Paimkite bet kurį jums priklausantį išmanųjį įrenginį. Durų skambutis, atpažįstantis veidus, laikrodis, nuskaitantis širdies ritmą, termostatas, kuris išmoksta išėjus į darbą. Jie jaučiasi paprastai. Bakstelėsite, jie atsakys.
Tas paprastumas yra melas. Naudingas, bet melas.
Už švarios programos ir patenkinamo paspaudimo yra daugybė inžinerinių sprendimų, kurių dauguma žmonių niekada nemato. Ir atotrūkis tarp prietaiso, kuris veikia penkerius metus, ir įrenginio, kuris miršta per aštuonis mėnesius, beveik visada siejamas su tų nematomų pasirinkimų. Taigi pažiūrėkime, kas iš tikrųjų reikalinga kuriant prijungtas programėles, kurios pristatomos 2026 m.
Išmanusis prasideda nuo plokštės, o ne nuo debesies
Dauguma išmaniųjų įrenginių apima AI funkcijas ir balso asistentus. Tačiau pagrindas yra fizinis. Įrenginys – tai spausdintinė plokštė, mikrovaldiklis, kumštis jutiklių, radijas ir baterija – viskas suspausta į apvalkalą, kuris turi išgyventi numetus, atsisėdus ir paliekant įkaitusiame automobilyje.
Čia aparatinės įrangos kūrimas atlieka savo tylų ir nespalvotą darbą. Inžinieriai parenka mikrovaldiklį pagal tai, kiek įrenginiui reikia skaičiavimo, palyginti su tuo, kiek energijos jis gali sau leisti sudeginti. Jie nukreipia signalo pėdsakus lentoje, kad „Wi-Fi“ radijas neužgožtų subtilaus jutiklio rodmens. Jie atlieka terminį bandymą, kritimo testą ir FCC bei CE ženklų sertifikavimą, kad būtų galima legaliai išsiųsti.
Supraskite šį sluoksnį neteisingai ir jokia sumani programinė įranga jūsų neišgelbės. Prastai suprojektuota plokštė sukuria neryškius jutiklio duomenis. Netinkama antenos padėtis reiškia, kad įrenginys išjungiamas iš tinklo, kai einate į kitą kambarį. Tai nėra programinės įrangos klaidos. Negalite išeiti iš fizikos problemos.
Įmonės, kuriančios gerą techninę įrangą, koncepcijos įrodymo etapą traktuoja kaip tikrą kontrolinį tašką. Jie sujungia kūrimo plokštes ir modulines dalis, kad pigiai išbandytų pagrindinę idėją, prieš pradėdami kurti individualų dizainą, kurio gamyba kainuoja realius pinigus. Tai nuobodi disciplina, kuri atskiria produktus nuo brangių popieriaus svarmenų.
Firmware yra ta, kurioje įrenginys iš tikrųjų galvoja
Ant aparatūros sėdi programinė įranga. Tai žemo lygio kodas, nurodantis lustui, ką daryti, kada pabusti, kaip nuskaityti jutiklį ir kada skambinti namo. Žmonės nuolat maišo programinę-aparatinę įrangą ir programinę įrangą, todėl čia yra aiškus padalijimas. Programinė įranga veikia jūsų telefone arba debesyje ir tvarko jūsų bakstelėjusius ekranus. Programinė įranga yra įrenginio viduje ir tiesiogiai valdo aparatinę įrangą.
Programinę aparatinę įrangą tikrai sunku tinkamai parašyti. Suvaržymai yra žiaurūs. Įprastas IoT mikrovaldiklis turi nedidelį atminties kiekį, dažnai matuojamas kilobaitais, ir jis gali veikti naudojant monetų elementą, kurio reikia metus. Kiekviena kodo eilutė konkuruoja dėl vietos ir galios.
