IoT-0/Inleiding IoT

Inleiding

Concepten en leerdoelen

• Internet of Things - als volgende stap in de ontwikkeling van het internet
• IoT-toepassingen: van sensordata naar beslissingen, met gebruik van Data Science en Artificial Intelligence
• IoT stelt andere eisen aan de communicatie (via het internet) dan het web

Van Internet van computers tot Internet of Things

Internet of computers

De eerste gebruikers van het internet waren universiteiten en onderzoeksinstellingen. Belangrijke toepassingen uit die periode zijn e-mail, file-transfer (ftp), remote login (telnet, nu ssh), en chat (IRC, internet relay chat). Deze periode zou je het "internet van computers" kunnen noemen: het internet werd vooral gebruikt om computers aan elkaar te verbinden, en bijvoorbeeld om op afstand toegang te hebben tot supercomputers.

Internet of people

In 1989/1990 vonden twee belangrijke ontwikkelingen plaats: het internet werd toegankelijk gemaakt voor commercieel gebruik; en Tim Berners-Lee maakte de eerste implementatie van het web, met als eerste browser "WorldWideWeb". In de periode 1990-2000 heeft dit geleid tot een revolutionaire ontwikkeling in het gebruik van het internet. Een volgende stap was de introductie van de smartphone: vooral de iPhone (2007) heeft de aanzet gegeven tot de smartphone als "persoonlijk internet apparaat". Dit leidt tot de opbloei van "sociale toepassingen" zoals Facebook en Twitter. Deze periode zou je het "internet van mensen" kunnen noemen: het internet verbindt niet alleen computers, maar ook mensen.

Internet of things

Een volgende stap in het internet is het "internet of things": door de ontwikkeling van de micro-elektronica is het mogelijk om zeer goedkope, kleine en draadloze internetverbindingen te maken. Hiermee kunnen allerlei "dingen" in het internet verbonden worden, ook als deze niet over een eigen stroomvoorziening beschikken. Het is nu mogelijk om computers, mensen en dingen via het internet aan elkaar te verbinden. Het aantal internetverbindingen neemt hierdoor explosief toe.

Andere ontwikkelingen in de ICT: Data Science, Artificial Intelligence

Het internet of things maakt het mogelijk om beslissingen te nemen op basis van de actuele situatie - in plaats van op basis van een historisch gemiddelde. De vele sensordata van het IoT moeten dan wel verder geanalyseerd en bewerkt worden. De ontwikkelingen op het gebied van Data Science (big data) en Artificial Intelligence sluiten hier goed op aan: hiermee kun je ruwe data omvormen tot zinvolle informatie. Vaak worden de sensordata hierbij gecombineerd met data en kennis over de context. Het combineren van de sensordata met diensten en data uit andere bronnen kom je bij veel IoT-toepassingen tegen.

In sommige gevallen worden de beslissingen op grond van de sensordata automatisch genomen, zonder tussenkomst van mensen. Dit kan bijvoorbeeld nodig zijn om snel genoeg te reageren in risicovolle situaties. Een dergelijke automatische verwerking stelt extra hoge eisen aan de sensordata en aan de verwerking hiervan.

Een voorbeeld van een dergelijke volautomatisch systeem is de Maeslantkering in de Nieuwe waterweg.

Voorbeelden van IoT-toepassingen

Het Internet of Things biedt ontelbare mogelijkheden; veel toepassingen moeten nog bedacht en ontwikkeld worden. We noemen enkele voorbeelden:

• domotica (huis-automatisering); voor verwarming (slimme thermostaat, voor beperken van het energieverbruik), tot verlichting (voor beleving en veiligheid) en beveiliging en toegang (slim deurslot, raamdetectoren, bewegingsmelders, camera's).
  • OpenHAB: https://www.openhab.org/
  • Domoticz: https://www.domoticz.com
  • Mozilla Project Things: https://iot.mozilla.org/
  • (e.v.a.)
• Vuilcontainer die meldt wanneer deze (bijna) vol is, zodat deze op tijd geleegd kan worden
  • https://www.pieterbas.nl/omrin-leegt-ondergrondse-containers-efficienter-door-stosag-koppeling/
  • http://www.bwaste.nl/news/techniek-is-er-voor-om-het-de-mens-gemakkelijker-te-makene2809d/
• Smart parking: Parkeerplaats die meldt wanneer deze vrij/bezet is
  • Ongeveer 8-30% procent van het verkeer in de binnenstad bestaat uit "zoeken naar een vrije parkeerplek"
    • http://shoup.bol.ucla.edu/Cruising.pdf
  • http://www.libelium.com/smart-parking-project-in-montpellier-to-relieve-traffic-congestion-and-reduce-car-parking-search/
• Slimme dijk
  • https://www.volkskrant.nl/binnenland/staatssecretaris-opent-slimme-dijk~a963283/
  • https://www.vpdelta.nl/nl/proeftuinen/smart-delta/sensordijk-1
• Connected Car en Smart Roads
  • communicatie tussen weg en auto, en tussen auto's onderling
  • sensoren in weg (infrastructuur) en in auto's
  • https://www.smart-industry.net/iot-smart-roads-paving-the-way/
  • https://medium.com/iotforall/7-connected-car-trends-fueling-the-future-946b05325531
• Smart Cities
  • o.a. verlichting; luchtkwaliteit; verkeer
  • http://www.connectedbaltics.com/wp-content/uploads/2018/02/CBSigfox_UseCase_for_Cities.pdf
• Smart factories/Industrie 4.0 (Duitse term voor "4e industriële revolutie", met o.a. Internet of Things)
  • o.a. predictive maintenance: "just in time" onderhoud;
  • https://www.zdnet.com/article/germanys-vision-for-industrie-4-0-the-revolution-will-be-digitised/
  • http://www.ioti.com/industrial-iot-iiot/how-industry-40-will-change-your-job
• Smart Grid (slim elektriciteitsnet)
  • o.a. slimme meters, slimme apparaten, hernieuwbare energie (wind, zon)
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Smart_grid
• Lokalisatie; IoT voor het bepalen van de positie van "dingen" (of mensen)
  • buitenshuis: combinatie met GPS
  • binnenshuis: beacons (bijv. op basis van BLE)
  • toepassing: deelfietsen (in bijv. Parijs); deelauto's

