Σύνταξη άρθρου: Ευθύμης Κυρίκος

Επιμέλεια άρθρου: Κωνσταντίνος Ουρανός

 

Φανταστείτε ότι επιστρέφετε στο σπίτι από την εργασία σας και έξω κάνει αρκετό κρύο. Ανοίγετε το κινητό σας τηλέφωνο και ρυθμίζετε το κλιματισμό του σπιτιού, ώστε να είναι ζεστό όταν θα φτάσετε. Ταυτόχρονα χρειάζεστε και ζεστό νερό για μπάνιο, οπότε ρυθμίζετε και τον θερμοσίφωνα, ώστε να υπάρχει ζεστό νερό με την άφιξή σας. Τέλος, φτάνοντας στο σπίτι τι θα ήταν καλύτερο από λίγο έτοιμο ζεστό καφέ ή τσάι; Δίνετε μια τελευταία λοιπόν εντολή προς τη καφετιέρα να ζεστάνει το νερό, για να το βρείτε έτοιμο σε λίγο. Όλα αυτά δεν αποτελούν κάποιο ουτοπικό μελλοντικό σενάριο, άλλα είναι ήδη εφαρμογές της σύγχρονης τεχνολογίας. Καλώς ορίσατε, με λίγα λόγια, στο διαδίκτυο των πραγμάτων.

Τι είναι το διαδίκτυο των πραγμάτων

Με τον όρο διαδίκτυο των πραγμάτων (Internet of Things διεθνώς) αναφερόμαστε στη τεχνολογία που αποτελεί το δίκτυο επικοινωνίας όλων των συσκευών που ενσωματώνουν αισθητήρες, λογισμικό και είναι ικανές να ανταλλάσσουν πληροφορία μεταξύ τους μέσω του διαδικτύου. Αν το θέσουμε απλοϊκά, διαδίκτυο των πραγμάτων είναι ο όρος που δίνουμε στις συσκευές που είναι ικανές να «συνμιλούν» ή συνδιαλέγονται, ορθότερα, μεταξύ τους μέσω του παγκόσμιου ιστού (Internet). Με τον όρο «πράγματα» αναφερόμαστε σε μια πληθώρα διαφορετικών συσκευών όπως οχήματα, οικιακές συσκευές, φώτα, κινητά τηλέφωνα, ρολόγια, ακόμα και φωτεινούς σηματοδότες. Το βασικό χαρακτηριστικό μιας συσκευής, ώστε να μπορεί να θεωρηθεί ότι ανήκει στο διαδίκτυο των πραγμάτων είναι η ικανότητα σύνδεσης και ανταλλαγής πληροφορίας με τη χρήση του διαδικτύου.

Συνδυάζοντας τις δυνατότητες σύνδεσης των συσκευών αυτών με τα συστήματα αυτοματισμού και ρομποτικής, κατασκευάζονται συσκευές που συγκεντρώνουν πληροφορίες, τις αναλύουν και εκτελούν μια ενέργεια πολύ γρήγορα, ώστε να βοηθήσουν στην εκτέλεση μιας εργασίας από τον άνθρωπο. Η τεχνολογία αυτή, αν και δεν περιλαμβάνει σπουδαίες ανακαλύψεις, συνδυάζει τις γνώσεις μας στα δίκτυα επικοινωνιών, την ηλεκτρονική και τη τεχνολογία λογισμικού, ώστε να δημιουργήσει παγκόσμια δίκτυα συσκευών που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους προσφέροντας νέες δυνατότητες.

Τι προσφέρει το Διαδίκτυο των Πραγμάτων

Πρόσφατα, παρατηρήθηκε πως σε γραμμές παραγωγής των εργοστασίων, όπου και έγινε χρήση έξυπνων αισθητήρων, μειώθηκαν τα κυβικά των αποβλήτων κατά 35%. Ο λόγος είναι πως με τη χρήση των αισθητήρων και τη συλλογή των δεδομένων τους, μπορεί να αυξηθεί η απόδοση μιας παραγωγής κάνοντας ορθότερη χρήση των μηχανημάτων, των υλικών που σπαταλώνται και της ενέργειας που καταναλώνεται. Είναι δεδομένο λοιπόν πως η υιοθέτηση έξυπνων συσκευών διευκολύνει την εκτέλεση εργασιών, μειώνει τη σπατάλη πόρων και το τελικό κόστος της παραγωγής.

