Co to jest Internet of Things (IoT)?

Internet of Things czyli w tłumaczeniu na polski Internet rzeczy, jest to sieć fizycznych obiektów, urządzeń i czujników podłączonych do Internetu.

Obiektami tymi może być wszystko, od inteligentnych urządzeń domowych, takich jak termostaty i światła, po urządzenia takie jak monitory aktywności, aparaturę medyczną a nawet autonomiczne samochody.

Podstawowe założenie polega na tym, że te obiekty mają zdolność gromadzenia i udostępniania danych między sobą, czyniąc je „inteligentnymi” i umożliwiając im podejmowanie decyzji lub wykonywanie działań w oparciu o te dane.

Jak działają urządzenia IoT?

Sercem IoT są czujniki i małe komputery wbudowane w te obiekty. Czujniki pozwalają obiektom postrzegać i zbierać informacje o ich otoczeniu.

Na przykład inteligentny termostat ma czujniki, które mierzą temperaturę w pomieszczeniu. Dane zebrane przez te czujniki są następnie przesyłane do małych komputerów wewnątrz obiektu, które przetwarzają informacje i komunikują się z innymi urządzeniami lub serwerami w Internecie.

Komunikacja w IoT

Komunikacja między obiektami w IoT może odbywać się na różne sposoby. Niektóre urządzenia używają Wi-Fi lub Bluetooth do łączenia się z Internetem i wymiany informacji.

Inne używają wyspecjalizowanych sieci, takich jak Zigbee lub Z-Wave. Są to protokoły transmisji danych w sieciach bezprzewodowych, takich jak mesh, cluster tree. Ich działanie można porównać do Wi-Fi, ale cechuje się niższym zużyciem energii , a do tego osiąga zasięg nawet do 100 m.

Dodatkowo obiekty mogą komunikować się ze sobą bezpośrednio lub za pośrednictwem jednego punktu centralnego lub serwera pełniącego rolę koordynatora, zarządzającego przepływem danych.

Gdzie znajdziesz urządzenia IoT w codziennym życiu?

1. Smart House czyli Inteligentny dom

Coraz szerzej stosowane są rozwiązania ułatwiające codzienne życie takie jak na przykład zdalne sterowanie oświetleniem, temperaturą lub zabezpieczeniami w domu za pomocą głosu lub aplikacji na smartfona.

Dzięki urządzeniom i systemom opartym o IoT, masz nieograniczone możliwości i możesz będąc poza domem, praktycznie niemal całkowicie nim zarządzać.

Czyli z aplikacji możesz zmienić temperaturę w pomieszczeniach, zapalić światła, włączyć pralkę, uruchomić odkurzacz, podnieść rolety, otworzyć bramę, włączyć piec, skosić trawę, zabezpieczyć drzwi lub włączyć dodatkowe strefy bezpieczeństwa itd. Jedynym ograniczeniem jest Twój budżet i wyobraźnia.

2. Zdrowie i aktywność fizyczna

Urządzenia IoT zrewolucjonizowały podejście do zdrowia i dbania o swoje ciało. Najpopularniejsze zastosowania to zegarki/opaski/smartwatche monitorujące różne parametry naszego organizmu i aktywności fizycznej. Dodatkowo coraz częściej stosowane są urządzenia do ciągłego pomiaru cukru we krwi dla osób, które tego potrzebują.

Wiadomo, że urządzeń jest tych bardzo wiele i będzie jeszcze więcej, a ich zasadniczym zadaniem jest pomóc nam zachować zdrowie i podejmować świadome decyzje dotyczące stylu życia.

3. Transport i inteligentne miasta

IoT przekształca systemy transportowe i sprawia, że ​​nasze miasta stają się bardziej inteligentne. Systemy nawigacyjne mogą gromadzić informacje o ruchu drogowym w czasie rzeczywistym i sugerować alternatywne trasy, aby uniknąć korków.

Inteligentne latarnie uliczne mogą regulować jasność w zależności od pory dnia i ładować się za pomocą paneli fotowoltaicznych, oszczędzając energię.

Technologia ta przyczynia się do wydajniejszego i bardziej zrównoważonego życia w miastach.

4. Wpływ na środowisko

IoT odgrywa również kluczową rolę w ochronie środowiska. Na przykład inteligentne systemy nawadniania mogą monitorować poziom wilgotności gleby i podlewać rośliny tylko wtedy, gdy jest to konieczne, zmniejszając tym samym straty wody. Podobnie inteligentne liczniki energii pomagają gospodarstwom domowym śledzić zużycie energii, promując efektywność energetyczną i zmniejszając ślad węglowy.

5. Wyzwania i rozważania

Chociaż IoT przynosi liczne korzyści, ważne jest, aby sprostać wyzwaniom, takim jak prywatność danych, bezpieczeństwo i interoperacyjność. Ochrona danych osobowych, zapewnienie bezpiecznej komunikacji i tworzenie ustandaryzowanych protokołów umożliwiających bezproblemową współpracę urządzeń to ciągłe problemy, które wymagają uwagi w miarę rozwoju IoT.

