Το διαδίκτυο των πραγμάτων (IoT) αποτελεί βασική κινητήρια δύναμη για την ψηφιοποίηση της βιομηχανίας και της κοινωνίας μας, με περίπου 10 δισεκατομμύρια συνδεδεμένες συσκευές παγκοσμίως το 2021. Τα έξυπνα συστήματα IoT επόμενης γενιάς υλοποιούν κατανεμημένες και συντονισμένες πληροφορίες μεταξύ πόρων μεγάλης κλίμακας με κλειστό βρόχο από την ανίχνευση έως την ενεργοποίηση. Το όραμα αυτό βασίζεται σε προηγμένες υπηρεσίες λογισμικού που λειτουργούν σε όλους τους χώρους του διαδικτύου των πραγμάτων, της παρυφής και του υπολογιστικού νέφους, παρέχοντας στις συσκευές τις πληροφορίες που απαιτούνται.
Η ανάπτυξη λογισμικού για εφαρμογές του διαδικτύου των πραγμάτων είναι πολύπλοκη και συχνά αποτελεί εμπόδιο για τους παρόχους εφαρμογών. Όσον αφορά τις εφαρμογές υπολογιστικού νέφους και τις διαδικτυακές εφαρμογές, το DevOps έχει καταστεί ευρέως διαδεδομένη μορφή ανάπτυξης λογισμικού, ενθαρρύνοντας τους προγραμματιστές να πραγματοποιούν συχνές αλλαγές και να τις τοποθετούν συνεχώς στην παραγωγή με στόχο την ταχεία αντίδραση στις περιβαλλοντικές αλλαγές και την επίτευξη οικονομίας κλίμακας.
Ωστόσο, το DevOps για το IoT βρίσκεται ακόμη στα σπάργανα· οι πλέον σύγχρονες μέθοδοι και εργαλεία DevOps βασίζονται σε μεγάλο βαθμό σε υποδομή που προσομοιάζει με το υπολογιστικό νέφος, συνήθως κεντρική, προβλέψιμη και ομοιογενής, προκειμένου να επιτευχθεί πλήρως αυτοματοποιημένη εγκατάσταση και λειτουργία. Οι παραδοχές αυτές δεν ισχύουν πλέον για τις εφαρμογές του διαδικτύου των πραγμάτων και, ως εκ τούτου, το κύριο ερώτημα στο οποίο βασίστηκε το ENACT ήταν ο τρόπος με τον οποίο θα καταστεί δυνατή η εφαρμογή του DevOps στον τομέα των αξιόπιστων έξυπνων συστημάτων IoT.
Τα αποτελέσματα του σχεδίου
Η κοινοπραξία ENACT, η οποία ξεκίνησε τον Ιανουάριο του 2018 και έλαβε χρηματοδότηση ύψους περίπου 5 εκατ. ευρώ από την ΕΕ, διερεύνησε τις κύριες προκλήσεις που εμποδίζουν την υιοθέτηση του DevOps για αξιόπιστα έξυπνα συστήματα IoT και ανέπτυξε νέες τεχνικές για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων. Το κύριο αποτέλεσμα είναι το πλαίσιο ENACT DevOps για τα εν λόγω συστήματα, το οποίο περιλαμβάνει 10 χαλαρά συνδεδεμένα εργαλεία λογισμικού ανοικτού κώδικα, τους παράγοντες διευκόλυνσης ENACT, διευκολύνοντας τους παρόχους εφαρμογών IoT στην ανάπτυξη, τη λειτουργία και τη διασφάλιση της ποιότητας ασφαλών συστημάτων IoT.
Το πλαίσιο παρέχει την πρώτη συστηματική λύση για το DevOps στο IoT, φέρνοντας νέες έννοιες της συνεχούς παράδοσης, της ευέλικτης λειτουργίας και της αυτόματης διασφάλισης της ποιότητας από τις εφαρμογές υπολογιστικού νέφους σε αξιόπιστα έξυπνα συστήματα IoT. Η λύση τροφοδοτείται από μια σειρά ρηξικέλευθων θεωριών· θεωρώντας το σύστημα IoT ως στόλο και όχι απλώς ως μεμονωμένες συσκευές, το έργο ανέπτυξε αυτόματα το λογισμικό σε όλο το συνεχές του IoT-Edge-Cloud με ολιστικό τρόπο. Με την εισαγωγή τεκμηριωμένης συνεχούς διαχείρισης κινδύνου στη διαδικασία ανάπτυξης, παρασχέθηκε ένας νέος τρόπος για την υποστήριξη της αυτόματης διασφάλισης της ποιότητας μέσω του κύκλου ζωής των έξυπνων συστημάτων IoT.
Το έργο ENACT είναι το πρώτο που παρέχει στήριξη για τον εντοπισμό και την αντιμετώπιση συγκρούσεων ενεργοποίησης σε έξυπνα συστήματα IoT. Το έργο χρησιμοποιεί μηχανική μάθηση για την παρακολούθηση επιθέσεων σε ολόκληρη την στοίβα του IoT (από το δίκτυο στην εφαρμογή) και για την αυτοπροσαρμογή των συμπεριφορών του συστήματος. Η Enact χρησιμοποιεί επίσης την καταγραφή και την αναπαραγωγή συμβάντων με προσομοίωση επιθέσεων για την αυτοματοποίηση της προσομοίωσης και της δοκιμής του λογισμικού IoT. Το έργο αναπτύσσει βάση γνώσεων και μεθόδους ανάλυσης για τον εντοπισμό της μετατόπισης της συμπεριφοράς των συστημάτων IoT μετά από μεγάλο χρονικό διάστημα λειτουργίας, καθώς και για την ανάλυση των βαθύτερων αιτίων της μη φυσιολογικής συμπεριφοράς.
