Újdonság az IoT területén: gyakorlatban is hasznosítható alkalmazásplatform

Az LRG É-L Kutató-fejlesztő és Szakértő Iroda Kft. (LRG) és a Pharma-flight Nemzetközi Tudományos és Szolgáltató Központ Zrt. (Pharma-flight) egy olyan doménspecifikus nyelven alapuló alkalmazásgenerátort fejleszt, amelyben gyorsan és költséghatékonyan hozhatók létre webes alkalmazásokkal támogatott IoT (Internet of Things, a dolgok Internete) alkalmazások, és ezen a területen számos kihívásra választ adhat.

Egy ilyen – az IoT területén jelentős újdonságot képviselő elvek alapján a jelen projekt eredményeként kialakítandó – alkalmazásplatform a világon elsők között biztosítaná az IoT technológia gyors átültetését az alkalmazások széles körébe, ezzel

• lehetővé tenné az IoT technológia széles körű és gyors bevezetését és gyakorlati felhasználását, ennek a nemzetgazdaságra gyakorolt minden pozitív hatásával együtt.
• Jelentősen növelheti termelő és szolgáltató vállalataink versenyképességét Európa és a világ piacain a hatékonyságnövekedés és megtakarítások révén. 
• A hazai vállalatok az elsők között építhetnék be költséghatékony módon az IoT technológiát termékeikbe és szolgáltatásaikba, ezzel jelentős versenyelőnyre téve szert az európai és más piacokon.
• Széles platformot biztosíthat a hazai innovációs potenciál kiaknázásának: olyan alkalmazások és szolgáltatás-modellek jelenhetnek meg segítségével, melyek itthon bevezetve számot tarthatnának az érdeklődésre Európa más országaiban és szerte a világon, ezzel megfordítva a jelenlegi gyakorlatot, amikor az üzleti modellek többnyire a tengerentúlról vagy Európából érkeznek.
• Bevezethetővé tenné az IoT technológiával való ismerkedést az iskolai oktatás különböző szintjein, ami felkelti az érdeklődést az elektronika és számítástechnika iránt, biztosítva a hiányszakmák magasan kvalifikált utánpótlását.

Az IoT és jelenlegi korlátai

A WEB 2.0, a mobil kommunikáció és az okos eszközök elterjedése után az IoT (a dolgok Internete) robbanásszerű elterjedése forradalmi változásokat ígér a gazdaságban és az emberek életében. Már ma többszörösen meghaladja a föld lakóinak számát az Internetre csatlakoztatott eszközök száma, amelyek eddigi elterjedése exponenciális növekedést mutat, így a legmértéktartóbb becslések is 50 milliárdra teszik 2020-ra ezek számát (Cisco), az IDC az Internethez csatlakozó emberek számánál 40-szer több IoT eszközzel számol öt éven belül. Az időben nem lépő vállalatok versenyhátrányba kerülhetnek, az így átrendeződő piaci erőviszonyok közepette új üzleti modellek, és ezzel együtt új versenytársak jelenhetnek meg, kiszorítva a hagyományos résztvevőket. Az IoT technológia teljes potenciálja azonban csak akkor bontakozhat ki, ha annak jelenlegi korlátaira megoldás születik.  

A fejlődésnek ilyen korlátját jelenti jelenleg: 

az IoT eszközök heterogenitása, ami különböző hardver platformokban, a felhasznált kommunikációs átviteli közeg és a protokollok sokszínűségében mutatkozik meg, ami megnehezíti ezeknek egy hálózatba szervezését;

• az eszközök többsége nem kapcsolható közvetlenül az Internetre;
• a megnövekvő átviendő adatmennyiség útjában a kommunikációs hálózatok szűk keresztmetszetet képviselnek;
• a keletkező adatok nagy mennyisége a feldolgozói oldalon a Big Data management eszközeit kívánja meg;
• az eszközök energiafelhasználásának meghatározó részét a kommunikációt biztosító vezeték nélküli hálózatok emésztik fel;
• az alkalmazásfejlesztés – éppen a fenti korlátok miatt – többnyire vertikális modellt követ, egy adott alkalmazás lefedését célozza meg saját fejlesztésű, így általában csak az adott alkalmazást kiszolgáló megoldások születnek, amelyek többnyire nem újrafelhasználhatók, kifejlesztésük hosszú időt vesz igénybe. Világszerte az alkalmazásokon fejlesztő cégek százai dolgoznak, egymástól függetlenül, jelentős párhuzamos erőforrásokat kötve le ezzel.

