Badania przeprowadzone przez czołowe firmy dostarczające technologię sieciową mówią, iż obecnie 99% otaczającego nas świata nie jest częścią Internetu a mogłoby być. Skala rynku jest więc ogromna. Nic dziwnego, że tak wiele firm chce wykorzystać ten potencjał. Urzeczywistnianiem wizji Internet of Things zajmuje się na co dzień dr Konrad Iwanicki – młody naukowiec z Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki Uniwersytetu Warszawskiego, laureat programu LIDER 2015. Miałam przyjemność porozmawiać z dr Konradem Iwanickim osobiście. Czego ciekawego się dowiedziałam? Sprawdźcie sami.

***

Jak wytłumaczyłby Pan przeciętnemu Kowalskiemu czym się Pan zajmuje?

W mojej pracy zawodowej zajmuję się systemami rozproszonymi. Systemy rozproszone to systemy składające się z rozmaitych urządzeń obliczeniowych, takich jak komputery, smartfony, mikrourządzenia, które są połączone w jakiś sposób w jedną sieć. W efekcie, urządzenia takie są w stanie współpracować ze sobą dostarczając różnego rodzaju usług.

Mnie interesują przede wszystkim tzw. ekstremalne systemy rozproszone. Systemy takie, z jednej strony składają się z bardzo dużej ilości urządzeń. Z drugiej zaś strony, pojedyncze urządzenia wchodzące w ich skład są bardzo ograniczone jeżeli chodzi o zasoby (tj. pamięć, procesor, przepustowość komunikacji). Często są to po prostu mikrourządzenia, zwykle bezprzewodowe. Takie mikrourządzenia są podstawą wizji tak zwanego Internetu Rzeczy, którego dotyczy większość moich obecnych badań.

Wracając jednak do ogólnie pojętych systemów rozproszonych, obecnie właściwie jakiekolwiek urządzenie komputerowe, którego się nie dotykamy zwykle wchodzi w interakcje z jakimś systemem rozproszonym. Najlepszym przykładem są aplikacje mobilne, z których korzysta teraz wielu z nas a które często polegają na usługach działających na serwerach w Internecie. Przeciętny Kowalski korzysta z aplikacji mobilnej zainstalowanej na swoim smartfonie. W tym samym czasie wiele innych osób korzysta z tej samej aplikacji. Serwery dostarczające usługi lub dane dla tej aplikacji mogą dodatkowo znajdować się  w różnych miejscach na Ziemi. Używając z tej aplikacji, Kowalski (czy też każdy inny użytkownik) ma wrażenie, iż korzysta z jednego spójnego systemu działającego na jego smartfonie, mimo iż w rzeczywistości poszczególne komponenty (i użytkownicy) tego systemu są rozproszeni.

Naukowo zajmuję się algorytmami, które pozwalają budować tego typu systemy. Innymi słowy, algorytmami, które pozwalają ukryć przed Kowalskim całą złożoność interakcji z takimi systemami wynikającą z faktu, iż poszczególne jego komponenty są rozproszone.

Skąd wzięło się u Pana zainteresowania tą tematyką?

Zainteresowanie wzięło się z seminarium magisterskiego prowadzonego od wielu lat przez dr Janinę Mincer-Daszkiewicz na Wydziale Matematyki, Informatyki i Mechaniki (popularnie zwanym MIM-em) Uniwersytetu Warszawskiego. Ona też namówiła mnie na podjęcie studiów magisterskich na Wolnym Uniwersytecie w Amsterdamie, gdzie działała wówczas jedna z czołowych grup badawczych zajmujących się systemami rozproszonymi. I to właśnie tak złapałem „bakcyla”. Potem były także staże w centrach badawczych za granicą, m.in. w Princeton (NJ, USA), a następnie doktorat w Amsterdamie. Po doktoracie zdecydowałem się wrócić do Polski i tutaj kontynuować moje badania. Wydział MIM UW akurat poszukiwał osób, które zajmują się tego typu tematyką. I tak się zaczęło.

ki-portal-e1453051406294-300x258-1

Po rozpoczęciu pracy na MIM-ie zdecydowałem się wystartować przedmiot „Systemy rozproszone” (we współpracy z moim promotorem z Amsterdamu) i rozpocząć własne projekty naukowe, początkowo kontynuując badania z doktoratu. W projekty mocno angażuję studentów. Dzięki temu mają oni okazję nauczyć się czegoś praktycznego o badaniach w dziedzinie systemów rozproszonych, co w szczególności poprawia ich pozycję na rynku pracy – zatrudniani są zwykle w takich firmach jak Google czy Facebook.

