Une prévision brumeuse pour l'Internet industriel des objets

Des panneaux sur la I-280 jusqu'à la péninsule de San Francisco la proclament « la plus belle autoroute du monde ». C'est mieux quand le brouillard roule sur les collines dans la vallée, comme sur cette photo que j'ai prise l'été dernier.

Ce brouillard n'est pas seulement joli, c'est aussi le réfrigérateur naturel responsable du climat célèbre et parfait de la Californie. Les nuages ​​au bon endroit font des merveilles.

Qu'est-ce que le brouillard ?

C'est une analogie parfaite pour l'avenir imminent de l'informatique de l'Internet industriel des objets (IIoT). Par temps, le brouillard est la même chose que les nuages, seulement près du sol. Dans l'IoT, le brouillard est défini comme une technologie cloud proche des choses. Ni l'un ni l'autre n'est un terme précis, mais c'est vrai dans les deux cas :les nuages ​​au bon endroit font des merveilles.

Les principaux consortiums industriels, dont l'Industrial Internet Consortium (IIC) et l'OpenFog Consortium, travaillent dur pour mieux définir cet avenir. Tous s'accordent à dire que de nombreux aspects qui conduisent au succès spectaculaire du cloud doivent s'étendre au-delà des centres de données. Ils conviennent également que le monde réel contient également des défis non gérés par les systèmes cloud. Ils parlent également des noms et du positionnement de la marque ; voir la barre latérale pour une carte météo rapide. Quel que soit son nom, le brouillard, ou l'informatique de pointe en couches, est essentiel au fonctionnement de l'infrastructure industrielle.

La meilleure façon de comprendre le brouillard est peut-être d'examiner des cas d'utilisation réels.

Exemple :Dispositifs médicaux connectés

Considérons d'abord l'avenir à venir des systèmes médicaux intelligents. Le problème de conduite est un fait alarmant :le 3 ^ème La principale cause de décès aux États-Unis est l' erreur hospitalière . Malgré des protocoles complets qui vérifient et revérifient les hypothèses, les alarmes des appareils, la formation sur la fatigue des alarmes et des années d'expérience, la triste vérité est que des centaines de milliers de personnes meurent chaque année à cause de problèmes de communication et d'erreurs. De plus en plus clairement, la compensation de l'erreur humaine dans un environnement aussi complexe n'est pas la solution. La meilleure voie est d'utiliser la technologie pour mieux prendre soin des patients.

La norme d'environnement clinique intégré est un effort de premier plan pour créer un système intelligent et distribué pour surveiller et soigner les patients. L'idée clé est de connecter des dispositifs médicaux entre eux et à une fonction informatique de « supervision » intelligente. Le superviseur agit comme un membre infatigable de l'équipe de soins, vérifiant l'état du patient et alertant intelligemment les soignants humains ou même prenant des mesures autonomes en cas de problème.

Le superviseur combine et analyse les lectures de l'oxymètre, du capnomètre et du respirateur pour réduire les fausses alarmes et arrêter la perfusion de médicament pour éviter les surdosages. Le « bus de données » DDS connecte tous les composants avec une livraison fiable en temps réel.

Cela semble simple. Cependant, considérez les défis du monde réel. Le problème n'est pas seulement l'intelligence. Les dispositifs médicaux actuels ne communiquent pas du tout. Ils n'ont aucune idée qu'ils sont liés au même patient. Il n'existe aucun moyen évident d'assurer la cohérence des données, la surveillance du personnel ou un fonctionnement fiable.

Pire, le schéma ci-dessus n'est qu'un patient. Ce n'est pas la réalité d'un hôpital; ils ont des centaines ou des milliers de lits. Les patients se déplacent quotidiennement d'une chambre à l'autre. L'environnement comprend un mélange de réseaux câblés et sans fil. Trouver et fournir des informations dans l'environnement critique du traitement est un superbe défi.

