Prakiraan Berkabut untuk Industrial Internet of Things

Tanda-tanda di I-280 di semenanjung San Francisco menyatakannya sebagai "Jalan Tol Terindah di Dunia". Paling bagus saat kabut menyelimuti bukit menuju lembah, seperti pada foto yang saya ambil musim panas lalu.

Kabut itu tidak hanya cantik, tetapi juga lemari es alami yang bertanggung jawab atas cuaca California yang terkenal sempurna. Awan di tempat yang tepat menghasilkan keajaiban.

Apa itu Kabut?

Ini adalah analogi yang sempurna untuk masa depan komputasi Industrial Internet of Things (IIoT) yang akan datang. Dalam cuaca, kabut sama dengan awan, hanya dekat dengan tanah. Dalam IoT, kabut didefinisikan sebagai teknologi cloud yang dekat dengan berbagai hal. Tidak ada istilah yang tepat, tetapi itu benar dalam kedua kasus:awan di tempat yang tepat bekerja dengan sangat baik.

Konsorsium industri utama, termasuk Industrial Internet Consortium (IIC) dan OpenFog Consortium, bekerja keras untuk mendefinisikan masa depan ini dengan lebih baik. Semua setuju bahwa banyak aspek yang mendorong kesuksesan cloud yang spektakuler harus melampaui pusat data. Mereka juga setuju bahwa dunia nyata juga mengandung tantangan yang tidak ditangani oleh sistem cloud. Mereka juga bandel tentang nama dan posisi merek; lihat bilah sisi untuk peta cuaca cepat. Dengan nama apapun, kabut, atau komputasi tepi berlapis, sangat penting untuk pengoperasian infrastruktur industri.

Mungkin cara terbaik untuk memahami kabut adalah dengan memeriksa kasus penggunaan nyata.

Contoh:Alat Kesehatan Terhubung

Pertimbangkan dulu masa depan sistem medis cerdas yang akan datang. Masalah mengemudi adalah fakta yang mengkhawatirkan:tanggal ^ke-3 penyebab utama kematian di AS adalah kesalahan rumah sakit . Terlepas dari protokol ekstensif yang memeriksa dan memeriksa ulang asumsi, alarm perangkat, pelatihan tentang kelelahan alarm, dan pengalaman bertahun-tahun, kebenaran yang menyedihkan adalah bahwa ratusan ribu orang meninggal setiap tahun karena miskomunikasi dan kesalahan. Semakin jelas, mengkompensasi kesalahan manusia dalam lingkungan yang sedemikian kompleks bukanlah solusi. Cara terbaik adalah menggunakan teknologi untuk merawat pasien dengan lebih baik.

Standar Lingkungan Klinis Terpadu adalah upaya terdepan untuk menciptakan sistem terdistribusi yang cerdas untuk memantau dan merawat pasien. Ide utamanya adalah untuk menghubungkan perangkat medis satu sama lain dan ke fungsi komputasi "pengawasan" yang cerdas. Supervisor bertindak seperti anggota tim perawatan yang tak kenal lelah, memeriksa status pasien dan dengan cerdas memperingatkan perawat manusia atau bahkan mengambil tindakan mandiri saat ada masalah.

Pengawas menggabungkan dan menganalisis pembacaan oksimeter, kapnometer, dan respirator untuk mengurangi alarm palsu dan menghentikan infus obat untuk mencegah overdosis. “Databus” DDS menghubungkan semua komponen dengan pengiriman real-time yang andal.

Ini terdengar sederhana. Namun, pertimbangkan tantangan dunia nyata. Masalahnya bukan hanya kecerdasan. Perangkat medis saat ini tidak berkomunikasi sama sekali. Mereka tidak tahu bahwa mereka terhubung dengan pasien yang sama. Tidak ada cara yang jelas untuk memastikan konsistensi data, pemantauan staf, atau operasi yang andal.

Parahnya, diagram di atas hanya satu pasien. Itu bukan realitas rumah sakit; mereka memiliki ratusan atau ribuan tempat tidur. Pasien berpindah antar kamar setiap hari. Lingkungan mencakup campuran jaringan kabel dan nirkabel. Menemukan dan menyampaikan informasi dalam lingkungan yang kritis terhadap pengobatan adalah tantangan yang luar biasa.

Lingkungan rumah sakit yang realistis mencakup ribuan pasien dan ratusan ribu perangkat. Teknologi pemantauan yang andal harus menemukan pasien yang tepat dan menjamin pengiriman data pasien tersebut ke analisis atau staf yang tepat. Pada peta konektivitas di atas, setiap titik merah adalah “simpul perutean kabut”, yang bertanggung jawab untuk meneruskan data yang benar ke lapisan berikutnya.

