Экономическая арифметика IoT, которой нет, не будет и, наверное, не надо

Продираясь через дебри маркетингового blah-blah-blah и шарахаясь от растущих на глазах оценок ёмкости будущего рынка IoT, в какой-то момент устаёшь и начинаешь задумываться о самых простых вещах. То ли в маркетинговых подразделениях сидят люди, для которых слишком многое очевидно, то ли что ещё, но мало что на простые вопросы ответы никто дать не может, так ещё и почти некому задавать эти самые простые вопросы. Любая вменяемая и содержательная статья или запись в блоге – уже событие. При всём этом, даже с учётом смешного сарказма, который вызывал шумный сегмент «IoT-погремушек» (советую посматривать в очень смешной блог We Put A Chip In It!), монстры масштабов IBM не скупятся на упреждающее финансирование своих IoT-разработок. То есть, происходит нечто вовсе непонятное. Позволю себе задать несколько вопросов и попытаюсь даже не ответить на них (это в общем случае просто невозможно), а обрисовать пути поиска ответов в некоторых классах конкретных случаев.

Начну с «общей схемы IoT», которая ничуть не нова и никаких тайн не содержит:

В ней «облака» - вовсе не clouds в терминах IT, а проекции фрагментов реального физического мира на множество задач (то есть, на основании каких критериев фрагментируется реальный мир – зависит от создателей конкретных IoT-систем, так что один и тот же фрагмент реальности может быть представлен множеством таких «облаков»), синие «шарики» в облаках - сугубо сенсоры (если игнорировать всякое служебное и оставить только суть – сугубо источники данных), красные «шарики» - сугубо актуаторы (исполнительные механизмы, преобразующие информацию и энергию источников питания в какие-то изменения в физическом мире), выделенный мерзким зелёным цветом гибрид красного и синего «шариков» - актуатор с сенсорами (есть и такие устройства, например, подтверждающие каким-то датчиком факт срабатывания), зелёные и красные штриховые линии – каналы передачи информации, всё прочее хорошо знакомо из мира традиционных IT, пограничные роутеры (как хотите их назовите, их даже может не быть), нечто сервисно-клаудное (пре- и пост- обработки, аналитика, что угодно, на что хватает воображения), и, наконец, специфические СУБД (в общем, это Big Data, о которых прожужжали все уши). Так как речь идёт сугубо об IoT, «интерфейсная» часть «для людей» вообще не отображена, в идеале всё это должно работать для человека, но без его вмешательства.

Самая массовая часть IoT – синие и красные «шарики», сенсоры и актуаторы. И, само собой, – каналы передачи информации (зелёные и красные дуги).

Главная идея IoT, отличающая всю эту по сути типовую для M2M систем схему, - не столько в доступности каждого «шарика» с помощью единого стека протоколов Internet-мира (в M2M всегда был и есть ужасающий разнобой в стеках протоколов, оправданный локальностью, спецификой развития и разным назначением M2M-систем), сколько в глобальности и возможности использования фактически любых источников информации в единой системе. И, естественно (но не так очевидно) – в объединении миров M2M, Big Data, аналитики и прогностики.

На основании этой модели можно уже классифицировать почти всё, что создано и создаётся в IoT.

Если в физическом мире оставить только «синие шарики» сенсоров и принять, что все бесчисленные каналы передачи информации – беспроводные, получим WSN (Wireless Sensors Networks), сети беспроводных сенсоров. В этом случае прямоугольник «А» может отображать то, что принято называть sensor fusion (предварительная «улучшающая» обработка сигналов от сенсоров). Есть расхожее мнение, что WSN некритичны к пропаданию единичных результатов измерений отдельными сенсорами. Что, конечно, не соответствует реальности в общем случае, это, скорее, подкласс WSN (примеров можно найти множество, например, в сельском хозяйстве системы оценки влажности почвы для прецизионной агрокультуры, в строительстве и эксплуатации капитальных сооружений – системы контроля нагрузок, вибраций и деформаций, etc).

Более общий случай, с сенсорами и актуаторами, SAN (Sensors and Actuators Network), соответствует, например, системам промышленной автоматики и управления объектами (любых масштабов, начиная от электронного управления двигателем внутреннего сгорания и заканчивая масштабными инфраструктурными системами вроде управления водоснабжением мегаполисов, smart grids etc).

«Глубина проникновения» интернет-протоколов также определяет целые классы IoT-систем.

Например, обширный класс, основанный на идее «раз IPv6 позволяет адресовать бездну устройств (больше чем 10³⁸), значит весь IoT будет на основе сквозного стека IPv6, вплоть до уровня неисчислимых сенсоров и актуаторов». «Тонкая» версия IPv6, 6LoWPAN, и реализации соответствующих стеков более высокого уровня как раз формируют этот класс IoT.

Есть менее радикальные подходы, основанные на попытке органично вписать в IoT-мир традиционные низкоуровневые M2M-системы, сохранив их приспособленность к классам задач (например, управления).

И, наконец, есть и попытки не навязывать низкоуровневым оконечным устройствам IoT избыточный интеллект и ограничиться предельно простыми компактными протоколами на самом массовом уровне.

