Avoimen koodin ohjelmistojen rinnalle ovat tulossa avoimen koodin laitteistot ja kortit. Niiden ja suunnittelijayhteisöjen avulla yhä useampi rakentelija voi saada IoT-suunnittelunsa valmiiksi tuotteeksi asti.
| Artikkelin kirjoittaja Cliff Ortmeyer vastaa Premier Farnellin ratkaisujen kehittämisestä. Ortmeyer tuli Farnellin palvelukseen vuonna 2011. Sitä ennen hän työskenteli STMicroelectronicsilla liiketoiminnan kehityksessä yli 13 vuotta. Ortmeyerillä on elektroniikkainsinöörin tutkinto Iowa State Universitystä. |
Esineiden internet on Maailman talousfoorumin määrittelemän neljännen teollisen vallankumouksen keskiössä: tämä taloudellinen, tekninen ja kulttuurinen murros yhdistää fyysisen, digitaalisen ja biologisen maailman. Kehitystä vauhdittavat kaikkialla läsnäoleva verkottuneisuus, big data, analytiikka ja pilvi.
”Laskennan demokratisointi” voi kuulostaa abstraktilta käsitteeltä, mutta kyse on aidosta vallankumouksesta, joka on kihissyt pinnan alla jo pidemmän aikaa. Rikkomalla laitteiston ja ohjelmistojen väliset perinteiset aidat tämä siirtyminen kohti elektroniikkalaitteiden kehityksen demokratiaa on kiihtynyt viime aikoina uusilla tekniikoilla ja uudenlaisilla yhteisöillä, jotka ovat syntyneet yhden viime vuosien puhutuimman teknologiatrendin eli esineiden internetin, IoT:n ympärille.
Jotta IoT vastaisi lupaukseensa tuoda parempia mahdollisuuksia teknologiayleisöille, sen työprosessien täytyy yksinkertaistua ja kehittyä hyödyntämään paremmin modulaarisia komponentteja, jotka vastaavat IoT-suunnittelun keskeisiin teknologisiin haasteisiin ohjelmistosuunnittelusta laitetoteutukseen. Kehitysalustat, SBC-korttitietokoneet (single-board computers) ja Raspberry Pin ja Arduinon kaltaiset prototypointialustat ovat osa avoimen lähdekoodin edullisten ja helppokäyttöisten laitekomponenttien uutta sukupolvea, joka avaa IoT-ratkaisukehityksen paljon suuremmalla joukolle kehittäjiä ja tuo IoT-innovointiin referenssisuunnittelujen perustan.
Aivan yhtä tärkeitä ovat rakentaja- eli maker- ja hakkeriverkkoyhteisöt, jotka ovat kasvaneet näiden kehitysalustojen, korttitietokoneiden ja avoimen koodin alustojen tueksi ja asiantuntemuksen tukiverkostoksi, joka auttaa kaikkia aloittelijoista ammattikehittäjiin ja -rakentelijoihin löytämään menestyksekkäitä IoT-suunnitteluja.
Mahdollisuuksia ja haasteita
Jo aivan lähitulevaisuudessa IoT:n anturiverkot ja älykkäät laitteet liittävät verkkoon käytännössä kaiken elinympäristössämme: kotimme, fyysiset esineet, teolliset työprosessit, liikenne- ja tietoliikennejärjestelmät, vaatteet ja meidät itsemme, minkä ansiosta ne pystyvät siirtämään dataa keskenään.
Tutkimuslaitos IDC ennustaa, että vuoteen 2020 toiminnassa on 50 miljardia IoT-anturia, ja vuoteen 2030 mennessä verkottuneiden laitteiden määrä kasvaa yli 200 miljardiin 1. IoT:llä on myös potentiaalia demokratisoida laite- ja ohjelmistosuunnittelu, mikä toisi uuden sukupolven kehittäjiä ja innovaattoreita huipputekniikan aloille. Gartner on ennustanut, että tämän vuoden loppuun mennessä 50 prosenttia IoT-ratkaisuista saa alkunsa startupeissa, jotka ovat alle kolmen vuoden ikäisiä. Gartner ennustaa myös, että IoT-tekniikan hyväksyntää, käyttöä ja kasvua vauhdittavat maker-yhteisö ja startupit kulutuselektroniikkaa valmistavien yritysten sijaan luomalla niche-sovelluksia, jotka saavat suurempaa tunnustusta markkinoilla.
Jotta IoT saisi aikaan suunnittelun demokratisoitumisen, sen täytyy olla paljon helpompaa suunnitella. IoT-ratkaisut ovat surullisenkuuluisia monimutkaisuudestaan ja rakentamisen haasteellisuudestaan, ja kokonaisen IoT-alustan kehittäminen alusta loppuun vaatii osaamista monilta teknologia-alueilta, kuten anturien integroinnissa ja hallinnassa, tehonhallinnassa, prosessoreissa, langattomissa yhteyksissä, tietoturvassa, sulautetuissa ohjelmistoissa, data-analytiikassa ja pilvialustoissa. Hyvin harvoilla rakentelijoilla tai startupeilla on ennestään vaadittavaa osaamista, jota näiden monimutkaisten tuotteiden markkinoille tuominen vaatii.
