כל מה שרציתם לדעת על IoT במאמר המקיף מאת כפיר אלפנדרי ראש צוות Mid Market
המונח IoT נוכח בתעשייה ב-5 השנים האחרונות, יצרנים, קבלנים ומפתחים מתהדרים בו כחלק בלתי נפרד מההיצע ללקוחות. כאשר מנסים לבחון לגופו של עניין מהו אותו IoT מסתורי מתגלה לפתע כי מדובר בתחום המכיל רבדים שונים של פתרונות המגיעים מעולמות תוכן שונים לחלוטין.
במאמר זה ננסה "לעשות סדר" במונח IoT ונסקור את המגמות אשר מקורן בשוק הקבלני המסורתי והמגיעות לתעשיית האולטרה היי טק המודרנית.
רגע לפני הטכנולוגיה הזוהרת, חדרי השרתים עם נורות הלד הצבעוניות, ומערכת המקבלת החלטות ,על מנת להבין IoT יש להתחיל בהתחלה.
מקורו של עולם ה IoT נעוץ בצרכי שוק הבקרה, המכונה והמנ"מ (מתח נמוך מאוד). מערכות המקיפות אותנו בכל מבנה ציבורי, תעשיה וחקלאות כבר למעלה מ- 20 שנה. מערכות אלה מתבססות על הצורך לבחון ולבדוק תהליכים בשטח העבודה (כגון רצפת יצור, שדה חרוש, חממה או דלת הכניסה) ולנטר בזמן אמת (או קרוב לכך) ולהעביר את הנתונים למערכת מחשב. על מערכת המחשב מוצג למשתמש חיווי מדויק של "המצב בשטח" לצד התראות על "חריגה מהנורמה".
מטבע הדברים מדובר על עולמות תוכן רבים ומגוונים כגון בקרת תהליך (רציף או מנתי) ברצפת היצור, בקרת כניסה, תאורה, תחבורה, או אבטחת מבנה על ידי מצלמות ומערכות ניטור ואזעקה. התחום התאפיין שנים רבות באמצעות ציוד המכונה בבקרים מתוכנתים המחוברים על ידי רשת לגלאים השונים ומן הצד השני למערכת המחשב. התחום התאפיין במסורתיות רבה לאורך 20 השנים האחרונות והשוק נשלט על ידי חברות קבלניות אשר הראו זיקה או היוו חלק מחברות בניה, וחשמל במתח גבוה.
בכדי להבין את השינוי ולנסות לנבות מגמות בשוק מסורתי (לכאורה) זה, ננסה לנתח את עולם ה- IoT מ- 4 זוויות טכנולוגיות ומסחריות אשר כל אחת מהן מהווה חלק מהתצרף המכונה IoT.
הסנסור – חלק זה המכונה "הרכיב המנטר" או "גלאי" אשר נימצא בנקודת הקצה. בתחילת הדרך מדובר היה באלקטרודה אנלוגית בעלת יכולת מדידת פרמטרים שונים (לדוגמה טמפרטורה, תאורה, לחות, חומציות וכד') כאשר פלט האלקטרודה הינו מתח חשמלי המתורגם למדידה. אלקטרודות מדידה אלה חוברו לבקרים מתוכנתים אשר קבעו את קצב הדגימה, פתיחה או סגירה של אות חשמלי והעברת הנתונים למערכת המחשב. השינוי העצום שתחום זה עבר הינו בשני צירים עיקריים:
- מגוון הסנסורים והתאמתם לאין ספור עולמות תוכן- ברבות השנים שוק רכיבי הקצה המנטרים הכפיל עצמו מידי שנה במגוון וביכולות הטכנולוגיות (חלקם רכיבים "כלליים" שניתן להטמיע בכל סוג סביבה, וחלקם ייעודיים לשווקים ורטיקאליים כגון השוק הביתי, שוק הרכב, שוק התעופה וכד').
- מחיר הסנסורים –מחירם של הסנסורים כרכיב פשוט יחסית בייצור המוני, הולך ויורד ומגיע לדולרים בודדים. (בהשוואה למחיר אלקטרודת טמפרטורה מלפני 10 שנים שעמד על מאות דולרים). נוסף על כך, החיבור לבקר מתוכנת אינו בגדר חובה, קרי הסנסור עצמו מכיל רכיב תקשורת וקל מאוד לחבר אותו לרשת התקשורת (קווית או אלחוטית).
