Příchod hackerů: od MSP k internetu věcí

Lukáš Erben 11. 8. 2015

Moderní věk více či méně chytré spotřební i profesionální techniky nastal poté, co se spojily mikrokontroléry s DSP čipy – a to doslova, neboť vznikla potřeba řešit logické funkce a zároveň sbírat a zpracovávat informace z „analogového“ světa – zpracování zvuku, obrazu, nebo jiné „vzorkovací“ funkce.

Mikrokontroléry a DSP čipy znamenaly dvojí revoluci – ty první stvořily nejen levné a spolehlivé digitální náramkové hodinky nebo novou generaci interaktivních, programovatelných či dokonce „chytrých“ hraček, ale díky své schopnosti umožnily řešit efektivně složité řídící modely s řadou podmínek a uvést dostupné programovatelné přístroje, často vybavené nejrůznějšími senzory do každodenního života. Ty druhé pak přinesly díky obrovskému, leč jednostranně zaměřenému, výpočetnímu výkonu možnost digitalizovat informace analogového světa kolem nás – zejména zvuk a obraz (ale nejen ty).

V průběhu devadesátých let se nicméně začalo objevovat stále více aplikací, které vyžadovaly obojí – jak logické operace a uživatelská rozhraní, tak zpracování signálů. Jednou možností bylo použít samostatný mikrokontrolér a DSP čip, nicméně to bylo v řadě případů příliš nákladné a znamenalo to značně složitou integraci. Záhy se proto objevily jedny i druhé čipy, které nabízely „něco z druhé strany“.

Například National Semiconductor Compact-RISC byla řada mikrokontrolérů, které nabízely funkce jako je hardwarové násobení nebo A/D převodník a byly nasazovány ve veřejných telefonních automatech, zabezpečovacích systémech, modulech pro řízení elektromotorů nebo řídících jednotkách airbagů. Naopak šestnáctibitový DSP TI C240 nabízel už na přelomu století funkce IO a periferních rozhraní nebo integrovanou flash paměť a byl populární například v POS terminálech.

Zásadní změna přišla s nástupem výkonných 32 bitových MSP – mikrokontrolérů kombinovaných se signálovým procesorem (nebo také digitálních signálových kontrolérů). Ty si záhy našly cestu do zařízení jako pevné disky, digitální fotoaparáty a staly se populární v oblasti telekomunikací nebo pro návrh řídících jednotek pohonných ústrojí. Umožnily také vznik stále levnějších senzorů nebo konstrukci efektivnějších a úspornějších elektromotorů či napájecích zdrojů.

MSP v domácnosti

Zkuste se rozhlédnout po moderní kuchyni, koupelně či obýváku. S největší pravděpodobností se mikrokontroléry a DSP čipy, nebo modernější MSP nacházejí všude kolem vás. Moderní lednička využívá mikrokontrolér(y) jak pro funkce tlačítek a displeje ovládacího panelu, tak pro řízení kompresoru chlazení. Na jednočipový počítač jsou také napojena čidla jako je senzor otevření dveří, čidla ve výdejníku vody a ledu (na „amerických“ ledničkách), čidla námrazy a vlhkosti a pochopitelně teplotní čidla. Moderní mikrokontroléry či MSP (často postavené na architektuře ARM, jejíž historii jsme se též věnovali) umožňují lednici také například připojit k internetu, čímž se může otevřít myriáda dalších funkcí.

Velmi podobně může vypadat schéma využití mikrokontroléru v automatické pračce – jen senzory jsou tu jiné – množství vody v bubnu, teplota vody, čidlo na topném tělese apod. a ovládán není kompresor, ale motor bubnu a vodní pumpa. Navíc tu mohou být různě sofistikovaná čidla klepání a další „vychytávky“.

Schéma využití systému s mikrokontrolérem (či MSP) ve „varném“ spotřebiči (zdroj: Atmel).

V moderních troubách umožňují mikrokontroléry velmi přesně řídit způsob přípravy jídla, často kombinací několika způsobů ohřevu (mikrovlny, horký vzduch, gril apod.), díky čidlům mohou nejen sledovat teplotu uvnitř trouby, ale také detekovat var nebo například vážit připravované jídlo pomocí váhy integrované ve dně trouby. U přístrojů které mají IP konektivitu lze pracovat nejen s opožděným, ale například dálkově iniciovaným startem. U zařízení jako jsou trouby nebo vařidlové desky, mohou mít mikrokontroléry i další důležitou funkci – mohou bránit jejich nechtěnému spuštění například dětmi.

Moderní multifunkční trouby kombinují mikrokontrolér a nejrůznější senzory.

V oblasti „černé“ spotřební elektroniky se první mikrokontroléry usadily již v průběhu 80. let například v dálkových ovladačích nebo CD přehrávačích. O desetiletí později se k nim přidaly i DSP čipy pro zpracování zvuku (např. domácí kino) a dnes jsou standardní součástí prakticky každého kusu audio a video techniky (vyjma staromilských analogových zesilovačů či gramofonů, nicméně i zde je můžete nalézt v rolích, které nevstupují do cesty zvukového signálu – například pro dálkové ovládání nebo motorizaci potenciometrů (hlasitost apod.) a stabilní řízení otáček.

Bez mikrokontrolerů či MSP a senzorů by byl jen stěží myslitelný rozvoj chytrých rozvodných sítí s automatickým odečítáním spotřeby (elektřina, plyn, voda), včetně funkcí pro šifrování či zabezpečení přenášených dat.

