Internet Rzeczy – co to jest?

Współcześnie coraz więcej urządzeń codziennego użytku łączy się z Internetem, więc nie jest niczym dziwnym, że Internet Rzeczy (IoT) odmienia sposób interakcji z technologiami. Jak wpływa to na życie osobiste i zawodowe oraz jakie otwierając nowe możliwości dla różnych branż?

Z tego artykułu dowiesz się m.in.:

• Czym jest Internet Rzeczy?
• Jakie są cechy charakterystyczne Internetu Rzeczy?
• Jakie są rodzaje Internetu Rzeczy?
• Jak działa Internet Rzeczy?
• Jakich narzędzi używa się w Internecie Rzeczy?
• Jakie są zastosowania Internetu Rzeczy?
• Jakie są ograniczenia Internetu Rzeczy?
• Jakie są zalety Internetu Rzeczy?

Internet Rzeczy – definicja

Internet Rzeczy, znany również jako IoT (od angielskiego „Internet of Things”), to koncepcja połączenia urządzeń codziennego użytku z Internetem, co umożliwia im wysyłanie i odbieranie danych. Podłączyć można praktycznie wszystko – samochody, lodówki, termostaty, a nawet żarówki. Internet Rzeczy przekształca zwykłe przedmioty w „inteligentne”, co poprawia ich funkcjonalność i pozwala zdalnie nimi sterować, monitorować oraz automatyzować^{[1] [2]}.

Internet Rzeczy to sieć fizycznych urządzeń, pojazdów i innych przedmiotów wyposażonych w sensory, oprogramowanie i łączność, które umożliwiają zbieranie i wymianę danych.

Definicja Internetu Rzeczy

Historia Internetu Rzeczy sięga lat 80. i 90. XX wieku, kiedy to w pracach naukowych i projektach badawczych zaczęły pojawiać się pomysły połączonych urządzeń, ale za oficjalny początek IoT uważa się rok 1999. Wtedy Kevin Ashton, pracownik Procter & Gamble, użył tego terminu podczas prezentacji dotyczącej zarządzania łańcuchem dostaw. Zasugerował on, że wszystkie produkty w łańcuchu dostaw powinny być wyposażone w mikroczipy do śledzenia ich statusu przez Internet^{[3] [4]}.

Wraz z postępem technologii, głównie rozwoju czujników, zwiększenia dostępnej mocy obliczeniowej i upowszechnienia dostępem do Sieci, Internet Rzeczy zaczął być popularny – początkowo głównie w przemyśle i produkcji, ale z biegiem lat zaczął być stosowany w medycynie, rolnictwie i zarządzaniu miastami. Współcześnie jest dostępny prawie wszędzie, a rozwój napędzających go technologii pozwolił także zaistnieć inteligentnym domom^{[5] [6]}.

Cechy charakterystyczne Internetu Rzeczy

Urządzenia IoT nie tylko komunikują się zdalnie między sobą – można nimi również sterować na odległość. Dzięki temu użytkownicy mogą kontrolować funkcje urządzeń za pomocą aplikacji mobilnych lub webowych z dowolnego miejsca na świecie z dostępem do Sieci – przykładem mogą być inteligentne termostaty, które można można regulować z poziomu smartfona. Jak dokładnie działa IoT?

Internet Rzeczy (IoT) do działania wymaga zaawansowanych algorytmów, uczenia maszynowego, a także coraz częściej sztucznej inteligencji. Rozwiązania te pozwalają automatyzować procesy bez bezpośredniej interwencji człowieka. Urządzenia potrzebują też dużych ilości danych z różnych źródeł, np. sensorów temperatury czy wilgotności. Następnie analizują zebrane informacje, często w czasie rzeczywistym, żeby optymalizować swoje działanie. Bez tego nie byłoby możliwe np. automatyczne dostosowanie sztucznego oświetlenia w pomieszczeniu do stopnia zaciemnienia czy preferencji użytkowników.