המגמה בשוק הסנסורים הינה מגמת גידול אקספוננציאלית, כלומר כמות הרכיבים המנטרים שאנו מחברים לרשת התקשורת תלך ותגדל לצד מחיר שיורד. בראייה עתידית אנו יכולים לומר ברמת ודאות טובה כי הרכיבים המנטרים יהיו חלק בלתי נפרד מכל סביבה שהיא בכל עולם תוכן, מסנסורים אשר מחוברים לגוף האדם דרך קבע ומנטרים את מצבו הבריאותי (דופק, סטורציה, ורמות סוכר) עד לביתו של כל אחד מאיתנו (למעשה כל מכשיר חשמלי יגיע עם סנסור מובנה ויתחבר לרשת הביתית). מכאן יכסו הסנסורים את הרחובות, הכבישים, כלי הרכב ומקום העבודה.
התווך– רשת התקשורת– מטבע הדברים כמות הרכיבים אשר אנו מחברים לרשת הפרטית והציבורית הינה עצומה ובתהליך של גדילה מתמדת, רשת התקשורת עברה שינויים מחייבים על מנת לתמוך בגידול זה.
- הגדלת סוגי התווך- בעבר רשת קווית (ייעודית) הייתה חלק בלתי נפרד (ויקר) מפרויקט בקרה קלאסי, יתר על כן כיום תווך התקשורת הינו מגוון מאוד ומורכב מרשתות אלחוטיות וסלולריות בטכנולוגיות שונות, ועד רשתות על גבי תשתיות קוויות קיימות (כמו חשמל). הוזלה תשתיתית לצד הוזלת ספקי התקשורת.
- בעבר צורת התקשורת (פרוטוקול) הייתה יחסית מיושנת ולא בסטנדרט המקובל (כגון RS23, 485). פריצת הדרך הינה בחיבור הסנסורים לתקשורת "סטנדרטית" לא רק כתקן הנדסי אלה בתצורת ממשקי קוד (Interfaces) אשר יאפשרו לסנסורים תקשורת אחד עם השני (כרשת מבוזרת). כמו כן התחום כיום "סובל" מריבוי ממשקים בשל כמות יצרנים עצומה, הציפיה בעתיד הקרוב הינה מעבר הדרגתי לממשקי תקשורת פשוטים יותר בין עולמות סנסורים שונים ועד לשפה אחידה שתהווה "סטנדרט תעשייתי".
הערפל – Fog – ה-Fog הינו מונח חדש יחסית ואינו שייך לתחום הבקרה הקלסי, ה-Fog מתייחס לחלק שבין הסנסור לבין מערכת המחשב המקבלת את הנתונים ומעבדת אותם. ניקח לדוגמה מטוס קרב בעת טיסה מבצעית, המטוס מכיל עשרות סנסורים שונים אשר דוגמות בכל רגע נתון כל פרמטר בנתיב הטיסה של המטוס בזמן אמת (גובה, מצב מנועים, טמפרטורות, לחצים, כמות הדלק ועד מצב החימוש). כל הנתונים הללו מהווים כמות עצומה של מידע בזמן אמת אולם רק חלק קטן מהמידע הזה נשלח לקרקע. ה-Fog אם תרצו הינה מערכת אשר מקבלת החלטות פשוטות לסינון המידע והעברתו למערכת המחשב, מכיוון שנפח המידע שנאסף לא מסוגל להישלח במהירות מספקת למרכז העיבוד. ה-Fog הינו רכיב אופציונאלי במערכת IoT, ואינו חלק ממערכת הבקרה המסורתית, הגידול האקספונניצאלי שהודגם מחייב רכיב במערכת אשר מסוגל "לקבל החלטות פשוטות" לסנן או לקבוע את קצב הדגימה ולהעביר רק חלק מהמידע אל השלב הבא.
