1. Що таке комп’ютерна мережа? Назвіть її складові. Для чого вони призначені?

2. Скільки пристроїв підключено до Інтернету у вас вдома? Поясніть, навіщо це зроблено.

3. Чи чули ви термін «розумний будинок»? Як ви його розумієте?

Інтернет речей

Інтернет речей - одна з найпопулярніших наукових ідей сучасної інформатики, яка зараз активно втілюється в життя. Цей процес здатний серйозно вплинути на розвиток сучасного суспільства, оскільки дасть змогу багатьом процесам відбуватися без участі людини.

Інтернет речей (англ. Internet of Things, скорочено ІоТ) - це сукупність пристроїв, які оснащено датчиками, сенсорами, засобами передавання сигналів і підключено до глобальної мережі Інтернет (мал. 1.44).

Ці цифрові пристрої, використовуючи різні датчики, можуть:

• сприймати різноманітні сигнали з навколишнього світу (наприклад, температуру, освітленість, вологість, рух тощо);

• вступати у взаємодію з іншими пристроями (наприклад, вмикати кондиціонер після підвищення температури, відкривати гаражні двері, коли до них наближається автомобіль, фотографувати автомобілі, поливати рослини після зниження вологості ґрунту тощо);

• обмінюватися даними для віддаленого стеження за станом об’єктів, аналізу зібраних даних і прийняття на їх основі рішень.

Ця концепція дає змогу пристроям виконувати певні дії без втручання людини.

Термін «Інтернет речей» запропонував у 1999 році засновник дослідницького центру Auto-1D Center в Массачусетському технологічному інституті Кевін Ештон (народ. 1968 р.) (мал. 1.45). Він висловив припущення, що згодом у кожної з речей реального фізичного світу в ІоТ буде цифровий двійник, її віртуальне представлення.

Напрямок ІоТ став активно розвиватися, коли на початку 2000-х років кількість пристроїв, підключених до мережі Ін-тернет, перевищила кількість користувачів Інтернету. Тобто Інтернет речей перевищив Інтернет людей.

Період з 2008 по 2009 рік аналітики корпорації Cisco вважають «справжнім народженням Інтернету речей», тому що саме в цей період кількість пристроїв, підключених до глобальної мережі, перевищила чисельність населення Землі. А за даними компанії Ericsson у 2018 році кількість таких пристроїв перевищила кількість мобільних телефонів у світі, а до 2022 року кількість пристроїв ІоТ сягне 18 млрд. І надалі їх кількість буде зростати.

У зв’язку з такими глобальними масштабами набуває поширення новий термін - Всеохопний Інтернет, Інтернет усього (англ. Internet of Everything, ІоЕ), який із часом прийде на зміну ІоТ.

У такому цифровому середовищі створюються нові умови для бізнесу, для охорони здоров’я, для забезпечення екологічної безпеки, змінюються особисті та соціальні аспекти життя (мал. 1.46).

Так, у Австралії уже зараз лікарі використовують переносні датчики, завдяки яким можуть віддалено відстежувати стан здоров’я пацієнта і реагувати на зміни в режимі реального часу. Автодорожні служби встановлюють спеціальні датчики на автомобільних шляхах для відстеження швидкості автомобілів, автоматичної фіксації порушень і відправлення інформації про цей факт у патрульну службу та водію.

Для запобігання лісовим пожежам у деяких країнах використовують мережу «Лісова варта». У лісах установлюють систему датчиків температури та відеокамери, дані з яких передаються у програму для аналізу ситуації та сповіщення чергових у випадку пожежі.

Підключення пристроїв до Інтернету дають людям більше можливостей для раціонального керування ресурсами: витрачання газу, води, світла, видобуток газу, ядерної енергії тощо. Наприклад, стало холодніше - вмикається опалення в усіх будинках із центральним опаленням, стало тепліше - вимикається; увечері зменшився рівень освітленості на вулиці, то відповідно зменшується обігрів уночі в усіх будинках міста; світлофори переходять на режим «увага» у певний час. І все це робиться без втручання людини, в автоматичному режимі, але всі ці пристрої (світлофори, ліхтарі, котельні) мають бути підключені до єдиної мережі, щоб до них одночасно надходив сигнал від датчиків.

