Еще в 1999 году была сформулирована концепция Интернета вещей. Во многом благодаря этому сегодня стало привычным словосочетание «умный дом». Но до сих пор не все достаточно хорошо понимают, что же это такое. Разобраться в столь перспективном направлении современной науки нам поможет руководитель Лаборатории Интернета вещей Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения (СПб ГУАП) Игорь Пастушок.

– Игорь Анатольевич, как можно простыми словами объяснить понятие «Интернет вещей»?

– «Интернет вещей» – многогранная концепция, и у нее, как и у любой медали, две стороны: телекоммуникационная и развитие бизнеса. С телекоммуникационной точки зрения мы видим огромный рост количества устройств, подключенных к сетям связи, что формирует особенный сценарий для сетевой инфраструктуры и внушительный объем собираемой информации. Позиция бизнеса заключается в создании широкого спектра услуг для индустрии и горожан на основе больших объемов данных. Именно услуга, позволяющая повысить эффективность производства или бизнес-процессов, а также качество жизни людей, является основополагающим результатом работы систем Интернета вещей.

Концепцию Интернета вещей я представляю в виде большого плодоносного дерева, на листьях которого размещены различные устройства. Его ветви – это различные технологии связи, обеспечивающие надежное соединение всех устройств с информационной системой города, которую можно назвать стволом нашего дерева. Корни дерева – технологии аналитики данных, такие как машинное обучение и искусственный интеллект. В результате плоды дерева Интернета вещей – это персонализированные услуги. Одной из таких услуг и является «умный дом», и для каждого из нас он уникален.

– ГУАП уже несколько лет является одним из лидеров по некоторым «компетенциям будущего», в том числе и по Интернету вещей. Это чем-то подтверждено – лидерство? Почему это направление так интересно?

– По мнению нашего эксперта компетенции «Интернет вещей» Андрея Смирнова, в первую очередь это связано с тем, что ГУАП одним из первых начал не только участвовать в соревнованиях WorldSkills в линейке FutureSkills, но и организовывать их. Победы на межвузовских чемпионатах помогли привлечь самых талантливых студентов, что, в свою очередь, позволило решать более сложные задачи и стало еще сильнее стимулировать преподавателей, ведь работать с лучшими студентами всегда приятнее и сложнее.

Что же касается интереса к данному направлению, то у этого тоже есть несколько причин, главная из которых – это огромнейший потенциал изменения привычного нам взаимодействия с окружающими вещами. В совокупности с другими современными технологиями Интернет вещей способен произвести революцию во многих сферах, автоматизировать огромное количество направлений и помочь людям перестать тратить время на скучные, но необходимые занятия. Все это дает надежду на превосходное будущее, а такое не может не заинтересовать.

– Часто обсуждается возможность повсеместного внедрения «умного дома». На данный момент это реально? Какие трудности возникают в осуществлении столь смелой идеи?

– Стоит разделить функционал «умного дома» на базовый и продвинутый. Базовый включает в себя мониторинг параметров дома, сбор данных со счетчиков, управление этими параметрами с сайта или мобильного телефона. Базовый функционал, безусловно, является реализуемой задачей, для этого разработаны все необходимые технологии, информационные платформы. Единственной сложностью для его внедрения может быть недостаточный уровень инфраструктуры в старых домах, что тоже решаемо.

Продвинутый функционал «умного дома» позволяет создать управление на основе интеллектуальной и персонализированной обработки информации. И вот здесь есть барьер: сложно объединить оборудование различных производителей в единую систему. Преодолеть настоящий барьер возможно путем создания единого протокола для систем Интернета вещей, и в этой амбициозной задаче мы видим наше развитие.

Помимо этого не стоит забывать об алгоритмах взаимодействия между устройствами. Необходимо придумать и реализовать различные способы взаимодействия устройств и создать условия для этого.

– В вашем арсенале уже есть реализованные конкретные сети управления вещами?