Μετά το έργο
Το πλαίσιο ENACT έχει χρησιμοποιηθεί από τρεις παρόχους εφαρμογών IoT από διάφορους τομείς και σε διαφορετικά στάδια ανάπτυξης. Ειδικότερα, το Tecnalia, ερευνητικό ινστιτούτο στην Ισπανία, χρησιμοποίησε το πλαίσιο για τη δημιουργία περιβάλλοντος πειραματισμού για εφαρμογές έξυπνων κτιρίων στη βάση δοκιμής Kubik. Το περιβάλλον επεκτάθηκε από το CNRS, ένα άλλο ερευνητικό ινστιτούτο στη Γαλλία, προκειμένου να οικοδομηθεί εκπαίδευση για έξυπνα σπίτια, η οποία χρησιμοποιήθηκε για μαθήματα και για εκδήλωση μαραθώνιου ανάπτυξης εφαρμογών (hackathon) στο Πανεπιστήμιο της Νίκαιας. Η INDRA, εταιρεία ολοκλήρωσης συστημάτων με έδρα επίσης την Ισπανία, χρησιμοποίησε το πλαίσιο ENACT για να επαληθεύσει και να ενσωματώσει στοιχεία υλισμικού και λογισμικού από τους προμηθευτές της και να διευκολύνει την ανάπτυξη των ολοκληρωμένων ευφυών συστημάτων μεταφορών. Τέλος, η Tellu, μια ΜΜΕ που παρέχει λύσεις ηλεκτρονικής υγείας στη Νορβηγία, χρησιμοποίησε το πλαίσιο ENACT για να ενισχύσει το περιβάλλον DevOps για το προϊόν υγειονομικής περίθαλψης. Χωρίς αυτό το πλαίσιο, θα ήταν πιο δύσκολο για την Tellu να αναπτυχθεί τα τελευταία 3 χρόνια από 7 έως 40 εργαζομένους, αποκτώντας ηγετική θέση στην αγορά της ηλεκτρονικής υγείας στη Νορβηγία.
Όλοι οι εταίροι έχουν συγκεκριμένα σχέδια για τη συνέχιση της ανάπτυξης και της αξιοποίησης του πλαισίου ENACT και των επιμέρους παραγόντων διευκόλυνσης. Οι παράγοντες διευκόλυνσης δημοσιεύονται ως έργα ανοικτής πηγής, μαζί με τις κατευθυντήριες γραμμές για την ενσωμάτωση, με τη βοήθεια της κοινοπραξίας ανοικτής πηγής OW2. Ορισμένες εταιρείες έχουν συμπεριλάβει στα σχέδια χαρτοφυλακίου τους παράγοντες διευκόλυνσης της ENACT και τα ερευνητικά ιδρύματα έρχονται σε επαφή με συμβούλους μεταφοράς τεχνολογίας. Τέλος, η Beawre, ως θυγατρική ΜΜΕ της ENACT, θα συνεχίσει την εκμετάλλευση του παράγοντα διευκόλυνσης της διαχείρισης κινδύνων, με έμφαση στον κατασκευαστικό τομέα. Έχουν ήδη κερδίσει αρκετούς διαγωνισμούς εκκίνησης και εξασφάλισαν τις πρώτες τους επενδύσεις και συμβάσεις.
Ο τριετής κύκλος ζωής του έργου έχει αποδείξει ότι είναι εφικτή και επωφελής η ενσωμάτωση μιας προηγμένης μεθόδου DevOps στο IoT. Τέλος, οι εφαρμογές του διαδικτύου των πραγμάτων μπορούν να αναπτυχθούν και να λειτουργήσουν σχεδόν με τον ίδιο τρόπο όπως το υπολογιστικό νέφος και οι διαδικτυακές εφαρμογές, προς την κατεύθυνση υψηλής παραγωγής, ευελιξίας και αξιοπιστίας. Αυτό θα δώσει ώθηση στις καινοτόμες αναδυόμενες εφαρμογές του διαδικτύου των πραγμάτων, επιταχύνοντας το επόμενο κύμα ψηφιοποίησης που τροφοδοτείται τόσο από το διαδίκτυο των πραγμάτων όσο και από την υπολογιστική παρυφών, χάρη στη στήριξη της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, με στόχο την επαναστατική βελτίωση του τρόπου με τον οποίο αναπτύσσουμε λογισμικό σε διάφορους τομείς της ψηφιοποίησης.
Περαιτέρω ανάγνωση
Η ερευνητική και ερευνητική προσπάθεια πίσω από τους παράγοντες διευκόλυνσης του ENACT είχε ως αποτέλεσμα 45 έγγραφα σε ακαδημαϊκούς χώρους, εκ των οποίων 6 σε περιοδικά υψηλής ποιότητας και άλλες 6 σε διασκέψεις κατάταξης Α. Δύο από τα έγγραφα κατάταξης Α κέρδισαν επίσης τα καλύτερα χάρτινα βραβεία.
Επιπλέον, τον Ιούλιο του 2021 δημοσιεύθηκε βιβλίο σχετικά με το DevOps για αξιόπιστα έξυπνα συστήματα διαδικτύου των πραγμάτων, στο οποίο αναλύονται η μεθοδολογία και οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται από το έργο.