Internet věcí: 6 přednášek o technologiích budoucnosti

Otevřený kurz pro mladé bojovníky na internetu věcí

Před časem jsme s našimi partnery v Samsung IT Academy spustili otevřenou online přednášku Samsung Innovation Campus o internetu věcí. Ve video přednáškách pro studenty a začátečníky jsme se rozhodli podat z našeho pohledu správnou představu o této oblasti. A to není o šmejdské myšlence, že internet věcí jsou chytré konvice a mluvící ledničky, ani o patosu digitalizace a globálních vyhlídkách Průmyslu 4.0 (už tu toho bylo řečeno hodně i bez nás). To znamená, že internet věcí je seriózní průmyslová oblast se skutečně složitými a rozsáhlými úkoly.

O čem byly minulé týdenní přednášky (nahrávky jsou k dispozici na YouTube) a o čem ještě chceme mluvit v rámci tohoto malého otevřeného vzdělávacího projektu, čtěte pod střihem.

Internet věcí v Rusku je mladý obor a univerzity pro něj ještě neměly čas vytvořit výukový materiál. Práce v IoT vyžaduje znalost několika inženýrských oborů. Ale po několika letech provozu systémů IoT začal rostoucí trh chápat, proč je důležité školit personál a jak úsilí architekta ušetří obrovské množství peněz v měřítku i stovek zařízení.

S učebními materiály a celkovým pohledem na internet věcí nejde vše hladce. To není překvapivé, protože téma je široké a autoři o něm píší v konkrétním kontextu svých kompetencí a zájmů. Například populární přístup je, že internet věcí je považován výhradně za telekomunikační průmysl.

Jsme blíže pozici organizátorů konference InoThings++, která se konala dva roky v letech 2018-2019 (nahrávky projevů řečníků jsou volně dostupné na YouTube): každá zpráva odhalila obchodní či technologickou stránku internetu věcí v Rusku a někdy dokonce a více společně. Řečníci byli pečlivě vybíráni a měli konkrétní zkušenosti: sami se podíleli na vývoji a implementaci řešení. Tyto materiály jsou však pro začátečníky obtížné. Jsou navrženy pro trénované publikum, které nejen zná terminologii, ale také rozumí použitým technologiím. Existuje něco na jednodušší úrovni?

Samsung od roku 2017 realizuje vzdělávací projekt IT Akademie, jehož součástí je dráha na internetu věcí. Jedná se o jednoletý prakticky zaměřený kurz pro studenty partnerských univerzit projektu, který se skládá převážně z výukových případů a laboratorních prací. V současné době mezi partnery patří 22 univerzit po celém Rusku. Neustále však dostáváme otázku: jak se mohu projektu zúčastnit, když nejsem studentem partnerské univerzity?

Koncept přednáškového sálu

Letos jsme se rozhodli posunout směrem k široké veřejnosti a udělat otevřený přednáškový kurz. Otevřeli jsme online přednášku IoT a vytvořili pro ni konzistentní program s pohybem zdola nahoru. Toto rozhodnutí nebylo dosaženo okamžitě několik klasifikací:

1. Podle systémových komponent,
2. Podle dovedností: hardware, software, zpracování dat,
3. Pro projektové práce a oblasti, které jsou must-have, ale jsou nadprojektové (například bezpečnost, design, standardizace).

Hlavní práce na vývoji programu přednášek se ujala Ksenia Sizova, projektová manažerka RedBees. Velmi důležité pro nás byly praktické zkušenosti Ksenia, která tento obchod a jeho specifika v Rusku velmi dobře zná. Kromě toho má i metodické zkušenosti: již druhým rokem vede školicí program IoT AM, projekt pro vysokoškoláky v Petrohradu, zaměřený na školení startupů a byznysově zaměřených týmů.

Rozhodli jsme se pokrýt přibližně následující okruh témat v následujícím pořadí:

1. Obecný přehled IoT systémů
2. Koncová zařízení
3. Dopravní sítě
4. Softwarová část
5. Cloudové technologie
6. Životní cyklus projektu
7. zabezpečení
8. Design a UX
9. Data Science
10. Standardizace

Je snadné vidět, že tento seznam témat obecně opakuje typický návrh systému IoT a obecný rozsah problémů, na které je tak či onak potřeba při jeho vytváření myslet.

Dále si povíme o realizaci tohoto plánu a o tom, co jsme zatím v rámci přednášky stihli.

Přednáškový kurz

Všechny přednášky jsou k dispozici ke zhlédnutí v playlistu Samsung Innovation Campus – IoT Lectorium.

