοπιστούν ορισμένοι εισβολείς, ειδοποιούμε ( User Interface ).

Ένα σύστημα IoT θα μπορούσε να μας ειδοποιεί με πολλούς διαφορετικούς τρόπους (π.χ. τηλεφωνική κλήση / μήνυμα ή ειδοποίηση εφαρμογής) και σε ορισμένες περιπτώσεις θα μπορούσαμε να ελέγξουμε από απόσταση το ίδιο το σύστημα (π.χ. κλειδώστε τις πόρτες του σπιτιού).

Πλατφόρμες cloud του Internet of Things

Θα σας παρουσιάσω τώρα σε μερικές από τις πιο ενδιαφέρουσες πλατφόρμες cloud IoT που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάλυση και τον έλεγχο συσκευών IoT.

Google Cloud Internet of Things

Το Google Cloud είναι σήμερα ένας από τους κύριους παρόχους λύσεων Cloud στην αγορά. Μερικά από τα πακέτα που προσφέρει το Google Cloud για υλοποιήσεις IoT είναι:

  • Cloud IoT Core: χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση των συσκευών και τη δημιουργία ασφαλούς σύνδεσης μεταξύ τους.
  • Cloud Machine Learning Engine: επιτρέπει στους χρήστες να δημιουργούν μοντέλα Machine Learning από τα δεδομένα που συλλέγονται από τις συσκευές IoT, προκειμένου να αυξάνουν και να παρακολουθούν τις επιδόσεις.
  • Cloud Pub / Sub: παρέχει αναλύσεις σε πραγματικό χρόνο για τις συσκευές IoT.

Azure Internet of Things

Το Microsoft Azure είναι ένας άλλος πολύ σημαντικός πάροχος υπηρεσιών cloud. Το Azure είναι σε θέση να προσφέρει τόσο προ-προσαρμοσμένες όσο και πλήρως προσαρμόσιμες λύσεις. Με αυτόν τον τρόπο, το Azure είναι σε θέση να παρέχει λύσεις τόσο για αρχάριους όσο και για ειδικούς στο IoT. Το Microsoft Azure επιτρέπει την εύκολη κλιμάκωση συστημάτων IoT ώστε να περιλαμβάνει συσκευές από διαφορετικούς κατασκευαστές και παρέχει επίσης υποστήριξη για υπηρεσίες ανάλυσης και μηχανικής μάθησης.

Υπηρεσίες Web Amazon (AWS)

Το AWS είναι μια από τις πιο δημοφιλείς λύσεις για υπηρεσίες που βασίζονται στο cloud. Το AWS μπορεί να επιτρέψει την εκτέλεση έργων IoT από άκρο σε άκρο και χρησιμοποιώντας τα τέσσερα ακόλουθα πακέτα:

  • AWS IoT Core: είναι το βασικό πακέτο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη ρύθμιση συσκευών IoT. Χρησιμοποιώντας το IoT Core μπορούμε να ενσωματώσουμε διαφορετικές συσκευές για να επικοινωνούμε μεταξύ μας μέσω μιας ασφαλούς σύνδεσης, επιτρέποντας την ανταλλαγή δεδομένων μέσω αποθήκευσης στο cloud.
  • AWS IoT Analytics: χρησιμοποιείται για την επεξεργασία και ανάλυση όλων των δεδομένων που παράγονται από συσκευές IoT. Μόλις όλα τα δεδομένα αποθηκευτούν χρησιμοποιώντας μια ημι-δομημένη μορφή (π.χ. JSON, CSV), μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για σκοπούς Μηχανικής Μάθησης (π.χ. παρακολούθηση και βελτιστοποίηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ συσκευών IoT).
  • AWS IoT Device Defender: χρησιμοποιείται για την κατασκευή και εξατομίκευση των μηχανισμών ασφαλείας των συσκευών IoT (όπως επιλογή ελέγχου ταυτότητας συσκευής και κρυπτογράφησης δεδομένων).
  • AWS IoT Device Management: επιτρέπει την εύκολη ενσωμάτωση νέων συσκευών IoT σε περιβάλλον και την παρακολούθηση / ενημέρωση των λειτουργιών τους.