Розумні речі та Smart-технології

Популярними сьогодні стають так звані розумні речі, або Smart-речі (англ. Smart-розумний, енергійний, кмітливий), які є складовими Інтернету речей. Наприклад, розумний годинник з підтримкою функції відстежування серцевого ритму, фітнес-треке-ри, смарт-окуляри, гнучкі екрани, окуляри віртуальної реальності, розумні чоботи тощо (мал. 1.47). Ці гаджети мають невеликі розміри і малу масу, їх зручно носити із собою. Вони можуть мати камеру, термометр, барометр, компас, GPS-навігатор для збирання даних, подання сигналів, візуалізації параметрів роботи організму людини, сприяють прийняттю рішень і організації діяльності та спілкування лкудей тощо.

Наприклад, розумна годівниця дає змогу віддалено керувати годуванням домашніх тварин і управляється через додаток у смартфоні. Годівниця видає встановлену їжу в певний час і повідомляє хазяїна про її закінчення. Пластир-градусник, який через певні інтервали часу визначає температуру тіла людини і передає дані лікарю через програму у смартфоні.

Уже сьогодні розумні будинки можуть ефективно керувати всіма системами функціонування будівлі за допомогою різноманітних датчиків і сенсорів (мал. 1.48). Ця система, наприклад, аналізує дані навколишнього середовища і залежно від показників регулює температуру у приміщенні. У зимовий період регулюється інтенсивність опалення, а в разі спекотної погоди будинок має механізми відкривання і закривання вікон, завдяки чому провітрюється будинок, і все це відбувається без втручання людини.

Також власник розумного будинку може в ручному режимі керувати різними пристроями у своєму домі через Інтернет за допомогою мобільного телефона. Наприклад, включити полив трави, відкрити/закрити двері, вкпючити/викпючити пральну машинку тощо.

Безперечно, для активного впровадження цих ідей потрібен дуже швидкісний Інтернет, щоб забезпечити велику швидкість мобільної передачі даних.

Водночас украй важливим у світі розумних пристроїв стає питання інтернет-без-пеки. Якщо елементи такої системи не будуть належним чином захищені від несанкціонованого втручання, замість користі вони завдадуть шкоди. Оскільки такі пристрої можуть зберігати багато інформації про їхнього власника, зокрема можуть знати його точне місцезнаходження. Доступ кіберзлочинців до такої інформації може призвести до підриву інформаційної безпеки та вчинення злочину, а в гірших випадках - нести загрозу здоров’ю та життю людей.

Технології, які забезпечують вищезазначену взаємодію об’єктів з оточуючим середовищем і які наділяють цю систему здатністю адаптації до нових умов, саморозвитку та самонавчання, ефективного досягнення цілей, називаються Smart-технологіями.

На основі розвитку цих технологій останнім часом з’явилися нові поняття: Smart-міста, Smart-країни, Smart-oceima, Smart-економіка, і це найближчим часом приведе до створення так званого Smart-суспільства. В основі цього «розумного» суспільства лежить розвиток «суспільства знань», цифрових технологій, усього того, що приведе до цифрової ери розвитку нашої цивілізації.

Основні принципи функціонування мережі Інтернет речей

Інтернет речей ґрунтується на таких базових принципах (мал. 1.49):

• наявність глобальної комп’ютерної мережі;

• до мережі під’єднано різноманітні об’єкти, які мають конкретну адресу в мережі;

• об’єкти мають можливість отримувати дані та відправляти їх по мережі;

• робота об’єктів в автоматизованому режимі відбувається без втручання ліодини за спеціальними програмами.

Для відстеження стану оточуючого середовища об’єкти оснащуються датчиками (сенсорами), які реалізують з’єднання фізичного й віртуального світів, забезпечуючи збирання та опрацювання даних у реальному часі. Наприклад, датчики для вимірювання температури, тиску, швидкості руху, місця розташування, вологості та іншого. Мініатюризація, яка привела до зменшення фізичних розмірів датчиків, надала можливість убудовувати їх безпосередньо в об’єкти фізичного світу (годинники, браслети, замки, брелоки, пульти тощо). Найкраще, коли пристрої мають автономне живлення.

