Дмитрий Корзун рассказал об «умном» доме, рисках и перспективах

− Дмитрий Жоржевич,  у Вас много публикаций, посвященных теме «Интернет вещей». Почему такой интерес к этому и когда он появился?

Исследованиями и разработками интернет-систем я начал заниматься еще в 1996 году под научным руководством Юрия Анатольевича Богоявленского на кафедре информатики и математического обеспечения ПетрГУ. В результате, в 2002 году мной в СПбГУ была защищена кандидатская диссертация, связанная с разработкой оригинального математического метода для идентификации структуры трафика в интернет-канале. Сейчас такие методы выделены в отдельное направление интеллектуального анализа данных (от англ. data mining) для технологий больших данных и интернет-сенсорики. В течении 10 лет с 2006 года участвовал в качестве приглашенного ученого из ПетрГУ в научных проектах Хельсинкского института информационных технологий, где, собственно, напрямую занимался научными исследованиями и разработками технологий «Интернета вещей». На основе этого и при активном содействии Ассоциации открытых инноваций FRUCT (создана корпорацией Nokia, ныне является независимой организацией) удалось в ПетрГУ сформировать отдельное научное направление по технологиям и приложениям «интернета вещей». Это направление ведет активную работу, затрагивает множество прикладных областей (образование, производство, история, медицина и др.) и выходит на задачи искусственного интеллекта. При непосредственном участии ученых ПетрГУ получено более сотни международных публикаций.

− Что такое «Интернет вещей», как он устроен, что объединяет, как функционирует?

Изначальное понимание «Интернета вещей» - любой физический объект (т.е. любая вещь, напр.: стол, дверь, здание, ботинок, кофеварка) может стать автономной «компьютерной» системой (вычислительным устройством) с доступом к глобальной сети Интернет. Это означает, что такая «вещь» выполняет не только привычные человеку функции своего предназначения (напр.: дверь открывает и закрывает, кофеварка варит кофе), но может передавать через интернет информацию о себе другим и, наоборот, получать от других информацию (напр.: через смартфон хозяин может посмотреть, открыта дверь или закрыта, а кофеварка может сообщить, что кофе готов, американо, объем 120 мл, температура +64 по Цельсию).Это понимание интернета вещей достаточно быстро трансформировалось в концепцию, связанную с искусственным интеллектом. Если «вещь» может передавать и получать информацию, то она должна быть способна понимать свои действия по работе с этой информацией, т.е. «вещь» становится «умной» (напр.: дверь открывается, когда приближается хозяин, а кофеварка начинает готовить крепкий эспрессо, когда ужин приближается к десерту). Этот интеллект реализуется компьютером, который встроен в эту вещь или находится рядом. Аппаратно-программная часть реализует следующие дополнительные функции, которые обеспечивают интеллект или умность вещи.

1. Сенсорика: вещь с помощью датчиков может наблюдать свое состояние и ситуацию вокруг (напр.: дверь распознает приближение человека – компьютерное зрение, а кофеварка принимает указания от человека для формирования расписания – удаленно, со смартфона).
2. Обработка данных (вычисления): вещь может обрабатывать данные, получаемые от датчиков или через интернет, и принимать решения по своим действиям (напр.: дверь распознает пожарную ситуацию и открывается для эвакуации людей из помещения, а кофеварка понимает пожелания конкретного человека и готовит предпочитаемый кофе).
3. Взаимодействие с другими: вещь может делится своими знаниями с другими через интернет (напр., дверь распознает несанкционированный вход и сообщает хозяину и полиции, а кофеварка заказывает зерновой кофе в интернет-магазине).

Таким образом, возникает множество «умных» вещей вокруг человека. Одна вещь может состоять из множества других вещей (напр.: в умном доме есть умные двери и умные кофеварки), которые взаимодействуют друг с другом, создавая более сложные формы искусственного интеллекта. Такой вариант искусственного интеллекта называют «окружающим интеллектом» - от англ. Ambient Intelligence (AmI).