Tada yra laikas. Daugeliui įrenginių reikia deterministinio, realaus laiko veikimo, o tai reiškia, kad jutiklio rodmenys turi būti apdoroti fiksuotame lange arba viskas subyrės. Širdies monitorius, kuris „galų gale“ apdoroja plakimą, yra nenaudingas. Programinė įranga turi garantuoti, kad tai įvyks dabar.
Jei norite išsamios versijos, kaip tai įgyvendinama praktiškai, Yalantis paskelbė išsamią įterptųjų daiktų interneto įrenginių programinės aparatinės įrangos kūrimo analizę, apimančią architektūrą, energijos valdymą ir belaidžio ryšio naujinimo darbo eigas, kurios palaiko įrenginio srovę po jo pristatymo. OTA kūrinys svarbesnis nei skamba. Įrenginys, kuris negali saugiai atnaujinti savo programinės aparatinės įrangos, užšaldomas tą dieną, kai jis iškeliauja iš gamyklos.
Ryšys yra kompromisų serija
Jūsų išmanusis įrenginys turi su kažkuo kalbėti. Jūsų telefonas, maršrutizatorius, debesies serveris, arba visi trys. Kalbėjimo būdo pasirinkimas yra vienas iš svarbiausių inžinerinių kvietimų visame projekte, ir nėra vieno teisingo atsakymo.
„Bluetooth Low Energy“ siurbia energiją ir puikiai tinka nešiojamam pokalbiui su telefonu, tačiau jo veikimo diapazonas nedidelis ir jis pats negali pasiekti interneto. „Wi-Fi“ pasiekia viską, bet greitai išeikvoja baterijas. LoRaWAN nukeliauja mylias beveik nenaudojant energijos, o tai puikiai tinka dirvos jutikliui lauke, tačiau jis lėtai perduoda nedidelį kiekį duomenų. Mobiliojo ryšio parinktys, pvz., NB-IoT ir LTE-M, leidžia įrenginiui veikti visur, kur tik yra signalas, nes patiriamas nuolatinis duomenų mokestis ir didesnis energijos suvartojimas.
Inžinieriai dažniausiai tai maišo. Mankštos juosta gali naudoti BLE sinchronizuoti su jūsų telefonu, o jūsų telefonas perkelia duomenis visą likusį kelią. Pramoninis jutiklis atokioje vietoje gali naudoti LoRaWAN į šliuzą, kuris vėliau viską persiunčia per korinį ryšį. „Teisingas“ derinys visiškai priklauso nuo energijos biudžeto, duomenų kiekio, diapazono ir sąnaudų, todėl šis sprendimas priimamas anksti ir dažnai peržiūrimas.
Jutikliai ir nepatogus pasitikėjimo jais darbas
Išmanusis įrenginys yra toks geras, koks yra jo renkami duomenys. Ir neapdoroti jutiklio duomenys yra netvarkingi.
Paimkite paprastą temperatūros matavimą. Laikui bėgant jutiklis dreifuoja. Jį sušildo šalia sėdinčio lusto karštis. Jis grąžina triukšmingas vertes, kurios virpa aukštyn ir žemyn, net kai niekas nesikeičia. Aparatinė programinė įranga turi viską sukalibruoti, filtruoti ir nuodugniai patikrinti, kol įrenginys veiks su vienu numeriu.
Tai greitai tampa rimta reguliuojamose srityse. Nepertraukiamas gliukozės matuoklis arba medicininis nešiojamasis prietaisas negali pateikti „pakankamai arti“ rodmens. Jutiklio konstrukcija, kalibravimas ir duomenis patvirtinanti programinė įranga turi atitikti standartus, su kuriais niekada nesusiduria vartotojų programėlės. Inžinerijos juosta yra daug aukštesnė, o klaidos kaina matuojama pacientų saugumu, o ne klientų atsiliepimais.
Kasdieniams įrenginiams statymas mažesnis, tačiau principas galioja. Geri įrenginiai įdeda daug paslėptų pastangų, kad nepatikimi fiziniai signalai taptų skaičiais, kuriais galite pasitikėti.