Датчик вимірює фізичні параметри контрольованого об’єкта/явища і перетворює їх у цифровий сигнал, який може бути переданий і прийнятий відповідним комп’ютерним пристроєм. Для опрацювання та накопичення даних з датчиків використовують вбудовані комп’ютери (мікрочипи), до яких датчики приєднано через контролери. Контролери - це спеціальні пристрої, які призначені для керування зовнішніми пристроями комп’ютера або датчиками.

Якщо ж опрацювання отриманих даних планується на локальному комп’ютері, смартфоні, сервері, то для обміну даними між пристроями використовують різні канали передавання даних (бездротові або дротові мережі). Важливим на цьому етапі є забезпечення надійності та конфіденційності передавання даних.

Для аналізу даних і прийняття рішення комп’ютерні пристрої використовують відповідне програмне забезпечення, яке за певними алгоритмами опрацьовує отримані дані. Ці програми можуть установлюватися на мобільні пристрої або використовувати хмарні технології.

Загальну схему функціонування мережі Інтернет речей наведено на малюнку 1.50.

Працюємо з комп'ютером

Увага! Під час роботи з комп’ютером дотримуйтеся вимог безпеки життєдіяльності та санітарно-гігієнічних норм.

1*. Перегляньте відеоролик про розумну теплицю за адресою

https://bit.ly/35thQmx

або розпізнавши QR-код 1. Опишіть, які датчики будуть використовуватися та з якими цілями. Які показники будуть ними вимірюватися? Які результати плану-

ється отримати? Який планується алгоритм опрацювання отриманих даних? Які пристрої використано у проекті? Відповівши на питання, побудуйте в зошиті схему функціонування розумної теплиці.

2^а. Відкрийте на смартфоні додаток Play Маркет або аналогічний. Знайдіть додаток Науковий журнал Making&Science і завантажте його. Установіть автоматичне перекладання сторінки українською мовою. Ознайомтеся з дослідженням «Початок роботи з освітленням». Виконайте це дослідження. Поясніть, які датчики смартфона було використано в цьому дослідженні та для яких цілей.

Найважливіше в цьому пункті

Інтернет речей (англ. Internet of Things, скорочено /о7) - це сукупність пристроїв, оснащених датчиками, сенсорами, засобами передавання сигналів і підключених до глобальної мережі Інтернет.

Ці цифрові пристрої, використовуючи різні датчики, можуть сприймати різноманітні сигнали з навколишнього світу, вступати у взаємодію з іншими пристроями, обмінюватися даними з метою віддаленого стеження за станом об’єктів, аналізу зібраних даних і прийняття на їх основі рішень. Ця концепція дає змогу пристроям виконувати певні дії без втручання людини.

У такому цифровому середовищі створюються нові умови для бізнесу, для охорони здоров’я, для забезпечення екологічної безпеки, для раціонального керування ресурсами, змінюються особисті та соціальні аспекти життя.

Популярними сьогодні стають так звані розумні речі, або Smart-речі, які є складовими Інтернету речей. Вони мають невеликі розміри та малу масу, їх зручно носити із собою. Розумні речі оснащено різними датчиками для збирання даних, подання сигналів, візуалізації параметрів роботи організму людини тощо. Усе це сприяє прийняттю рішень і організації діяльності та спілкування людей.

Для активного впровадження ІоТ потрібен дуже швидкісний Інтернет, щоб забезпечити велику швидкість мобільної передачі даних. Водночас украй важливим у світі розумних пристроїв стає питання інтернет-безпеки.

Технології, які забезпечують вищезазначену взаємодію об’єктів з оточуючим середовищем і які наділяють цю систему здатністю адаптації до нових умов, саморозвитку та самонавчання, ефективного досягнення цілей, називаються Smart-технологіями.

