IOTPANORAMICA INTRODUTTIVA ALL’INTERNET OF THINGS

LE ORIGINI

• Telemetry & Telemetric systems → M2M → IoT

• L’espressione IoT fu coniata ed usata per la prima volta da Peter T. Lewis nel

Settembre 1985 in una conferenza a Washington DC.

• Nel 1999 K. Ashton (MIT) la utilizza come titolo di una presentazione ed

inizia a diffondersi.

• Prima di indicarli come IoT, si è spesso parlato degli stessi argomenti o di

aspetti strettamente correlati indicandoli con le espressioni:

• Pervasive Computing

• Ubiquitous Computing

• Mobilità del codice e dei dati

COS’È?

(Source: Wikimedia)

• IoT letteralmente significa rete delle "cose".

• In particolare: cose "intelligenti" (smart devices).

• "Marketing hype" per qualcosa già in atto da tempo.

• Differenze e similitudini con l’Internet a cui siamo abituati?

1. Stessa infrastruttura e, a volte, stessi protocolli di

comunicazione.

2. Focus sulle macchine/dispositivi/sensori (Sensor

Revolution).

3. Scarsa interazione con gli utenti.

4. Funzionamento autonomo (e.g., droni/SAPR).

5. Alto grado di specializzazione dei sistemi IoT (e.g.,

domotica, healthcare, automazione industriale,

automotive ecc.).

• Un’analisi condotta da McKinsey prevede che nel 2025 il

mercato IoT sarà stimabile in un valore di 6.200 miliardi di

dollari.

RETI DI DISPOSITIVI: SMART CONNECTIVITY

• La rete Internet fino ad oggi è stata finalizzata alla comunicazione fra persone (mediante PC,

smartphone, tablet, server, ecc.).

• In futuro sarà un’infrastruttura anche per entità non umane con comunicazione M2M.

• IoT: connettere in modo intelligente (smart) una grande varietà di oggetti per farli comunicare.

• Gli oggetti connessi devono essere univocamente identificabili (e.g., tramite un indirizzo IP).

• La rete di connessione può essere Internet, ma anche una rete proprietaria/chiusa.

• Molti oggetti connessi e comunicanti implicano:

• enormi quantità di dati: IoT come fonte di Big Data,

• più servizi automatizzati ed intelligenti,

• interazione minima con le persone.

THE "THINGS" IN IOT• Quali sono i tratti distintivi di una "cosa"?

1. deve contenere un ricevitore/trasmettitore wireless (Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee ecc.), ma ciò non

esclude la possibilità di connessioni via cavo;

2. deve possedere un indirizzo IP univoco;

3. deve essere dotata di un sensore o di HW in grado di svolgere un compito;

4. deve avere capacità di tipo store-and-forward (memoria interna);

5. deve essere low-power e low-bandwidth.

• Le entità connesse non devono essere inanimate: possono anche essere degli animali (cani,

gatti ecc.) o persone, dotati di transponder o impianti con le giuste caratteristiche.

• Quindi il numero di unità connesse è potenzialmente altissimo:

• Gartner stima che nel 2020 gli oggetti connessi saranno 26 miliardi;

• Si parla quindi di "Internet of Everything".

SENSORI E RACCOLTA DATI

• Grandissima varietà di sensori (Sensor Revolution):

• termometro,

• rilevatore di luminosità,

• barometro,

• bussola,

• giroscopio,

• accelerometro,

• …

• Tuttavia, una cosa per l’IoT non deve essere

necessariamente "fisica" (reale):

• può anche essere un dato (misurato da un dispositivo

fisico);

• ciò che è veramente importante sono i dati.

L’ESSENZA DELL’IOT• Il fatto che rende interessante l’IoT è che

• connettendo un numero sufficiente di sensori, dispositivi, computer si ottiene

• un sistema autonomo e coerente che può agire con una propria intelligenza artificiale (ambient

intelligence) per risolvere un problema, senza bisogno di una costante interazione con gli umani.

• Il risultato finale è qualcosa di più della somma delle sue parti.

LO SCENARIO APPLICATIVO DI IOT• Dispositivi (con sensori e ricevitori/trasmettitori wireless, raccolgono ed inviano

dati)

• Network backbone (collega i componenti)

• Applicazioni software (elaborano dati, prendono decisioni)

TIPOLOGIE DI RETE

• Big Three (tipologia hub-and-spoke):

• Cellular Network: wide area networking

• Wi-Fi: local area networking

• Bluetooth: personal area networking

• Altre soluzioni:

• Mesh network (tipologia peer-to-peer):

• ZigBee

• Soluzioni proprietarie:

• Sigfox

• Link Labs

• On-Ramp Wireless (Ingenu)

• Iotera

DATI

•Tre sfide:

• Raccogliere i dati (data harvesting/ingestion):

• connettere i dispositivi.