συμπέρασμα

Οι συσκευές Internet of Things σίγουρα θα διαδραματίσουν έναν πολύ σημαντικό ρόλο στις μελλοντικές τεχνολογικές εξελίξεις. Αν και εξακολουθούν να υπάρχουν τα ίδια ζητήματα που πρέπει να αντιμετωπιστούν. Στην πραγματικότητα, μια από τις κύριες ανησυχίες για τις συσκευές IoT μπορεί να είναι η ασφάλεια στον κυβερνοχώρο.

Επειδή οι περισσότερες συσκευές IoT χρησιμοποιούν ένα κέντρο cloud για την αποθήκευση των δεδομένων τους και τη συλλογή χρήσιμων πληροφοριών από το Διαδίκτυο, που τις καθιστά ευάλωτες από επιθέσεις χάκερ (δημιουργώντας ένα μόνο σημείο αποτυχίας).

Προκειμένου να επιλυθεί αυτό το πρόβλημα, θα μπορούσε είτε να είναι δυνατή η αύξηση των προτύπων κρυπτογράφησης (επιβράδυνση της μεταφοράς δεδομένων) ή η χρήση τεχνικών ασφαλείας με τεχνητή νοημοσύνη, όπως το διαφορικό απόρρητο και η ομοσπονδιακή μάθηση.

Σε περίπτωση που ένας χάκερ θα μπορούσε να αποκτήσει πρόσβαση στον έλεγχο μιας συσκευής IoT (ή μιας ολόκληρης ομάδας), θα υπάρχουν δύο κύριοι κίνδυνοι που σχετίζονται με αυτήν:

  • Ο χάκερ θα μπορεί να έχει πρόσβαση και να κλέβει ευαίσθητα δεδομένα των χρηστών της συσκευής IoT.
  • Ο χάκερ θα μπορούσε να πάρει το τηλεχειριστήριο της ίδιας της συσκευής.

Εκτός από τις υπηρεσίες cloud που παρέχονται προηγουμένως, και οι ακόλουθες μπορούν να θεωρηθούν έγκυρη εναλλακτική λύση: SAP, Oracle Internet of Things, Cisco IoT Cloud Connect, IBM Watson Internet of Things κ.λπ.

Επαφές

Αν θέλετε να ενημερώνεστε για τα τελευταία άρθρα και έργα μου, ακολουθήστε με και εγγραφείτε στη λίστα αλληλογραφίας μου. Αυτά είναι μερικά από τα στοιχεία των επαφών μου:

  • Συνδεδεμένος
  • Προσωπικό ιστολόγιο
  • Προσωπικός ιστότοπος
  • Μεσαίο προφίλ
  • GitHub
  • Κάγκλ

Συνοδευτική φωτογραφία από αυτό το άρθρο.

Βιβλιογραφία

[1] Wikipedia, Internet of Things. Πρόσβαση στη διεύθυνση: //en.wikipedia.org/wiki/Internet_of_things

[2] Η παγκόσμια αγορά IoT θα φτάσει τα 318 δισεκατομμύρια δολάρια έως το 2023, λέει η GlobalData. Michelle Froese, Μηχανική & Ανάπτυξη Αιολικής Ενέργειας. Πρόσβαση στη διεύθυνση: //www.windpowerengineering.com/business-news-projects/global-iot-market-to-reach-318-billion-by-2023-says-globaldata/

[3] Anni Junnila, ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙ - ΠΕΡΙΛΗΨΗ - BLACK TRACKINNO. Πρόσβαση στη διεύθυνση: //trackinno.com/2018/08/09/how-iot-works-part-4-user-interface/how-iot-works-summary-001/

[4] Επισκόπηση των καλύτερων πλατφορμών IOT. Συμβουλές για την επιλογή της σωστής λύσης cloud το 2019. Anna Davydova, Edsson. Πρόσβαση στη διεύθυνση: //www.edsson.com/en/blog/article?id=iot-platforms