Tárgyak elektronikus-digitális azonosításával régóta próbálkoznak, a 2D-s vonalkód és RFID (radio-frequency identification) jól működnek, az egyre népszerűbb Internet of things azonban sokkal általánosabb és intelligensebb koncepció.
A kifejezést a MIT Auto-ID Központjának társalapítója, az RFID-ra és más szenzorokra világszabványt kidolgozó angol Kevin Ashton használta először, 1999-ben. Internet és rádiófrekvenciás azonosítás összekapcsolását értette rajta. Ma némileg másként gondolja már, ám az alapelképzelés nem változott. Kiindulási pontja, hogy a számítógépek (tehát az internet is) szinte teljes mértékben az embertől függnek. A világhálón hozzáférhető adatok túlnyomó többségét mi hozzuk létre, szedjük össze, rögzítjük: „A hagyományos internetdiagramok szervereket, routereket stb. ábrázolnak, de a legtöbb és legfontosabb routert, az embereket kihagyják. Komoly problémát okoz, hogy időnk, figyelmünk és hatékonyságunk egyaránt korlátozott, és mindezek következtében nem teljesítünk elég jól, ha a való világ dolgairól kell adatokat összeszedni."
Márpedig nagyon fontos lenne jól teljesíteni, hiszen mi is ugyanúgy fizikálisak vagyunk, mint a környezetünk. Gazdaság, társadalom és túlélés nem az információn, hanem a „dolgokon", a tárgyakon alapul. Napjaink információtechnológiája olyannyira függ az ember által generált adatoktól, hogy a számítógépek többet tudnak a különböző ötletekről és gondolatokról, mint a fizikai objektumokról. Viszont ha segítségünk nélkül minden fontos információt összegyűjtenének róluk, képesek lennénk bármit nyomon követni, bármiről számításokat végezni, jelentős dologi és pénzbeli megtakarításokat könyvelhetnénk el. Tudnánk, mikor mit kell lecserélni, kijavítani, mi mennyire új, mi funkcionál tökéletesen, mi nem.
Ashton konklúziója: biztosítani kell, hogy a számítógépek saját maguktól is képesek legyenek információgyűjtésre. Az RFID- és a szenzortechnológia lehetővé teszik, hogy az ember által bevitt adatok korlátain túllépve megfigyeljék, azonosítsák és megértsék a világot. Sokkal többről van szó munka, közlekedés stb. gyorsabbá tételénél - a tárgyak internetében ugyanakkora, sőt talán nagyobb potenciál rejlik, mint magában az internetben.
Komplex rendszerek felé
Ha a hétköznapi életben használt összes tárgynak volna RFID-címkéje, a számítógépek azonosítanák, nyilvántartásba vennék őket. A masszívan párhuzamos Internet of things azonban más módszerekkel is kivitelezhető (IPv6, Wi-Fi, Bluetooth stb.). Elvileg korlátlan méretű, sokkal több objektumot foglalna magában az átlagembert körülvevő ezer-ötezernél.
Az eredeti elképzelésben nem szerepeltek, de nyilvánvaló, hogy a(z internetstruktúrát nem igénylő) környezetintelligencia (ambient intelligence, AmI) és autonóm kontroll közeli kutatási területek. Ma már mindkettőt összekapcsolják az Internet of things kivitelezésekkel - önszerveződő intelligens entitások (például webszolgáltatások, SOA-komponensek), virtuális objektumok (avatárok stb.) nem determinisztikus, nyílt hálózatával. Az egyre komplexebb rendszer elemei egyrészt képesek együttműködni, másrészt önállóan is tudnak cselekedni. Tevékenységük a mindenkori környezethez és körülményekhez igazodik, azok függvénye.
Mivel az ideális rendszer valószínűleg eseményvezérelt architektúra lesz, alulról felfelé (bottom-up) építkezik, külső elemeket is magába integrál, nyitottnak kell lennie a modellvezérelt és funkcionális megoldások felé is, máskülönben nehezen vagy egyáltalán nem lenne képes a várt fejlődési iránytól eltérően alakuló, szokatlan folyamatokat kezelni. Az események nem feltétlenül alapulnak determinisztikus vagy szintaktikus modelleken, hanem inkább saját kontextusuk a meghatározó, és így a hálózat elemei elvileg közös szabványok nélkül is működőképesek, vagy - amennyiben szükséges - már létezőkhöz alkalmazkodnak. A webes világban megszokott szabványok azért is okozhatnak problémát, akadályozhatják a gördülékeny működést, mert nem képesek kezelni az összes lehetséges részelemet, kontextust.