• Memorizzare i dati (data storage):

• DBaaS, soluzioni cloud-based.

• Analizzare i dati (data analysis), ovvero,

• come far fruttare i dati raccolti e memorizzati?

• figura professionale del Data Analyst

• Machine Learning

AREE PRINCIPALI DELL’IOT

• Home →

• Domotica (Smart Home),

• Smart Clothing,

• Smart Shopping,

• Smart Cars

• Enterprise → Smart office/manufacturing/warehousing/ transportation,

Industry 4.0

• Government → Smart Medecine, Smart City, Smart World, Smart

Warfare

IOT STAKEHOLDERS

Possibili beneficiari di tipo business dell’IoT:

• Aziende di Telecomunicazioni,

• Aziende di soluzioni per il Networking,

• Aziende Hi-Tech:

• Produttori di chip,

• Produttori di hardware (dispositivi, sensori ecc.),

• Produttori di batterie,

• Fornitori di servizi di cloud storage,

• Sviluppatori software

• Aziende in generale: automazione, manutenzione predittiva → Industry 4.0

• Big player: Google, Apple, Microsoft, IBM, …

DOMOTICA

• Una casa intelligente può essere dotata di:

• smart TV

• streaming media server

• frigoriferi/forni/lavatrici/… intelligenti

• termostati, rilevatori di fumo e sistemi di allarme

DRONI(SAPR: SISTEMA AEROMOBILE A PILOTAGGIO REMOTO)

• Utilizzi:

• Riprese aeree,

• Esplorazione aree pericolose,

• Trasporto oggetti (anche indoor),

• Raccolta dati ambientali,

• Agricoltura,

• Sorveglianza/Monitoraggio aree protette,

• Uso militare,

• …

AUTOMOTIVEFROM IOT TO IOV: INTERNET OF VEHICLES

• Avvento delle smart car:

• da 30 ad oltre 100 computer a bordo collegati a sensori per garantire sicurezza,

assistenza alla guida, affidabilità, comfort ecc.

• collegamento in rete: monitoraggio del traffico, calcolo del percorso ottimale,

• nel futuro: self driving car.

SMART WARFARE

• Tecnologia e guerra sono un connubio

particolarmente efficace.

• Nella guerra di quarta generazione l’IoT è

coinvolto nello sviluppo di:

• droni,

• armi/proiettili intelligenti,

• robot (autonomi),

• esoscheletri.

Raytheon SDB Smart Bomb

Railgun

Smart bullet sniper rifle

Legged Squad Support System

XOS exoskeleton DARPA Atlas Robot

MQ-9 Reaper hunter-killer drone.

SMART WEARABLE/CLOTHING/TEXTILES(WEARABLE TECH)

• Anni ’90: prime ricerche per integrare collegamenti elettrici e circuiti nei tessuti.

• In seguito si passò all’integrazione di sensori, attuatori ed interfacce nel tentativo di

includere un intero "wearable computer" → "smart garments".

• Qualunque oggetto "indossabile" dotato di un indirizzo IP e di un trasmettitore può essere

considerato wearable tech.

• Applicazioni:

• sorveglianza medica: acquisizione dei segnali vitali,

• stima dell’attività fisica negli sport,

• sistemi di sicurezza per militari e professionisti soggetti a rischi ambientali (e.g., vigili del fuoco).

• Problemi:

• il lavaggio degli indumenti danneggia i circuiti.

SITUAZIONE ATTUALE• Non è certamente un mercato "mainstream".

• Amazon tuttavia ha già online il suo Wearable Technology store.

• Scopo:

• rendere disponibili informazioni normalmente ottenibili da uno smartphone/tablet/computer

mediante cose che indossiamo;

• raccogliere, gestire e visualizzare dati “al volo”, lasciando le mani libere;

• non si offre nulla di più, ma soltanto in modo diverso/più comodo (senza dover maneggiare

smartphone le cui dimensioni stanno via via aumentando: schermi più grandi, chip più potenti,

maggiori necessità di dissipazione del calore).

• Chiave di volta tecnologica: miniaturizzazione di chip, sensori ecc.

• Orologi, fitness band, t-shirt possono agevolmente ospitare queste componenti

miniaturizzate.

TENDENZA (I)

•Valore previsto del mercato wearable tech: 70 miliardi di $

• Salute,

• Fitness,

• Informatica medica

• Entertainment:

• Google Glass

• Head Mounted Display (HMD).