Urządzenia Internetu Rzeczy, żeby działać skutecznie, muszą współpracować z innymi przedmiotami w swoim ekosystemie. Dzięki interoperacyjności mogą współdzielić dane i funkcje, więc np. inteligentna lodówka może komunikować się z piekarnikiem, aby optymalizować czas przygotowywania posiłków.

Większość urządzeń Internetu Rzeczy posiada unikalne identyfikatory i zdolność do korzystania z protokołu internetowego (IP), dzięki czemu mogą łączyć się z Internetem. Odróżnia je to od tradycyjnych systemów, które wymagają centralnego serwera do zarządzania połączeniami. Sieci IoT muszą być skalowalne, aby obsłużyć potencjalnie tysiące urządzeń połączonych w systemie.

Rodzaje Internetu Rzeczy

Współcześnie wyróżnia się trzy główne rodzaje Internetu Rzeczy:

Konsumencki Internet Rzeczy

To najbardziej znana forma. Są to urządzenia stosowane codziennie przez „zwykłych” użytkowników. Rozwiązania IoT w tej kategorii obejmują m.in. inteligentne domy z inteligentnymi żarówkami, termostatami, systemami bezpieczeństwa czy asystentami głosowymi. Ten rodzaj Internetu Rzeczy skupia się na zwiększaniu wygody, oszczędności energii i poprawie jakości życia użytkowników.

Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT, skrót od „Industrial Internet of Thing”)

Wykorzystuje się głównie do optymalizacji procesów przemysłowych i produkcyjnych za pomocą urządzeń do monitorowania i zarządzania operacjami. Jest też stosowany w automatyzacji fabryk, zdalnymi kontrolowaniu stanu i wydajności maszyn czy systemach zarządzania produkcją. Niejednokrotnie integruje się go z systemami ERP oraz narzędziami do robotyzacji procesów biznesowych. Pomaga w zwiększaniu wydajności, minimalizacji przestojów i obniżaniu kosztów operacyjnych.

Komercyjny Internet Rzeczy

Wykorzystuje technologię IoT do do niekonsumenckich i nieprzemysłowych zastosowań. Przykłady to systemy zarządzania budynkami (np. kontrola oświetlenia, systemy HVAC), inteligentne systemy nawadniające w rolnictwie czy rozwiązania dla handlu detalicznego i e-commerce, które pomagają w zarządzaniu zapasami i doświadczeniem klienta.

Działanie Internetu Rzeczy

Internet Rzeczy do działania wymaga urządzeń wyposażonych w sensory zdolne do zbierania danych z otoczenia. Mogą one dotyczyć czynników, takich jak temperatura, wilgotność, ruch, ciśnienie, lokalizacja, a nawet stan zdrowia użytkownika. Urządzenia łączą się z Internetem i przesyłają zebrane informacje do platformy chmurowej lub lokalnego serwera, gdzie są przechowywane i analizowane.

Następnie dane przetwarza się za pomocą zaawansowanych algorytmów analizy danych i sztucznej inteligencji. Dzięki nim system może identyfikować wzorce, dokonywać predykcji lub nawet automatycznie reagować na zmiany w otoczeniu. Po przetworzeniu odpowiednie informacje lub polecenia trafiają z powrotem do urządzeń IoT, które następnie mogą zmienić swoje działanie lub przekazać kontrolę użytkownikowi. Przykładowo system zarządzania budynkiem dzięki temu może dostosować ogrzewanie na podstawie analizę danych dotyczących obecności ludzi w danym pomieszczeniu i ich preferencji.

Komunikacja między urządzeniami a platformą chmurową jest zabezpieczona za pomocą różnorodnych metod szyfrowania, co chroni prywatność i bezpieczeństwo przesyłanych danych. Nie zmienia to faktu, że bezpieczeństwo danych generowanych i przesyłanych przez urządzenia IoT jest jednym z głównych wyzwań, z którym muszą sobie radzić projektanci i użytkownicy.

