Internet of Things: se la lampada parla con la sedia

La rivoluzione è già in corso: ci sono più dispositivi connessi ad internet, che abitanti sulla terra e secondo il rapporto di Cisco: The internet of Things: How the next evolution of internet is changing everything, nel 2015 avremo 20 miliardi di dispositivi connessi (circa 3,5 dispositivi connessi per ogni persona), per arrivare a 50 miliardi di dispositivi nel 2020 (circa 7 dispositivi per persona).

Questo fenomeno prende il nome di Internet of Things perchè connessi ad internet non ci sono soltanto computer, smartphone e tablet, ma anche moltissimi oggetti diversi: automobili, macchine utensili, lampioni stradali, telecamere di sicurezza, condizionatori d'aria, caldaie, ...

Dati i progressi tecnologici e la riduzione dei costi delle tecnologie necessarie, oggi è possibile connettere un prodotto al web con un costo di pochi euro, che presto si ridurrà a pochi centesimi. Questi oggetti fisici acquisiscono un'identità digitale, possiedono un certo grado di intelligenza e possono comunicare con qualsiasi altro oggetto connesso ad internet.

Ad oggi le principali applicazioni dell'Internet delle Cose riguardano i sistemi di controllo remoto (allarmi, gestione accessi, ...), la logistica (trasporto merci e gestione magazzini), lo smart metering (soprattutto elettrico), il monitoraggio remoto (caldaie, macchine utensili, ...), il monitoraggio ambientale ed il controllo del traffico. Altre applicazioni esistono nell'ambito della domotica, delle smart car, del telemonitoraggio dei pazienti o degli anziani, del risparmio energetico. Nuove applicazioni si stanno sviluppando velocemente in molti settori.  

Ci sono ancora problemi tecnologici aperti (alimentazione, miniaturizzazione, utilizzo di standard per la comunicazione, ...) e ci sono diversi paper che descrivono il modello "fisico" dell'Internet of Things. Si vedano ad esempio: il First Reference Model Whitepaper della Internet of Things Initiative oppure The internet of things research roadmap dell'European Research Cluster on the Internet of Things (ma ce ne sono anche molti altri). 

Tutto questo però si focalizza sul "come" costruire la Internet of Things, mentre credo che il primo problema da affrontare sia "perchè" costruirla, ovvero capire se e come questa grande opportunità tecnologica possa creare valore per i nostri clienti.

Per fare questo non è necessario addentrarsi troppo nei dettagli della tecnologia. E' sufficiente sapere che l'Internet delle Cose è formata da:

• oggetti intelligenti,
• che conoscono il contesto,
• che possono comunicare,
• che possono collegarsi al web per inviare e ricevere informazioni.

La figura seguente rappresenta un modello semplificato dell'architettura dell'Internet delle Cose.

The Internet of Things ha la potenzialità di modificare completamente il modo con il quale i prodotti stessi vengono pensati ed utilizzati.

Facciamo il semplice esempio di una lampada.

Una lampada "normale" viene accesa e spenta dall'utilizzatore, non ha alcun contatto al di fuori dell'ambiente in cui si trova e non gestisce alcun tipo di dato.

Con un costo aggiuntivo che va da pochi centesimi a qualche euro, la lampada potrebbe:

• avere una propria identità, potendo quindi ricevere informazioni e comandi da remoto,
• conoscere il proprio stato: accesa/spenta, consumo energetico, ore di utilizzo della lampadina, ...
• conoscere il contesto: quali persone sono presenti nella stanza, quali altri oggetti sono presenti nella stanza, qual'è il consumo energetico della casa, ...
• raccogliere informazioni: luminosità della stanza, luminosità esterna, ...
• elaborare informazioni: qual'è il modo più economico per migliorare la luminosità della stanza,
• comunicare: chiedere qual'è il costo dell'energia elettrica in quell'istante, ordinare alla finestra di aprire le tende, comunicare il suo stato via web, ...
• eseguire azioni: ad es. spegnersi automaticamente se non c'è nessuno nella stanza.

Pur senza aggiungere funzionalità di tipo diverso dall'illuminazione (come potrebbe essere per esempio un sensore antincendio), l'Internet delle Cose modifica il significato stesso della lampada: da oggetto che produce luce, ad elemento di un sistema che collabora per raggiungere obiettivi complessi, quali assicurare luminosità adeguata, minimizzare i consumi energetici, prevenire malfunzionamenti, ...

