Сегодня, благодаря практически повсеместной доступности Интернета, появляется множество устройств, оснащенных интерфейсами связи с сетями, — подключать физические объекты повседневного пользования к Сети становится все проще. Одно из главных назначений Интернета вещей — упрощать жизнь за счет незаметной работы технологий на людей [1]. Можно, к примеру, дистанционно с помощью смартфона включить кондиционер, чтобы к вашему прибытию дома установилась комфортная температура. Но то, как технологии Интернета вещей интегрируются с жизнью людей сегодня, оставляет желать лучшего [2] — еще не разработаны подходящие механизмы адаптации к окружающей обстановке и настроению людей. Технологии пока далеки от того, чтобы работать на людей, которые вынуждены приспосабливаться к их требованиям, вручную меняя настройки устройств в случае непредвиденных изменений распорядка дня. Более желателен был бы сценарий, когда технология учитывает контекст происходящего, учится на нем, с опережением принимает меры в зависимости от ситуации и предпочтений пользователя, максимально избегая его вмешательства. Так, если кто-то планирует вернуться домой попозже, было бы предпочтительнее, чтобы кондиционер заработал, только когда хозяин реально будет на пути домой. Для воплощения в жизнь подобных сценариев нужен переход от Интернета вещей к Интернету людей (Internet of People, IoP).

Опишем инфраструктуру, обеспечивающую такой переход и предоставляющую возможности создания соответствующего программного обеспечения. Главную роль в ней играют смартфоны, которые надо будет наделить рядом функций, улучшающих связь между людьми и Интернетом вещей. Во-первых, смартфон должен иметь возможность получать сведения о своем владельце, о контексте его жизни, чтобы составлять на этой основе цифровой профиль человека. Во-вторых, аппарат должен ненавязчиво предлагать и согласовывать взаимодействия с другими устройствами в Интернете, управляя отношениями с ними и реагируя на стимулы. Кроме того, смартфон должен уметь управлять цифровыми профилями, предоставлять контекст жизни своего владельца в виде сервиса другим устройствам и выбирать сервисы, которые могут заинтересовать владельца или помочь обновить его профиль.

Инфраструктура поддержки IoP управляется с помощью двух платформ — «социальные устройства» [3] и «люди как сервис» (People as a Service, PeaaS). Первая улучшает способности смартфонов к прогнозированию, помогая координировать их взаимодействие с другими устройствами в Интернете вещей, а PeaaS наделяет смартфоны сервисными функциями, в том числе по предоставлению другим устройствам контекста и социологического профиля владельца. Обе эти платформы помогают формировать IoP, предоставляя механизмы использования контекстных сведений о людях для координации взаимодействия устройств Интернета вещей. В результате люди становятся «полноправными гражданами» мира Интернета вещей, что открывает возможность создания новых видов дружественных к ним сервисов и приложений.

Люди — не вещи

В 2014 году с сетями соединялись 12,6 млрд людей и вещей, включая смартфоны, планшеты, ПК, периферийные устройства, а также «умные» телевизоры, автомобили, холодильники, лампочки и т. п. Интернет вещей растет головокружительными темпами, и, по прогнозам экспертов, в 2020 году будет уже 25 млрд соединенных с сетями устройств. Вещи, не оснащенные интерфейсом связи, можно интегрировать с Интернетом вещей с помощью аппаратных платформ вроде Arduino, .NET Gadgeteer или LEGO Mindstorms.

Учитывая уровень сложности и разнообразия умных устройств, способных связываться с Интернетом, для управления ими нужны специальные средства, однако сегодня все ограничивается предложением управляющих оконечных устройств и интерфейсов удаленного доступа, что приводит к необходимости иметь целую «корзину» пультов дистанционного управления. Потребность в комбинировании взаимодействий групп устройств обусловливает разработку протоколов межмашинной связи — были попытки создания стандартов, таких как Devices Profile for Web Services и Constrained Application Protocol. Существуют более дружественные к пользователю технологии вроде Apple HomeKit, помогающие наладить домашнюю автоматизацию с помощью смартфона, но пока они еще в стадии разработки.