TENDENZA (II)

Device 2015 2016 2017

Smartwatch 30.32 50.40 66.71

Head-mounted display 0.14 1.43 6.31

Body-worn camera 0.05 0.17 1.05

Bluetooth headset 116.32 128.50 139.23

Wristband 30.15 34.97 44.10

Smart garment 0.06 1.01 5.30

Chest strap 12.88 13.02 7.99

Sports watch 21.02 23.98 26.92

Other fitness monitor 21.07 21.11 25.08

Total 232.01 274.59 322.69

Fonte: Gartner (Gennaio 2016)

Forecast for Wearable Devices Worldwide (Millions of Units)

TENDENZA (III)

SMARTWATCH

• Nel 2013 ne sono stati venduti "solo" 2 milioni.

• Dal 2018 le previsioni indicano che se ne venderanno 90 milioni all’anno (prezzo medio di

200 $ → mercato da 18 miliardi di $).

• Cosa sono?

• alcuni sono soltanto orologi con un music player incorporato;

• altri si connettono in modo wireless allo smartphone per inviare e ricevere chiamate e testi e per

eseguire alcune app;

• altri ancora consentono di tenere sotto controllo il battito cardiaco ed altri parametri relativi

all’attività fisica;

• infine altri ancora consentono di memorizzare foto e video;

• oggi sono solitamente dipendenti dal collegamento con uno smartphone: nel futuro potranno

diventare dei dispositivi indipendenti.

SMARTWATCH

•Samsung Galaxy Gear

•Android Wear (Motorola Moto 360)

•Apple Watch

FITNESS TRACKERS• Casio OmniSync STB1000

• Fitbit Flex, One, and Zip

• Garmin Forerunner and Vivofit

• iHealth AM3

• Jawbone UP24

• Microsoft Band

• Misfit Shine

• Polar FT2, FT4, FT7, FT40, FT60, FT80, and Loop

• Samsung Gear Fit

• Withings Pulse O2

• OMsignal’s smart t-shirt with iPhone app

Microsoft Band

OMsignal’s smart t-shirt with iPhone app

Garmin Vivofit

Fitbit Zip

Sunfriend

SMART T-SHIRTS

• I tessuti aderenti ed elastici unitamente ad

adeguati sensori e trasmettitori permettono di

misurare pressione sanguigna, estensione dei

muscoli ecc. e di inviare tali dati ad uno

smartphone.

POSITION TRACKERS

•Dispositivi GPS miniaturizzati per essere applicati ad

indumenti e tracciare la posizione.

WEARABLE CAMERA

•GoPro

•Narrative Clip Camera

GLASSES

•Google Glasses

•Reckon Jet

HMD

•Virtual Reality/Augmented Reality

Microsoft Hololens

Oculus Rift

Cardboard

Glasses

SMART DIAPER

• Pannolini intelligenti

• Dotati di QR-code per

l’identificazione rapida tramite

fotocamera dello smartphone.

• Un’apposita app consente di

monitorarne lo stato.

• Grazie a delle patch che

cambiano colore, reagendo a

determinate sostanze (acqua,

proteine, batteri), possono

aiutare a determinare lo stato di

salute del bambino.

Source: Pixie Scientific

ELECTRONIC SKIN PATCH

• Monitoraggio di segnali vitali:

• Attività cardiaca

• Attività respiratoria

• Attività muscolare

• …

VERSO LE SMART CITY E LO SMART WORLD

• L’IoT, mediante l’integrazione progressiva di sensori, dispositivi e computer in rete, porta

inevitabilmente verso un mondo in cui (quasi) tutto è connesso e genera dati.

• Problematiche di controllo e privacy

• A chi appartengono i dati?

• Chi può raccogliere i dati e cosa può farne?

• I dati possono essere alterati/sottratti?

• Esempi di problemi cominciano ad esserci già oggi:

• Google ha raccolto dati sulla posizione degli utenti Android fino a novembre 2017 anche con i servizi di

localizzazione disabilitati.

• Tempo addietro erano stati scoperti la registrazione e l’invio di tracciati GPS anche dagli iPhone verso

Apple.

• In città come Singapore gran parte della superficie pubblica è controllata da almeno una telecamera

della polizia per la prevenzione del crimine.

• I siti di e-commerce tracciano tutto per profilare gli utenti e suggerire loro acquisti mirati.

LINK

• Alltop: http://internet-of-things.alltop.com/

• TechCrunch: https://techcrunch.com/topic/subject/internet-of-things/

• VentureBeat: https://venturebeat.com/tag/internet-of-things/