Chain of Things: Blockchain a internet věcí

Původně se zdálo, že ve světě internetu věcí budou spolu navzájem komunikovat výhradně stroje (M2M). Dnes sem ovšem stále více vstupuje lidský faktor.

Například v oblasti rozšířené reality nebo umělé inteligence. Ta v IoT hraje čím dál větší roli, ať už jde o strojové učení, zpracování přirozeného jazyka, rozpoznávání obrazu či rozhodování v neuronových sítích.

Rozšířená realita zase uživateli IoT zprostředkuje kontextově orientované vhledy reagující třeba na konkrétní dotazy. Příkladem může být takzvaná chytrá dokumentace se stohy manuálů, k dispozici v brýlích servisních techniků, jež pohotově zodpoví ad hoc dotazy typu: Jaký je při dnešním počasí správný tlak v potrubí?

Tedy mix uložených údajů se živými daty. Tyto aplikace mají využití ve výrobních procesech i v zákaznických službách.

Blockchain

Sbližování IoT s ostatními technologiemi však nekončí na úrovni aplikací. V architektuře internetu věcí se začíná významně prosazovat technologie blockchainu. Po síti distribuovaná, kódovaná a decentralizovaná databáze objektů, respektive bloků, vhodná pro bezpečnou realizaci stovek miliard transakcí, začíná vytlačovat standardní model architektur klient-server.

Internet věcí a blockchain jsou někdy označovány jako Chain of Things (CoT). Tyto dvě technologie jako by si byly předurčeny. Ve skutečnosti ale k jejich sbližování začíná docházet až nyní. Podle IDC však už v příštím roce bude 20 procent všech nasazených aplikací IoT realizováno na platformě služeb blockchainu. Tomu zas Gartner předpovídá byznys 176 miliard dolarů do roku 2025.

Technologie blockchainu, zaměřená původně na finanční transakce, zůstávala dlouho bez povšimnutí ostatních odvětví. Tady mu ale internet věcí dává doslova křídla. Například logistické řetězce se spoustou komplexních přesunů materiálových položek rovněž hledají prostředí s velkou mírou integrity a spolehlivosti. Přesuny zboží vyžadují stejně jako platební transakce možnost uložení většího množství úhrnných záznamů v konzistentním a transparentním - tedy neměnném a nesmazatelném stavu. Navíc se stejnou potřebou rozprostřené enkrypce, kde se celková informace nekoncentruje v jednom ústředním bodě.

Blockchain má v současnosti ale mnohem širší záběr. Začíná se o něm mluvit jako o webu nové generace, který sem opět vnese svobodného ducha, zajistí uživatelské soukromí a narovná dnes tak zmatený pojem sdílení, viz například služby Uber. V tom všem se opět vhodně doplňuje s internetem věcí.

Ani technologie blockchainu ale zatím není dokonale připravená. Momentálně běží na více platformách od různých firem. Vzájemné sladění těchto řetězců a využití jejich silných stránek je pro účely IoT dalším nutným krokem na cestě k reálné integraci. To se však již děje.

Start-upy i mastodonti

Singapurská firma z oblasti blockchainu, Qtum, vyvíjí platformu pro IoT, jež spojuje ethereum smart kontrakty s produkčním blockchainem bitcoinu. V lednu Qtum ohlásila v Číně společnou iniciativu s výzkumným centrem 360 Blockchain a nadací BTN zaměřenou na urychlení rozvoje funkcionality blockchainu pro ekosystém internetu věcí.

Na pomezí dvou horkých technologií - blockchainu a IoT se pohybuje celosvětově více start-upů, za jejichž zády vystrkují růžky velké korporace. Tak je tomu třeba u korejského start-upu HDAC (Hyundai Digital Asset Currency), který staví svůj vlastní blockchain pro IoT. Nadnárodní kolos Shell zase v lednu vstoupil do londýnského start-upu Applied Blockchain s vidinou brzké digitalizace celého těžařského odvětví. Celá platforma blockchain má koneckonců k těžařství blízko. Razantní aktivity v CoT vyvíjí také stará dobrá "Velká modrá" - IBM.

Existuje několik dobrých důvodů pro hromadné nasazení chytrých strojů a zařízení přes blockchain. Pokud totiž předpovědi o desítkách miliard připojených zařízení IoT bereme vážně, je dost dobře možné, že technologický souběh blockchainu a internetu věcí bude přímo nutností.