Для практического применения Интернета вещей одних только персональных гаджетов недостаточно. Сегодня многие изделия соединяются с облачными сервисами вычислений и хранения данных, образуя сложные системы. Эта уже устоявшаяся архитектура — естественная отправная точка для создания «коллажей», предоставляющих полезные сервисы путем объединения данных из различных источников. В частности, на этом принципе основаны фитнес-трекеры, позволяющие их владельцам фиксировать свои спортивные результаты. Задачи использования, программирования и комбинирования объектов Интернета вещей можно решать с помощью облаков, однако проблема предоставления доступа к ним широкому кругу пользователей требует отдельного рассмотрения. Нынешние механизмы взаимодействия между людьми и Интернетом вещей вынуждают пользователя подстраиваться под технологию, вместо того чтобы, наоборот, заставлять технологию адаптироваться к пользователю и помогать ему. Нужен «дирижер», который бы управлял оркестром устройств, соединенных с Интернетом вещей, по мере изменения обстоятельств пользователя и облегчал его взаимодействие с вещами. Эту роль могли бы выполнять смартфоны — предоставляемые ими сервисы, особенно геолокацию, можно использовать для выяснения контекста пользователя. А благодаря своим растущим вычислительным возможностям смартфоны оптимально подходят и для оркестровки Интернета вещей. Но каждое их взаимодействие с людьми должно быть естественным и непринужденным и восприниматься как происходящее без участия  вещей,  при этом у пользователя должен быть полный контроль над приватными данными.

 

Смартфоны в контексте Интернета вещей

Результатом предыдущего развития ИТ стало формирование основ Интернета людей, построенного на применении мобильных устройств в качестве главных инструментов для получения персональной информации и управления ею.

Социальные устройства. Модель Интернета вещей, основанная на социальных устройствах, была впервые представлена в 2011 году в рамках совместной работы исследовательского центра Nokia, Университета Аалто и Технологического университета Тампере (Финляндия). Стимулом для разработки стало то, что смартфоны не только обладают информацией о своих владельцах, но и имеют некоторые возможности, свойственные людям, — например, способность преобразовывать текст в устную речь. Концепция социальных устройств воплощена в платформе связующего программного обеспечения Orchestrator, которая позволяет с опережением событий инициировать взаимодействия между гаджетами находящихся рядом людей. Платформа предоставляет полный набор веб-инструментов для программирования таких взаимодействий и рассчитана на создание «умных» объектов Интернета вещей на базе плат Arduino, Raspberry Pi и .NET Gadgeteer. Это распространяется и на поддержку других платформ — с помощью социальных устройств можно будет создавать приложения для «вещей» любых типов, отвечающие потребностям многих пользователей. Уже реализованы различные сценарии на основе концепции социальных устройств. Например, «социальная кофе-машина» — это приложение, которое интересуется, не желает ли пользователь кофе, и при положительном ответе приглашает на кофе-паузу и других людей.

Люди как сервис. PeaaS — это мобильно-ориентированная ИТ-модель, дающая возможность построения социологического профиля пользователя, его защищенного хранения и предоставления в виде сервиса третьим сторонам посредством смартфона. Предоставление цифровых социологических профилей с помощью смартфонов — это шаг вперед по сравнению с другими мобильноцентричными моделями, предусматривающими только передачу координат GPS, температуры или иных подобных показателей. PeaaS рассчитана на сбор широкого круга сведений о группах людей, в том числе об их статусах в соцсетях, о настроении, склонностях и образе жизни. Будет непросто фильтровать и анализировать весь объем подобной информации, чтобы выяснять характеристики пользователя и извлекать полезные знания. Для формирования как можно более полного социологического профиля  человека,  PeaaS предлагает ряд методов, в том числе средства распознавания активности и «аффективные вычисления» — повседневный анализ настроения с помощью датчиков смартфона.

Существующие механизмы оркестровки умных вещей могли бы на основании социологических профилей и пользовательских предпочтений предлагать или автоматически выполнять цепочки операций Интернета вещей. Например, в контексте умного города социологическими профилями можно пользоваться для автоматического перенаправления людских потоков, чтобы не допустить столпотворений. Конкретная реализация модели PeaaS — мобильная платформа nimBees, передающая индивидуальные push-уведомления в зависимости от сведений из социологического профиля пользователя.

 

Манифест IoP

Интернет вещей нуждается в усовершенствованиях, способных превратить его в Интернет людей, который наделяет пользователей новыми возможностями благодаря автоматическому распознаванию контекста и управлению нештатными ситуациями. Перечислим основные принципы, образующие Манифест IoP, которых следует придерживаться при разработке сервисов IoP.