Přednáška 1. Architektura a typologie systémů IoT. Anton Kuropyatnik (Woodenshark), Ksenia Sizova (Red Bees)

První přednášku školicího kurzu přednesli Anton Kuropyatnik, senior produktový manažer ve Woodenshark (IoT R&D), a Ksenia Sizova, projektová manažerka v Red Bees (IoT R&D).

V této přednášce Anton a Ksenia stručně hovořili o tom, kde, jak, proč a proč se IoT používá, co jsou IoT systémy, jejich součásti a hlavní funkce. Systém IoT jsme analyzovali od „jednoduchého“ po „složitý“ a analyzovali jej na příkladech použití v každodenním životě a průmyslových oblastech.

Přednáška 2. Jak si vybrat technologii IoT, abyste z jejích výhod vytěžili maximum a netrpěli nevýhodami. Anton Kuropyatnik (Woodenshark), Ksenia Sizova (Red Bees), Yuri Sizov (RedBees)

Ve druhé přednášce se k Antonovi a Ksenii připojil Yuri Sizov, generální ředitel společnosti Red Bees.

Naši lektoři se zaměřili na první dvě součásti sítě IoT – koncová zařízení a datové spoje se základnovou stanicí/edge routerem. Krátce jsme si zhodnotili technologie a protokoly používané v IoT, podrobněji jsme si popovídali o jejich vlastnostech, výhodách a nevýhodách a také hlavních trendech v používání.

Přednáška 3. Infrastruktura dopravní sítě. Roman Andreev (SPbSUT)

Po prostudování prvních dvou úrovní systému IoT jsme se začali posouvat dále a jednu lekci jsme zaměřili na telekomunikace. Na této přednášce jsme měli speciálního hosta: Romana Andreeva, vedoucího Vědeckého a vzdělávacího centra „Bezdrátové informační a telekomunikační sítě“ St. Petersburg State of Technology pojmenované po. prof. M.A. Bonch-Bruevich je jednou z mála oborově specifických telekomunikačních univerzit v zemi.

V rámci přednášky budou představeny topologie 2G/3G/4G sítí, hlavní výrobci zařízení a funkční bloky sítě, průchod autentizace a hovorů v komunikačních sítích, jádro sítě a rádiová část s přihlédnutím k rozložení frekvence zdrojů, byly diskutovány. Pokud jste vždy snili o tom, že se naučíte, jak funguje anténa zevnitř, pak je tato přednáška určena právě vám.

Přednáška 4. IoT software: co potřebujete vědět kromě hardwaru. Dmitrij Chudinov (Červené včely)

Zde jsme provedli experiment a uspořádali pro studenta „křest ohněm“. Proč ne? Podívejte se, tento příklad bude inspirovat ostatní. V naší posluchárně debutoval Dmitrij Chudinov, student 4. ročníku, inženýr v Red Bees (IoT R&D), absolvent platformy IoT AM. Dmitry prokázal široké znalosti stávajících platforem IoT a zkušenosti s prací s nimi.

Dmitry ve své přednášce hovořil o architektuře softwaru IoT, o tom, jak postavit a sestavit svou platformu, a také o tom, jakou gentlemanskou sadu potřebuje softwarový vývojář pro řešení IoT a kde osobně doporučuje začátečníkům začít.

Přednáška 5. Cloudové technologie v řešeních IoT. Kirill Svyatov (UlSTU)

O rozvíjení tématu cloudových technologií vystoupil na přednášce Kirill Svyatov, děkan Fakulty informačních systémů a technologií Uljanovské státní technické univerzity (Uljanovsk), naší partnerské univerzity. Kirill Valerievich na své přednášce zkoumal typické architektury softwarových řešení pro práci s daty v technologiích IoT, edge a cloud computingu na příkladu IBM Cloud. Druhou částí lekce byl workshop: byla implementována možnost vybudovat službu pro sběr, analýzu a vizualizaci dat přijatých ze zařízení internetu věcí pomocí bezkódového přístupu založeného na Node-RED v cloudovém prostředí IBM Cloud.

Velmi užitečná a velmi intenzivní lekce s ukázkou zařízení – myčky, která odesílá data. Bylo vysvětleno mnohé – základy práce s IBM Cloud na příkladu ukázky IBM Quickstart, NoSQL databáze Cloudant byla demonstrována se stručným komentářem, v čem spočívá podstata tohoto přístupu a jak se liší od standardních relačních databází ve vztahu k Úlohy IoT a konečně přístup k systému strojového učení IBM Watson a práci v Jupyter Notebooku. To znamená, že byl položen „most“ k dalším oblastem informatiky – máme školicí dráhu o AI na Samsung IT Academy.

