Авторский вариант. Впервые опубликовано в "Бизнес-журнале" №5/2012.
22.04.2012

Машина с машиной говорит: M2M, V2V и прочие.

Вы никогда не задумывались, для кого была придумана глобальная компьютерная сеть? Правильный ответ на этот вопрос — для людей, для нас с вами, и ответ этот настолько естественный, привычный, ожидаемый, что вопрос наверняка показался вам странным. В самом деле, все сорок лет эволюции Интернет, её главным, а часто и единственным пользователем оставался человек. Так обстояли дела в 80-х и раньше, когда Сеть была для нас коллекцией файлов и почтовой магистралью. Так было в 90-х, когда Интернет стала Всемирной Паутиной, Веб: появился браузер, домашние странички и сайты. Таким положение в общем остаётся и сегодня, несмотря на пышно расцветшие мультимедийные сервисы, социальные сети и «облака».

Привыкнув считать человека автором и потребителем интернет-услуг, мы боимся взглянуть на ситуацию под другим углом. А взглянуть стоит. Дело в том, что на протяжении последних десяти лет параллельно с Сетью для человека, родилась и развивается Сеть для электронных устройств. Эксперты называют этот феномен короткой аббревиатурой: M2M.

Расшифровывается сокращение буквально: от машины — машине (англ. machine to machine). И очень точно отражает отражает суть того необъятного комплекса технологий, что скрывается под ним. Несмотря на молодость индустрии M2M, технических решений здесь столько и они такие разные, что пытаться рассматривать их во всех деталях в рамках журнальной статьи было бы чистой воды безумием. Единственная реальная возможность познакомиться с миром M2M и не потеряться в нём — сконцентрироваться на ключевых последствиях от скрещения знакомых нам технологий с идеей машино-машинной коммуникации. А после экстраполировать увиденное на всё, с чем вы столкнётесь лично.

Но с какой стати вы вообще должны утруждать себя изучением мало кому известной концепции, в которой пока больше философии, нежели технической конкретики, и о которой девять из десяти профессионалов-айтишников, вероятно, никогда не слышали? Всё просто. Дело в том, что щепотка M2M, добавленная к любой из известных IT-схем, производит немедленную, совершенно волшебную трансформацию. И волшебство тут — отнюдь не преувеличение, а точная характеристика тех изменений, которые получает бизнес и потребитель.

Впрочем довольно общих слов. Несмотря на многообразие, мир M2M вращается вокруг одной простой схемы. В каждом комплексе, претендующем на гордое звание «машино-машинного», обязательно найдутся следующие элементы. Во-первых, устройство A, занятое сбором информации о чём-либо. Во-вторых, устройство B, находящееся от A на некотором расстоянии, но принимающее собранные А сведения через канал связи C. Как правило, B не просто накапливает информацию, но и анализирует её, формирует некие обобщённые факты, и уже эти факты складирует для будущего употребления.

У этой простой модели есть очень важное свойство: она способна работать при минимальном участии человека, либо вовсе без такового. Оценить значение этого факта можно, если вспомнить, что каких-то десять-пятнадцать лет назад практически весь объём информации, содержавшийся в глобальной компьютерной сети Интернет был сгенерирован человеком, по большей части предназначался для непосредственного употребления человеком, и передавался в процессе связи либо человека с машиной, либо машины с человеком. С началом «нулевых» ситуация стала меняться: Сеть теперь наполняется и данными, собранными автоматически, предназначенными для обработки машинами, и всё чаще обмен происходит между машиной и машиной, без такого ненадёжного звена как человек.

Это естественный процесс. Человек — венец эволюции, но венец ленивый, ограниченный по времени, слишком медленный для электронных коммуникаций и часто невнимательный. Поэтому M2M-технологии уже вторглись в электроэнергетику и автомобилестроение, медицину и быт, финансы и государственное управление, коммунальные службы и общественный транспорт. А в обозримом будущем число устройств, работающих и общающихся параллельно с нами, но независимо от нас, на несколько порядков превзойдёт население Земли. Картина апокалиптическая, но бояться нечего, ведь конечная цель M2M — удобства человека. Собственно именно так, с избавления от рутины и началась практическая история машино-машинной индустрии.

Первопроходцы

Концепция M2M была сформулирована в конце XX века, а первым массовым устройством её реализовавшим стали так называемые умные бытовые счётчики (англ. smart meters) — электричества, газа, воды. Добавьте в обычный счётчик микропроцессор, оснастите его коммуникационным модулем для самостоятельной сдачи показаний, организуйте автоматический сбор показаний со стороны поставщика, и — готовая стандартная схема M2M.