Социальность

Взаимодействия, в которых участвуют вещи, устройства и люди, должны быть «социальными» — IoP должен поддерживать всевозможные типы используемых людьми устройств, позволяя им «общаться» друг с другом и с людьми более «неформально», чем это возможно с Интернетом вещей. Устройства должны распознавать контекст и автоматически подстраиваться к работе других устройств. Пользователи должны иметь возможность менять свои предпочтения, а также регулировать настройки, позволяющие устанавливать, когда, с кем и какими способами могут «социализироваться» их устройства.

Персонализация

Взаимодействия между устройствами должны происходить согласно социологическим профилям и контекстам пользователей, с прозрачной для них адаптацией к нештатным ситуациям. IoP должен учитывать социологические профили всех участвующих во взаимодействии людей. У пользователей должна быть возможность менять свои настройки и контролировать то, как другие участники IoP пользуются их профилями.

Опережение

Запуск взаимодействий должен происходить автоматически с опережением событий, а не по команде пользователя. Большинство сценариев Интернета вещей сегодня опираются на удаленное управление соединенными с сетью устройствами, однако неуклонный рост количества вещей ведет к увеличению числа отвлекающих факторов и усложнению управления. IoP должен предоставлять возможность устройствам взаимодействовать, работая на опережение. При этом пользователь может менять настройки и контролировать, насколько «предусмотрительными» должны быть вещи в его окружении. Однако разрешение вещам работать на опережение связано с рисками для безопасности, которые нужно анализировать и ограничивать, держа пользователей в курсе действующих политик.

Предсказуемость

Взаимодействия должны происходить только в заранее указанном пользователем контексте. У пользователя должна быть возможность задать детали контекста, указать ожидаемое поведение участвующих вещей, устанавливать политики безопасности, регламентирующие передачу личной информации, и получать подробности о том, какими данными и с кем делятся устройства. Поскольку полной предсказуемости взаимодействий достичь сложно, у пользователя всегда должна быть возможность мгновенно остановить взаимодействие и предотвратить нежелательное поведение в дальнейшем.

Проект IoP

Сегодня имеется опорная архитектура, реализующая концепцию IoP на основе социальных устройств и PeeaS, которая позволяет построить более дружественную к человеку и менее зависимую от пользователей экосистему Интернета вещей. Архитектура эта отвечает принципам своеобразного Манифеста IoP.

Связующее программное обеспечение IoP

На рисунке изображена архитектура связующего программного обеспечения IoP, которая представляет собой сервисную систему, включающую в себя реестр устройств, диспетчер приложений, репозиторий приложений и репозиторий действий.

 

Связующее программное обеспечение Интернета людей. Сервисная система включает в себя реестр устройств, диспетчер приложений, репозиторий приложений и репозиторий действий
Связующее программное обеспечение Интернета людей. Сервисная система включает в себя реестр устройств, диспетчер приложений, репозиторий приложений и репозиторий действий

 

Центральный компонент архитектуры — реестр устройств, хранящий информацию о различных вещах, которыми управляет система. Все устройства делятся на два типа: компаньоны и некомпаньоны.

Устройства-компаньоны сохраняют контекстную и социологическую информацию о своих владельцах и предоставляют ее с помощью модуля ведения профиля. Смартфон, зарегистрированный как устройство-компаньон, можно считать репрезентацией человека в контексте IoP при наличии соответствующих функций, отвечающих принципу социальности.

Устройства-некомпаньоны не имеют модуля ведения социологического профиля. Это вещи, которые могут заносить в реестр список своих функций и информацию о своем состоянии, например показания датчиков. Реестр снабжен доступным через API механизмом публикации и подписки, позволяющим следить за изменениями состояния и свойств зарегистрированных устройств. В качестве устройств-некомпаньонов могут регистрироваться, например, автомобильные навигаторы и светофоры, которые публикуют в реестре информацию о своем состоянии, что позволяет системе IoP принимать меры согласно правилам мониторинга — скажем, предупреждать смартфоны людей, находящихся на подступах к автомобильной пробке. Данное поведение отвечает принципу опережения.

Репозиторий действий обеспечивает соответствующие управляющие функции, храня сведения о правилах взаимодействия устройств друг с другом и с людьми. В репозитории приложений содержатся приложения, заданные в контексте Интернета вещей и управляемые связующим программным обеспечением IoP. Приложение содержит набор инструкций, определяющих, при каких условиях вызывается тот или иной набор действий и какие устройства в них участвуют. Условия вызова можно задавать по результатам мониторинга изменений состояния одного или более устройств, осуществляемого с помощью API публикации-подписки. Умная система управления дорожным движением может следить за условиями на дорогах и вызывать действия по перенаправлению водителей, приближающихся к пробке.