Skenario ini memperlihatkan kebutuhan utama untuk sistem kabut berlapis. Sistem kompleks seperti ini harus dibangun dari subsistem hierarkis. Setiap subsistem berbagi data internal, dengan aliran data yang mungkin kompleks, untuk menjalankan fungsinya. Misalnya, ventilator adalah perangkat kompleks yang mengontrol aliran gas, memantau keadaan pasien, dan memberikan bantuan pernapasan. Secara internal, ini mencakup banyak sensor dan motor serta prosesor yang berbagi data ini. Secara eksternal, ini menyajikan antarmuka yang jauh lebih sederhana yang menyampaikan keadaan fisiologis pasien. Masing-masing dari ratusan jenis perangkat di rumah sakit menghadapi tantangan serupa. Sistem komputasi kabut harus bertukar informasi yang benar ke atas rantai di setiap tingkat.

Perhatikan bahwa kasus penggunaan ini bukan kandidat yang baik untuk teknologi berbasis cloud. Mesin ini harus bertukar aliran data real-time yang cepat, seperti bentuk gelombang sinyal, untuk membuat keputusan dengan benar. Selain itu, kesehatan pasien juga dipertaruhkan. Dengan demikian, setiap komponen penting akan membutuhkan koneksi yang sangat andal dan bahkan implementasi yang berlebihan untuk failover. Kegagalan tersebut harus terjadi dalam hitungan detik. Tidak aman atau praktis untuk mengandalkan koneksi jarak jauh.

Contoh:Mobil Otonom

"Mobil tanpa pengemudi" adalah inovasi paling mengganggu dalam transportasi sejak "kereta tanpa kuda". Mobil dan truk Autonomous Drive (AD) akan mengubah kehidupan sehari-hari dan ekonomi dengan cara yang sulit dibayangkan. Mereka akan memindahkan orang dan barang lebih cepat, lebih aman, lebih murah, lebih jauh, dan lebih mudah daripada mobil "bio-drive" primitif abad lalu. Dan dampak ekonominya menakjubkan; 30% dari semua pekerjaan AS akan berakhir atau berubah; truk, pengiriman, kontrol lalu lintas, transportasi perkotaan, penitipan anak &orang tua, hotel pinggir jalan, restoran, asuransi, badan mobil, hukum, real estat, dan rekreasi tidak akan pernah lagi sama.

Perangkat lunak mobil otonom menukar banyak jenis dan sumber data. Sensor video dan Lidar memiliki volume yang sangat tinggi; sinyal kontrol umpan balik cepat. Infrastruktur yang andal mengirimkan informasi yang tepat ke tempat yang tepat pada waktu yang tepat membuat pengembangan sistem menjadi lebih mudah. Dengan demikian, kendaraan tersebut menggabungkan kinerja sistem tertanam dengan kecerdasan cloud…alias kabut.

Kendaraan cerdas adalah sistem terdistribusi yang kompleks. Sebuah mobil otonom menggabungkan visi, radar, lidar, sensor jarak, GPS, pemetaan, navigasi, perencanaan, dan kontrol. Komponen-komponen ini harus bekerja sama sebagai sistem yang andal, aman, dan terjamin yang dapat menganalisis lingkungan yang kompleks secara real time dan bereaksi untuk menegosiasikan lingkungan yang kacau. Otonomi dengan demikian merupakan tantangan teknis tertinggi. Mobil otonom lebih merupakan robot di atas roda daripada mobil. Vendor otomotif tiba-tiba menghadapi tantangan yang sangat baru. Mereka membutuhkan kabut.

Kabut mengintegrasikan semua komponen dalam desain mobil otonom. Masing-masing komponen ini merupakan modul kompleks tersendiri. Seperti dalam kasus pemantauan pasien rumah sakit, ini hanya satu mobil; node perutean kabut (merah) diperlukan untuk mengintegrasikan subsistem dan menghubungkan mobil ke sistem berbasis cloud yang lebih besar. Sistem ini juga membutuhkan kinerja yang cepat, keandalan yang ekstrem, integrasi berbagai jenis aliran data, dan interaksi modul yang terkontrol. Perhatikan bahwa aplikasi berbasis cloud juga merupakan komponen penting. Sistem kabut juga harus menyatu dengan aplikasi berbasis cloud.

Bagaimana Kabut Bisa Bekerja?

Jadi, bagaimana ini semua bisa bekerja? Saya telah mengisyaratkan beberapa persyaratan di atas. Konektivitas mungkin merupakan tantangan terbesar. Teknologi kelas perusahaan tidak dapat memberikan kinerja, keandalan, redundansi, dan skala terdistribusi yang dibutuhkan sistem IIoT.

Wawasan utama adalah bahwa sistem adalah tentang data . Teknologi yang memungkinkan adalah data-centricity.

Sistem data-centric tidak memiliki interaksi hard-code antara aplikasi. Ketika diterapkan pada konektivitas kabut, konsep ini mengatasi masalah yang terkait dengan integrasi sistem titik-ke-titik, seperti kurangnya skalabilitas, interoperabilitas, dan kemampuan untuk mengembangkan arsitektur. Ini memungkinkan kesederhanaan plug-and-play, sk

[1] [2] 下一页