A hálózat kritikus pontja a tárgyak pontos földrajzi elhelyezkedése, térbeli dimenziójuk. A hagyományos internet esetében - hacsak nem eleve helyhez kötött érzékelőkről van szó - mi döntjük el, mennyire fontos, fontos-e egyáltalán egy-egy objektum lokalizálása. Ígéretes koncepciók, alkalmazások (Geoweb, Digital Earth) kivitelezését a „dolgok" földrajzi koordináták alapján történő rendszerbe szervezése teszi lehetővé, amihez a gépeknek irdatlan mennyiségű adatot kell feldolgozniuk, mert ha nem, akkor az objektumok nem lesznek indexelhetők, indexelés nélkül pedig nem kereshetők gyorsan vissza. Amennyiben az embert „kivesszük az egyenletből", a rendszer nem mérlegelhet többé, a lokalizáció minden esetben alapkövetelmény, különben a tárgyak nem tudnának interakcióba lépni egymással, vagy nem lehetne elosztott alkalmazásokat fejleszteni rá. Amíg az interneten a hálózati szabványoké az egyik főszerep, az Internet of things esetében földrajzi-térbeli szabványok kulcsfontosságáról beszélhetünk.
Alkalmazási kísérletek
Az eddigi kezdeményezések főként valós idejű adatkezelő megoldásokra összpontosítanak.
A Pachube alapokat szolgáltat ahhoz, hogy sok objektummal, szenzorokkal stb. tudjunk dolgozni, és interakciók sorát indítsuk el köztük. Az Alcatel-Lucent érintő mező (touchtag) szolgáltatása és a már 2003 óta virtuális helyett valódi „okos" tárgyak hálózati lehetőségeivel foglalkozó Violet Mirror névre hallgató kütyüje kifejezetten pragmatikus megközelítést képviselnek: az RFID-címkét és más azonosítókat használó fejlesztők valódi tárgyakat kapcsolhatnak a hálózatra. Az Arrayent különböző gépek és tárgyak (termosztát, biztonsági rendszerek, játékok, egészségügyi termékek stb.) böngészőkkel, webes és okostelefon-alkalmazásokkal való hálózati kapcsolatát szolgáltatja.
Elvileg kimeríthetetlenek a lehetőségek: az intelligens otthon koncepció szellemében a vekker nemcsak ébreszt, de le is állíthatja például a kávéfőzőt, vagy felkapcsolja a világítást. Világszerte próbálkoznak hasonló alkalmazásokkal. De mi garantálja, mi szükséges ahhoz, hogy az Internet of things a létező leghatékonyabban működjön, hogy a világhálóra kapcsolódó, lakásunkban elszaporodó, egyre intelligensebb tárgyak tényleg kommunikáljanak egymással, és még hasznunk is legyen interakcióikból?
Az Infrastruktúra Integrált Szolgáltatásokhoz (ISIS) norvég projekt keretében kifejezetten a tárgyak internetjéhez hoztak létre fejlesztői platformot és elosztott alkalmazásokat. A kutatók bizakodnak, hogy a platform Arctis nevű programozási segédeszközét sokan használják majd, és az új alkalmazásokat az ISIS Store honlapra fogják feltölteni.
„A hétköznapok okos tárgyait és alkalmazásait mind gyakrabban kell különböző kommunikációs szolgáltatásokhoz, szenzorokhoz és más komponensekhez kapcsolni - elmélkedett a projektben részt vevő Alexander Kraemer. - Közben gyorsan kell reagálniuk a változásokra, a felhasználók cselekedeteire, amihez elengedhetetlen a rendszer eltérő összetevői feletti, hagyományos programozással nagyon nehezen kivitelezhető teljes kontroll."
A kutató szerint az Arctis megfelel a célnak, leegyszerűsíti az új alkalmazások létrehozását, összehangolásukat a már meglévőkkel, és - ha szükséges - frissíti a szoftvert: „Nemcsak ugyanolyan könnyű, mint két építőkockát összerakni, hanem bonyolultabb esetekben is jól működik."
- Az összetevők működését, egymás közti kommunikációjukat az együttműködés alapú ICE rendszer irányítja - magyarázta Reidar Martin Svendsen, a kezdeményezésben érintett norvég telekommunikációs cég, a Telenor Csoport projektmenedzsere: az ICE egyrészt az otthoni objektumok kapcsolatát kezeli, másrészt figyelemmel kíséri és nyilvántartja az összes frissítést. Modemre, dekóderre vagy adapterre installálható, a felhasználónak helyi átjárón keresztül biztosítja, hogy az Internet of things akkor is működjön, ha éppen offline vagyunk.