Диспетчер приложений позволяет людям включать или отключать различные приложения в  зависимости от согласия на обновление ими социологических профилей.

Спецификации приложений и действий могут содержать запросы к различным компонентам социологического профиля на устройстве-компаньоне, позволяющие менять поведение в зависимости от контекста, характера и настроения пользователя.

Социологический профиль

Модуль ведения социологического профиля — ключевой элемент устройства-компаньона. Этот компонент хранит собранную и аналитически обработанную информацию о людях и их контекстах: сведения о поведении и предпочтениях; «сырые» контекстные данные, в том числе сведения о текущем и прежних местонахождениях; показания датчиков, например акселерометра и т. п.; а также уже обработанные данные, к примеру граф близости окружающих людей и устройств.

Все эти сведения предоставляются устройством-компаньоном по запросам, совершаемым через специальный сервис-посредник. Устройства-компаньоны могут уведомлять реестр о важных изменениях в социологическом профиле, чтобы подписанные приложения могли выполнить повторный запрос для получения актуальной информации.

Компонент позволяет пользователям определять и менять правила распространения данных профиля — пользователь может разграничивать права доступа для различных приложений, устройств и людей, а также регламентировать контекст, в котором можно предоставлять те или иные сведения. Возможность задавать правила приватности согласуется с принципом предсказуемости Манифеста IoP.

Социологический профиль предоставляет владельцу интерфейс, позволяющий персонализировать поведение устройства в конкретных обстоятельствах. Например, умная система управления дорожным движением может предупреждать смартфоны людей о ремонтных работах на маршруте. Можно адаптировать доставку предупреждения пользователю — перевести сообщение на его родной язык, придав ему соответствующую эмоциональную окраску. Таким образом выполняется принцип персонализации из Манифеста IoP.

Организация опережающих взаимодействий

Многие системы Интернета вещей основаны на собственных коммуникационных протоколах и способах соединения объектов, но часто их разработчики уделяют недостаточно внимания взаимодействию «вещей» с людьми. Интегрированная среда разработки и инструментальные средства платформы Orchestrator дают возможность наладить более «человечные», предсказуемые и опережающие социальные взаимодействия между людьми и «вещами».

***

Успехи Интернета вещей уже бесспорны, однако общение людей с ним еще нельзя назвать дружеским. Термин «Интернет людей», который ранее использовался по отношению к традиционным веб-системам, разработанным только для применения людьми, теперь обозначает сближение Интернета вещей с людьми, повышение простоты использования вещей и полноценную реализацию преимуществ Интернета вещей. Технологии наподобие Siri для iOS и Sherpa для Android наделили смартфоны своего рода «личностью», и возможно, что следующим шагом станет подстройка цифровой личности под характер и настроение человека.

Литература

  1. L. Atzori, A. Iera, G. Morabito. From «Smart Objects» to «Social Objects»: The Next Evolutionary Step of the Internet of Things // IEEE Comm. — 2014. Vol. 52, № 1. — P. 97–105.
  2. J. Gubbi et al. Internet of Things (IoT): A Vision, Architectural Elements, and Future Directions // Future Generation Computer Systems. — 2013. Vol. 29, № 7. — P. 1645–1660.
  3. N. Makitalo et al. Social Devices: Collaborative Co-located Interactions in a Mobile Cloud // Proc. 11th Int’l Conf. Mobile and Ubiquitous Multimedia. — 2012. Article № 10.

Хавьер Миранда, Хавьер Беррокал ({jmiranda , jberolm}@gloin.es) — сотрудники, компания Gloin; Хуан Мурильо (juanmamu@unex.es) — профессор, Экстремадурский университет; Нико Мякитало, Томми Микконен ({niko.makitalo, tommi.mikkonen}@tut.fi) — сотрудники, Политехнический университет Тампере; Карлос Канал (canal@lcc.uma.es) — доцент, Университет Малаги.

Javier Miranda, Niko Makitalo, Jose Garcia-Alonso, Javier Berrocal, Tommi Mikkonen, Carlos Canal, Juan Murillo, From the Internet of Things to the Internet of People. IEEE Internet Computing, March/April 2015, IEEE Computer Society. All rights reserved. Reprinted with permission.
Купить номер с этой статьей в PDF