Narzędzia Internetu Rzeczy

Internet Rzeczy do prawidłowego działania wymaga zastosowania wielu różnorodnych technologii i narzędzi. Jednymi z podstawowych są czujniki i aktuatory. Czujniki IoT zbierają dane z otoczenia – temperaturę, wilgotność czy ciśnienie. Aktuatory z kolei to urządzenia, które mogą wpływać na otoczenie, na przykład przez włączanie świateł, otwieranie zaworów czy sterowanie silnikami.

Technologia IoT korzysta też z niewielkich procesorów przetwarzających dane pochodzące z czujników i kontrolujących aktuatory za pomocą mikrokontrolerów – energooszczędnych urządzeń zaprojektowanych do wykonywania prostych zadań w przedmiotach IoT. Urządzenia IoT komunikują się między sobą i z serwerami centralnymi za pomocą sieci, takich jak Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, LoRaWAN czy cellular (komórkowy) IoT (np. LTE-M, NB-IoT).

Warto też wspomnieć o platformach Internetu Rzeczy. Są to usługi chmurowe lub lokalne, które umożliwiają zarządzanie urządzeniami IoT, zbieranie i analizę danych, integrację z innymi systemami oraz bezpieczną komunikację. Przykłady to AWS IoT, Microsoft Azure IoT Hub czy Google Cloud IoT.

Nie wolno też zapominać, że programowanie urządzeń Internetu Rzeczy wymaga wyspecjalizowanych narzędzi programistycznych. Wiele platform oferuje własne SDK (Software Development Kits) oraz API (Application Programming Interfaces), które ułatwiają tworzenie aplikacji. Języki programowania często używane w IoT to C, Python, Java, JavaScript, a także Arduino dla mikrokontrolerów.

Ze względu na olbrzymie ilości danych generowanych przez urządzenia IoT do działania potrzebują one systemów zarządzania danymi i analizy, takich jak bazy danych szeregów czasowych (np. InfluxDB) czy platformy Big Data w rodzaju Hadoop lub Spark. Dzięki nim można przechowywać, przetwarzać i analizować dane. NoSQL.

Zastosowanie Internetu Rzeczy

Internet Rzeczy poza domami i przemysłem znajduje zastosowanie w różnorodnych dziedzinach życia:

• W zarządzaniu miastami pozwala np. na optymalizację ruchu drogowego czy monitorowanie jakości powietrza. Czujniki umieszczone na lampach ulicznych mogą informować o ich awariach lub automatycznie regulować jasność w zależności od warunków atmosferycznych.
• W sektorze zdrowia urządzenia IoT stosuje się do monitorowania stanu zdrowia pacjentów, co jest pomocne w zarządzaniu przewlekłymi chorobami lub opieką nad seniorami.
• W rolnictwie umożliwia zarządzanie uprawami i hodowlą, np. czujniki wilgotności gleby mogą pomóc rolnikom w optymalizacji nawadniania.
• W transporcie IoT systemy telematyczne w pojazdach mogą informować kierowców o najbliższych stacjach serwisowych.
• W sektorze energetycznym inteligentne liczniki energii mogą dostarczać konsumentom i dostawcom energii szczegółowych informacji o zużyciu prądu, co pomaga w ograniczeniu strat.

Warto też wspomnieć o korzystaniu z zasobów IoT w marketingu – urządzenia Internetu Rzeczy oferują wiele możliwości interakcji z konsumentami i zbierania danych. Przykładowo w sklepach detalicznych półki wyposażone w inteligentne czujniki IoT mogą monitorować, które produkty cieszą się największym zainteresowaniem klientów, dzięki czemu można np. dostosować programy lojalnościowe. Z kolei w e-commerce czujniki zainstalowane w magazynach mogą wykrywać, kiedy stany są bliskie wyczerpania, co przekłada się na lepsze zarządzanie zapasami i możliwość tworzenia spersonalizowanych ofert promocyjnych.

