Інтелект на межі

У статті розглянуті основні переваги застосу­вання Інтелекту на межі.

Т. Бредікич

Інтелект на межі або Intelligent Edge . Фа­хівці використовують периферійні обчислення для створення “розумних” будівель, міст, робочих при­міщень, “розумних” полів, теплиць, виробничих це­хів тощо. Розглянемо, як Інтелект на межі допомагає швидше отримати більш глибоку інформацію, щоб трансформувати її у “розумні речі”.

Термін “Intelligent Edge” перекладається по-різ­ному, але найкраще розуміти його як місце дії, тобто край, границя або межа. Це може бути виробничий цех, будівля, місто, будинок, апартаменти, поле по­сівів, вітряна електростанція, нафтова вишка, теле­комунікаційна станція, спортивна арена, поле бою, автомобіль і т. і. З наведеного випливає, що це міс­це, де функціонують Інтернет речі (IoT). Край або межа є “інтелектуальною”, тому що на межі застосо­вана розумна обчислювальна та контрольована ін­формаційна технологія. Важливо те, що Інтелект на межі надає аналітичні можливості, якими раніше во­лоділи дистанційні або хмарні центри обробки да­них.

Переваги Інтелекту на межі можна пояснити за допомогою трьох функцій, які отримали назву C- функції Connect, Compute, Control:

1. Функція підключення або Connect означає, що Інтернет речі підключаються до мережі. Це сприяє створенню нових джерел даних і їх обсягу.
2. Функція обчислення або Compute означає, що Інтелект на межі може обчислювати або оброб­ляти ці дані, надавати доступ до програм і розкрива­ти необхідні відомості про підключені Інтернет ре­чей.
3. Функція управління або Control означає, що численні оброблені дані придатні для управління Ін- тернет речами на межі

Приклади виконання цих функцій. Роздрібний магазин підключає відомості про товар, наприклад, холодні напої, та цифрові табло цін на ці напої на по­лицях до мережі. Тепер роздрібний продавець може миттєво відстежувати запаси та бачити, скільки часу потрібно, щоб продати кожен напій. Цю інформацію в поєднанні з зовнішньою температурою та даними

про продажі з інших місць використовують для кори­гування та контролю цін на напої в реальному часі. У цьому додатку дисплей або табло напоїв і цін є Ін- тернет речам, підключеними до мережі. Це дозво­ляє роздрібному продавцю максимізувати продажі та мінімізувати витрати на доставку, одночасно за­безпечуючи краще обслуговування клієнтів.

Ще один приклад: людина із програмою для смартфона, яка заходить у велику офісну будівлю із бездротовими службами визначення місцезнаход­ження, має можливість знайти конференц-зал, принтер або потрібних фахівців, не запитуючи нікого про потрібний напрямок чи приміщення. Це миттєве уявлення про те, де знаходиться необхідний праців­ник відносно інших пов’язаних речей значно покра­щує враження від такої інтелектуальної будівлі.

Медіа та телекомунікаційна індустрія стикаються зі зростаючим тиском розповсюдження відео через підвищення роздільної здатності. У результаті по­стачальники телекомунікаційних послуг починають розміщувати складні обчислювальні системи та си­стеми керування на підприємствах і вдома. Ці роз­поділені інтелектуальні засоби роблять послуги більш конкурентоспроможними та покращують взаємодію з користувачами.

Інтелектуальні дані на цих межах продовжують удосконалюватись за підтримки нових галузевих стандартів і стеків програмного забезпечення, по­дібних до тих, що раніше були притаманні для відда­лених центрів обробки даних або хмарних техноло­гій. Таким чином, тенденція розподіленого обчис­лення зумовлена необхідністю надавати кращі по­слуги в точці їх споживання та уникати обмежень, які накладають віддалені центри обробки даних або хмари.

Типи Інтелекту на межі. Існує три типи засобів Інтелекту на межі: Інтелект на межі операційних тех­нологій (ОТ), Інтелект на межі Інтернету речей (IoT) та Інтелект на межі інформаційних технологій (ІТ). Ін­терфейси OT зазвичай містять інтелектуальні засо­би та елементи управління, але традиційно вони об­межені у комунікаціях та обчислювальній потужності. Приклади межі OT включають електростанції, морські нафтові вишки і т.п. Інтелект на межі ІТ по­ширений в телекомунікаційній та медіа-індустрії для розподіленої передачі та обробки даних, а також для розподілених обчислень.

У багатьох випадках технологія Інтернету речей є об’єднанням операційних та інформаційних техно­логій. Для розробки системи Інтернету речей з Інте­лектом на межі розглянемо узагальнену чотирирів- неву структуру прийняття рішень. Інтернет речі під­ключені до сенсорів збору даних і виконавчих меха­нізмів (актьюаторів) для підтримки управління через дротові або бездротові мережі (рівень 1). Ці сенсори та виконавчі механізми підключаються до шлюзів, комутаторів і систем збору даних на рівні 2. Рівень 3 містить ІТ-систему, яка знаходиться на межі, а рі­вень 4 – це віддалений центр обробки даних або хмара. Не всі реалізації Інтернету речей включають усі чотири рівня або етапи прийняття рішень (на­приклад, деякі з них включають прямий зв’язок дат­чика з хмарою).

Системи промислового Інтернету речей має значні переваги, коли використовується на склад­них виробництвах, наприклад, при зчитуванні даних з турбіни на електростанції. Фізичні дані, отримані з турбіни, такі як температура, вологість і вібрація, дають важливу інформацію про стан машини. Про­гнозні аналітичні програми обробляють ці дані та ви­значають стан працездатності турбіни. Це забезпе­чує кращий контроль над процедурами технічного обслуговування та надає можливість передбачити несправності, пов’язані з перебоями або відключен­нями складних механізмів, що може призвести до великих втрат та простоїв критичного обладнання.

