Целта на международния изследователски проект „IoTCrawler“ беше разработването на търсачка за Интернета на нещата (IoT). В него участваха десет партньора от пет държави. Какво отли- чава IoT-търсачката от традиционните интернет търсачки и какви са предиз- викателствата пред това ново приложение?
Има няколко основни прилики – и двете търсачки претърсват голямо ко- личество информация (т. нар. „обхождане“), индексират елементите, т. е. придават им определени свойства, и сортират информацията (класифициране). Голямата разлика между двете приложения е в количеството и динамиката на данните, които трябва да се търсят. Тъй като методите за търсене в интернет са подходящи за ограничен брой статични обекти, те не са приложими за голямото количество елементи в Интернета на нещата (понастоящем около 50 милиарда с годишен обем на данните от 1,6 сетабайта, т. е. 1,6 милиарда терабайта), които освен това са динамични, като например датчиците, чиито стойности са променливи.
Платформа за Discovery-приложения
В проекта „IoTCrawler“ беше създадена техническа рамка за ефективно търсене на устройства в Интернета на нещата, която работи с различни приложения. В бъдеще това ще стане универсална платформа за разрастващи се търсачки, като същевременно ще се спазват изискванията за сигурност и защита на данните. „Като предпоставка първо трябваше да се дефинират и интегрират IoT-активите. За разлика от обектите за търсене в интернет, обектите в Интернета на нещата не привличат активно вниманието върху себе си – различните активи трябва да бъдат описани предварително, така че приложенията първо да разберат какви възможни варианти за избор съществуват, преди да може да се извърши индексирането“, обяснява Жозиан Ксавие Парейра от изследователската група за бизнес анализи и мониторинг от Siemens Австрия.
„IoTCrawler-системата използва онтологии и графики на знанието, за да разпознае и разбере естеството на ак- тивите в Интернета на нещата. С помощта на онтологиите се създават описания на активите, благодарение на което всички компоненти на системата имат еднакво разбиране за тях. Като следваща стъпка тези знания се оформят във вид на графики – структура, която показва набор от обекти и връзките между тях. Тези графики могат да приличат примерно на картата на линиите на метрото. От методична гледна точка семантичното обогатяване на данните също е много важно. Това е добавяне на описателни метаданни към данните, което позволява по-ефективно търсене и обработване на извлечената информация“, казва Ксавие Па- рейра. В проекта са използвани и методи за машинно самообучение – те позволяват извличане на данни с по-високи нива на абстракция от потока данни, генериран от датчиците. С помощта на този метод например в транспортния сектор беше събрана информация относно скоростта на превозните средства за определяне на ниска, средна или висока интензивност на трафика.
IoT-търсачката представлява основа, върху която могат да се изграждат раз- лични приложения. В рамките на проекта бяха установени следните възможни сценарии за използване: интелигентен дом (наблюдение на консумацията на енергия от интелигентните домашни устройства), интелигентно паркиране (предложение за паркомясто, дефинирано от потребителя), данни за околната среда (качество на въздуха, зелени площи и др.), резервации в реално време, наблюдение на производствени машини, здравеопазване (например наблюдение на пациенти с деменция). „В зависимост от сферата на приложение активите в Интернета на нещата, които се изследват, са различни: веднъж това са датчици за качество на въздуха, друг път – времето за работа на машините или пък свободните места за паркиране“, казва Ксавие Парейра.
Сценарий за използване: търсене на гъвкавост в електрическата мрежа
Сценарият за използване, по който Siemens Австрия работи в рамките на този проект, е в областта на цифровите мрежи. По-конкретно става въпрос за намиране на гъвкавост в електрическата мрежа с цел компенсиране в момен- тите на претоварване или недостиг на енергия. Разработената инфраструктура за „обхождане“ се използва в конкретния случай за намиране на потребители или производители, които могат да бъдат активирани, за да окажат въз- действие върху случващото се на пазара на електроенергия. „В електри- ческата мрежа подаваната и потребяваната енергия трябва винаги да са еднакви, в противен случай се стига до смущения. Ако има колебания, те се компенсират от електроцентрали или промишлени потребители“, обяснява Андреас Фернбах от изследователската група за Интернета на нещата в Siemens Австрия. „В бъдеще обаче за постигане на баланс ще трябва да се включат и децентрализирани елементи – това са огромният брой домакинства. Всеки, който желае, може да участва в пазарните механизми и да допринесе за стабилността на електрическата мрежа“, допълва Фернбах.
В рамките на проекта „IoTCrawler“ беше разработен прототип, който може да открива гъвкави опции в електрическата мрежа с помощта на софтуерна рамка. Такива възможности за гъвкавост са представени от следните активи в домакинствата: големи домашни акумулатори, стенни зарядни станции за електрически автомобили, фотоволтаични инвертори и термопомпи. Ако потребителите разрешат активирането на своите активи, те могат да бъдат комбинирани и предлагани на пазара като услуга за балансиране на електроенергийната мрежа. Това комбиниране се извършва от т. нар. агрегатор, който също беше разработен за целите на проекта. „След като прототипът за откриване идентифицира дори най-малките възможности за гъвкавост в мрежата за ниско напрежение с помощта на търсачката „IoTCrawler“, те могат да се комбинират по преценка на агрегатора и да бъдат пуснати на пазара“, казва Фернбах. „Това е пример за комуникация между машини. Търсачката за Интернета на нещата не се управлява от човек, а от машина – в конкретния случай това е разработеният от нас агрегатор – разяснява Ксавие Парейра различните сценарии на търсене в "IoTCrawler". – Има случаи, в които търсенията се подават от потребителите, например за намиране на паркинг място“.
Независимо дали се извършват от хора или от машини, общото между двете търсения е, че те се разбират на ниво програма, превеждат се на технически език за процеса на търсене, така че накрая да се получи смислен резултат, който на свой ред се превръща в полезен отговор за потребителя. „Например информация за това, кога и на каква цена може да се зарежда електрически автомобил“, конкретизира Ксавие Парейра.
Все още остава открит въпросът как устройствата изобщо попадат в интер- нет, за да създадат Интернета на неща- та. Фернбах отговаря, позовавайки се на сценария за използване от Siemens: „Целесъобразно е да се използва съществуващата инфраструктура на производителя. Производителите на фотоволтаични инвертори или соларни акумулатори например вече са създали инфраструктура за наблюдение, т. е. устройствата вече са в интернет и предоставят данни на производителите. По този начин можете да получите достъп до определен фонд от активи“.
След края на проекта компонентите на търсачката „IoTCrawler“ бяха предоставени на open-source общността. Допълнително се разработват някои от концепциите за конкретни сценарии за използване на партньорите от проекта. Прототипът на Siemens вече е на разположение за други вътрешни проекти и научноизследователска дейност. „Развихме функционалността за търсене до такава степен, че тя вече е достъпна и за други области на приложение“, заключава ръководителят на проекта Ксавие Парейра.