− Как Вы считаете,  период самоизоляции, дистанционного обучения, работы, ускорит процесс внедрения в нашу жизнь «Интернета вещей» (IoT)?

Процесс внедрения интернета вещей в нашу жизнь и в обычных условиях шел крайне быстро. В текущей ситуации, люди вынужденно должны общаться друг с другом, соблюдая дистанцию, а значит появляются посредники на основе технологий интернета вещей.

Одним из перспективных направлений внедрения IoT в дистанционные виды работы и обучения являются т.н. интеллектуальные залы. Научные основы таких систем и прототипы технологических решений разрабатываются в том числе и в ПетрГУ. Интеллектуальный зал создает цифровое окружение человека для обеспечения совместной деятельности людей, находящихся как в одном помещении, так с их удаленным участием. При этом, люди видят участие друг друга (через смартфоны, видеоэкраны, аудио-сопровождение, виртуальные образы и пр.), обмениваются информацией, генерируют идеи, совместно прорабатывают решения.

− Используете ли Вы возможности IoT в своей жизни? Каким образом?

Возможности IoT дополняют и усиливают возможности человека. Например, человек давно использует очки для функции зрения. Аналогично, IoT позволяет, например, посмотреть, что происходит или происходило в вашей машине, если вас там нет, где сейчас ваша машина, т.е. вариант «умной сигнализации». Также мечтаю об умной кофеварке, но пока производители бытовой техники не пускают программистов свои программы писать.

Существенную часть моей жизни занимает образовательный и научный процессы университета. Перспективные возможности IoT для меня проявляются и в этих процессах. Так, в апреле этого года студенты и ученые ПетрГУ успешно дистанционно продемонстрировали свои результаты исследований в области интернета вещей на 26-й международной конференции FRUCT (см. https://cs.petrsu.ru/news/2020/fruct26.php.ru).

− Чем полезен «Интернет вещей» человеку?

В качестве примера, ПетрГУ вместе с рядом индустриальных партнеров (GS Nanotech, Петрозаводскмаш) ведет сейчас разработку проекта, который позволяет сделать умными производственное оборудование (напр., станок). В результате, «умными» становится процессы работы и обслуживания станка. Если образно, то станок может «рассказать» сотрудникам о себе, например:

- нужно заменить деталь не позднее чем через неделю;

- нужно проверить и смазать определенный агрегат;

- нерационально загружен задачами производства продукции;

- при своем обслуживании напомнит сотруднику, если тот не провел обязательную технологическую операцию.

В результате, время человека высвобождается от такой работы по сбору «исходных данных», и человек свои аналитические возможности использует для решения задач на основе уже собранных данных.

− Что значит «умный» дом?

Представьте, что привычные домашние функции, для выполнения которых требовалось явное участие человека (физическое воздействие), в доме стали выполняться по вашему желанию, персонализировано и ненавязчиво. Вы подъезжаете к дому, а кофеварка начинает готовить вам кофе. Вы выходите из дома, и двери закрываются сами. Ваш холодильник понимает, какие продукты нужно купить на ближайшую неделю. Семьей вы сидите у телевизора, просматриваете фото и видео записи, и совместно составляете план очередного семейного праздника. Вас в доме окружают привычные вам вещи, но эти вещи становятся способными передавать вам информацию, рассказывать о себе, давать вам рекомендации по их использованию.

− Где может применяться? Как может использоваться в бизнесе, работе административных учреждений?

Трудно сейчас найти область деятельности человека, где нельзя применить технологии интернета вещей. В частности, в ПетрГУ ведутся исследования и разработки для следующих задач цифровой экономики, цифрового общества и цифрового образования. Цифровые окружения для совместной деятельности людей. Помещение становится цифровым и виртуальным (удаленное участие). Люди видят участие друг друга (через смартфоны, видеоэкраны, аудио-сопровождение, виртуальные образы и пр.), обмениваются информацией, генерируют идеи, совместно прорабатывают решения. Таким образом, вещи вокруг людей помогают (ассистируют) людям понять друг друга и вместе решить задачу. Цифровые окружения можно настраивать под конкретные предметные области.