Сім переваг обчислювань за допомогою Ін­телекту на межі. Незважаючи на те, що всі три C- функції (підключення, обчислення та управління) сприяють використанню Інтелекту на межі, вдоско­налення обчислень є особливо важливим, оскільки воно може давати миттєве, тобто у реальному часі, розуміння потрібної дії з управління на основі пери­ферійних даних за відносно низьку вартість. Устано­ви можуть використовувати обчислення на межі з метою:

1. Мінімізувати затримку. Існує багато про­грам, які вимагають негайного прийняття рішення та виконання управлінських дій. Для деяких критично важливих функцій обчислення мають виконуватися на межі, оскільки будь-яка затримка може бути не­припустимою. Так, наприклад, робот маніпулятор в цеховому виробничому процесі вимагає точних налаштувань і калібрування для підтримки якості про­дукції. Якщо підприємство випускає 50 виробів за хвилину, важливо, щоб калібрування виробу прово­дилося в режимі реального часу, щоб мінімізувати можливі дефекти.
2. Зменшити необхідну пропускну здатність. Надсилання (або отримання) великих масивів даних із Інтернету речей у хмару може потребувати вели­чезну пропускну здатність каналу зв’язку. Обчислен­ня на межі є найпростішим рішенням цієї проблеми.
3. Знизити вартість. Навіть якщо пропускна здатність достатня для обчислень, це може кошту­вати дорого. Ефективність є важливим елементом будь-якої стратегії в технології Інтернету речей.
4. Зменшити загрози. Коли дані передаються на велику відстань, наприклад, через усю країну, ці дані простіше піддаються атакам. Обробка даних на межі може зменшити їх вразливість та підвищити кі- бербезпеку системи у цілому.
5. Уникнути дублювання. Якщо всі дані буде зі­брано та надіслано до хмари, ймовірно, буде певне дублювання в пам’яті, сховищі, мережевому облад­нанні та програмному забезпеченні. Якщо таке дуб­лювання не потрібне, то пов’язані з цим збільшен­ням капітальні і операційні витрати є невиправдани­ми.
6. Підвищити надійність. Навіть без зловмисної діяльності хакерів дані можуть бути пошкоджені самі по собі. Повторні спроби, розриви та пропущені з’єднання заважатимуть комунікаціям між віддале­ними центрами обробки даних.
7. Підтримати відповідність місцевому або корпоративному законодавству. Віддалену пере­дачу даних регулюють закони та корпоративні пра­вила. Наприклад, деякі країни забороняють компа­ніям переміщувати персональні дані своїх громадян за межі своїх кордонів.

Переваги застосування Інтернету на межі наве­дені на рис. 1.

Рис. 1. Переваги застосування Інтелекту на межі

Робота з інтелектуальними Інтернет речами. У наукових та інженерних установах рентабельність інвестицій може бути пов’язана з прискоренням ін­новацій. Спочатку треба визначити інженерні чи нау­кові переваги, які можна отримати від системи Ін- тернету інтелектуальних речей, Оцінити, як це впли­не на роботу підприємства або іншого “розумного” об’єкта в разі успіху.

Важливо контролювати Інтернет речі, щоб по­кращити їх роботу або скорегувати технологічні про­цеси, перемістивши запаси, додавши персонал або змінивши ціни на продукти. Якщо невеликий проєкт виглядає багатообіцяючим, доцільно розширити його, додаючи більше відповідних Інтернет речей і збільшуючи збір додаткових даних. Потрібно сприя­ти конвергенції функцій OT та IT. Фахівці з комп’ютерної інженерії та OT повинні працювати пліч-о-пліч з ІТ-фахівцями.

Прогнозування майбутнього. Значна частина досвіду у роботі з Інтелектом на межі та системами Інтернету речей базується на постійному зв’язку з користувачами та станом навколишнього середови­ща. Це, у свою чергу, призводить до зростання об­сягів і різновидів периферійних даних. Якщо не­обхідно працювати з великими даними, доцільно ви­користовувати Інтелект на межі разом з Інтернетом речей. Джерела даних на межі, як правило, тради­ційні, оскільки це переважно дані про стан зовнішнь­ого середовища, такі як світло, звук, радіохвилі, міс­цезнаходження, час, тиск, швидкість та багато ін­ших, як показано на рис. 2.

Рис. 2.  Дані для системи Інтернету речей

ВИСНОВКИ

Оскільки великі та різноманітні набори даних по­кращують точність прогнозів і висновків, можна очі­кувати більш надійні медичні прогнози, ясність щодо того, коли відбудуться збої обладнання, або точ­ність щодо того, що люди будуть купувати, хто виг­рає на виборах, куди люди поїдуть у відпустку і т. і. У майбутньому з’явиться можливість точніше перед­бачати та прогнозувати майбутнє. Якщо спостеріга­чі зможуть відстежувати отримані моделі поведінки та споживання, а також різні коментарі, дописи та твіти, вони зможуть передбачити, що збираються робити ті, про кого отримані дані. Зростаючі різно­манітні набори даних полегшать роботу таких спо­стерігачів. Інтелект на межі – це новий напрямок в розвитку інформаційних технологій. Установи, які розгорнули та впровадили проєкти з технології Ін- тернету речей, вже отримали віддачу у вигляді еко­номії коштів, підвищення ефективності та рівня задоволеності користувачів. Настав час подумати про те, яку користь можна отримати від впровадження технології Інтелекту на межі.

1.https://www.iiot-world.com/industrial-iot/con- nected-industry/the-intelligent-edge-what-it-is-what- its-not-and-why-its-useful/