Всем привет!

Некоторое время назад мы с партнерами IT Академии Samsung запустили открытый онлайн-лекторий Samsung Innovation Campus по Интернету вещей. В видеолекциях для студентов и новичков мы решили дать правильное, с нашей точки зрения, представление об этой сфере. И это не про обывательское представление о том, что Интернет вещей - это умные чайники и говорящие холодильники и не про пафос цифровизации и мировых перспектив Индустрии 4.0 (тут без нас много сказано). Это про то, что Интернет вещей - это серьезная промышленная область с по-настоящему сложными, масштабными задачами.

О чем были прошедшие еженедельные лекции (записи доступны в YouTube), и о чем еще хотим рассказать в рамках этого небольшого открытого образовательного проекта, читайте под катом.

Интернет вещей в России - область молодая, и университеты еще не успели создать учебный материал для нее. Чтобы работать в IoT, требуются знания нескольких инженерных дисциплин. Но спустя несколько лет эксплуатации IoT-систем, на растущем рынке появилось понимание, почему важно учить кадры, и как усилия архитектора экономят огромные деньги на масштабах даже в сотни устройств.

Не всё гладко с методическими материалами и в целом взглядом на Интернет вещей. Это неудивительно, ведь тема обширная, и авторы пишут о ней в частном контексте своих компетенций и интересов. Например, популярен подход, при котором Интернет вещей рассматривается исключительно как отрасль телекома.

Нам более близка позиция организаторов конференции InoThings++, которая проходила в течение двух лет в 2018-2019 годах (записи выступлений спикеров здесь в свободном доступе на YouTube): каждый доклад раскрывал бизнес-, либо технологическую сторону Интернета вещей в России, а иногда и то, и другое вместе. Спикеры тщательно отбирались и были с конкретным опытом: сами участвовали в разработке и внедрении решений. Однако эти материалы сложны для новичков. Они рассчитаны на подготовленную аудиторию, которая не просто владеет терминологией, но и имеет представление о затрагиваемых технологиях. А есть ли что-то более простого уровня?

Samsung с 2017 года реализует образовательный проект IT Академия, в котором есть трек по Интернету вещей. Это годовой практико-ориентированный курс для студентов вузов-партнеров проекта, который состоит в основном из учебных кейсов и лабораторных работ. На данный момент среди партнеров - 22 вуза по всей России. Однако нам то и дело задают вопрос: как принять участие в проекте, если я - не студент вуза-партнера?

Концепция лектория

В этом году мы решили двигаться навстречу широкой публике и сделать открытый лекционный курс. Мы открыли онлайн IoT-лекторий и выстроили к нему последовательную программу с движением снизу вверх. К такому решению пришли не сразу, рассматривалось несколько классификаций:

1. По компонентам системы,

2. По навыкам: железо, софт, обработка данных,

3. По проектной работе и сферам, которые must-have, но они надпроектные (например, безопасность, дизайн, стандартизация).

Основной труд по разработке программы лектория взяла на себя Ксения Сизова - менеджер проектов компании RedBees. Именно практический опыт Ксении был для нас очень важен, она прекрасно знакома с этим бизнесом и его спецификой в России. Кроме того, у нее есть и методический опыт: уже второй год она курирует обучающую программу IoT AM - проект для студентов вузов Санкт-Петербурга, нацеленный на подготовку стартапов и бизнес-ориентированных команд.

Мы решили охватить примерно такой круг тем в следующем порядке:

1. Общий обзор систем IoT

2. Оконечные устройства

3. Транспортные сети

4. Программная часть

5. Облачные технологии

6. Жизненный цикл проекта

7. Безопасность

8. Дизайн и UX

9. Data Science

10. Стандартизация

Несложно заметить, что в целом этот список тем повторяет типичное устройство IoT-системы и общий круг вопросов, о которых так или иначе необходимо думать при ее создании.

Далее мы расскажем о реализации этого плана, и что удалось сделать в рамках лектория на настоящий момент.

Курс лекций

Все лекции доступны для просмотра в плейлисте Samsung Innovation Campus IoT Lectorium.