Kur AI hype susitinka su siliciu
Štai dalis, kuri neseniai pasikeitė. Didėjanti dalis išmaniųjų įrenginių dabar naudoja mašininio mokymosi modelius tiesiai luste, o ne siunčia viską į debesį. Tai krašto kompiuterija, kuri keičia įrenginių kūrimo būdą.
Kreipimasis akivaizdus. Duomenų apdorojimas įrenginyje reiškia mažesnę delsą, nes nelaukiate kelionės į serverį pirmyn ir atgal. Tai reiškia didesnį privatumą, nes jūsų duomenys niekada nepalieka jūsų rankos. Ir tai reiškia, kad įrenginys toliau veikia, kai nutrūksta internetas.
Svarbiausia, kad modelio paleidimas luste su kilobaitais atminties yra inžinerinis galvosūkis. Modeliai turi būti mažinami, kiekybiškai vertinami ir optimizuojami, kol tilps turimoje erdvėje neištirpdami akumuliatoriaus. Veido atpažinimas, kuris veikia lokaliai šiuolaikiniame durų skambutyje, yra labai suglaudinta versija to, kas veiktų serveryje. Jo suspaudimas, kad tilptų, yra tikras, specializuotas darbas, todėl vis dažniau išryškėja konkurencinis skirtumas tarp dviejų panašių įtaisų.
Saugumas negali būti paskutinis žingsnis
Daugelį metų prijungtuose įrenginiuose saugumas buvo laikomas pasekme. Išsiųskite gaminį, vėliau pataisykite problemas. Toks požiūris labai paseno.
Pasenusi programinė įranga dabar yra vienas dažniausių būdų, kaip užpuolikai įsilaužia į daiktų interneto sistemas. Apsaugos įmonės ONEKEY atliktas tyrimas parodė, kad pažeidžiama programinė įranga yra daugumą sėkmingų atakų prieš prijungtus įrenginius. Kai užpuolikas yra vienoje prastai apsaugotoje jūsų tinklo programėlėje, jis gali pasiekti visa kita.
Saugumo kūrimas nuo pat pradžių reiškia duomenų šifravimą, kai jie saugomi įrenginyje, ir kai jie keliauja į debesį. Tai reiškia, kad reikia pasirašyti programinės aparatinės įrangos naujinimus, kad įrenginys priimtų tik teisėtą kodą, o ne tai, ką užpuolikas pakeitė. Ir tai reiškia, kad reikia sukurti atkūrimą, todėl pažeistą įrenginį galima saugiai nustatyti iš naujo ir atkurti, o ne paversti nuolatine prievole, sėdinčia jūsų lentynoje.
Tai yra sluoksnis, apie kurį vartotojai niekada negalvoja ir už tai moka daugiausia, kai tai daroma blogai.
Kodėl kitą kartą sunkiau sukurti
Išmanieji įrenginiai tampa vis veiksmingesni, o šios galimybės kainuoja tiesiogiai inžinierių komandai. Daugiau informacijos apie įrenginį. Griežtesnės privatumo taisyklės. Ilgesni akumuliatoriaus lūkesčiai. Griežtesnis saugumas. Reguliavimo tikrinimas, kuris anksčiau buvo taikomas tik medicinos įrangai, dabar taip pat slenka į plataus vartojimo produktus.
Nieko iš to neatsiranda rinkodaroje. Skelbime rodomas žmogus, paliečiantis ekraną ir įsijungianti šviesa. Jame nerodomi plokštės peržiūrų, programinės įrangos perrašymų, ryšio testų ir saugos auditų metai, dėl kurių šis čiaupas buvo patikimas.
Taigi, kai kitą kartą išmanusis įrenginys tiesiog veiks, šiek tiek linktelėkite po juo esančią nematomą krūvą. Švarus paviršius yra daugybės nespalvingų inžinerijos darbų, atsisakiusių kirpti kampus, rezultatas. Šis atsisakymas yra visas skirtumas tarp programėlės, kuria pasitikite, ir tos, kurią grąžinate.