Chytrý elektroměr

Všechny tyto funkce se pak scházejí ve fenoménu připojené domácnosti – bytu či domu, v němž je možné stále větší počet přístrojů a funkcí ovládat na dálku a plánovat, automatizovat či řídit jejich běh (a souběh). Chytré připojené domy pochopitelně nejsou novinkou, před pěti či deseti lety se ale jednalo o v podstatě uzavřené systémy, které bylo třeba instalovat v rámci stavby či rekonstrukce a nákladně integrovat a propojovat – investovali do nich proto jen boháči nebo skuteční nadšenci.

Chytrý svět

Dnes se ale situace mění. Podle předpovědi Gartneru by v roce 2020 mělo být na světě na 700 milionů připojených domácností, to je zhruba čtyř až šestinásobek současného počtu. Rychlý nárůst jde na vrub zásadní změně – připojené (a potenciálně chytré) domy a byty se budou rodit postupně, s tím, jak si jejich obyvatelé budou pořizovat nové, připojené přístroje, spotřebiče a zařízení. Jejich integrace bude probíhat nikoliv při stavbě či rekonstrukci, ale pomocí bezdrátové konektivity a v rámci cloudových platforem a služeb. Jistě nepřekvapí, že Google zaplatil za startup NEST vyrábějící inteligentní připojený termostat v minulém roce přes tři miliardy dolarů.

Inteligentní termostat Nest

A za to vše vděčíme také malým, neviditelným (dnes už většinou připojeným a nikoliv nevýkonným) jednočipovým počítačům, s jejichž první generací jsme si hráli na digitálních hrách v 80. letech, DSP procesorům a stále levnějším čidlům a senzorům.

widgety

Internet věcí je dnes asi nejnadužívanějším termínem v IT, přesto není pojmem nijak mladým. Poprvé použil toto sousloví britský podnikatel Kevin Ashton v roce 1999. Podle odhadů analytiků by měl během příštích pěti let zahrnovat více než 20 (nebo dokonce 25) miliard zařízení (samostatné připojené senzory v to nepočítaje). Není to meta až tak nereálná – zkuste se rozhlédnout kolem sebe: notebook, stolní počítač, mobilní telefon, tablet, chytré hodinky či fitness náramek, blu-ray přehrávač, xbox, chytrý televizor, IPTV set top box. Výbava jedné moderní domácnosti běžně zahrnuje 5 –10 připojených přístrojů, a to jsme ještě nezačali nakupovat chytré termostaty nebo připojené bílé elektro (a ani nám nebyl vyměněn elektroměr, plynoměr a vodoměr za „chytrý a připojený“).

Internet věcí je ale samostatným tématem, ke kterému se jistě v budoucnu, mimo jiné i z hlediska jeho potenciální (ne)bezpečnosti jistě vrátíme.

Odkazy

Našli jste v článku chybu?
Vitalia.cz: Výživový poradce: Tyhle fešáky jedu celoročně

Výživový poradce: Tyhle fešáky jedu celoročně

Podnikatel.cz: Rohlik.cz testoval roboty pro rozvážku

Rohlik.cz testoval roboty pro rozvážku

Podnikatel.cz: I vám můžou vykrást značku. Braňte se

I vám můžou vykrást značku. Braňte se

Root.cz: Podívejte se na shořelé Samsung Note 7

Podívejte se na shořelé Samsung Note 7

Vitalia.cz: Voda z Vltavy před a po úpravě na pitnou

Voda z Vltavy před a po úpravě na pitnou

DigiZone.cz: Budoucnost TV vysílání ve Visegrádu

Budoucnost TV vysílání ve Visegrádu

Vitalia.cz: Test dětských svačinek: Tyhle ne!

Test dětských svačinek: Tyhle ne!

Vitalia.cz: Muž, který miluje příliš. Ženám neimponuje

Muž, který miluje příliš. Ženám neimponuje

Vitalia.cz: Tradiční čínská medicína a rakovina

Tradiční čínská medicína a rakovina

Vitalia.cz: dTest odhalil ten nejlepší kečup

dTest odhalil ten nejlepší kečup

Podnikatel.cz: Tyto pojmy k #EET byste měli znát

Tyto pojmy k #EET byste měli znát

DigiZone.cz: Regionální tele­vize CZ vysílá "Mapu úspěchu"

Regionální tele­vize CZ vysílá "Mapu úspěchu"

Podnikatel.cz: Letáky? Lidi zuří, ale ony stále fungují

Letáky? Lidi zuří, ale ony stále fungují

Lupa.cz: Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

Lupa.cz: Blíží se konec Wi-Fi sítí bez hesla?

Blíží se konec Wi-Fi sítí bez hesla?

Vitalia.cz: Jak Ondra o astma přišel

Jak Ondra o astma přišel

DigiZone.cz: Parlamentní listy: kde končí PR...

Parlamentní listy: kde končí PR...

Lupa.cz: Odkazy na pirátský obsah mohou být nelegální

Odkazy na pirátský obsah mohou být nelegální

Vitalia.cz: Antibakteriální mýdla nepomáhají, spíš škodí

Antibakteriální mýdla nepomáhají, spíš škodí

Lupa.cz: Proč jsou firemní počítače pomalé?

Proč jsou firemní počítače pomalé?