La tecnologia dell’Internet delle cose ha dato un contributo determinante alla prevenzione e al controllo dell’epidemia nel 2020, diventando un elemento centrale delle nuove infrastrutture. La connessione delle “cose” offrirà alle persone una nuova percezione dei dati, che porterà a cambiamenti senza precedenti. Un nuovo ciclo di sviluppo scientifico e tecnologico, rappresentato dalla tecnologia dell’Internet delle cose, l'intelligenza artificiale e i big data, ha raggiunto il punto di partenza di un nuovo ciclo: dalla connessione tra le persone a quella tra le cose, dai fattori di produzione materiali agli elementi di dati, e dalla realtà il mondo è diventato un gemello digitale; il mondo digitale è ormai pienamente una realtà e la rivoluzione dell'Internet delle cose è pronta a decollare.
Secondo i rapporti in materia, nel 2020 il 5G rappresenterà meno dell’1% delle connessioni IoT, ma raggiungerà il 40% del totale delle connessioni entro il 2030. L’implementazione del 5G sta accelerando e, grazie alla diffusione capillare di reti a bassa potenza e ampio raggio come LoRa e NB-IoT, il numero di connessioni IoT a livello globale ha registrato un’impennata. Dalle auto intelligenti e dalle case intelligenti alle apparecchiature per la gestione delle risorse aziendali e alle attrezzature industriali, queste connessioni su vasta scala hanno favorito la trasformazione delle tecnologie dell’informazione. Internet mobile si sta orientando verso l’Internet of Everything. Secondo l’ultimo rapporto della società di ricerca IDC, il numero di connessioni IoT a livello globale raggiungerà i 30 miliardi nel 2020 e si avvicinerà ai 65 miliardi entro il 2024. In occasione della Conferenza mondiale sull’Internet delle cose del 2020, Shi Dinghuan, presidente del comitato organizzatore ed ex segretario generale del Ministero della Scienza e della Tecnologia, ha tenuto un discorso programmatico in cui ha stimato l’attuale valore della produzione globale dell’Internet delle Cose a US$15 trilioni, con un tasso di crescita medio annuo di quasi 23%. Ha previsto che entro il 2021 questo tasso di crescita dovrebbe raggiungere il 30% e che, entro il 2025, il valore della produzione globale dell’IoT raggiungerà i 30 trilioni di dollari USA.
Allo stesso tempo, grazie alla diffusione dell’intelligenza artificiale e alla spinta dell’innovazione digitale e intelligente a livello globale, la spesa per l’Internet delle cose è cresciuta costantemente in tutti i settori. Vale la pena sottolineare che il mio Paese è il più grande mercato mondiale per la spesa nell’IoT. L’ultimo rapporto di IDC prevede che la spesa nel mercato dell’IoT del mio Paese raggiungerà circa 1,63 trilioni di dollari entro il 2024, con un tasso di crescita composto del 13,15% nei prossimi cinque anni. Questa spesa supererà quella degli Stati Uniti, consentendo al mio Paese di diventare il più grande mercato IoT al mondo.
La diffusione capillare dell’Internet delle cose ha infuso una vitalità costante nel settore dell’Internet delle cose, favorendone la fioritura. Già nel 2018, il volume del settore dell'Internet delle cose nel mio Paese ha superato la soglia del trilione. In quanto mercato più innovativo, dinamico e più grande al mondo, il mio Paese presenta una forte domanda di nuove tecnologie come l'Internet delle cose ed è diventato un importante mercato globale in questo settore. .
L'applicazione della tecnologia IoT si è ampiamente diffusa in tutti gli ambiti della vita quotidiana. Non solo sta mettendo alla prova la resistenza dei sistemi tradizionali, ma determinerà anche il destino delle aziende, grandi e piccole, in diversi settori. Auspichiamo un piano d’azione per il futuro dell’Internet delle Cose più chiaro e trasparente. I seguenti componenti tecnologici dell’IoT forniranno ai lettori una panoramica della tecnologia IoT intelligente e onnipresente nella vita quotidiana.
MCU
L'MCU (unità microcontrollore) è il cuore dell'Internet delle cose. Senza lo sviluppo dell'MCU, il successo dell'Internet delle cose oggi potrebbe non essere possibile. In diverse applicazioni, l'MCU è spesso l'elemento centrale di elaborazione di vari dispositivi interconnessi. Oggi, un gran numero di microcontrollori è presente in tre aree di applicazione dell’IoT: case e città intelligenti, industria intelligente e “tutto intelligente”. Ciascuna applicazione presenta specifici requisiti in termini di elaborazione e sicurezza. Gli MCU odierni sono tutti sistemi su chip (SoC), che integrano su un unico chip una varietà di moduli funzionali e interfacce, tra cui memoria, porte I/O, clock, conversione A/D, PWM, ecc., oltre a interfacce di trasmissione dati quali SPI, I2C, ISP, ecc. In base al numero di bit, gli MCU possono essere suddivisi in 4-bit, 8-bit, 16-bit, 32-bit e 64-bit. Attualmente gli MCU a 32 bit sono diventati la soluzione prevalente. Nelle applicazioni e nei mercati un tempo dominati dai microcontrollori a 8/16 bit, i microcontrollori a 32 bit ne hanno sostanzialmente completato la sostituzione.
Spinta dall’Internet delle cose, l’enorme domanda di dispositivi alimentati a batteria di vario tipo ha portato a requisiti sempre più stringenti da parte del settore in termini di efficienza energetica nei microcontrollori e in altri dispositivi a livello di sistema. Di conseguenza, la riduzione del consumo energetico è diventata una questione tecnica imprescindibile. Molti produttori hanno iniziato a competere nel settore dei microcontrollori a basso consumo energetico, mentre gli sviluppatori devono costantemente trovare un compromesso tra consumo energetico e prestazioni.