Enkele overeenkomsten tussen deze toepassingen

Veel IoT-toepassingen helpen je om betere beslissingen te nemen: beslissingen gebaseerd op (complete) data uit de actuele werkelijkheid, in plaats van op basis van gemiddelden van historische steekproeven. Bovendien kun je deze beslissingen sneller nemen, en in soms zelfs automatisch. Zo kun je allerlei vormen van verspilling voorkomen:

• licht in huis of op straat hoeft niet te branden als er geen mensen zijn;
• je hoeft halfvolle vuilcontainers niet in de route op te nemen;
• je hoeft niet meer naar een vrije parkeerplaats te zoeken (verspilling van tijd, brandstof en ruimte);
• je hoeft niet meer te zoeken naar een deelfiets: de app wijst je naar de dichtstbijzijnde fiets.
• (zelf aanvullen).

Andere toepassingen maken een betere aansluiting tussen vraag en aanbod mogelijk. Dit is in het bijzonder het geval bij het "smart grid": het aanbod van hernieuwbare energie varieert sterk (met het weer); als je slimme apparaten op het juiste moment aan- en uit kunt schakelen, kun je vraag en aanbod veel beter op elkaar afstemmen.

• voorbeeld: een vriezer kan van te voren "koude" opslaan, en hoeft dan niet (zwaar) te werken tijdens piekbelasting van het net;
• voorbeeld: een wasmachine hoeft niet op een vast tijdstip te werken - als de was vandaag maar gedaan wordt.

Het Internet of Things stelt eigen eisen aan de internet-communicatie

Het Internet of Things stelt andere eisen aan de communicatie dan het web. Dit betekent dat je andere soorten verbindingen (radio's) en protocollen nodig hebt.

P.M. verder uitwerken.

Persoonlijke en maatschappelijke gevolgen

P.M.

Samenvatting

Belangrijke punten:

• het internet of things is de meest recente uitbreiding van het internet: na computers en mensen verbindt het internet nu ook dingen (en dieren en planten);
• dit betekent dat dingen met elkaar kunnen communiceren (machine to machine, M2M), maar ook mensen en dingen of computers en dingen.
• de ontwikkeling van het internet of things is nog maar net begonnen: er zullen nog veel nieuwe toepassingen bedacht worden;
• de meeste toepassingen van het internet of things zijn bedoeld om beter/sneller/automatisch te kunnen beslissen en besturen, onder meer om de efficiëntie (verbruik van energie en materialen) en de veiligheid te verbeteren.
• het internet of things heeft gevolgen in je persoonlijke omgeving en op maatschappelijk niveau; naast positieve effecten zijn er ook risico's aan verbonden;
• de ontwikkeling van het internet of things staat niet op zichzelf: de ontwikkelingen op het gebied van Data Science en Kunstmatige Intelligentie maken de verwerking van de "dingen"-data en het nemen van beslissingen op grond van deze data mogelijk.

Opdrachten

Opdracht 1 - bestudeer een bestaande toepassing

Bestudeer (in een kleine groep) een IoT-toepassing uit de bovenstaande lijst (of een zelf gevonden toepassing). Beantwoord daarvoor de onderstaande vragen - en presenteer deze aan de andere groepen. (Verdeel de IoT-toepassingen over verschillende groepen in de klas.)

• hoe is de toepassing opgebouwd? Uit welke onderdelen bestaat deze (voor zover je kunt nagaan)?
• welke eisen stelt de toepassing aan de communicatie tussen de "dingen" en de rest (het internet)? In het bijzonder, welke eisen stelt de toepassing aan de:
  • bitsnelheid (geschat)?
  • latency (geschat)?
  • betrouwbaarheid?
  • beveiliging (security)?
  • heeft de toepassing draadloze communicatie nodig?
    • zo ja, welk bereik heeft deze draadloze communicatie nodig?
• is het "ding" altijd van stroom voorzien?
• wat zijn de voordelen van deze toepassing? voor wie?
• wat zijn de nadelen en risico's van deze toepassing? voor wie?
  • opmerking: de voordelen van een toepassing kunnen bij een andere groep terechtkomen dan de nadelen.