Dlaczego akurat tam?

Modele biznesowe takich firm jak Google i Facebook w dużej części są oparte właśnie na systemach rozproszonych. Wyszukiwarka Google działa na zasadzie algorytmów, które operują w środowisku rozproszonym. Podobnie przechowywane są dane użytkowników Facebooka.

Internet Rzeczy, o którym Pan wspomniał wcześniej, to modne ostatnio pojęcie. Mam jednak wrażenie, że niewiele osób wie dokładnie czym ten Internet Rzeczy jest.

Internet Rzeczy to faktycznie bardzo modne ostatnio słowo, które marketingowo chce wykorzystać wiele firm i instytucji. Należy jednak zaznaczyć, że część produktów reklamowanych jako realizujących elementy tej wizji ma z nią niekoniecznie dużo wspólnego. W skrócie, Internet Rzeczy polega na tym, że w otaczające nas obiekty fizyczne – rzeczy – wbudowywane będą bezprzewodowe mikrourządzenia dając tym rzeczom pewną dozę „inteligencji” i możliwość bezpośredniej współpracy ze sobą, tj. bez udziału człowieka.

Upraszczając, dowolne rzeczy, potencjalnie w różnych miejscach na Ziemi, będą mogły ze sobą „rozmawiać” i podejmować wspólnie jakieś akcje. W założeniu, ma to uczynić nasze życie wygodniejszym, bezpieczniejszym i przyjaźniejszym środowisku.

Przykładowo, szacunki czołowych firm dostarczających technologii sieciowej mówią, iż obecnie 99% otaczającego nas świata nie jest częścią Internetu a mogłoby być. Skala rynku jest więc ogromna, skąd też takie zainteresowanie.

W jakim kontekście Pana badania mają mieć wpływ na rozwój Internetu Rzeczy?

Wiele produktów promowanych obecnie pod szyldem Internetu Rzeczy zakłada, że wchodzimy w interakcje z takim „inteligentnym” produktem poprzez nasz smartfon. Komunikacja jest więc możliwa jedynie, gdy ten produkt jest fizycznie blisko nas (nasza komórka jest w zasięgu jego komunikacji bezprzewodowej) i niejednokrotnie wymaga naszego udziału. Można się więc spierać, iż nie jest to do końca realizacja wizji, w której rzeczy w dowolnych miejscach na Ziemi współpracują ze sobą bez udziału człowieka.

Do takiej współpracy potrzebne są protokoły trasowania, które są tematem naszych badań. W skrócie, pozwalają one wymieniać komunikaty dowolnym „inteligentnym” rzeczom, nawet tym, które nie znajdują się w swoim bezpośrednim zasięgu komunikacji bezprzewodowej. Odbywa się to poprzez przekazywanie komunikatów. Rzecz wysyłająca komunikat przekazuje  go do innej rzeczy w swoim bezpośrednim zasięgu komunikacji. Ta przesyła go do kolejnej i tak dalej, dopóki komunikat nie dotrze do rzeczy będącej jego faktycznym odbiorcą. Zadaniem protokołu trasowania jest „inteligentny” wybór przez każdą rzecz kolejnej rzeczy, do której zostanie przekazany dany komunikat.

Trasowanie jest więc potrzebne wszędzie tam, gdzie mamy bardzo wiele rzeczy i wbudowanych w nie mikrourządzeń. Przykładami są „inteligentne” biurowce (a w nich sterowanie światłem, klimatyzacją, muzyką), „inteligentne” miasta (np. sterowanie oświetleniem miejskim). Naszym celem jest stworzenie takiego protokołu trasowania, który pozwoliłby zbudować pojedynczą sieć z tysiąca mikrourządzeń przy minimalnym zewnętrznym wsparciu.

Obecnie istnieje wiele protokołów trasowania dynamicznego, np. OSPF, ISIS, BGP które są z powodzeniem wykorzystywane w dzisiejszym sieciach opartych o IP. Dlaczego zdecydował się Pan na prowadzenie badań dotyczących nowego protokołu trasowania? Czym różni się przygotowywany przez Pana protokół od już istniejących protokołów?

Protokoły, które już istnieją są przeznaczone dla wyspecjalizowanych routerów odpowiedzialnych za kierowanie ruchem w Internecie. Są to bardzo mocne obliczeniowo maszyny, których zadaniem jest, aby pakiety naszych danych „podróżowały” w Internecie jak najkrótszymi trasami (np. z Polski do Nowego Jorku nie musiały podróżować przez Sydney) i w efekcie docierały jak najszybciej do adresatów. Innymi słowy, mają one na celu przekazywanie jak największej liczby pakietów w jak najkrótszym czasie.

