Internet of Things (IoT, internet věcí) představuje koncept vzájemně propojených zařízení, čidel, ovládacích prvků a služeb.
Na základě takto propojených zařízení, čidel, ovládacích prvků a služeb je možné budovat inteligentní systémy jako je inteligentní domácnost, inteligentní budovy, města, systémy zdravotní péče nebo prevence úrazů, sledování a diagnostika automobilů a podobně.
Nic nového pod Sluncem
Samotný koncept není nijak nový a jeho počátky sahají někam do 80. let minulého století. Do světa IoT bychom tak mohli řadit i běžně používané prostředky, jako je například dálkové spínání vícetarifových odběrů elektřiny (dříve noční proud) nebo dálkové ovládání domácí elektroniky. Teprve s rozvojem moderních počítačových technologií však tento koncept nabývá reálných obrysů zejména díky propojenosti a propojitelnosti „věcí“, standardizaci, pokroku při výrobě elektronických součástek, zejména v oblasti miniaturizace a velmi nízké spotřeby elektrické energie, technologiím bezdrátové komunikace a v neposlední řadě též díky explozívnímu nárůstu cloudových služeb. Odhaduje se, že v roce 2020 bude vzájemně propojeno kolem 30 miliard různých „věcí“ (Gartner, IDC). Podporu pro IoT systémy tak zařadili do svých cloudů všichni významní dodavatelé cloudových služeb. Výjimkou není ani IBM, která podporu pro IoT integrovala do své cloudové platformy IBM Bluemix.
Platforma IBM Bluemix
Platforma IBM Bluemix je komplexní cloudová platforma pro vývoj, provoz a správu všech typů aplikací (web, mobilní, big data, chytrá zařízení).
Bluemix poskytuje služby typu IaaS (Infrastructure as a Service) a PaaS (Platform as a Service).
Po stránce konzumace výpočetního výkonu lze vybrat mezi modely Cloud Foundry, Docker, OpenStack nebo OpenWhisk (FaaS – Function as a Service, též event driven nebo serverless).
Bluemix tak poskytuje svobodu volby pro výpočetní infrastrukturu a pro aplikaci lze zvolit ten nejvhodnější model abstrakce od infrastruktury. Bluemix umožňuje spuštění aplikačního kódu napsaného prakticky v libovolném programovacím jazyce řádově v několika málo minutách. Součástí prostředí je katalog obsahující více než 100 volitelných služeb pro snadnou adopci architektury mikroslužeb, včetně nástrojů pro integraci se zdroji mimo Bluemix (on-premise, jiný cloud) a prostředí pro správu API rozhraní (API economy). Bluemix obsahuje také integrované nástroje DevOps pro správu celého životního cyklu aplikace. A v neposlední řadě je výhodou také jednoduché zřízení přístupu a flexibilní cenový model.
Watson IoT
IBM Watson IoT Platform for Bluemix představuje komplexní platformu, která integruje nástroje pro snadnou tvorbu a implementaci řešení IoT. Platforma Watson IoT je implementována jako služba v Bluemixu a je vystavěna nad následujícími klíčovými oblastmi.
• Watson IoT Platform Connect umožňuje připojení koncových zařízení od jednoduchých čipů až po inteligentní spotřebiče k aplikacím a průmyslovým řešením. Dále umožnuje správu koncových zařízení, škálování pomocí cloudových služeb a napojení na analytickou část.
• Watson IoT Platform Information Management umožňuje transformovat a ukládat data IoT. Umožňuje konzumaci dat z různých datových zdrojů a platforem a jejich analýzu.
• Watson IoT Platform Analytics umožňuje zobrazení a analýzu dat v reálném čase. Umožňuje též použít nástroje pro kognitivní analytiku nad strukturovanými i nestrukturovanými daty.
• Watson IoT Platform Risk Management umožňuje správu rizika prostřednictvím přehledných dashboardů a pokročilých alertů. Umožňuje správu notifikací a incidentů z jedné konzole.
Watson IoT i zdarma
Pro využití platformy Watson IoT je zapotřebí především účet v Bluemixu. Ten si lze snadno zdarma zřídit na adrese https://bluemix.net. Po zalogování si uživatel vybere z katalogu službu Internet of Things Platform. Základní cenový plán (Free) umožňuje provozovat službu IoT Platform zcela zdarma v limitu pro 20 připojených zařízení a 100 MB zpracovaných dat měsíčně.
K běžící službě pak můžeme snadno připojovat zařízení IoT pomocí grafického rozhraní (Launch Dashboard, Add Device). Registrovat je možné jak samotná koncová zařízení, tak i IoT brány (gateway), které mohou sdružovat více koncových IoT zařízení. Platforma Watson IoT používá ke komunikaci primárně standardní protokol MQTT, nenáročný (lightweight) protokol pro předávání zpráv (messaging) na principu publish/subscribe, běžící nad protokolem TCP/IP. Připojit je možné zařízení, které používá protokol MQTT nebo HTTP (přes HTTP REST API) a které splňuje určité požadavky na přenášená data. Přenášená data mohou být v jakémkoli formátu, který podporuje standard MQTT. Nejčastěji jsou to JSON, Text a Binary. Koncových zařízení a senzorů IoT je celá řada, a proto IBM publikuje „recepty“, jak postupovat v jednotlivých konkrétních případech. Jste-li na pochybách, jak postupovat, stačí vyhledat stránky https://developer.ibm.com/recipes.