– Да, есть мультисервисная сеть на основе технологий Wi-Fi и LoRaWAN, которые позволяют организовать распределенную сеть для управления устройствами внутри «умного пространства» и мониторинга обстановки вне его. Сейчас мы ведем переговоры по созданию в ГУАП тестовой зоны NB-IoT для интеграции этой технологии в нашу мультисервисную беспроводную сеть. Мы постараемся заручиться поддержкой города для дальнейшей интеграции с сетями 5G.

– Насколько активное участие принимают студенты в научно-исследовательских работах?

– Студенты являются основной движущей силой в нашей лаборатории. У нас есть блоки научных исследований и продуктовой разработки, в каждом из них работают студенты. Основная задача блока научных исследований – проведение практико ориентированных разработок для создания на их основе интеллектуальной собственности лаборатории. Задачей блока продуктовой разработки является внедрение результатов исследований коллег в создаваемый продукт.

Студенты под моим руководством занимаются определением границ эффективности существующих и перспективных беспроводных мультисервисных технологий при передаче гетерогенного трафика. Такие исследования позволят проектировать перспективные системы связи, например 6G, для «умных городов», производств, домов и информационной инфраструктуры России в целом.

– В каких еще сферах разработки лаборатории могут быть востребованы уже сейчас?

– Стоит понимать, что лаборатория не ограничивается одним решением. Разработки состоят из нескольких частей, которые можно использовать, как блоки «Лего», для решения определенных задач.

В настоящий момент к нам проявляют интерес лидеры рынка автоматизации и цифровизации производства. Наибольший интерес наблюдается к телекоммуникационному и инфраструктурному блокам, так как они позволяют развивать инфраструктуру Санкт-Петербурга.

Мы уже создали облачную инфраструктуру, которая связывает воедино все элементы Интернета вещей, а именно устройства, телекоммуникации, базы данных, пользовательские интерфейсы и модуль аналитики. В каждом из этих направлений были получены определенные результаты, которые нам не стыдно показать. Например, мы создали прогрессивное веб-приложение, позволяющее управлять устройствами из любой точки мира, подключенной к Интернету.

Наш экосистемный подход к разработке решений позволяет не ограничиваться «умным домом», мы открыты для разработок и исследований во многих сферах: промышленной автоматизации, мониторинга освещенности, транспортной инфраструктуры, экологической обстановки и других.

– Разработанное вами веб-приложение уже имеет внушительный спектр функций. Можно ли при этом, например, временно ограничивать удаленный доступ во избежание нежелательных действий?

– При разработке приложения у нас не было цели реализовать как можно больше функций, скорее – разработать те функции, которые смогут продемонстрировать его возможности. Что касается ограничения уровня доступа, то это относительно тривиальная задача в программировании, и, если к нам придет заказчик, которому будет нужна подобная функция, мы сможем ее внедрить в течение нескольких дней.

– Поделитесь, пожалуйста, планами на будущее. Чем еще занимается Лаборатория Интернета вещей?

– Мы считаем, что у всех желающих должен быть доступ к современным технологиям. Поэтому в настоящий момент в лаборатории закладывают серьезный технический фундамент для открытия специализированных направлений бакалавриата и магистратуры в сфере Интернета вещей. Планируется, что на данных направлениях будут готовить специалистов, которые смогут существенно ускорить процесс внедрения технологии Интернета вещей в обществе.

Помимо того, мы уверены, что современные обучающие программы должны готовить профессионалов для высокотехнологической индустрии, которые будут способны разрабатывать и внедрять передовые технологии, а также развивать современное производство. Мы хотим, чтобы после обучения студенты обладали необходимыми навыками работы с новейшим оборудованием, а работодателям не пришлось бы переучивать новых сотрудников. Именно поэтому мы ведем диалог с несколькими компаниями, которые заинтересованы во взаимодействии. Разумеется, мы будем рады пообщаться с любыми партнерами, которые разделяют нашу точку зрения или могут предложить интересные задачи в сфере Интернета вещей.