Такая простейшая реализация машино-машинного комплекса перекликается с другой популярной концепцией, тоже сформулированной в конце 90-х: так называемой Сетью вещей (ориг. Internet of things). Представьте, что каждое устройство на Земле было бы подключено к, отчитывалось и управлялось через глобальную сеть. Человечество смогло бы контролировать все вещи и процессы мира, сделав пользование и управление ими максимально эффективным. Концепция эта больше философская, нежели техническая, хоть отцом её и был техно-пионер Кевин Эштон. И вряд ли кто-то из идеологов «тотального осетенения» мог предположить, что начнётся оно с банальности, тех самых умных счётчиков.

Следить за умным счётчиком удобней всего через Веб, зайдя в личный кабинет на сайте поставщика электроэнергии. Как говорят счастливчики, в чьих домах такой прибор уже стоит, анализировать энергопотребление во временном разрезе интересно, легко, и быстро становится привычкой: возможно отсюда и берётся экономия.

Что даёт превращение, например, электросчётчика в M2M-устройство? Цена электроэнергии меняется в зависимости от времени суток, сезона, ситуации на рынке. Умному счётчику ничего не стоит подсчитывать цену потреблённых киловатт-часов с точностью до тысячных долей копейки по действующему в данную секунду тарифу. Плюс показания автоматически передаются поставщику. В сумме это обеспечивает потребителю электроэнергии удобства и некоторую экономию.

Но получают своё и поставщик, и общество. Как показало исследование, проведённое Министерством энергетики США, сама по себе возможность точного учёта электроэнергии сокращает его потребление в среднем на 15% (потребители по какой-то причине начинают чаще гасить свет в пустых комнатах и меньше жечь без надобности бытовые электроприборы). В масштабах страны это перекрывает текущие возможности всей альтернативной энергетики! Но не забудьте и об упростившихся контактах с потребителями (не нужно принимать/сверять показания), об упростившемся техническом сопровождении счётчиков и электросетей (теперь они сами могут сообщить о неисправности).

Эксперименты с умными счётчиками начались больше десяти лет назад, сегодня в некоторых странах Европы (Италия, к примеру) они уже являются доминирующим видом приборов учёта, а к 2020 году станут таковыми на всей территории Евросоюза и США. По миру ежеквартально устанавливается около 20 миллионов таких устройств и по крайней мере в ближайшие несколько лет именно умные счётчики останутся самым популярным типом M2M-устройств: согласно прогнозу Juniper Research, к 2016 году их доля составит 40% от общего числа работающих M2M-устройств в мире.

Справедливости ради следует отметить, что та же простейшая реализация M2M-концепции применима и во множестве других областей: в транспортной логистике (сбор сведений о фактических маршрутах грузов), сельском хозяйстве (автоматический полив), уличной рекламе (электронные билборды), парковочных счётчиках, здравоохранении (персональные медицинские устройства, контролирующие и поддерживающие функции организма) и т.д. Но инженерная мысль не стояла на месте и к середине нулевых M2M-технологии сделали полный виток вверх по эволюционной спирали: машино-машинные технологии стали ключевым элементом так называемых умных сетей.

Ум хорошо, а сеть лучше!

Идея умной сети (англ. smart grid), родившаяся одновременно в электроэнергетике и автомобильной промышленности, предполагает, что узлы, связанные друг с другом, не просто обмениваются информацией, но и автоматически используют полученные сведения на благо себе и соседям. Чтобы лучше представить о чём идёт речь, вспомните над чем в последние годы активно работают практически все автопроизводители (Ford, BMW, Honda, Daimler и др.). Надеясь повысить безопасность дорожного движения, они предлагают установить на автомобиль ещё один бортовой компьютер, отслеживающий ситуацию на дороге и подмечающий потенциально опасные моменты. Но работать такой компьютер должен не один: бортовые вычислители на других автомобилях, находящихся в радиусе нескольких сот метров, выполняют ту же работу и оповещают друг друга о своей скорости, пробках, препятствиях на дороге и прочем через радиоканал (в простейшем случае используется разновидность Wi-Fi).

Производители называют такую схему V2V (англ. vehicle-to-vehicle, от автомобиля к автомобилю), но вы понимаете, что речь идёт всего лишь о варианте M2M. Впрочем как бы их ни называли, важнее результат: наделив каждый узел M2M-сети правом принимать решения, мы получим сеть, которая живёт своей жизнью. Анализируя сведения, принятые от близлежащих автомобилей, бортовой компьютер в состоянии предвидеть подстерегающую впереди опасность (слепой перекрёсток, яму на дороге и пр.), оповестить об этом водителя, а если необходимо, то и вмешаться в управление, к примеру, притормозив. И точно так же, коллективной автоматической оценкой состояния на дороге можно повысить качество движения в целом: снизить расход топлива участников, уменьшить время ожидания на светофорах, сократить длину пробок.