Data Center– המכונה גם ה- Back End, בעבר מערכת המחשב אשר קיבלה את כלל הנתונים ממערכת הבקרה הייתה פשוטה יחסית ובנויה ממחשב בודד אשר מקבל את הנתונים בזמן אמת ממערכת הסנסורים המפוזרת בשטח. כיום אנו מבינים ששטף המידע הגולמי (גם לאחר סינון הFog) הינו עצום ומחייב תשתית מחשוב מתאימה (יכולת חישוב הולכת ועולה לצד תקשורת מהירה ומערכי אחסון גדולים ומתוחכמים יותר). נושא הגידול או ה-Scaling הוא נושא למאמר בפני עצמו ולא ניכנס אליו במסגרת הזו, אולם ברור כי כמות המידע העצומה מחייבת טיפול שונה מהעולם ה"מסורתי". מחומרה אשר יכולה לתמוך בגידול ושינוי מהירים ועד מסדי נתונים לא רלציוניים אשר יכולים לקבל מידע רב מכמה מקומות בו זמנית. החלק ששווה להתעכב עליו ולפרט, בעיקר אם היינו רוצים לנבות מגמות בעולם זה הוא דוקא החלק האפליקטיבי, עולם האפליקציה הוא בעצם החלק שברובד הנמוך יותר מטפל במידע ומציג את המסקנות\התראות\תובנות למשתמש הקצה.
בחלק זה קפיצת המדרגה הצפוייה היא הגדולה ביותר, מקורות שונים של מידע יזרמו למערכת מחשב אשר תקלוט את המידע ותסנן אותו, מכאן תתבצע עבודה "חכמה" שנועדה לנתח את המידע, מנועי קורלציה אשר ידעו להסיק מסקנות מעולמות תוכן שונים יהוו את פריצת הדרך הגדולה ביותר בתחום.
נדגים: ניקח לדוגמה מערכת IoT ביתית ו"מסורתית" מערכת אזעקה והתראה אשר מקבלות חיווי על לחץ שמופעל על החלון, ניסיון לפתיחה של הדלת או כיפוף סורגים, המידע מהסנסורים השונים מוזרם למערכת המחשב אשר מקבלת החלטה בזמן אמת להדליק את כלל מצלמות האבטחה במצב הקלטה, להתריע לדייר ולחייג למשטרה כי כפי הנראה פריצה מתבצעת.
הדגמה שונה יכולה להיות שינוי נתיבי תנועה בזמן אמת על מנת להפחית את העומס ועד למערכות זיהוי פנים אשר יקבלו החלטה איזה תוכן (פרסומי, תכני עבודה ) ישדרו לנו.
ההדגמה האחרונה הינה מערכת אשר מנטרת את גופינו ומסוגלת לקבל החלטה על סמך עליית דופק, הזעה או ירידת החמצן בדם ותתריע כי המשתמש נימצא במצב חרום רפואי ותזעיק את צוותי החרום.
מצד שני תסמינים דומים יכולים להתרחש כאשר "מכבי" מפסידה, מערכת המחשב שדוגמת בכל רגע נתון כמות גדולה של אנשים תוכל ללמוד מהי תגובה "נורמאלית" ומהו מצב חרום רפואי על סמך מרחב מדגם ברמת אוכלוסייה.
זהו רק קצה הקרחון של מערכות המכונות מערכות בינה מלאכותית (AI) אשר הולכות ותופסות תאוצה. במערכות אלה אלגוריתם הלימוד מהווה את נקודת המפנה והוא יכול לעבור שינויים כתלות בכמות המידע שהמערכת מקבלת.
נושא נוסף אשר חייב לקבל שימת לב מיוחדת הינו תחום אבטחת המידע. מטבע הדברים ככל שכמות הסנסורים הפזורה גדלה משמעותית, אספקטים של פרטיות, ניצול חולשות אבטחה או ביצוע פשע מחשב גדלה בהתאמה. עולם ה-IoT זקוק לדגש מיוחד בתחום האבטחה היות והוא נוגע בקצה (אותו שטח מנוטר), דרך התווך למערכת המחשב המרכזית. לכן מחויב כי תחום אבטחת המידע יהיה לנגד עינהם של מפתחי הסנסורים כבר בעת אפיון המוצר ופיתוחו .רמת האבטחה חייבת להישמר מקצה לקצה ולכלול את התווך, ממערכת המחשב המרכזית ועד האפליקציה. פתרונות האבטחה לעולם זה חייבים להיות הוליסטיים ומקיפים כאשר חוליה חלשה מבחינת אבטחת המידע תהווה נקודת הכשל האפשרית של כלל המערכת.
לסיכום : עולם הIoT יהפוך את חיינו בשנים הקרובות לממוחשב יותר, חכם יותר ויפשט תהליכים מורכבים. ההיערכות לעולם חדש ואמיץ זה תחייב אותנו בתכנון מוקפד של מערכות מחשוב מקצה לקצה תוך שימת דגש על אבטחת המידע לצד בחירה ויישום אפליקציות מתאימות.