Например, умный дом – вещи в доме помогают семье выполнять повседневные функции, автоматизируют часть рутинной работы по получению информации. Умный город – гость или житель города также попадает в цифровое окружение города, где вещами являются здания, магазины, кафе, достопримечательности, информационные услуги администрации города. Все эти могут начать «рассказывать» человеку о себе (напр., рекомендовать, где рядом купить со скидкой памятный сувенир и выпить чашечку горячего кофе).

Умный музей – посетители и сотрудники музея могут получать персонализировано получать информацию об экспонатах, в том числе, с отбором наиболее интересной для данного человека, с рекомендациями, что еще можно посмотреть в музее, с возможностью оставить в музее свою информацию, если человек ей владеет.

Умные материалы и микроэлектроника. Материалы, из которых изготавливаются вещи, становятся компьютерами: могут измерять свое состояние и ситуацию вокруг (сенсорика, мониторинг), анализировать эти данные (вычисления, извлечение информации из данных мониторинга) и использовать результаты для принятия решений (интеллект вещи, получение информации из данных и передача ее человеку для принятия им решений).

Таким образом, человек получает аналитическую информацию о состоянии вещей и даже рекомендации, что лучше сделать в текущей ситуации. Очевидно, что такие технологии можно применять в представленных выше цифровых окружениях для совместной деятельности людей. Промышленный Интернет вещей для задач диагностики технического состояния и условий эксплуатации производственного оборудования (станок). В результате, станок начинает «понимать себя», т.е. может сообщать человеку о своем «самочувствии», рекомендовать заменить или проверить агрегаты. При этом, директор предприятия и любой другой ответственный сотрудник из любого места в любой момент времени может получить эту информацию (т.е. из первых рук, а не через персонал). Аналогично, обслуживающие сотрудники получают возможность «общаться» со станком во время его обслуживания (напр., настройка работы или замена детали), как это происходит в медицине, когда врач спрашивает пациента на предмет жалоб на самочувствие.

 − Какие есть опасности для человека? Риски?

Известно, что любая технология может быть использована не только во благо, но и во вред. К сожалению, всегда найдутся те, кто будет использовать новую технологию таким образом, чтобы улучшить свою жизнь за счет других.

Очевидный риск – это кибербезопасность. Проблема не в том, что вещь становится умной (т.е. может создаться ощущение, что вещи смогут придумать, как навредить человеку), а в том, что появляется способ получения различной информации о жизни человека, в том числе и персональной. 

− Какие недостатки еще существуют в системе IoT?

Мы умеем уже достаточно хорошо собирать и накапливать данные (сенсорика). Мы плохо умеем обеспечивать их безопасность, т.е. кто-то может воспользоваться ими в своих целях. Мы плохо умеем извлекать из этих данных информацию (т.н. аналитика больших данных), в том числе прогнозную информацию. Умная вещь должна давать рекомендации (информационный сервис), а человек принимает решения на их основе. Для этого человеку важно не только понимать смысл этих рекомендаций, но и как эти рекомендации получены, насколько им можно доверять.

− Каким  Вам видится его будущее?

Плотная интеграция "Интернета вещей" с искусственным интеллектом. Последний подразумевает, что анализ данных (вывод информации из данных) выполняется на основе имитации когнитивной функции человека, т.е. направлен на получение результата сопоставимого с результатом интеллектуальной деятельности человека. Это создает пространство для окружения человека разнообразными информационными сервисами, которые чувствительны и отзывчивы к присутствию людей (т.е. понимают, какие есть потребности у человека). Сервисы являются ассистентами, которые помогают человеку принимать решения. Помощь заключается в предоставлении «информации» (что полезно) и «знаний» (как применить имеющуюся информацию). Умный сервис обеспечивает также поддержку «мудрости» (разумность применения). Так, человеку дается не просто рекомендация, а несколько возможных вариантов с оценкой эффекта каждого.