Bonus: přednášky z tematických oblastí

Náš kurz jsme občas doplnili přehledovými přednáškami, které poskytují potřebné souvislosti. Koneckonců, je důležité nejen získat znalosti, ale také se dozvědět o praxi aplikace těchto znalostí v konkrétní předmětové oblasti.

„Inteligentní dopravní systémy Smart City“, Igor Ežkov (Softline)

Igor Ezhkov, vedoucí oddělení Inteligentních dopravních systémů společnosti Softline, nám představil koncept Smart City. Igora Gennadieviče známe dlouho; jednou jsme s ním vedli NB-IoT hackathon na rádiovém oddělení UrFU.

Co je to Smart City? Jde o chytré křižovatky, semafory, dohledové kamery, ale i něco víc: technologický přístup k urbanismu, který prostě nelze realizovat jako soubor nesourodých služeb. To vše má efekt pouze v kombinaci, kdy jsou data shromažďována a vizualizována na jediné platformě. Hlavní teze řečníka byla právě tato: není třeba znovu vynalézat kolo, studovat zahraniční zkušenosti v této oblasti, podívat se, jaké hotové platformy jsou k dispozici.

Bonus: přednášky a workshopy o technologii

Další možností je přednáška o konkrétní technologii, ať už jde o komunikační protokol, platformu nebo hardwarové zařízení. Toto je velmi cool formát, zvláště pokud je doprovázen workshopem.

„Interakce zařízení přes Bluetooth Low Energy“, Oleg Pekhov (TUSUR)

Na Tomské státní univerzitě řídicích systémů a radioelektroniky (TUSUR) je náš program realizován na Fakultě bezpečnosti. Proto není divu, že se na přednášce o BLE v rámci workshopu mluvilo o packet snifferu. V přednášce byly navíc rozebrány principy a vlastnosti technologie Bluetooth Low Energy, její odlišnost od klasického Bluetooth, typy zařízení a způsoby jejich připojení. Přednášku vedl Oleg Pekhov, odborný asistent na Katedře integrované informační bezpečnosti elektronických výpočetních systémů.

„Platforma SmartThings pro chytrou domácnost“, Tatyana Volkova (Samsung Research Center)

Přednášky se zúčastnil i autor tohoto textu. Rozhodl jsem se ve streamu ukázat, jak integrovat vlastní zařízení do platformy chytré domácnosti Samsung SmartThings. Zařízení je velmi jednoduché – „chytrá lampa“ založená na ESP8266, připojená k platformě přes WiFi. Zní to jednoduše, ale celá tato práce trvá asi 40 minut – musíte své zařízení zaregistrovat v rámci platformy, zkompilovat a nahrát firmware, nakonfigurovat schéma autorizace zařízení a provést výměnu klíčů. Vznikl z toho celý thriller. Ne všechno fungovalo napoprvé, ale stále to fungovalo.

Další plány

V tuto chvíli je náš přednáškový sál přibližně uprostřed. Jaké další přednášky máme v plánu:

1. Ekonomika systémů IoT od roku 2021
2. Životní cyklus projektu IoT
3. Kybernetická bezpečnost v IoT: Příklady zneužití
4. Jak víte, ve zkratce IoT písmeno S znamená zabezpečení.
5. Design a UX v řešeních IoT
6. Crash test vašeho projektu IoT: posouzení životaschopnosti nápadu
7. Existuje život po propuštění? Údržba systému IoT
8. Datová věda v IoT
9. Certifikace IoT: normy, předpisy atd.

Povedou je různí řečníci, včetně, nebojme se tohoto slova, jednoho monstra moderního vzdělávání IoT, ale záludnosti zatím neprozradíme: po skončení přednášky napíšeme další postupdate .

Kterých dalších důležitých témat jsme se nedotkli? Co v tomto tematickém plánu chybí? Své návrhy pište do komentářů – jak byste vytvořili ideální přednáškový program na internetu věcí pro začátečníky?

Sledujte přednášky v rámci streamů na YouTube kanálu Samsung IT Academy a prohlédněte si archiv v seznamu skladeb Samsung Innovation Campus – IoT Lectorium. Ptejte se našich lektorů, pište své komentáře. Nebo byste možná sami chtěli přednášet na své vlastní téma, které ještě nebylo vyhlášeno – jsme připraveni vám dát slovo!

Tatyana Volkova, kurátorka trati Internet věcí sociálního a vzdělávacího programu pro univerzity „Samsung IT Academy“