ЖУРНАЛ СТА 2/2015

как общегородской трафик, взаимодей- ствие аварийных и спасательных служб, потребление энергии, воды и других ре- сурсов, IT-инфраструктура, координа- ция экономических взаимосвязей го- родских предприятий и многое другое. Кроме того, неоценимо важной пред- ставляется реализация системы предик- тивного управления городом, когда ста- новится возможным на основании ма- тематической модели предсказать и нейтрализовать развитие негативных сценариев в жизни города. Таким обра- зом, Smart City – это макросистема- матрёшка, состоящая из систем, в осно- ве которых – системы помельче, и так до самого нижнего слоя-фундамента, в котором миллионы и миллионы физи- ческих объектов реального мира. Но именно с фундамента начинают строи- тельство любого здания. Из чего и как будет строиться фундамент Smart City? В следующем разделе статьи мы на не- скольких примерах проиллюстрируем современные технологические подходы к решению прикладных задач создания умных систем. В описанных проектах угадываются тенденции, которые опре- делят направление развития Smart City. Интернет вещей состоит из миллиардов взаимосвязанных посредством вычис- лительных сетей интеллектуальных устройств, каждое из которых обладает собственным сетевым идентификато- ром ID (рис. 9). Все они объединяются облачными вычислительными сервиса- ми, обрабатывающими информацию. Будущие умные города обеспечат вза- имную интеграцию этих устройств и объектов в целях создания глобальных интеллектуальных систем со встроен- ной облачной системой управления ин- формацией. В настоящее время боль- шинство разработчиков продолжают наращивать потенциал возможностей своих продуктов – кирпичиков для по- строения подобных систем, но для осу- ществления на практике мечты и кон- цепции умного города требуется решить ещё множество проблем. RISC БЕЗ РИСКА Сравнительно недавно компания Advantech запустила проект поддержки системных интеграторов и решений Smart City, основанных на RISC-плат- формах (рис. 10). Директор подразделе- ния Embedded Core Group компании Advantech Аарон Су (Aaron Su) утвер- ждает, что соответствующее аппаратное и программное обеспечение инфра- структуры верхнего слоя интеллекту- альных вычислений (Macro Computing) для реализации облачной концепции в основном уже разработано. Однако ес- ли все решения (в том числе тысячи ты- сяч устройств на нижнем уровне систе- мы) будут активно эксплуатировать об- лачные технологии, то огромная на- грузка на сети может приводить к не- предвиденным задержкам или даже краху системы в результате отказов ин- теллектуальных сервисов по доставке и обработке информации. Таким обра- зом, разумная децентрализация процес- сов обработки данных и управления мо- жет обеспечить системе необходимую устойчивость при работе в условиях больших нагрузок, что на деле поможет реализовать концепцию компьютерно- го управления любой вещью, в любое время и в любом месте. В отличие от верхнего макрослоя, вы- полняющего множество вычислитель- ных задач на едином устройстве и склонного вследствие этого к отказам, способным вызвать крах всей системы, микровычисления сосредотачиваются на отдельной простой задаче с при- влечением одного или нескольких устройств нижнего уровня, и этот рас- пределённый подход обеспечивает бо- лее стабильную работу даже в условиях отказа некоторых из них. Архитектура Reduced Instruction Set Computer ( RISC ) стала лучшим выбором для приложе- ний, обеспечивающих соответствие тре- бованиям нижнего уровня (sensing layer). Устройства RISC характеризуются ком- пактными габаритами, низким энерго- потреблением, невысокой стоимостью, а также просты в использовании. Инже- неры Advantech считают, что технологи- ческие решения «последней мили» умного города должны быть специали- зированными и максимально упрощён- ными, в противовес охватывающим все возможные функции, независимо от то- го, нужны они или нет, решениям на базе архитектуры x86, – дорогим и по- требляющим неоправданно много энер- гии. Реализация встроенных приложе- ний типа SoC ( система на кристалле ) на базе RISC-платформ смещает акценты на требуемые функции, исключая мно- жество ненужного на ранних стадиях процесса разработки. Важны и преиму- щества в энергопотреблении, более компактных размерах и ускоренном времени загрузки (менее одной секун- ды). Помимо перечисленного суще- ственно снижаются затраты на лицензи- рование благодаря использованию от- крытых операционных систем семей- ства Linux. Итак, продукты, основанные на RISC-архитектуре, могут обеспечить оптимальные и более дешёвые решения при существенно меньших по сравне- нию с архитектурой x86 затратах на внедрение. Понимая эти тенденции, большинство производителей чипов проектируют различные RISC-продук- ты для работы на нижнем уровне. К та- ким производителям, например, отно- сятся Texas Instruments (TI) и Freescale Semiconductor. Процессоры TI OMAP 5 являются высокопроизводительными устройствами с превосходными графи- ческими возможностями, а процессоры Sitara с низким энергопотреблением предлагают богатые возможности управления. Семейство процессоров i.MX от Freescale (одноядерный, двухъя- дерный и четырёхъядерный процессо- ры) обеспечивает высокую степень ин- теграции, низкое энергопотребление и поддержку мультимедиа в приложениях. Но несмотря на потенциальную при- влекательность RISC-платформ, оста- ются концептуальные проблемы их применения. Например, для каждого нового проекта системные интеграторы вынуждены нанимать профессиональ- ных квалифицированных инженеров, разбирающихся в дизайне ARM, долж- ны подобрать компонентную базу, а также провести различные испытания продукта по завершении стадии его проектирования. 18 СТА 2/2015 ОБ ЗОР / Т Е Х НОЛОГ ИИ www.cta.ru Рис. 9. Пример вещи эпохи IoT – устройство автоматически напоминает о необходимости пополнить запас продуктов Рис. 10. Система на модуле Advantech ROM-1210 Иллюстрация с сайта networkedglobe.com