Конечно автомобилями применимость умной сети не ограничена. Экстраполируйте идею на сети вообще: она позволит поднять эффективность, надёжность, оптимизировать расходы, ослабить нагрузку на отдельные узлы и связи между ними, сохранить работоспособность сети в случае выхода из строя отдельных её сегментов. А узлами может быть всё что угодно, от электрических подстанций в энергосетях и сотовых станций мобильной связи до умной электроники в жилых помещениях и объектов общественного транспорта.

Три волны M2M-устройств. Эксперты расходятся во мнении, с чего началась практическая история машино-машинных технологий — с бытовой электроники или промышленного оборудования. Но все согласны, что на третьем этапе, от которого нас отделяет примерно десять лет, M2M-функциональностью будет наделено каждое устройство, способное от этого выиграть, а общество благодаря этому перейдёт на новый этап развития.

Наиболее широкое применение концепция умных сетей нашла в электроэнергетике. Наделив электрические сети способностью скрупулёзно контролировать состояние каждой точки и немедленно, в децентрализованном порядке реагировать на меняющуюся ситуацию (M2M-узлы принимают решения самостоятельно, нет нужды ждать команду из диспетчерского центра, как требовалось раньше) можно — по крайней мере, в теории — значительно повысить надёжность и эффективность процессов генерации, передачи и потребления электроэнергии. С умными сетями в энергетике связывают надежду на избавление от каскадных отключений, распространяющихся на огромные районы, с ними же связывают и надежду на переход к распределённой генерации, при которой потребители электроэнергии, имеющие небольшие собственные генерирующие мощности (ветряки, солнечные батареи) смогут продавать избытки электричества в сеть.

За связь без брака!

Тут необходимо остановиться и — несмотря на прозвучавшее выше предупреждение о многообразии M2M-технологий — сделать экскурс в техническую часть. Любое M2M-устройство обязательно содержит такие современные элементы как процессор и модуль связи. Однако непрекращающееся падение цен на микроэлектронику при одновременном расширении её функционала привело в настоящее время к тому, что собственно проблема стоимости комплектующих для машино-машинных систем оценивается участниками этой индустрии как незначительная — по сравнению с фрагментированностью (несовместимостью различных M2M-решений между собой) и высокой стоимостью разработки M2M-продуктов.

Опираясь на это наблюдение, эксперты предрекают большой спрос на услуги двух сортов. Во-первых, на услуги компаний, которые займутся проектированием M2M-систем на заказ. Сложности здесь таятся главным образом в новизне задачи и её мультидисциплинарности: пока ещё мало кто понимает, какими должны быть правильные M2M-системы, и специалисты из каких областей должны заниматься их проектированием (понятно, что электронщики, программисты, связисты, но наверное и математики, и экономисты, профессиональные дизайнеры?). Вендоров, занимающихся созданием M2M-систем с нуля, можно пересчитать по пальцам, однако уже обозначилась приятная тенденция: свести затраты проектирования к минимуму позволяют универсальные M2M-платформы (своего рода заготовки для построения на их основе M2M-систем любого назначения), примерами которых могут служить образцы от Jasper Wireless и Gemalto.

Вторая услуга, вокруг которой вращается M2M-вселенная — это надёжная, защищённая связь. Разнообразие M2M-устройств предполагает, что для связи используются самые разные технологии и стандарты, начиная с передачи данных по проводам (электрическая разводка, выделенные линии Интернет) и спутниковых каналов до радиоинтерфейсов малого радиуса действия (ZigBee, Bluetooth, Wi-Fi). Однако первую скрипку в этом оркестре коммуникаций играет сотовая связь. Понятно почему: она дёшева, популярна, хорошо защищена, сравнительно надёжна. И обеспечение связью можно поручить сотовым операторам. В результате сегодня к M2M-рынку приглядываются или уже предлагают свои услуги практически все громкие имена телеком-индустрии по обе стороны Атлантики.

Для сотовых операторов M2M может стать золотой жилой. В развитых странах индустрия мобильной связи достигла точки насыщения: охвачен каждый платёжеспособный член общества. Но машино-машинные коммуникации открывают новые горизонты. Обслуживать M2M-соединения операторам дешевле, нежели живых людей (упрощается биллинг, нет нужды общаться с недовольными клиентами и т.п.). А общее количество M2M-абонентов может в десятки и сотни раз превысить население планеты. Ведь даже в повседневной жизни каждый из нас имеет дело минимум с десятком устройств, которые в перспективе можно будет оснастить M2M-функциональностью. В 2010 году, в США, например, к сетям сотовой связи подключилось вдвое больше устройств, чем людей.

