В рамках проекта «Где рождается наукоемкий бизнес?» эксперты ПостНауки рассказывают о перспективных исследовательских задачах, решение которых не только произведет научный и технологический прорыв, но и будет иметь заметный экономический эффект. Кандидат технических наук Александр Сафонов рассказывает о системе «умный дом», протоколах беспроводной передачи данных и революционных технологиях компании Nest.

Всевозможными системами климат-контроля и пылесосами-роботами уже давно никого не удивишь. «Умными» называют дома, в которых за безопасностью, энергосбережением и комфортом следит программное обеспечение, объединяющее бытовые приборы в единую систему с помощью технологий передачи данных.

Пожалуй, первым работающим образцом системы «умный дом» в 1966 году можно назвать компьютер Electronic Computing Home Operator, или ECHO IV, который, помимо выполнения функции записной книжки для кулинарных рецептов и ведения семейных финансов, следил за температурой и управлял освещением дома, а также умел предсказывать погоду. Кроме того, что этот компьютер занимал целый шкаф и предполагал, что домохозяйка обладает навыками программирования, он требовал прокладывания специальных проводов к каждому, как мы сегодня бы сказали, «периферийному устройству» — датчику или исполнительному механизму — и опирался на свою собственную технологию передачи данных по этим проводам.

Как бы странно это ни звучало, многие системы «умных домов», появившиеся за десятки лет с тех пор, вполне уместно сравнивать с ECHO IV: их протоколы передачи данных были так же несовместимы с протоколами других компаний, и поэтому широкого распространения эти системы не получили.

На этом фоне интересно отметить протокол X10, разработанный в 1975 году компанией Pico Electronics. Протокол предполагает передачу данных между электрическими приборами прямо по проводам электрической сети, которые являются для всех подключенных устройств общей шиной. Он основывается на методе передачи информации в виде электрических вспышек в моменты, когда переменный ток в электрической сети проходит через нулевое значение. Несмотря на крайне низкую скорость передачи (в нашей стране — 50 бит в секунду) и целый ряд других ограничений, протокол используется по сей день.

Среди протоколов беспроводной передачи данных, используемых в системах «умный дом», интересно отметить наиболее распространенный на сегодняшний день протокол Z-wave, который появился в 2001 году и на сегодняшний день поддерживается оборудованием около 250 производителей, и его вероятный конкурент — протокол Thread, который только должен появиться в 2015 году. Оба протокола обеспечивают построение из подключаемых устройств так называемой mesh-сети, в которой передача между устройствами возможна не только напрямую, но и через соседние устройства. Самое существенное отличие протоколов состоит, пожалуй, не в используемых частотах, мощности передачи или алгоритме решения задачи маршрутизации, а том, что Z-wave — это протокол, поставляемый на специально для него разработанной микросхеме (system-on-chip), в то время как протокол Thread будет работать на существующих сегодня микросхемах IEEE 802.4 (тех же, на которых построены устройства стандарта ZigBee) и использовать открытые протоколы (6LoWPAN, IPv6/UDP). Тем самым, протокол Thread лучше укладывается в парадигму интернета вещей и потому, на мой взгляд, имеет хорошие шансы на успех.

Говоря о будущем «умном доме», нельзя не упомянуть компанию Nest — производителя системы управления климатическим оборудованием и, кстати, одного из главных разработчиков и лоббистов протокола Thread. В начале этого года ее купила Google, заплатив больше 3 миллиардов долларов (для сравнения: за YouTube всего несколькими годами ранее заплатили в два раза меньше)! Что же революционного сделала Nest? Самое интересное в ней — это способность заметно экономить электроэнергию, подмечая привычки обитателей дома и угождая им. Такая система будет автоматически подстраиваться под их образ жизни, делая жизнь людей гораздо удобнее.