Інтернет речей ґрунтується на таких базових принципах: наявність глобальної комп’ютерної мережі, до якої під’єднуються різноманітні датчики; усі вони мають конкретну адресу в мережі та можливість отримувати дані й відправляти їх по мережі; робота об’єктів в автоматизованому режимі відбувається без втручання лкздини за спеціальними програмами.

Лайте вілповілі на запитання

1°. Що таке Інтернет речей? Із чого він складається?

2^е. Які базові принципи функціонування Інтернету речей?

3^а. Які ви можете навести приклади використання розумних речей? Поясніть їх функціонування.

4^а. Які розумні речі є у вас, ваших однолітків, рідних? Для чого вони їх використовують?

5^а. У чому сенс питання інтернет-безпеки під час використання розумних пристроїв?

6^а. Що розуміють під Smart-технологіями? Чи використовують їх у вашій школі?

7^а. Яке значення має Інтернет речей у житті людей?

8*. Які негативні аспекти Інтернету речей ви можете назвати? Чим це може нашкодити суспільству; людям; природі?

9*. За яких умов ІоТ буде розвиватися активніше і використовуватися ефективніше?

Виконайте завлання

1*. Перегляньте в Інтернаті відеоролик про Інтернет речей за адресою https J/drive. google, com/file/d/1 Ca 68js-MgllAfQ 1 zlDNn6T5hhZ-PiTwI/view або розпізнавши QR-код 2. Поясніть на наведених прикладах термін «розумний пристрій». Підготуйте презентацію про використання Інтернету речей і розумних пристроїв.

2*. Знайдіть в Інтернеті інформацію про використання Інтернету речей у різних сферах економіки. Підготуйте групове повідомлення.

З*. Опишіть функціонування розумних систем на наведених прикладах: 1) фітнес-браслет;

2) розумний завод.

4". Знайдіть в Інтернеті інформацію про використання Smart-технологій в освіті та навчанні. Підготуйте колективну презентацію із цього приводу на тему Smart-освіта сьогодні, використовуючи онлайн-редактор Google.

5*. Відкрийте на смартфоні додаток Play Маркет або аналогічний. Знайдіть додаток Науковий журнал і завантажте його. Установіть автоматичний переклад сторінки українською мовою. Ознайомтеся з дослідженням «Початок роботи зі звуком». Виконайте це дослідження. Поясніть, які датчики смартфона було використано в цьому дослідженні.

6*. Побудуйте розумну теплицю (завдання 1 в рубриці «Працюємо з комп’ютером») у реальності з допомогою вчитепів/вчительок фізики, трудового навчання, інформатики та батьків.

7*. Запропонуйте проект «Наша Smart-школа», у якому передбачте підключення різноманітних датчиків для автоматизації функціонування школи. Намалюйте схему реалізації вашого проекту по школі. Розрахуйте орієнтовний кошторис реалізації такого проекту, використавши ціни на обладнання з інтернет-магазинів.

8*. Запропонуйте проект «Мій розумний будинок», у якому передбачте підключення різноманітних датчиків для автоматизації функціонування будинку/квартири. Намалюйте схему реалізації вашого проекту. Розрахуйте орієнтовний кошторис реалізації такого проекту. Виконайте завдання разом з батьками. Під час виконання проекту скористайтеся інформацією із сайту за адресою

http://futurenow

. com. ua/rozumnyj-dim-svoyimy-rukamy-najkrashhi-i-dostupni-gadzhety/ або QR-кодом 3.

9*. Відкрийте сторінку на сайті мережевої академії Cisco за адресою

https://www.netacad.com/ru/coursesAntro-iot

або QR-кодом 4 і відкрийте курс Вступ до Інтернету речей (Introduction to ІоТ). Ознайомтеся зі змістом курсу, зареєструйтеся на нього та пройдіть навчання.

10*. Подивіться в мережі Інтернет за адресою

https://bit.ly/2Wp6P1

о або розпізнавши QR-код 5 відеороликта ознайомтеся з прикладами використання Інтернету речей в майбутньому. Визначте, які перспективи розвитку суспільства та життя людей у новому цифровому світі. Створіть презентацію.

 

 

 

Це матеріал з підручника Інформатика за 7 клас Ривкінд 2020