Впрочем операторам придётся столкнуться и с менее приятными особенностями M2M. Во-первых, необходимо расширить пропускную способность сетей сотовой связи — ведь придётся поддерживать контакты с миллионами устройств сразу. Во-вторых, если сегодня операторы имеют дело лишь со смартфонами, планшетками, ноутбуками, да, пожалуй, и всё, то уже через несколько лет придётся работать с тысячами разнотипных устройств. В-третьих, M2M-клиенты уже сегодня требуют единого, унифицированного сервиса на огромных территориях, так что операторам придётся формировать альянсы для безболезненного роуминга. Наконец именно операторам предстоит утвердить единые стандарты для общения разнотипных M2M-устройств.

Продать то, не знаю что

Но вернёмся к теории. По мере того, как M2M-функционалом будут оснащаться всё новые и новые устройства, производители и пользователи всё чаще станут задаваться не обычным сегодня вопросом «должны ли мы подключить X к Сети», а «что можно извлечь из X теперь, когда оно подключено». О нескольких очевидных выгодах речь шла выше, но M2M, словно кисть волшебника, позволяет осуществить ещё одну, совсем уж невиданную трансформацию: продавать не сам товар, а производимые им услуго-единицы.

Представьте, что некий производитель выпустил стиральную машину с функциональностью M2M. Одно это уже позволяет наделить её принципиально новыми свойствами. К примеру, стиралка сможет теперь общаться с умной электроникой в вашем доме, самостоятельно выбирая скоростной режим для снижения уровня шума, когда вы спите. Либо, если не удалось распознать тип белья по вшитым в него RFID-радиометкам (тоже, кстати, пример M2M-коммуникаций), обратиться на сервер производителя, чтобы автоматически, учтя последние рекомендации, подобрать правильную температуру и химические компоненты.

Но давайте копнём глубже. Производитель теперь в силах контролировать каждый оборот стирального барабана. Так почему бы ему продавать не саму машину, а, скажем, три тысячи стирок (среднестатистический ресурс бытового устройства)?

Такой приём переворачивает классическую бизнес-модель с ног на голову. Мало того, что у вендора появляется возможность предложить новую схему ценообразования на жёстко конкурентном рынке (во всех развитых странах рынок стиральных машин давно насыщен). Так ещё и ощутимо облегчает жизнь покупателю, который теперь избавлен от необходимости сообщать в сервис о поломке, а тем более тащить туда весь аппарат: машинка сама идентифицирует сломавшийся блок, сообщит в сервис, и вам останется только принять механика, который заменит деталь. Больше того, не нужно думать о гарантийном сроке: ведь вы приобрели не стиральную машину, которую при необходимости заменят, а три тысячи стирок!

Какие преимущества можно выжать из перехода от продажи товаров к продаже услуго-единиц в автомобилестроении, малом бизнесе, образовании, представьте сами. Всё равно пока идея находится в самой ранней стадии проработки. А я, с вашего позволения, расскажу ещё об одном чудесном преображении, которое ожидает информационные технологии после столкновения с M2M. О преображении самой сети Интернет.

Сегодня Сеть по-прежнему в значительной степени ориентирована на человека. Мы строим её для себя, а компьютеры в лучшем случае выполняют роль глуповатых помощников, индексируя данные и сортируя их по темам (вспомните любой интернет-поисковик). Но что если научить компьютеры понимать смысл информации, предназначающейся для человека? Над этим ещё в 90-х годах задумался Тим Бёрнерс-Ли, изобретатель WWW, и он же предложил название: семантическая Веб.

Конструировать искусственный интеллект не понадобится. Достаточно добавить к обычным веб-страницам короткое описание — предназначенное для компьютера, а не для человека — объясняющее машине смысл (семантику) содержимого страницы. Понимая, о чём идёт речь, для чего предназначена каждая страница, компьютер будет в состоянии ориентироваться в Сети не хуже человека: отыскивать нужную информацию, контактировать с другими компьютерами, заставляя их выполнить ту или иную операцию.

Проще всего уяснить достоинства семантической Веб на живом примере. Сегодня, чтобы записаться на приём к врачу, вам нужно самому отыскать веб-сайт поликлиники, самому найти и проанализировать расписание, самому вписать удобное время. Если вы попытаетесь нагрузить этим свой компьютер, он просто не поймёт вас, да и найти общий язык с поликлиничным сервером тоже скорее всего не сумеет (если только программисты не написали специально для такой задачи программу). В семантической Веб всё иначе: понимая, что вам нужно, компьютер сможет сам отыскать сервер вашей поликлиники, объяснить ему смысл вашей просьбы, добиться исполнения и отчитаться.