Jelenleg a piacon nem érhető el olyan platform, amely lehetővé tenné a fenti kihívások megcímzését és hatékony, horizontális, azaz a legkülönbözőbb alkalmazások rapid fejlesztését a fenti korlátok átlépésével.    <<h2>> A megoldás

A kutatás-fejlesztést végző konzorciumi tagok, az LRG É-L Kutató-fejlesztő és Szakértő Iroda Kft. és a Pharma-flight ezen kihívásokra kívánnak megoldást adni a GINOP-2.1.1-15-2015-00696 kódszámú, „Innovatív adatvezérelt IoT (Internet-of-Things) alkalmazásplatform kifejlesztése” c. projekt keretében zajló fejlesztésükkel, amelynek kifejezett célja egy olyan új, a gyakorlatban is hasznosítható alkalmazásplatform kifejlesztése, amellyel hatékonyan, nagy sebességgel hozhatók létre IoT alkalmazások. 

A létrehozandó alkalmazásplatform három fő elemből áll:

1. Központi eleme egy „dolgok internete” alkalmazásokra optimalizált, doménspecifikus nyelven alapuló alkalmazásgenerátor (programkódot generáló program).
2. Az alkalmazásgenerátor működésének input oldali alapját egy adatvezérelt logikára épülő adatfolyam-leírás (adatfolyam-modell) adja. Az adatfolyam-leírásnak olyan leíró eszközkészlettel kell rendelkeznie, amely képes az IoT alkalmazásokban használt heterogén rendszerelemeket is megfelelően reprezentálni.
3. Az alkalmazásgenerátor működésének output oldali alapját egy a projekt kutatásai során kialakítandó, adatvezérelt logikára épülő doménspecifikus nyelv (domain-specific language, DSL) adja. Az alkalmazásgenerátor az IoT rendszer egyes egységei (szenzor, gateway, szerver, végrehajtó egység) között szétosztott, végrehajtható programkódot ezen a magas szintű nyelven generálja le.

Az alkalmazásgenerátor a tervek szerint adaptálható lesz bármely hardver- vagy kommunikációs technológiához, a megcélzott alkalmazási platformok kis mikrokontrollerektől egészen erősen skálázható webes rendszerekig kell, hogy terjedjenek  

Use-case (valós körülmények között működő példaalkalmazás)

A projekt műszaki-tudományos eredményei gyakorlati implementálhatóságának alátámasztására a konzorciumi tagok egy valós körülmények között működő példaalkalmazást (use-case) fognak megvalósítani a Pharma-flight egészségügyi műszerek kapcsán és az LRG szenzorhálózatok implementációja terén felhalmozott tapasztalataira alapozva egy egészségügyi alkalmazási területen. 

Ennek megfelelően az LRG és a Pharma-flight a projekt keretében egy 100 szenzorból álló hálózat fizikai megvalósítását és a ráépülő alkalmazás kifejlesztését tervezi. A megvalósítandó demonstrációs alkalmazás a pilóták kiképzése során lehetőséget nyújt a levegő minőségének folyamatos követésére, szabályozására. Különös jelentősége lehet ennek az olyan terheléses teszteknél, ahol a képzésben résztvevő pilóták akár 4-5 órát töltenek egyhuzamban egy szimulátor zárt kabinjában. Az alkalmazás egy részről lehetővé teszi a tréninghez legkedvezőbb levegőminőség biztosítását, másrészről a levegőminőség hatásának vizsgálatát a repülőszemélyzet teljesítőképességére (pl. hypoxia és szennyező anyagok együttes jelenlétének vizsgálata), amely értékes adatokkal szolgálhat a levegő különböző paramétereinek eddig kevéssé tanulmányozott élettani, és így a repülés biztonságára gyakorolt hatásáról. 

A kifejlesztendő alkalmazás és az alapját képező szenzorhálózat megvalósítása demonstrálja (és referenciaként szolgálhat) az adatfolyam vezérelt, elosztott logikájú, heterogén szenzor-hálózatokat is hatékonyan hasznosítani tudó innovatív IoT alkalmazás-fejlesztő platform tudományos-műszaki működőképességét és e-egészségügyi területen való alkalmazhatóságát.

Magyarország, a jövő Internetének központja

Magyarország az IoT technológia elterjedésében kulcsszerepet játszhatna, hiszen a platform közvetlenül kiajánlhatja szolgáltatásait annak az Európa- és világszerte több száz különböző méretű vállalatnak, akik IoT alkalmazások fejlesztésén dolgoznak. A platform kiajánlható Intranetre telepített fejlesztőrendszerként, de Cloud szolgáltatásként is, így szerte a világból fejlesztők ezrei használhatnák alkalmazásaik fejlesztésére a magyar platformot, knowledge center-ként a jövő Internetének központjává emelve hazánkat. 

A projektre vonatkozó főbb adatok