Pokud nemáte k dispozici konkrétní fyzické zařízení a chcete si vyzkoušet funkčnost platformy Watson IOT, můžete si v Bluemixu snadno vytvořit simulované zařízení pomocí šablony (Boilerplate) Node-RED. Simulované zařízení pak registrujete podobně jako reálné zařízení.
Vizualizace a analýza dat
Jakmile je zařízení registrováno do platformy Watson IoT a posílá data, můžete začít využívat další integrovanou součást platformy Watson IoT, a to vizualizaci a analýzu dat v reálném čase. Platforma Watson IoT obsahuje dva analytické nástroje. „Boards and Cards“ slouží k vizualizaci dat v reálném čase a „Rules and Actions“ zase umožňuje definovat akce spouštěné na základě procházejících dat podle předem definovaných pravidel.
Tabule (Boards) jsou v podstatě plochy, na které můžete umístit jeden či více lístků (Cards), které chcete mít pohromadě v jednom pohledu. Lístky pak představují vlastní pohled na konkrétní data ve formě různých grafů (sloupcový, bodový, koláčový, teploměr), tabulek, datových hodnot nebo prostých údajů o koncových zařízeních. Lístky také mohou obsahovat údaje o typech registrovaných zařízení a množství posílaných dat. Kromě předdefinovaných lístků je možné definovat i vlastní lístky. V neposlední řadě je možné tabule sdílet s kolegy v organizaci přes účty v Bluemixu.
Pomocí funkcionality „Rules and Action“ je možné, jak již bylo uvedeno, generovat pravidla a akce, které se aktivují, pokud přijímaná data vyhovují definovaným pravidlům. Rozhraní pro definici akcí a pravidel je intuitivní a umožňuje definovat široké spektrum akcí a logiku pro jejich spouštění. Akce a pravidla je možné spolu s grafy a dalšími daty umísťovat pomocí lístků na výše zmíněné tabule a tím je přehledně zobrazovat.
Rozšíření pomocí uživatelských aplikací
Služba Watson IoT Platform tedy umožňuje snadné a rychlé nasazení řešení pro svět IoT pomocí integrovaných funkcionalit. A pokud nestačí vlastnosti integrované přímo v platformě, nabízí tato platforma možnosti rozšíření pomocí vlastních aplikací pro konzumaci dat, ať už historických nebo dat v reálném čase prostřednictvím rozhraní HTTP REST API. Toto rozhraní podporuje řadu funkcí včetně hromadných operací nad registrovanými zařízeními, diagnostických operací a operací týkajících se využití dat. Při vytváření aplikací je možné s výhodou využít nejen vlastní prostředí Bluemixu, vhodné pro vývoj aplikací, ale i šablony (Boilerplates) a služby připravené pro oblast IoT v katalogu. Příkladem je šablona IoT for Electronics Starter, která na jedno kliknutí vyrobí prostředí, ve kterém lze připojovat k aplikaci simulované spotřebiče a vyzkoušet si jejich ovládání. Součástí je i klient pro mobilní telefon. K aplikaci je možné připojit i reálné spotřebiče a aplikaci modifikovat pro jejich ovládání. Šablony tak slouží jako dobrý výchozí bod pro vývoj vlastních aplikací.
Watson IoT Platform a bezpečnost
Jedním z problematických míst konceptu IoT je bezpečnost ve světle velkého množství dálkově komunikujících různorodých zařízení, často umístěných ve veřejném prostoru a komunikujících s centrálním ovládacím systémem přes Internet. Platforma Watson IoT proto implementuje bezpečnost připojení a komunikace jako důležitou součást její architektury. Architektura platformy Watson IoT je navržena tak, aby se zabránilo připojení neoprávněných zařízení. Jednotlivá zařízení se registrují do platformy Watson IoT pomocí kombinace deviceID/token. Token je možné generovat přímo z prostředí platformy Watson IoT a je bezpečně uložen jako jeho hash a nemůže být obnoven ani v případě prolomení přístupu k uživatelskému účtu. Přístupové údaje koncových zařízení mohou být také individuálně zablokovány. Stejná pravidla platí i pro klíče API. Platforma Watson IoT podporuje protokol TLS a certifikáty jako další bezpečnostní prvek pro komunikaci s IoT zařízením. Přístup k uživatelskému rozhraní je zabezpečen protokolem HTTPS s certifikátem, který zaručuje, že se připojujete k nefalšované službě Watson IoT Platform. Pro autentizaci uživatelského přístupu je možné používat též službu Bluemixu Single Sign On.
Platforma Watson IoT je externě certifikovaná podle standardu ISO 27001, který definuje postupy pro řízení informační bezpečnosti.