Τρόπος λειτουργίας

Το «οικοσύστημα των πραγμάτων» αποτελείται από «έξυπνες» συσκευές που χρησιμοποιούν ενσωματωμένους επεξεργαστές, αισθητήρες, επενεργητές και μικρές κεραίες, για να συλλέγουν και να μεταδίδουν πληροφορίες. Ο τρόπος επικοινωνίας καθώς και το «είδος» της διαφέρουν από συσκευή σε συσκευή και εξαρτάται καθαρά από τον τύπο της εφαρμογής που καλύπτει η συσκευή. Επειδή υπάρχουν πραγματικά χιλιάδες διαφορετικές συσκευές, που συνδέονται διαδικτυακά στο «οικοσύστημα», είναι πολύ δύσκολο να δημιουργηθεί κάποιο πρότυπο λειτουργίας που περιγράφει το διαδίκτυο των πραγμάτων ενιαία.

Εφαρμογή Χρήστη

Η εφαρμογή χρήστη αποτελεί το βασικό περιβάλλον όπου ο άνθρωπος μπορεί να παρακολουθεί και να χειρίζεται τις «έξυπνες» συσκευές. Για αυτές τις διαδικασίες απαιτείται η ανάπτυξη ενός εξειδικευμένου λογισμικού για τη κάθε συσκευή, ώστε να μπορεί να μεταφράζει και να επεξεργάζεται τα δεδομένα που μεταφέρονται από και προς αυτήν. Οι εφαρμογές αυτές πρέπει να έχουν σύνδεση στο διαδίκτυο και να τρέχουν πάνω σε κάποιον εξυπηρετητή (server διεθνώς), ώστε να είναι εφικτή η επικοινωνία. Σήμερα ωστόσο, οι περισσότερες μεγάλες εταιρείες κατασκευής «έξυπνων» συσκευών προσφέρουν δικούς τους εξυπηρετητές που αναλαμβάνουν την επικοινωνία με τις συσκευές και ο τελικός χρήστης χρειάζεται απλώς να εγκαταστήσει μόνο μία εφαρμογή στο κινητό του τηλέφωνο ή στον προσωπικό του υπολογιστή. Στη συνέχεια η εφαρμογή αναλαμβάνει την επικοινωνία με τον εξυπηρετητή της εταιρείας. Έτσι, δεν χρειάζεται κάθε φορά που κάνουμε μια αγορά μιας τέτοιας συσκευής να ρυθμίζουμε ένα ολόκληρο δίκτυο επικοινωνίας για να λειτουργήσει. Αντιθέτως, για μεγάλες βιομηχανικές εφαρμογές χρειάζεται να κατασκευαστεί από την αρχή τόσο το δίκτυο, όσο και το λογισμικό. Πράγμα εξαιρετικά χρονοβόρο και δαπανηρό.

Χαρακτηριστικές δυνατότητες «έξυπνων» συσκευών

Βελτίωση αισθήσεων

Η βασική λειτουργία των έξυπνων συσκευών είναι να συναισθάνονται τη φύση γύρω τους. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση αισθητήρων ενσωματωμένων στη συσκευή που υποκαθιστούν σε λειτουργία τις ανθρώπινες αισθήσεις ή προσφέρουν επιπλέον πληροφορίες. Γενικότερα, η χρήση ηλεκτρονικών αισθητήρων προσφέρει πολύ καλύτερες μετρήσεις σε σχέση με τα ανθρώπινα αισθητήρια όργανα. Με αυτό το τρόπο μπορούμε να προβλέπουμε γεγονότα πριν συμβούν, από τις ενδείξεις των συσκευών. Ένα παράδειγμα είναι η χρήση «έξυπνων» συσκευών για πρόβλεψη πυρκαγιών. Αν οι αισθητήρες των συσκευών μετρήσουν ψηλές θερμοκρασίες ή υψηλή συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα, ενημερώνουν έγκαιρα για να παρέμβει ο άνθρωπος. Αντίστοιχα τέτοιες συσκευές χρησιμοποιούνται σε πολλά σημεία για μέτρηση της ποιότητας του ατμοσφαιρικού αέρα και του νερού στο δίκτυο ύδρευσης.