Ograniczenia Internetu Rzeczy

Jednym z głównych ograniczeń Internetu Rzeczy jest bezpieczeństwo. Urządzenia IoT często gromadzą i przesyłają duże ilości danych, co stwarza ryzyko naruszeń danych i ataków hakerskich. Wiele urządzeń nie jest odpowiednio zabezpieczonych – przykładem może być mogą być ataki prowadzone za pomocą bota Mirai, który wykorzystuje fakt, że użytkownicy często nie zmieniają fabrycznych haseł urządzeń IoT i instaluje w nich oraz połączonych z nimi systemach malware^{[7] [8] [9]}.

Kolejnym istotnym ograniczeniem jest problem związany z prywatnością, co tyczy się zarówno zachowania zgodności z przepisami ochrony danych osobowych (np. RODO), jak i fakty, że urządzenia IoT mają możliwość szpiegowania swoich użytkowników (choć ich producenci najczęściej zaprzeczają takim doniesieniom). Rodzi to uzasadnione obawy, że monitorowanie i rejestrowanie działań użytkowników może prowadzić do nieautoryzowanego zbierania danych osobowych^{[10] [11] [12] [13]}.

Internet Rzeczy musi też mierzyć się z wieloma wyzwaniami technicznymi, np. z ciągłym zapewnieniem interoperacyjności między urządzeniami i platformami. Wiele przedmiotów IoT wykorzystuje do działania różne standardy i protokoły komunikacyjne, co może utrudniać integrację i ogranicza możliwość pełnego wykorzystania potencjału. Często w tym kontekście ujawniają się też problemy ze skalowaniem – systemy IoT mogą generować ogromne ilości danych, których przechowywanie i analiza wymagają dużych mocy obliczeniowych i odpowiednich narzędzi analitycznych.

Niezawodność i stabilność działania to kolejne ważne aspekty. Urządzenia IoT są często zależne od stałego dostępu do Internetu i energii, co może być problematyczne w niektórych środowiskach lub w przypadku awarii infrastruktury. Zakłócenia w działaniu sieci czy przerwy w dostawie prądu mogą prowadzić do awarii systemów opartych na IoT.

Można też zastanawiać się, czy faktycznie inteligentne urządzenia są faktycznie „inteligentne” i „użyteczne”. Niektóre zastosowania Internetu Rzeczy mogą wydawać się niepotrzebne lub przesadzone. Przykładem może być lodówka, która automatycznie zamawia brakujące produkty – z jednej strony jest to spore ułatwienie, ale z drugiej można pytać, czy faktycznie warto cedować wybory spożywcze na urządzenie?

Zalety Internetu Rzeczy

O rosnącym zainteresowaniu Internetem Rzeczy i oferowanymi przez niego korzyściami świadczy fakt, że w 2023 roku korzystało z niego 16,7 miliarda urządzeń na całym świecie^[14]. Internet Rzeczy zwiększa efektywność poprzez automatyzację i zdalne zarządzanie i pozwala łatwiej i z większą precyzją sterować sterowanie procesami w domach, firmach oraz w przemyśle.

Wdrożenie IoT w domach przyczynia się do oszczędności energii, co jest korzystne zarówno dla środowiska, jak i budżetu domowego. Przyczynia się on też do poprawy jakości życia – nie tylko przez wygodniejsze sterowanie domem, ale również przez możliwość monitorowanie stanu zdrowia pacjentów na odległość czy monitorowania jakości powietrza w miastach.

Bezpieczeństwo, choć jest jednym z wyzwań technologii IoT, jest też jego zaletą – zarządzane zdalnie i zintegrowane z aplikacjami mobilnymi systemy bezpieczeństwa wyposażone w kamery, czujniki ruchu i inteligentne alarmy oferują lepszą ochronę przed zagrożeniami.