Лекция 3. Туманные вычисления и Интернет вещей

Лекция 3 . Туманные вычисления и Интернет вещей

Курс лекций

Что такое туманные вычисления?

Туман – это облако, опустившееся на землю -относительно новое понятие, возникшее в 2012 году. И обозначающее связанные между собой распределенные вычисления , частично выполняемые на оконечных устройствах (сенсорах и исполнительных устройствах), имеющих ограниченные ресурсы и непосредственную связь, как с физическим миром («землей»), так и с облаком. Возникновение технологии обусловлено современной тенденцией интеграции сетевых технологий во все большее число оконечных устройств, обладающих собственными вычислительными ресурсами и системами хранения данных (СХД). Эти устройства можно считать «каплями» тумана, опустившегося на «землю», т.е. приблизившегося к физическому миру облака.

© М.Е. Никитин, 2022 https://multiurok.ru/nikitin-me/blog

Как функционирует технология туманных вычислений?

Технология туманных вычислений подразумевает предоставление доступа к оконечным устройствам и выполнение на них части вычислений, а также хранения на них части используемой информации, отправляя в облако информацию, подвергшуюся первичной обработке , существенно меньшего объема. Дальнейшая обработка информации, требующая существенно больших вычислительных мощностей, производится в облаке.

Облако

Туман

Капли тумана - вычислительные ресурсы и ресурсы хранения оконечных устройств

Физический мир – оконечные устройства (сенсоры, исполнительные устройства)

Туман и облако образуют распределенный центр обработки данных (ЦОД).

• Туман и облако образуют распределенный центр обработки данных (ЦОД).

© М.Е. Никитин, 2022 https://multiurok.ru/nikitin-me/blog

Особенности технологии туманных вычислений

• крайнее положение, осведомленность о своей позиции;
• малые задержки в сети;
• географическая распределенность;
• большое количество сенсоров и/или исполнительных устройств;
• большое количество узлов;
• поддержка мобильности, поддержка реального времени;
• возможность (и желательность) беспроводного взаимодействия;
• гетерогенность;
• возможность взаимодействия и объединения с другими типами сетей;
• поддержка вычислений на узлах и взаимодействие с облаком.

© М.Е. Никитин, 2022 https://multiurok.ru/nikitin-me/blog

Перспективы туманных вычислений

В ноябре 2015 года Cisco, Microsoft, Dell, ARM, Intel и Princeton University основали OpenFog Consortsium для создания открытой архитектуры, которая обеспечит масштабируемость и совместимость различных устройств.

В России в июне 2016 года Администрация президента РФ поручила Минкомсвязи, Минпромторгу, «Ростелекому» и Агентству стратегических инициатив проработать внедрение "туманных вычислений" в экономику России, а также заняться подготовкой программно-аппаратных комплексов, необходимых для работы соответствующей инфраструктуры. Представить результаты выполнения поручения необходимо было уже в октябре.

Туманные вычисления тесно связаны с «Интернетом вещей».

© М.Е. Никитин, 2022 https://multiurok.ru/nikitin-me/blog

Что такое Интернет вещей?

Термин «Интернет вещей» (Internet of t hings, IoT ) использовал известный футуролог Кевин Эштон в 1999 году, предсказав начало эры, когда бытовые приборы уже не будут пассивными устройствами, а станут высокоинтеллектуальными гаджетами, без участия человека подключающимися к интернету. А уже в 2010 году количество устройств, подключенных к глобальной сети, превысило население планеты. Это развитие концепции « умного дома », который способен при приближении владельца открывать двери, подогревать ужин, включать кондиционер, телевизор со сделанной предварительно записью, самостоятельно пополнять запасы холодильника и т.д., а также и « умного города », в котором, например, большинство автомобилей будут оснащены средствами позиционирования, что позволит отслеживать их перемещение в реальном времени и заранее устранять пробки на дорогах.

Интернет вещей подразумевает, что человек определяет цель , а не задаёт программу по достижению этой цели . Ещё лучше, если система сама анализирует данные и предугадывает желания человека.

Очевидно, что «туманные» технологии позволят в этих ситуациях снизить интернет-трафик, производя первичную обработку данных в датчиках сенсорах и исполнительных устройствах.

© М.Е. Никитин, 2022 https://multiurok.ru/nikitin-me/blog

Какие из информационных технологий необходимы для развития Интернета вещей?

Таких технологий три. Это средства :

• идентификации при подключении к Интернету вещей с помощью идентификаторов, например, штрих-кодов или QR-кодов ( quick respond code – кодов быстрого распознавания);
• измерения , что требует высокую автономность датчиков, т.е. понижения их энергопотребления и повышения емкости аккумуляторов; желательно иметь полностью автономные датчики;
• передачи данных , для чего необходим единый стандарт (в настоящее время наиболее широко используется стандарт IEEE 802.15.4);

Необходимо также решить проблемы разработки:

• единого языка , на котором смогут общаться между собой подключенные датчики, сенсоры и приборы;
• единых стандартов в области всего Интернета вещей, а не только в области передачи данных;
• защиты информации («умные тапочки» не должны быть болтливыми).

© М.Е. Никитин, 2022 https://multiurok.ru/nikitin-me/blog

Есть мнение, что Интернет вещей будет решать 3 самостоятельные задачи:

• идентификацию каждого объекта из окружения пользователя;
• предоставление сервиса по обеспечению потребностей пользователя по примеру системы «умный дом»;
• сбор и обработку информации, организацию процессов и управление обществом на основе полученных сведений (пример - автоматическое регулирование дорожного движения на основе анализа трафика – одна из реализаций концепции «умного города»).

В дальнейшем можно ожидать переход от города в масштаб планеты, организация глобальной «сети сетей» и создание «Интернета всего» или «Всеобъемлющего интернета», который позволит подключить к всемирной сети буквально все, что только возможно.

Фантастика? Возможно, но еще несколько десятилетий назад интернета не было. Даже междугородная телефонная связь работала плохо, а обычная почта шла неделями.

© М.Е. Никитин, 2022 https://multiurok.ru/nikitin-me/blog