Αυτοματισμός

Η ανάπτυξη «έξυπνων» συσκευών επέφερε αλλαγές και σε καθημερινές οικιακές συσκευές, εάν αυτές τις ενσωματώνουν. Οι συσκευές αυτές περιλαμβάνουν και επεξεργαστή. Γεγονός, που σημαίνει πως μπορούν να τρέχουν υποτυπώδη προγράμματα στο εσωτερικό τους ενσωματώνοντας λογική στη λειτουργία τους. Ένα απλό παράδειγμα είναι το οικιακό κλιματιστικό, που με τη χρήση θερμομέτρων, εσωτερικά και εξωτερικά του χώρου, μπορεί να ρυθμίζει αυτόματα τη λειτουργία του, ώστε να διατηρείται μια σταθερή θερμοκρασία ανάλογα με την εποχή και τις καιρικές συνθήκες. Μια πολύ ενδιαφέρουσα υλοποίηση της συγκεκριμένης τεχνολογίας βρίσκεται στα ηλεκτρικά ψυγεία, στην οποία ο χρήστης καταγράφει σε μια εφαρμογή τα τρόφιμα που αποθηκεύονται μέσα στο ψυγείο. Ακολούθως η συσκευή ρυθμίζει τη θερμοκρασία της βάσει της ποσότητας και του είδους των τροφών που περιέχει, συμπεριλαμβάνοντας και την εξωτερική θερμοκρασία του δωματίου. Έτσι, επιτυγχάνεται τόσο η διατήρηση της φρεσκάδας των τροφίμων όσο και τη παράταση του χρόνου ζωής τους.

Χρήσεις στη ρομποτική

Μετά τη καταγραφή πληροφοριών, η σημαντικότερη εφαρμογή των έξυπνων συσκευών είναι ο έλεγχος. Μια «έξυπνη» συσκευή μπορεί να κατασκευαστεί με τέτοιο τρόπο, ώστε να δέχεται εντολές και ταυτόχρονα να μπορεί να εκτελεί ενέργειες ακριβώς όπως ένα ρομπότ. Αυτό επιτυγχάνεται, αν η συσκευή είναι εξοπλισμένη και με έναν ή περισσότερους επενεργητές. Για να γίνει πιο κατανοητό ας σκεφτούμε πώς μπορούμε να ενεργοποιήσουμε τον φωτισμό, τον κλιματισμό ακόμα και να ανοίξουμε και να κλείσουμε παράθυρα μέσω ενός κινητού τηλεφώνου. Όλες αυτές οι ενέργειες μετατρέπουν την ψηφιακή εντολή που δίνουμε σε κίνηση, ακριβώς όπως σε ένα ρομπότ. Μια ιδιαίτερη εφαρμογή είναι η χρήση «έξυπνων» συσκευών στα οχήματα. Οι συσκευές αυτές μπορούν να τροφοδοτούνται με δεδομένα από το διαδίκτυο με τις καιρικές συνθήκες, πιθανά ατυχήματα ή κίνηση που θα συναντήσουν στα επόμενα λεπτά και να ενημερώνουν τον οδηγό με φωνητικές εντολές για όλες τις παραπάνω πληροφορίες. Συνεπώς μπορούν να συμβάλλουν στη μείωση ατυχημάτων και στη βελτίωση του ταξιδιού των επιβατών.

Ασφάλεια και διαδίκτυο των πραγμάτων

Κάθε συσκευή που μεταφέρει πληροφορίες στο δημόσιο διαδίκτυο κινδυνεύει άμεσα ή έμμεσα από κλοπή πληροφοριών. Ήδη έχουν σημειωθεί περιπτώσεις εφαρμογών όπου «χάκερ» κατάφεραν να υποκλέψουν πληροφορίες κατά τη μετάδοσή τους, μεταξύ συσκευών. Προς το παρόν, δεν υπάρχουν διεθνή πρότυπα ασφαλείας στο διαδίκτυο των πραγμάτων για πολλούς λόγους με τον σημαντικότερο να είναι πως η τεχνολογία αυτή βρίσκεται σε εμβρυακή μορφή ακόμα. Έως ότου καθιερωθούν διεθνή πρότυπα, κάθε κατασκευαστής θα ενσωματώνει δικούς του τρόπους κρυπτογράφησης άλλοτε με επιτυχία, άλλοτε χωρίς αποτέλεσμα. Αυτός είναι και ο λόγος που προς το παρόν οι εφαρμογές του διαδικτύου των πραγμάτων επικεντρώνονται κυρίως σε εφαρμογές τηλεμετρίας, καθώς σε μια τέτοια εφαρμογή η διαρροή δεδομένων δεν προκαλεί μεγάλο κίνδυνο. Καθώς όμως οι έξυπνες συσκευές εισέρχονται όλο και περισσότερο στη καθημερινή μας ζωή και συλλέγουν δεδομένα για τη καθημερινότητά μας υπάρχει ενδεχόμενος κίνδυνος διαρροής προσωπικών δεδομένων.

Πηγές

 

 

Ηλ.Ταχ.: robot@athinodromio.gr

Ευθύμης Κυρίκος

Ηλεκτρολόγος Μηχανικός Ειδικός Αυτοματισμού και Ρομποτικής