IoT-alustan rakentaminen tyhjästä ei tyypillisesti ole paras lähestymistapa useimmille innovaattoreille. Laitteiston, ohjelmistojen ja langattoman tekniikan integroiminen pilviyhteydellä on monimutkainen ja aikaa vievä prosessi, jonka kustannukset kasvavat paljon suuremmiksi ja markkinoillepääsy viivästyy. Tässä kohtaa avoimen lähdekoodin kehityskortit astuvat mukaan peliin.
Toimittajan rooli
Startupit, yrittäjät ja rakentelijat voivat hyödyntää edullisia avoimen lähdekoodin elektroniikka-alustoja ja korttitietokoneita Farnell element 14:n kaltaisilta toimittajilta. Ne tuovat tehokkaat suunnittelun työkalut useampien suunnittelijoiden käsiin nopeammin, mikä tuo IoT-teknologiat kaikenlaisten innovaattorien käyttöön.
Nämä kehitysalustat myös auttavat kumoamaan umpeen suunnittelijoiden ja koodaajien välistä teknologista kuilua. Suunnittelijoita on perinteisesti käytetty kehittämään laitteisto järjestelmäkehityksessä, missä he työskentelevät ”lähellä metallia” (korkeintaan) C-kielellä ohjelmoiden. Toisaalta ohjelmistosuunnittelijat keskittyvät lähes yksinomaan kirjoittamaan koodia käyttöjärjestelmiä varten, mutta heti kun he näkevät johtimeen liitetyn laitealustan, moni pelkää aiheuttavansa oikosulun tai vahingoittavansa korttia. Raspberry Pin ja Beagleboardin kaltaiset alustat liittävät nämä kaksi leiriä yhteen, kun laitesuunnittelijat alistetaan korkeamman tason ohjelmoinnille alustalla, jossa on integroitu käyttöjärjestelmä. Samaan aikaan ohjelmistosuunnittelijat saavat käyttöönsä edullisen laitteen, joka helpottaa ymmärtämään fyysistä prosessointia.
Toimittajaketjut muodostavat myös teknisen neuvonnan ja tuen yhteisön – jolle mikään kysymys ei ole triviaali – ja tuovat mahdollisuuden oppia sekä kollegoilta että ammattilaisilta. Yhteisöjen keskustelufoorumit, webinaarit ja uusien laitteiden ”road test” -kiertueet tuovat suunnittelijoilla ja rakentelijoille mahdollisuuden tavata ja oppia lisää sekä uusien että vakiintuneiden teknologioiden toteuttamisesta avoimen lähdekoodin laitteisto- ja ohjelmistovaihtoehdoilla.
Käytettävissä on myös erikoistuneita IoT-kehityspaketteja, jotka sisältävät laitteiston, ohjelmistot, firmwaren ja integrointityökalut suunnittelun nopeuttamiseksi. On erittäin tärkeää, että nämä IoT-paketit yleensä sisältävät myös anturikehityskomponentit ja pilviyhteysratkaisut, mikä helpottaa näiden tekniikoiden lisäämistä toimiviin suunnitteluihin. Kehityspaketeista on nopeasti tulossa IoT-kehityksen referenssisuunnitteluja, kun toimittajat kehittävät alustojen ”out-of-the-box” -kokemusta niin että peruskortin lisäksi ne sisältävät myös olennaiset anturi- ja pilviyhteysmahdollisuudet.
Niille suunnittelijoille, jotka ovat valmiita teollistamaan suunnittelunsa ja viemään ne tuotantoon, huipputoimittajat tarjoavat myös valmistukseen tähtäävää suunnittelua (design for manufacturing) ja valmistuspalveluita, joiden avulla pieninkin yritys voi loikata rakentelijasta laitevalmistajaksi.
Pieni on kaunista – ja pääsee nopeammin markkinoille
IoT-kehityksen demokratisoinnista on nopeasti tulossa todellisuutta. Avoimen lähdekoodin kehitysalustat ja muut protoalustat ovat osoittautumassa keskeisiksi IoT-toimitusketjun tasoittamisessa, kiihdyttäen innovaatiota ja vahvistamalla jokaista, jolla on ideoita ja kunnianhimoa suunnitella ja rakentaa menestyksekkäitä IoT-ratkaisuja.
Nämä alustat auttamaan tuomaan IoT-ratkaisuja markkinoille nopeammin kuin koskaan aikaisemmin. Ne muodostavat myös disruptiivisen voiman vakiintuneille teknologiajäteille, kiitos avoimen lähdekoodin teknologioiden ja toimittajaverkostojen, jotka tuovat käyttöön komponentit, kehitysalustat ja online-tukiyhteisöt.
Kehitysalustat, jaetun avoimen koodin osaaminen, piensarjatuotanto ja IoT kulkevat käsi kädessä mahdollistaen nopean kehityksen ja prototypoinnin suurille, dynaamisille ja nopeasti kasvaville markkinoille.
1IDC FutureScape: Worldwide Internet of Things 2018 Predictions
Kun suurteholaskennan (HPC) työkuormat monimutkaistuvat, generatiivinen tekoäly sulautuu yhä tiiviimmin moderneihin järjestelmiin ja lisää kehittyneiden muistiratkaisujen tarvetta. Vastatakseen näihin muuttuviin vaatimuksiin ala kehittää uuden sukupolven muistiarkkitehtuureja, jotka maksimoivat kaistanleveyden, minimoivat latenssin ja parantavat energiatehokkuutta.