Лекция 1. Архитектура и типология систем IoT. Антон Куропятник (Woodenshark), Ксения Сизова (Red Bees)

Первую лекцию учебного курса вели Антон Куропятник, старший продукт-менеджер в компании Woodenshark (IoT R&D), и Ксения Сизова, руководитель проектов в компании Red Bees (IoT R&D).

В этой лекции Антон и Ксения кратко рассказали о том, где, как, зачем и почему применяется IoT, какие бывают IoT-системы, их компоненты и основные функции. Разобрали систему IoT от простого к сложному, разложили на примерах использования в обычной жизни и индустриальных направлениях.

Лекция 2. Как выбрать технологию IoT, чтобы выжать максимум от достоинств и не страдать от минусов. Антон Куропятник (Woodenshark), Ксения Сизова (Red Bees), Юрий Сизов (RedBees)

Во второй лекции к Антону и Ксении присоединился Юрий Сизов, генеральный директор компании Red Bees.

Наши лекторы остановились на первых двух компонентах сети IoT оконечные устройства и каналы передачи данных до базовой станции/граничного роутера. Кратко произвели обзор технологий и протоколов, применяемых в IoT, рассказали подробнее об их характеристиках, плюсах и минусах, а также основных трендах использования.

Лекция 3. Инфраструктура транспортных сетей. Роман Андреев (СПбГУТ).

Изучив первые два уровня IoT-системы, мы стали двигаться дальше, и одно занятие прицельно уделили телекоммуникациям. На этой лекции у нас был специальный гость: Роман Андреев, начальник Научно-образовательного центра Беспроводные инфотелекоммуникационные сети СПБГуТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича - одного из немногих отраслевых телеком-вузов в стране.

В ходе лекции были рассмотрены топологии 2G/3G/4G-сетей, основные производители оборудования и функциональные блоки сети, прохождение аутентификации и вызовов в сетях связи, ядро сети и радиочасть с учетом распределения частотных ресурсов. Если вы всегда мечтали узнать, как устроена антенна изнутри, то эта лекция для вас.

Лекция 4. Программная часть IoT: о чем нужно знать помимо железа. Дмитрий Чудинов (Red Bees)

Здесь мы провели эксперимент и устроили боевое крещение для студента. А почему бы и нет? Глядишь, других этот пример вдохновит. Свой дебют в нашем лектории совершил Дмитрий Чудинов, студент 4 курса, инженер-стажер в компании Red Bees (IoT R&D), выпускник платформы IoT AM. Дмитрий продемонстрировал широкое знание существующих платформ Интернета вещей и наличие опыта работы с ними.

В своей лекции Дмитрий рассказал об архитектуре программной части IoT, о том, как построить и собрать свою платформу, а также, какой джентльменский набор необходим разработчику софта для IoT решений, и с чего лично он рекомендует начать новичкам.

Лекция 5. Облачные технологии в решениях IoT. Кирилл Святов (УлГТУ)

Развивая тему облачных технологий, в лектории выступил Кирилл Святов, декан Факультета информационных систем и технологий УлГТУ (Ульяновск) - нашего вуза-партнера. На своей лекции Кирилл Валерьевич рассмотрел типовые архитектуры программных решений по работе с данными в IoT, технологии граничных и облачных вычислений на примере IBM Cloud. Вторая часть занятия представляла собой практикум: был реализован вариант построения службы по сбору, анализу и визуализации данных, получаемых от устройств интернета вещей с использованием code-less подхода на основе Node-RED в облачной среде IBM Cloud.

Очень полезное и очень насыщенное занятие с примером устройства - посудомоечной машины, отправляющей данные. Было объяснено многое - основы работы с IBM Cloud на примере сэмпла IBM Quickstart, продемонстрирована NoSQL база данных Cloudant с кратким комментарием о том, а в чем вообще суть этого подхода и в чем отличие от стандартных реляционных БД применительно к задачам IoT, и наконец, показан доступ к системе машинного обучения IBM Watson и работа в Jupyter Notebook. То есть проложен мостик и к другим направлениям Computer Science - у нас в IT Академии Samsung как раз есть учебный трек по AI.