Najpopularniejsze języki programowania stosowane do IoT

Do najpopularniejszych języków programowania, które dobrze sprawdzają się do tworzenia oprogramowania dla rozwiązań typu IoT należą:

1. C/C++: Jest to język programowania niskiego poziomu, który zapewnia bezpośredni dostęp do sprzętu i pamięci, dzięki czemu idealnie nadaje się do systemów wbudowanych i urządzeń o ograniczonych zasobach.

2. Python: Jest to język wysokiego poziomu, który zapewnia prostotę i elastyczność dla aplikacji IoT. Python może być wykorzystywany do analizy danych, uczenia maszynowego i wizualizacji danych.

3. Java: Jest to język, który przez długi czas był szeroko stosowany w aplikacjach po stronie serwera i jest używany w aplikacjach IoT działających na większych mikroprocesorach lub urządzeniach serwerowych.

4. JavaScript: Jest to język używany w rozwoju IoT do tworzenia aplikacji webowych i mobilnych w celu zapewnienia łączności IoT.

5. Swift: Jest to język przeznaczony do tworzenia aplikacji dla produktów sprzętowych Apple i wykorzystywany w urządzeniach IoT obsługiwanych przez Apple.

Ogólnie rzecz biorąc, wybór języka programowania zależy od konkretnego przypadku użycia i potrzeb aplikacji do łączenia się i komunikowania z fizycznymi obiektami na świecie.

Dlaczego JavaScript jest używany w IoT

W 1995 roku JavaScript pojawił się jako język programowania do tworzenia stron internetowych. Brendan Eich opracował JavaScript ze składnią podobną do C, ale nikt nie wierzył, że JavaScript odegra główną rolę w rozwoju oprogramowania komercyjnego.

W 1997 roku JavaScript stał się standardem przez ECMA International. Ale to, co dało JavaScriptowi wymaganą siłę ognia, od wyrwania się z bycia tylko językiem programowania do tworzenia stron internetowych, to

• Stworzenie JavaScript Standard Object Notation (JSON) – formatu wymiany danych, jako ścisłego podzbioru JavaScript przez Douglasa Crockforda i
• Wprowadzenie Node.js w 2009 roku przez Ryana Dahla. Node.js odegrał kluczową rolę w budowaniu serwerów WWW w JavaScript przy użyciu superszybkiego silnika JavaScript V8 firmy Google.

Obecnie JavaScript jest szeroko stosowany na stronach internetowych, serwerach WWW, aplikacjach mobilnych i systemach IoT.

JavaScript jest językiem sterowanym zdarzeniami

Jest całkiem dobry w aplikacjach sterowanych zdarzeniami. W aplikacjach sterowanych zdarzeniami każde urządzenie nasłuchuje różnych zdarzeń i odpowiada na nie.

Pętle zdarzeń w JavaScript umożliwiają uruchamianie wielu zadań bez czekania na zakończenie innych zadań. Pomaga to w reagowaniu na zdarzenia w czasie rzeczywistym, równoległej obsłudze wielu zadań i umożliwia wielu urządzeniom reagowanie na to samo zdarzenie. Przyczynia się to w dużym stopniu do oszczędzania cennej energii baterii.

Zarządzanie pamięcią

JavaScript ma moduł wyrzucania elementów bezużytecznych, który eliminuje potrzebę jawnego zwalniania pamięci. Pozwala to programistom systemów wbudowanych skupić się na innych ważnych aspektach rozwoju. Automatyczne zwalnianie nieużywanej pamięci skutkuje stabilnym produktem, ponieważ Garbage Collector eliminuje wycieki pamięci.

Istniejące narzędzia JavaScript, biblioteki i wtyczki

Wraz ze wzrostem wykorzystania JavaScript w różnych aplikacjach dostępnych jest wiele zasobów programistycznych JavaScript, takich jak Biblioteki, Frameworki, paczki NPM i wiele więcej.

Rozwiązania sprzętowe kompatybilne z JavaScript

Szeroka gama rozwiązań sprzętowych w IoT, takich jak Raspberry Pi, obsługuje Node.js. Istnieją mikrokontrolery obsługujące wyłącznie JavaScript, które okazały się bardzo przydatne w projektach IoT. Tysiące modułów Node Package Manager (NPM) dla Node.js, takich jak PM2, Socket.io, Mocha itp., Zostało opracowanych w celu zwiększenia mocy Node.js w IoT.

JavaScript jest szeroko stosowany w Internecie

JavaScript jest już powszechnie używanym językiem w Internecie, więc włączenie tego samego języka do urządzeń, które będą częścią Internetu, ma sens.

Popularność Node.js!

Node.js ewoluował jako solidna technologia, która umożliwia implementację JavaScript po stronie serwera. Sterowany zdarzeniami charakter i asynchroniczny model wejścia-wyjścia (I-O) Node.js sprawia, że ​​idealnie pasuje do budowania systemów IoT.

Szereg kierunków technicznych wykorzystuje moc Node.js do budowania sieci urządzeń, czujników i smartfonów; można nimi zdalnie sterować i nimi manipulować. Firmy takie jak Microsoft, IBM i Samsung przyjęły już Node.js jako preferowaną technologię w swoich projektach rozwojowych IoT.