Cechą mikrourządzeń tworzących Internet Rzeczy jest natomiast to, że – w przeciwieństwie do routerów – mają bardzo ograniczone zasoby (np. milion razy mniej pamięci niż typowy router czy tysiąc razy wolniejszy procesor). Jest to spowodowane tym, że takie mikrourządzenia zwykle nie są podłączone do stałego źródła prądu i muszą działać na przykład na bateriach. To sprawia, że protokoły trasowania dla takich mikrourządzeń nie mają za zadanie przekazywać możliwie dużo pakietów danych możliwie jak najszybciej, lecz do przesyłania danych jedynie odpowiednio szybko muszą wykorzystywać minimalne ilości energii elektrycznej.

Czy protokół będzie miał zastosowanie tylko w sieciach bezprzewodowych czy również przewodowych?

W sieciach bezprzewodowych. Jak wspomniałem wcześniej, przewodowe sieci mają zupełnie inne wymagania.

Czy będzie Pan dążył do tego, aby Pana rozwiązanie było ustandaryzowane?

Jak najbardziej. Dotychczasowe protokoły, które zostały ustandaryzowane dla bezprzewodowych mikrourządzeń, miały niejednokrotnie swój początek jako prezentacje na konferencjach naukowych, w których i my staramy się brać udział. Dlatego też na takich konferencjach zamierzamy prezentować stworzone przez nas rozwiązania. Naszym marzeniem jest to, aby nasz protokół, lub nawet tylko niektóre algorytmy go tworzące, został ustandaryzowany. Dzięki temu byłby używany w przyszłości przez miliony lub nawet miliardy mikrourządzeń tworzących Internet Rzeczy.

Ważnym kryterium w konkursie LIDER 2015 było kryterium praktycznego wykorzystania prowadzonych badań w przemyśle. Czy i jaki sposób Pana badania mogą zmienić życie przeciętnego Kowalskiego?

Można się spierać, że protokół sam w sobie nie zmieni życia przeciętnego Kowalskiego. Proszę pamiętać, że celem takich protokołów jest właśnie ukrywanie przed Kowalskim złożoności operacji przekazywania komunikatów pomiędzy mikrourządzeniami. Natomiast aplikacje, których stworzenie stałoby się możliwe dzięki naszemu protokołowi, to byłoby to z czego mógłby korzystać przeciętny Kowalski.

Czy i jak zamierza Pan chronić prawnie przygotowywane przez Pana rozwiązanie techniczne?  Czy w tym zakresie może liczyć Pan na pomoc Uniwersytetu?

O ile algorytmy tworzące protokół według polskiego prawa nie podlegają ochronie patentowej, o tyle kod źródłowy (czyli implementacje protokołu) jest chroniony prawem autorskim. Jednakże, jeżeli coś ma być ustandaryzowane, to zwykle potrzebna jest implementacja referencyjna (przykładowa). Taka implementacja powinna być otwarta – inaczej ciężko byłoby odpowiadający jej protokół ustandaryzować. Dlatego też we wniosku grantowym zaznaczyliśmy, że nasz kod źródłowy będzie udostępniony na tzw. licencji otwartej. Formalnie więc każdy podmiot zainteresowany stworzeniem swojej implementacji będzie mógł z niego korzystać.

Należy jednak nadmienić, iż prawdopodobnie tylko specjaliści w tej dziedzinie będą potrafili z takiego kodu źródłowego skorzystać. Obok opisu protokołu czy kodu źródłowego referencyjnej implementacji ważny jest know-how i doświadczenie.

Czy i jak zamierza Pan skomercjalizować  swoje innowacyjne rozwiązanie?

Naszym najcenniejszym zasobem jest nie tylko konkretny protokół, lecz także unikalny know-how i doświadczenie. Dlatego komercyjnie możemy na tym zarabiać w ten sposób, iż podmioty chcące wykorzystać efekty naszych badań będą chciały to doświadczenie wykorzystać, na przykład zatrudniając nas jako doradców bądź ekspertów. Gdyby okazało się, że nie byłoby zainteresowania ze strony firm z zewnątrz lub takie firmy nie byłyby gotowe na komercjalizację, to jesteśmy w stanie samodzielnie próbować nasze rozwiązanie komercjalizować. Jestem o to spokojny.

***

Zobacz także: Internet rzeczy z prawnego punktu widzenia

fot. zdjęcie autorstwa bakhtiarzein pochodzi z banku zdjęć Fotolia,

dr Konrad Iwanicki (archiwum prywatne)