Tecnologie di connettività e comunicazione
Se le autostrade, le ferrovie e il trasporto ferroviario incluso nell“”infrastruttura ferroviaria” sono considerati come reti tra siti, allora il 5G, il Bluetooth, il Wi-Fi, l’LPWAN, ecc. sono canali per collegare i dispositivi IoT e trasmettere dati tra loro. Le statistiche della Global System for Mobile Communications Association (GSMA) mostrano che il mercato globale dei dispositivi IoT è cresciuto rapidamente dal 2010 al 2020, con un tasso di crescita composto del 19%. Nel 2020, il numero di connessioni di dispositivi IoT a livello globale raggiungerà i 12,6 miliardi. Secondo le previsioni della GSMA, il numero di dispositivi IoT a livello mondiale (compresi quelli cellulari e non cellulari) connessi a Internet raggiungerà circa 24,6 miliardi nel 2025. Nel campo delle tecnologie di comunicazione, l’Internet delle cose a banda stretta (NB-IoT), la connessione di tipo macchina Long Term Evolution (LTE-M e LTE-MTC) e le comunicazioni di tipo macchina potenziate (eMTC) sono attualmente le tecnologie più diffuse. Il vantaggio di queste tecnologie è che sfruttano le torri di trasmissione esistenti utilizzate per le comunicazioni vocali e a banda larga. Tuttavia, i dispositivi che richiedono solo segnalazioni e controlli occasionali non necessitano di un’elevata larghezza di banda e, poiché molti dispositivi sono alimentati a batteria, questi standard tecnologici devono supportare un consumo energetico ridotto e standard di larghezza di banda più bassi. Altre tecnologie che non sfruttano le reti cellulari esistenti e richiedono la ricostruzione dell’infrastruttura includono Sigfox, LoRa/LoRaWAN e altre.
L’impiego delle reti a larga area e delle tecnologie di comunicazione a corto raggio sta inoltre favorendo la diffusione di un numero sempre maggiore di dispositivi sensoriali, in grado di collegare decine di miliardi di oggetti al mondo digitale. L’Internet delle cose si baserà sulla prossima generazione di tecnologie di connessione più avanzate: da un lato, il costo, il consumo energetico e le dimensioni delle connessioni IoT saranno notevolmente ridotti, consentendo applicazioni IoT a basso costo grazie a implementazioni senza sensori; d’altro canto, le connessioni fornite dall’infrastruttura IoT non saranno solo un mezzo di trasmissione delle informazioni, ma disporranno anche di capacità intelligenti di elaborazione e compressione del segnale a livello di terminale, creando così un centro nevralgico che collega il mondo fisico e quello digitale, inaugurando un’era in cui tutte le cose vengono percepite, tutte le cose sono interconnesse e tutte le cose sono intelligenti. In futuro, l’infrastruttura IoT garantirà una copertura del segnale onnipresente, metterà a disposizione terminali ecologici, usa e getta e a basso costo, e fornirà servizi intelligenti di raccolta e analisi dei dati che saranno più accessibili e collegheranno davvero ogni cosa.
sensore
L’Internet delle cose è entrato a far parte della vita quotidiana delle persone ed è indissolubilmente legato ai piccoli sensori. Oggi, che si tratti dei settori all’avanguardia dell’intelligenza – produzione intelligente, città intelligenti, assistenza sanitaria intelligente, ecc. – oppure di dispositivi intelligenti e analisi dei big data, per quanto vasto possa essere un sistema intelligente, tutto ha inizio con il rilevamento effettuato dai sensori. I sensori sono composti da elementi sensibili, circuiti di condizionamento del segnale e controllori (o processori) e svolgono funzioni di raccolta, conversione e analisi dei dati, nonché di processo decisionale. Nelle apparecchiature elettroniche ed elettriche, i sensori vengono utilizzati per acquisire segnali fisici originali dal mondo esterno, tra cui suoni, immagini, temperatura, umidità, pressione e segnali luminosi, ecc., e per convertire tali segnali fisici in segnali elettrici, tipicamente sotto forma di tensione e corrente. Lo sviluppo dei sensori è entrato in una fase caratterizzata dal miglioramento della precisione, dalla riduzione del consumo energetico e delle dimensioni e dalla facilitazione del collegamento in rete, al fine di ampliare l’ambito delle applicazioni dei sensori. I sensori fisici e chimici tradizionali si limitano a rilevare segnali esterni e non dispongono di capacità di calcolo ed elaborazione. Con l’aumentare dei requisiti relativi alla tecnologia di produzione, alle dimensioni e ai costi, i sensori basati su processi dei sistemi microelettromeccanici (MEMS) stanno diventando sempre più diffusi.
Oggi, le tendenze di sviluppo della tecnologia di rilevamento si concentrano principalmente su: integrazione, miniaturizzazione e basso consumo energetico. Per quanto riguarda l’integrazione, oltre all’integrazione orizzontale di più sensori, sempre più aziende produttrici di sensori stanno iniziando a perseguire l’integrazione verticale: l’obiettivo è realizzare un sistema completo, che possa estendersi fino all’utilizzo di software per un’elaborazione più completa dei dati, e persino alle tecnologie cloud e di intelligenza artificiale. .
L'avvento dei sensori intelligenti a basso consumo, delle tecnologie di connettività innovative e di casi d'uso straordinari sta rendendo l'Internet delle cose un tema di grande attualità. In futuro, un numero sempre maggiore di dispositivi wireless sarà connesso alla rete e il numero in rapida crescita dei dispositivi IoT presenterà sia opportunità che sfide. Per garantire il successo delle soluzioni IoT, il settore dovrà fornire tecnologie innovative sia nel campo dei sensori che in quello della connettività.