In modo ancora più evidente che per altri tipi di innovazione, nell'Internet delle Cose, è dunque necessario partire dalla comprensione profonda degli obiettivi degli utilizzatori per capire che cosa genera valore per loro. Infatti è vero che le nuove tecnologie permettono alla lampada di parlare con la sedia, ma l'importante è trovare un argomento di conversazione interessante per il padrone di casa!

NOTA: L'architettura dell'Internet of Things è stata definita negli anni '90 da Mark Weiser, nei laboratori Xerox di Palo Alto, che la battezzò "ubiquitous computing" (non avendo a quel tempo compreso appieno l'importanza del web). Per un viaggio nella storia (Weiser è morto nel 1999, ma esiste ancora il suo sito)  si veda questo sito: http://sandbox.parc.com/weiser/.

In questo blog ho parlato di smart products nel post Prodotti intelligenti del gennaio 2009.

The Internet of Things

Un video su un fenomeno che avrà un pesante impatto sui prodotti e sul nostro futuro: http://www.youtube.com/watch?v=sfEbMV295Kk.

Un tema da approfondire...

Ideare prodotti intelligenti - 1

Esempi di comportamenti intelligenti:

Conoscere il contesto:

• Conoscere il proprio stato (ad es. acceso/spento, fermo/in movimento, orizzontale/verticale, velocità, accelerazione/frenata, consumo di energia, energia residua, ...)
• Conoscere la propria posizione (ad es. coordinate GPS, alto/basso rispetto all'ambiente, davanti/dietro rispetto all'ambiente, ...)
• Conoscere l'ambiente (ad es. data e ora, temperatura, luce, umidità, presenza di persone, presenza di altri dispositivi, ...)
• Conoscere la storia degli eventi passati (ad es. ingresso di una "seconda" persona, tempo intercorso tra l'inizio e la fine della frenata, ...)

Elaborare informazioni e prendere decisioni:

• Eseguire calcoli
• Eseguire ricerche di informazioni (ad es. chiedere lo stato del traffico per eseguire il calcolo del miglior percorso, chiedere informazioni su negozi nelle vicinanze, ...)
• Prendere decisioni o fornire suggerimenti sulla base di regole memorizzate o imparate (ad es. percorso suggerito, accendere o spegnere il riscaldamento, ...)
• Archiviare informazioni (ad es. consumo medio, storia degli stati interni, storia di alcune caratteristiche dell'ambiente - ad es. temperatura)

Interagire con l'utilizzatore o con altri dispositivi:

• Identificare e reagire ad eventi nell'ambiente (ad es. ingresso di una persona, passaggio luce/buio, apertura/chiusura di una porta, ...)
• Identificare e reagire ai propri cambiamenti di stato (ad es. fermo/movimento, inizio della frenata, ...)
• Identificare e reagire ad eventi nell'ambiente (ad es. raggiungimento di un orario predefinito, cambiamento nella temperatura, cambiamento del fondo stradale, ...)
• Inviare/ricevere comandi
• Inviare/Ricevere informazioni
• Inviare/Ricevere richieste

Imparare:

• Riconoscere risultato di azioni (ad es. quando freno troppo bruscamente le ruote slittano, riconoscere che un prodotto viene utilizzato poco e ridurne le quantità suggerite d'acquisto, ...)
• Riconoscere l'utilizzatore e le sue preferenze (ad es. settaggio del posto guida di un'automobile, suggerire ricette sulla base delle scelte precedenti)
• Riconoscere comportamenti (ad es. velocità troppo elevata, ...)
• Cambiare regole di comportamento (ad es. non suggerire più un certo alimento se non viene mai selezionato, ...)
• Prevedere bisogni futuri (ad es. chiedere l'aggiornamento dello stato del traffico per le zone previste nel percorso pianificato, ...)

Eseguire azioni complesse:

• Eseguire sequenze di comandi (ad es. pagamenti con carta di credito)
• Collaborare con utilizzatore (ad es. facilitare i movimenti)
• Modificare il proprio stato interno (ad es. acceso/spento)

Questa lista di comportamenti, opportunamente personalizzata e completata, può essere utilizzata insieme all'albero delle funzioni di prodotto per ideare nuovi comportamenti intelligenti per i prodotti da sviluppare.