Каналы связи – отдельный критерий классификации. Первые истерики IoT-hype уже прошли, и теперь только совсем отставшие от IoT-поезда упорно утверждают «IoT=wireless на самом массовом уровне». Трезвомыслящие специалисты и целые системообразующие компании от такой категоричности держатся вдалеке, и вот уже Bosch объявляет ожидающуюся полевую шину CAN FD одной из стратегических для своих IoT-систем, то же самое звучит в лагере разработчиков Industrial Ethernet (это очень специфический мир, почти ничего общего с «офисным» Ethernet не имеющий), etc.

И, похоже, во всём этом простом (с высоты птичьего полёта, конечно) наступает время простых экономических вопросов. Например, как соотносится ценность информации от сенсора N с суммарной стоимостью самого сенсора, его инсталляции, развёртывания канала связи для него, его обслуживания и администрирования, хранения и обработки данных от него? Как оценивать эти стоимости, как на основании этих оценок выбирать тот или иной класс IoT-систем? Мы вторгаемся в область тьмы. А ведь всё это – только фрагментарные основы, необходимые «всего лишь» для оценки ROI реальных развёртываемых систем (экономическую целесообразность до сих пор никто не отменил).

Сложности кроются вовсе не в широком диапазоне возможных вариантов исполнения конкретной IoT-системы. Хотя и здесь есть масса нюансов и тонкостей. Даже если рассматривать экстремальные варианты применения «не совсем IoT технологий».

Предположим, некоторая задача требует размещения нескольких сотен (300-400) генерирующих большие объёмы данных (то есть, часто и помногу, извините за двусмысленность) сенсоров на площади 1 квадратный километр. Потоки данных от каждого сенсора исключают возможность применения медленных радиоканалов (например, субгигагерцевых 802.15.4), но допускают использование традиционного WiFi.

Что в итоге получится дешевле (в развёртывании и эксплуатации) и «расширяемее» – классическая проводная сеть или меш-сеть WiFi с оснащёнными WiFi контроллерами сенсорами (считаем, что проблем с питанием устройств нет)? Классическая, «по руководству» схема однохоповой меш-сети в таком случае требует 25 точек доступа (всего 4 из которых – root, с проводными каналами):

Какой будет оценка стоимости проводной сети для 300 Ethernet-сенсоров? Сколько будет стоить расширение такой сети ещё на 20 сенсоров через год эксплуатации? Результат сравнения классической проводной и беспроводной меш-сети может быть далеко не очевидным, особенно если учесть стабильное снижение стоимости встраиваемых WiFi контроллеров и отсутствие каких-то оснований для изменения этой тенденции.

Но есть ещё и оценка «ценности информации». С ней вообще всё очень плохо, начиная с фундаментальных, теоретических основ.

Ценность информации определяется кем-то («лицом, принимающим решения»), на основании фактически эмпирических оценок, накопленного опыта, знаний предметной области, умения ставить и понимать задачи etc.

В случае IoT-системы ценность информации первоначально определяется проектировщиком какого-то сегмента системы, затем появившаяся в общей системе информация оценивается в прочих сегментах, и все эти оценки не совпадают. Какая-то информация от сенсоров, совсем малоценная в одном сегменте IoT-мира, может оказаться бесценной в другом (то есть, для других создателей сегмента IoT).

Никто не в силах что-либо обстоятельно и надолго планировать в развитии такой системы как единого целого, это чистый хаос как основа эволюционного процесса объединения целенаправленных действий совершенно не связанных ни общими интересами, ни целями, ни задачами, разработчиков отдельных сегментов IoT.

Об очевидных требованиях, например, к стекам протоколов, следующих из полной непредсказуемости ценности IoT-информации пока ничего вообще говорить не буду, это отдельная и огромная область.

Скажу о другом – о феноменальности явления. Мы уже видим первое очевидное проявление феномена – резкий и начавшийся примерно в начальном периоде IoT hype продолжительный спад цен, например, на встраиваемые вычислители и контроллеры радиоканалов. На его фоне компании-разработчики заметно концентрируют усилия именно в этих сегментах рынка полупроводников, где цены устойчиво снижаются.

Похоже, «феноменальность» IoT будет только усиливаться. И никаких поводов, опровергающих «парадокс IoT» - «экономическая арифметика "вообще" здесь невозможна, ROI в общем случае оценить невозможно, ничего не стоящее сегодня может завтра для кого-то оказаться бесценным, эволюционное развитие обеспечивается локальными интересами разработчиков в отдельных сегментах, революционные изменения гарантируются хаосом локальных интересов и общедоступностью информации в единой системе» пока не заметно.

Похоже, потому в высокоразвитых странах спешат внедрять ещё «сырые» IoT-системы, причём в больших инфраструктурных проектах (достаточно упомянуть всего одну компанию Sigfox, IoT-сети которой покрывают территории Нидерландов, Франции, Испании, Великобритании).

В общем, нет экономической арифметики "IoT вообще", и, наверное,  быть не может. Но IoT уже есть, и, без всякого сомнения, будет.

Такой вот парадокс.

Откланиваюсь.