Konektivita

Internet věcí musí dál rozšiřovat své schopnosti pro zajištění rychlého a spolehlivého spojení za všech okolností. Zřejmě se nic nestane, když domácí Amazon Echo dočasně ztratí konektivitu, pokud však flotila autonomních vozidel, byť na okamžik, ztratí signál, může dojít ke katastrofě.

Cloudové služby neunesou vysokou zátěž datového toku, neustále se navyšujících počtů připojených zařízení a narazí na své výkonnostní limity. To blockchainu díky distribuované architektuře nehrozí. Místo datového centra se tu nabízí zesíťovaná úložiště se stovkami (ale třeba i tisícovkami či miliony) serverů a dalších síťových komponentů, což dává nebývalý komfort pro rychlost a dostupnost přenášených dat. Selhání jednoho či více serverů tu nemá vliv na funkci celku.

Dohled/transparentnost

Trvale nezměnitelný záznam v blockchainu garantuje transparentnost datových transakcí probíhajících mezi sítěmi vlastněnými a spravovanými různými organizacemi. Monitoring a analýzu aktivit může provádět každý, kdo je oprávněn připojit se k síti. Při poruše umožní záznam snadnou identifikaci chyby a přijme nápravná opatření.

Důvěryhodnost

Bez privátních klíčů pro zápis, jež v blockchainu drží počítače, případně stroje, nemůže žádný uživatel libovolně přepsat záznam. Sofistikovaná enkrypce a decentralizovaná databáze bez potřeby centrální autority zajišťují rovné prostředí všem zúčastněným stranám. Stroje bez potřeby lidského zásahu spolehlivě zaznamenají detaily prováděných transakcí.

Smart kontrakt

Technologie blockchainu vnesla progres do smluvního jednání skrze počítačové algoritmy. To se příznivě projevilo na jejich dohledatelnosti, prokazatelnosti a zejména neměnnosti. Instance smart kontraktu umožňuje sjednávání dohod, jež nabývají platnost při splnění domluvených podmínek, například systémová autorizace platby po dodávce smluvené služby.

Bezpečnost

Blockchain má potenciál výrazného zlepšení celkové bezpečnosti internetu věcí, kde se tomu dosud z důvodu úsporných komunikačních protokolů nevěnovala dostatečná pozornost. Přitom data generovaná přes IoT jsou často velmi osobní - chytré domácí přístroje mají přístup k důvěrným informacím z oblasti našeho soukromí a denních návyků. Přesto jde o údaje, které je nutné sdílet s jinými servery a službami, což otevírá příležitostí pro další napadení. V oblasti B2B jsou podniková či government data zase dostatečně citlivá pro to, abychom se vážně zabývali bezpečnostními riziky, třeba v boji proti hospodářské kriminalitě, nekalému konkurenčnímu boji či praktikám hybridní války.

Příklady z praxe

Fakt, že technologie blockchainu garantuje převod finančních prostředků bez potřeby bankovního styku, je zajímavý i pro globalizované logistické řetězce. To je také důvod, proč australský výrobce vozidel Tomcar platí své dodavatele v kryptoměně.

V potravinářském průmyslu je zase nezbytné mít naprosto přesné záznamy pro vysledování každého z nabízených produktů až k jeho zdroji. Proto americký Walmart využívá IoT a blockchain k monitoringu veškerých údajů, například ohledně vepřového masa dováženého z Číny. Díky těmto technologiím mají detailní záznamy o každém kusu zboží. Kromě přesných časových dispozic též o tom, odkud pochází, kde bylo nakoupeno, zpracováno, kudy převáženo a za kolik prodáno. Ostatní řetězce jako Nestlé či Unilever používají blockchain a IoT pro podobné účely.

Ke kombinaci internetu věcí s blockchainem vzhlíží s nadějí i ropný a plynárenský průmysl. I zde mohou být tyto technologie s výhodou nasazovány za účelem monitoringu a trasování těžby a přepravy uhlovodíků od vrtů až ke spotřebitelům. Smart kontrakty ukotvené v platformě blockchainu spolu s nově vznikajícími aplikacemi na bázi umělé inteligence mohou automatizovat celou řadu transakcí, k nimž při těžbě a distribuci dochází - fyzické převody a prodeje komodit od producentů k prodejcům, od rafinerií až ke spotřebitelům.