(In un prossimo post ritornerò su questo argomento)

Scambiare informazioni con il tocco della mano

Uno dei modi per realizzare prodotti intelligenti è quello di utilizzare componenti intelligenti sviluppati da altri, inventandone nuove applicazioni. Questo approccio permette ad alcune aziende di focalizzarsi nello sviluppo di tecnologie o materiali completamente nuovi (business che richiede molto tempo e grossi investimenti) e ad altre di applicarli per soddisfare meglio i bisogni ed i desideri dei propri clienti.
Una tecnologia innovativa è quella sviluppata dalla Nippon Telegraph & Telephone (NTT) e chiamata RedTacton (descritta anche qui), che permette al nostro corpo di inviare e ricevere informazioni mediante il semplice tocco, utilizzando la pelle come un canale di comunicazione a larga banda.
Vale la pena di lasciar scorrere la fantasia e capire se ci sono potenziali campi di applicazione concreti.

Prodotti intelligenti - Uno schema di riferimento

I blocchi funzionali che normalmente compongono i prodotti intelligenti sono:

1. Sensori: che permettono di raccogliere dati sia dall'ambiente circostante (ad es. temperatura, posizione GPS, luminosità, ...), che dallo stato interno del prodotto stesso (ad es. peso, velocità, consumi, ...)
2. Dispositivi di comunicazione: che permettono di inviare e ricevere informazioni da oggetti e/o utenti vicini o lontani (ad es. GPRS, wi-fi, UMTS, ...)
3. Unità di elaborazione: che permette di eseguire il software che costituisce la "mente" dei prodotti intelligenti. Il programma che viene eseguito è una rappresentazione dell'ambiente in cui il prodotto si trova, combinata con una macchina a stati che si comporta in modo diverso a seconda dello stato in cui si trova. La capacità di eseguire calcoli permette inoltre di analizzare trend e prevedere comportamenti futuri.
4. Attuatori: che permettono di eseguire le azioni definite. Gli attuatori possono essere molto diversi a seconda del prodotto considerato.
5. Alimentazione: i prodotti intelligenti devono essere alimentati e nel caso di prodotti mobili, l'alimentazione a batteria è spesso uno dei punti critici.
6. Interfaccia Utente: l'interfaccia utente può essere di molti tipi diversi (tastiera, touch screen, comandi vocali, ...). Poichè i prodotti intelligenti sono complessi, una delle sfide principali è quella di renderne semplice l'utilizzo: l'interfaccia utente è dunque uno dei punti a cui dedicare maggior attenzione nella progettazione di un prodotto intelligente.

Prodotti intelligenti

Voglio parlare di prodotti intelligenti (smart products) per due ragioni. La prima è che per soddisfare al meglio le esigenze degli utilizzatori, tutti i prodotti devono avere un certo grado di "intelligenza". La seconda ragione è che i prodotti intelligenti offrono molte opportunità di innovazione e queste opportunità hanno spesso un costo più basso rispetto ad altri tipi di innovazione (si pensi al costo di realizzare nuovi materiali, nuovi componenti elettronici, ...) e possono quindi essere perseguite più facilmente dalle aziende.

Un prodotto o servizio si può definire intelligente quando è in grado di interagire con l'ambiente, con gli utilizzatori e con altri prodotti soddisfacendo i desideri dell'utilizzatore in modo personalizzato ed adeguando il proprio comportamento sulla base delle informazioni disponibili.

L'intelligenza dei prodotti si basa sulle seguenti capacità:
- raccogliere dati
- interpretare il contesto
- elaborare una risposta
- comunicare.

Di seguito un semplice esempio di prodotto intelligente per la gestione del consumo energetico di una stanza.

1. RACCOGLIERE DATI (data e ora, temperatura, umidità, numero di persone presenti, finestre aperte/chiuse, luci accese/spente, luminosità, televisione accesa/spenta, ...)
2. INTEPRETARE IL CONTESTO (ad es. se nessuno è nella stanza, la stanza è inutilizzata)
3. ELABORARE UNA RISPOSTA (se la stanza è inutilizzata, bisogna ridurre il consumo energetico: se le luci sono accese, spegnerle; se la televisione è accesa, spegnerla; se siamo in inverno e la temperatura è superiore ad un minimo predefinito, spegnere il riscaldamento; se siamo in estate, spegnere l'aria condizionata; se le finestre sono aperte da più di un certo intervallo di tempo, chiuderle, ...)
4. COMUNICARE (comunicare le decisioni prese ai dispositivi che le devono eseguire: climatizzatore, interruttori della luce, televisione, ... ed agli utilizzatori: ad es. se la stanza si trova in un albergo e deve essere risistemata, inviare un messaggio agli addetti alle pulizie).