Если угодно, это M2M-коммуникация высшего сорта, в которой машины оперируют уже не сырой информацией, а понятиями, несущими смысл. И работа над семантической Веб кипит: стандартизованы семантические инструменты (RDF, OWL), создаются гигантские семантические базы данных, опираясь на которые компьютеры смогут лучше ориентироваться в Сети (DBpedia или только что стартовавшая WikiData, детище Wikimedia Foundation).

Это будет завтра

Мировой рынок M2M пока невелик, разрознен и количественные оценки, равно как и прогнозы варьируются очень сильно. Кто-то обещает ему через два года оборот в 50 миллиардов долларов, другие уже сейчас измеряют, к примеру, сегмент умных сетей десятками миллиардов. Поэтому заглядывая в ближайшее будущее машино-машинных коммуникаций, лучше сосредоточиться на проявившихся качественных тенденциях.

В течение следующих четырёх лет центр тяжести M2M-индустрии сместится с промышленных применений, где он находится сейчас, на малый и средний бизнес. При этом рост числа M2M-соединений — считающийся главным показателем активности — сохранит набранные темпы (примерно 30% в год), а наиболее быстро будут расти Китай и Юго-Восточная Азия. Что касается профессиональных областей, интенсивней других будут осваивать ниву M2M энергетика, логистика, грузоперевозки, но ожидается всплеск интереса к машино-машинным технологиям и со стороны розничной торговли, финансов, безопасности.

Чипы радиоидентификации (RFID) — крохотные, вплоть до нескольких миллиметров в поперечнике электронные устройства, тоже относятся к категории M2M. Они лишены источника питания и работают только оказавшись поблизости от RFID-сканера, пользуясь наведённой электрической энергией. В простейшем случае RFID-чип, наклеенный или имплантированный в товар, только лишь сообщает сканеру о своём присутствии (анти-вор!). Но современные модели способны передавать и значительно больший объём информации, к примеру, товарный номер вещи. Отсюда один шаг до модерновой идеи бесконтактного магазина: чтобы «пробить» покупки на кассе, не потребуется даже доставать их из тележки.

Общая численность M2M-устройств в мире на ближайшие два-четыре года оценивается диапазоном от 400 миллионов до одного миллиарда. Но давая прогноз на 2020-й, все визионеры (Ericsson, NEC, Cisco и др.) рисуют картину масштабных свершений. К этому сроку каждое устройство, которое может выиграть от соединения с Сетью, такое соединение получит. В непосредственном окружении любого человека будет от десятка до нескольких десятков M2M-устройств, которые проникнут буквально всюду и либо изменят (строительство, госуправление), либо радикально преобразят (розница, автопром, образование, здравоохранение, сфера финуслуг) большинство областей человеческой деятельности.

Представляя какое именно воздействие окажется пришествие M2M в ту или иную сферу, не стесняйтесь включать воображение — в конце концов большинство подобных проектов пока существуют только на бумаге. В розничной торговле микроскопические RFID-метки, имплантированные в каждый товар, покончат с кражами и обеспечит продавцов уникальными данными о привычках и предпочтениях покупателей (ведь будет легко проследить перемещение товарной тележки по магазину). В здравоохранении M2M станет фундаментом для персональной медицины: носимые устройства проконтролируют жизненные показатели организма и позаботятся о здоровье человека, компенсировав нехватку медперсонала (актуальная проблема для развитых стран с их стареющим населением). Умная домашняя электроника (над такой сейчас работает Google в рамках Android@Home) сделает жилище ещё более приятным, удобным, безопасным, защищённым.

Как считают аналитики, в каждой из областей первым эффектом от массового внедрения M2M-технологий станет заметная экономия средств. А для рядового пользователя M2M-устройств самым заметным окажется парадоксальный эффект технологической простоты. Резко увеличившаяся техническая сложность окружающих вещей сделает для человека возможным не обращать внимания на технологии вообще. M2M-пространство будет трудиться за человека, при необходимости предвосхищая его потребности. Дело за малым: такое пространство построить.

P.S. В статье использованы иллюстрации Ericsson, Tom Raftery, Joe Hall.


M2M,V2V,коммуникации,умная_вещь,семантическая_Веб,умная_сеть




Евгений Золотов, 1999-2018. Личный архив. Некоторые права защищены