Бонус: лекции о предметных областях

Наш курс мы иногда разбавляли и обзорными лекциями, дающими необходимый контекст. Ведь важно не только получить знания, но и узнать о практике применения этих знаний в той или иной предметной области.

"Интеллектуальные транспортные системы Умного города", Игорь Ежков (Softline)

С концепцией Умного города нас знакомил Игорь Ежков - руководитель направления Интеллектуальных транспортных систем компании Softline. Мы давно знакомы с Игорем Геннадьевичем, однажды вместе проводили с ним хакатон по NB-IoT на радиофаке УрФУ.

Что такое Умный город? Это умные перекрестки, светофоры, видеокамеры наблюдения, но и нечто большее: технологичный подход к урбанистике, который просто невозможно реализовать как набор разрозненных сервисов. Всё это дает эффект только в комплексе, когда данные собираются и визуализируются на единой платформе. Основной тезис, высказанный спикером, как раз в том и состоял - не нужно изобретать велосипед, изучайте зарубежный опыт в этой области, смотрите, какие готовые платформы есть.

Бонус: лекции-практикумы о технологиях

Другой вариант - лекция о конкретной технологии, будь то протокол связи, платформа или аппаратное устройство. Это очень классный формат, особенно если он сопровождается практикумом.

"Взаимодействие устройств по Bluetooth Low Energy", Олег Пехов (ТУСУР)

В Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) наша программа реализуется на факультете безопасности. Поэтому и неудивительно, что на лекции про BLE в рамках практикума был рассмотрен сниффер пакетов. Помимо этого, в лекции были рассмотрены принципы и особенности технологии Bluetooth Low Energy, ее отличие от классического Bluetooth, разновидности устройств и способы их подключения. Лекцию вел Олег Пехов, старший преподаватель кафедры комплексной информационной безопасности электронно-вычислительных систем.

"Платформа SmartThings для Умного дома", Татьяна Волкова (Исследовательский центр Samsung)

Автор этого текста тоже приняла участие в лектории. Я решила показать в стриме, как интегрировать ваше собственное устройство в платформу умного дома Samsung SmartThings. Устройство очень простое - умный светильник на базе ESP8266, подключаемый к платформе по WiFi. Звучит несложно, но занимает вся эта работа около 40 минут - нужно зарегистрировать ваше устройство внутри платформы, скомпилировать и загрузить прошивку, настроить схему авторизации устройства, сделать обмен ключами. Тут получился целый триллер. Не всё сработало с первого раза, но всё-таки заработало.

Дальнейшие планы

На данный момент наш лекторий находится примерно посередине. Какие лекции еще мы запланировали:

1. Экономика IoT-системы по состоянию на 2021

2. Жизненный цикл IoT-проекта

3. Кибербезопасность в IoT: примеры эксплоитов

4. Как известно, в аббревиатуре IoT буква S обозначает безопасность

5. Дизайн и UX в IoT-решениях

6. Краш-тест вашего IoT-проекта: оцениваем идею на жизнеспособность

7. Есть ли жизнь после релиза? Обслуживание IoT-системы

8. Data Science в IoT

9. Сертификация в IoT: стандарты, регуляторика и прочее

Вести их будут разные спикеры, в том числе, не побоимся этого слова, один монстр современного IoT-образования, но не будем пока раскрывать интригу: по завершении лектория, напишем еще один пост-апдейт.

Какие еще важные темы мы не затронули? Чего не хватает в этом тематическом плане? Пишите в комментариях ваши предложения - как бы вы составили идеальную программу лектория по Интернету вещей для начинающих?

Смотрите лекции в рамках стримов на YouTube-канале IT Академии Samsung и смотрите архив в плейлисте Samsung Innovation Campus IoT Lectorium. Задавайте вопросы нашим лекторам, пишите свои комментарии. А может быть, вы сами хотели бы выступить с лекцией по своей теме, которая пока не озвучена - мы готовы предоставить вам слово!

Татьяна Волкова, куратор трека по Интернету вещей социально-образовательной программы для вузов IT Академия Samsung