Un environnement hospitalier réaliste comprend des milliers de patients et des centaines de milliers d'appareils. Une technologie de surveillance fiable doit trouver le bon patient et garantir la livraison des données de ce patient à la bonne analyse ou au bon personnel. Dans la carte de connectivité ci-dessus, chaque point rouge est un « nœud de routage de brouillard », chargé de transmettre les bonnes données à la couche suivante.

Ce scénario expose le besoin essentiel d'un système de brouillard en couches. Des systèmes complexes comme celui-ci doivent être construits à partir de sous-systèmes hiérarchiques. Chaque sous-système partage des données internes, avec des flux de données éventuellement complexes, pour exécuter ses fonctions. Par exemple, un ventilateur est un appareil complexe qui contrôle les flux de gaz, surveille l'état du patient et fournit une respiration assistée. En interne, il comprend de nombreux capteurs, moteurs et processeurs qui partagent ces données. Extérieurement, il présente une interface beaucoup plus simple qui traduit l'état physiologique du patient. Chacun des centaines de types d'appareils dans un hôpital est confronté à un défi similaire. Le système de fog computing doit échanger les bonnes informations en amont de la chaîne à chaque niveau.

Notez que ce cas d'utilisation n'est pas un bon candidat pour la technologie basée sur le cloud. Ces machines doivent échanger des flux de données rapides et en temps réel, tels que des formes d'onde de signaux, pour prendre correctement les décisions. La santé des patients est également en jeu. Ainsi, chaque composant critique aura besoin d'une connexion très fiable et même d'une implémentation redondante pour le basculement. Ces basculements doivent se produire en quelques secondes. Il n'est ni sûr ni pratique de s'appuyer sur des connexions à distance.

Exemple :voitures autonomes

La « voiture sans conducteur » est l'innovation la plus perturbatrice dans le domaine des transports depuis la « voiture sans chevaux ». Les voitures et les camions à conduite autonome (AD) vont changer la vie quotidienne et l'économie d'une manière difficile à imaginer. Ils déplaceront les gens et les choses plus rapidement, plus sûr, moins cher, plus loin et plus facilement que les voitures primitives « bio-drive » du siècle dernier. Et l'impact économique est stupéfiant; 30 % de tous les emplois aux États-Unis prendront fin ou changeront ; le camionnage, la livraison, le contrôle de la circulation, les transports urbains, les soins aux enfants et aux personnes âgées, les hôtels en bordure de route, les restaurants, les assurances, la carrosserie, le droit, l'immobilier et les loisirs ne seront plus jamais les mêmes.

Le logiciel de voiture autonome échange de nombreux types et sources de données. Les capteurs vidéo et Lidar ont un volume très élevé ; les signaux de contrôle de rétroaction sont rapides. Une infrastructure qui envoie de manière fiable exactement les bonnes informations aux bons endroits et au bon moment facilite grandement le développement du système. Le véhicule allie ainsi les performances des systèmes embarqués à l'intelligence du cloud… ou du brouillard.

Les véhicules intelligents sont des systèmes distribués complexes. Une voiture autonome combine vision, radar, lidar, capteurs de proximité, GPS, cartographie, navigation, planification et contrôle. Ces composants doivent fonctionner ensemble comme un système fiable, sûr et sécurisé qui peut analyser des environnements complexes en temps réel et réagir pour négocier des environnements chaotiques. L'autonomie est donc un défi technique suprême. Une voiture autonome est plus un robot sur roues qu'une voiture. Les vendeurs automobiles sont soudainement confrontés à un tout nouveau défi. Ils ont besoin de brouillard.

Fog intègre tous les composants dans une conception de voiture autonome. Chacun de ces composants est un module complexe en soi. Comme dans le cas de la surveillance des patients à l'hôpital, il ne s'agit que d'une seule voiture ; des nœuds de routage de brouillard (rouge) sont nécessaires pour intégrer des sous-systèmes et connecter la voiture à un système cloud plus vaste. Ce système nécessite également des performances rapides, une fiabilité extrême, l'intégration de nombreux types de flux de données et des interactions de modules contrôlées. Notez que les applications basées sur le cloud sont également des composants critiques. Les systèmes de brouillard doivent également fusionner

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