A Telenor fejlesztők és végfelhasználók közti operátorként kíván részt venni a tárgyakat illetően. Előbbiek a cég App Store-jában hozhatják nyilvánosságra új alkalmazásaikat, amelyeket megvásárolhatunk, letölthetünk, majd - ha szükséges - összekombinálhatunk az ICE rendszer Puzzle nevű felhasználói interfészével.
De ki akar fizetni új alkalmazásokért, ha például a Pachube-on keresztül egy csomó hasonlóhoz ingyen és legálisan hozzájuthat?
Svendsen szerint sokan, mégpedig biztonsági okokból: jobb, ha egy ismert operátor felelős olyan kritikus rendszerekért, mint az otthoni riasztók és hasonlók. Ez bizalmi kérdés. Annak a szolgáltatónak az alkalmazásait vásároljuk meg, amellyel kapcsolatban nincsenek kételyeink, míg az ingyenes programok feltöltőinek szándékait nem ismerjük. Rendszerfrissítésnél szintén előny a jól csengő márkanév. Ráadásul az ISIS Store árairól maguk a fejlesztők döntenek - ha akarják, ingyen adják portékájukat.
Olcsó szenzorhálózatok
A főként piaci lehetőségekre összpontosító európai uniós EUREKA K+F hálózathoz tartozó svéd ESNA projekt kutatói üzletorientált vezeték nélküli szenzorhálózat-alkalmazásokhoz dolgoztak ki rugalmas kereteket. Az intelligens kütyük változatos típusai közti kommunikáció gördülékenységét szem előtt tartva, szabványos open source architektúrával dolgoznak. Legfőbb kihívásnak a különböző eszközök összekapcsolását, integrált működésük magas szintű irányítását tartják. Két fő célt tűztek ki: az alapot adó masszív és szerteágazó funkciójú, sokféle alkalmazást támogató szoftverplatform megalkotását, valamint a platform és egyes speciális üzleti környezetek harmonizációját.
Az alaptechnológia és a hasznosulás között oly gyakran tátongó szakadék felszámolásában, alkalmazás- és produktumorientáltság szintézisében, geek és speciális üzleti szempontok közös nevezőre hozásában, azaz konkrét termékekben gondolkoznak. Eddigi fejlesztéseik rendeltetése mezőgazdasági erőforrások precíziós monitorozása, épületek energiafogyasztásának folyamatos megfigyelése és szabályozása, ipari folyamatvezérlés.
A sikeres kivitelezés alapfeltétele, hogy az olcsó vezeték nélküli hálózatok biztosítsák valamennyi (rádiókommunikációt használó) szenzortípus összekapcsoltságát, valamint a gyufaskatulya-méretű érzékelők gyakorlatilag bármilyen eszközbe beépíthetők legyenek.
A kütyük multifunkcionálisak, szerteágazó szenzortípusokat (hőmérséklet, nedvesség, mozgás, fény stb.) lehet beléjük pakolni, amivel jelentős mértékben bővülnek az alkalmazási lehetőségek. Hálózatuk dinamikus és robusztus - ha valamelyik csomópont meghibásodik, a rendszer automatikusan „újraszervezi magát", és zavarmentesen működik tovább.
„Néhány teljesen új dolgot fejlesztettünk - nyilatkozta a projektet vezető Olle Olsson. - A szabványoknak megfelelő általános, a terjedő IPv6 internetprotokollon alapuló platformon dolgoztunk. A kód néhány soros méretét tekintve, a világ legkisebb IPv6-implementációját hoztuk létre. Az alapszoftvert illetően masszívabbá tettük a nyílt forráskódú Contiki programot." Az open source, hordozható (USB-eszközökre felmásolható, a telepítés igénye nélkül is működő) operációs rendszer vezeték nélküli szenzorhálózatokra íródott, csekély memóriával rendelkező mikrokontrollerekre tervezték.
Az energiafogyasztás csökkentését szintén szem előtt tartották. Az eredmény: mivel az elemek hosszú ideig kitartanak, nincs szükség kábelekre.
Az alkalmazásokat tekintve, az ESNA által kidolgozott módszerek garantálják az együttműködést más IP-környezetekkel, azaz ismét bebizonyosodott, hogy a vezeték nélküli szenzorhálózatok nem elkülönült, magányos szigetek, hanem vállalati és egyéb szintű IT-közegek - IT-infrastruktúra - szerves részei.
„Mindez változatos alkalmazási területek ipari szabványainak támogatásával járt - összegezte Olsson. - Megoldásaink abból a szempontból is innovatívak, hogy más technológiákat és rendszereket is magukba integrálnak."