Anketa

Jaké jsou vaše aktuální reference v oblasti nasazování IoT technologií?

Martin Jirmann, CEO, Abra Software:

V současné době využíváme IoT pro měření teploty a vlhkosti při výrobě, měříme koncentraci CO₂ v kancelářích, sledujeme obsazenost zasedacích místností a měříme také parametry serverů, jejichž správu zajišťujeme pro naše zákazníky. Pro ukázku možností IoT ve spojení s ERP systémem Abra Gen jsme také v minulém roce realizovali projekt Abra Car. Vyrobili jsme vlastní elektromobil, který jsme osadili různými IoT čidly (např. měříme obsazenost sedaček, kapacitu baterie, rychlost či polohu auta) a data ukládáme do Abra Gen. Ukázkovou úlohou je např. měření doby obsazenosti auta s následným automatickým vystavením faktury, což je klasická úloha pro car sharing. Pravda nicméně je, že naši zákazníci si ještě neumí představit obrovské možnosti, které jim svět IoT ve spojení s ERP systémem může přinést.

Václav Duda, IoT consultant, Actum:

V současnosti se zaměřujeme na oblast výroby a maloobchodu. Zákazníky v maloobchodu zajímá zejména zvýšení efektivity pracovní síly, například při doplňování zboží. Očekávané úspory se zde pohybují v jednotkách procent, ale to při nákladech na pracovní sílu jsou ohromné částky. Pro získání dat používáme technologie UWB, BLE a další.

U zákazníků z výrobní sféry řešíme zejména sběr a vyhodnocení dat z jednotlivých strojů a výrobní linky. Data ukládáme do cloudu, kde používáme machine learning a statistické nástroje pro zpracování a vyhodnocení. U starších strojů je často komplikované dostat kompletní produkční real time data, proto s nimi často podniky nepracují. Primárním úkolem je zvýšení efektivity výroby, redukce prostojů a předcházení výpadkům. V ideálních případech můžeme mluvit o úsporách až 10procentní kapacity.

Milan Zíka, viceprezident pro technologie, Vodafone:

Vodafone na konci loňského roku dokončil celonárodní pokrytí sítí NB-IoT (Narrow Band Internet of Things), která by měla umožnit masivní rozvoj projektů v oblasti IoT. V loňském roce Vodafone zahájil pilotní testování technologie NB-IoT a zúčastnily se jej především firmy, které již využívají globální datovou SIM Vodafonu. Mezi nimi například společnosti Jablotron, Landis+Gyr, Spaceti, Fiedler a Ústav telekomunikací VUT Brno.

Letos v březnu již představily Vodafone a Veolia Energie ČR první komerční projekt v síti NB-IoT v České republice. Na tisíc inteligentních měřicích přístrojů tepla bude instalováno a připojeno do NB-IoT sítě zpočátku v Praze a Ostravě a bude kontrolovat spolehlivost a bezpečnost dodávky tepla zákazníkům žijícím v těchto lokalitách.

Vladimír Karpecki, senior konzultant, Minerva ČR:

Jako příklad můžeme uvést on-line sběr dat z vozidel s využitím mobilní sítě pro ASW Plantour pro plánování dopravy (konkrétně modul TrackManager). Na každém vozidle je instalována mobilní jednotka, která odesílá data o aktuální pozici a provozních údajích a umožňuje on-line sledování vozidla na trase, identifikace zastávek u zákazníka, otevírání dveří/vykládku, sledování teploty v nástavbě, sledování provozních ukazatelů VOZ přes FMS sběrnici a vyhodnocení plánované trasy v porovnání se skutečností.

Z posledních projektů můžeme uvést sběr dat z výrobních technologií pro vyhodnocení OEE v rozšiřujícím MES modulu QAD ERP. Data jsou automaticky získávána ze strojů třemi různými způsoby - prostřednictvím OPC Serveru (roboty ABB), externích PLC/IO jednotek (lisy Schuler) a prostřednictvím specializovaného systému pro sběr dat HNC monitoring (z obráběcích center Trimill).

Článek a anketa byli publikovány v dubnovém čísle magazínu ICT revue.