Chapitre 25

L'évolution de l'Internet des objets (IoT)

La décennie 2010-2020 a vu la maturation et la diffusion à grande échelle de l' Internet des objets (IoT) , un réseau d'objets physiques (« objets ») intégrés à des capteurs, des logiciels et d'autres technologies qui leur permettent de collecter et d'échanger des données. Cette évolution a radicalement transformé la façon dont nous interagissons avec le monde qui nous entoure, conduisant à des maisons intelligentes, des villes connectées, des industries automatisées et bien plus encore.

25.1 Définition et concepts clés :
Un monde d'objets connectés

L'Internet des objets (IoT) peut être défini comme un réseau d'objets physiques, d'appareils, de véhicules, de bâtiments et d'autres éléments intégrés à l'électronique, aux logiciels, aux capteurs et à la connectivité réseau qui permettent à ces objets de collecter et d'échanger des données. Ces données peuvent ensuite être analysées pour obtenir des informations exploitables, automatiser les processus et améliorer l'efficacité.

Les composants clés d'un écosystème IoT comprennent :

Appareils (choses) : Objets physiques équipés de capteurs, d'actionneurs et de capacités de traitement. Ceux-ci peuvent aller des simples capteurs de température aux systèmes industriels complexes.
Capteurs et actionneurs : Les capteurs collectent des données sur l'environnement (température, humidité, mouvement, lumière, etc.), tandis que les actionneurs effectuent des actions en réponse aux données reçues (par exemple, allumer une lumière, fermer une vanne).
Connectivité : Les appareils IoT doivent pouvoir se connecter à Internet ou à d'autres réseaux pour transmettre les données collectées. Les technologies de connectivité courantes incluent le Wi-Fi, le Bluetooth, les réseaux cellulaires (2G, 3G, 4G, LTE, NB-IoT, LTE-M) et les réseaux à faible consommation et à grande portée (LPWAN) tels que LoRaWAN et Sigfox.
Plateforme cloud IoT : Les données collectées par les appareils IoT sont généralement envoyées à une plate-forme cloud où elles sont stockées, traitées et analysées. Ces plates-formes offrent également des outils pour la gestion des appareils, la visualisation des données et le développement d'applications IoT.
Applications : Les applications IoT utilisent les données collectées pour fournir des services et des fonctionnalités aux utilisateurs, tels que le contrôle à distance des appareils, l'automatisation des processus, la maintenance prédictive et l'analyse des données pour obtenir des informations utiles.

Les concepts associés incluent l'informatique de pointe , qui implique le traitement des données plus près de la source (sur l'appareil ou au niveau d'une passerelle locale) pour réduire la latence et améliorer la réactivité, et les jumeaux numériques , représentations virtuelles d'actifs physiques, de processus ou de systèmes qui sont mis à jour en temps réel avec les données des appareils IoT pour la simulation, l'optimisation et la maintenance prédictive.

25.2 Facteurs clés de la croissance :
La convergence des technologies habilitantes

Plusieurs facteurs ont contribué à la croissance rapide de l'IoT au cours de la décennie 2010-2020 :

Réduction des coûts matériels : Le coût des capteurs, microcontrôleurs et autres composants électroniques nécessaires à la construction d'appareils IoT a considérablement diminué, rendant l'IoT plus accessible pour un large éventail d'applications.
Améliorations de la connectivité : Les technologies de communication sans fil sont devenues plus efficaces et plus polyvalentes. Le Wi-Fi est resté un choix populaire pour les applications domestiques et professionnelles. Bluetooth Low Energy (BLE) s'est imposé pour les appareils à faible consommation tels que les appareils portables. Les réseaux cellulaires poursuivent leur évolution, offrant une couverture toujours plus large. L'émergence des LPWAN tels que LoRaWAN et NB-IoT ont fourni des solutions de connectivité à faible coût et longue portée pour les applications nécessitant une longue durée de vie de la batterie et une couverture de grande surface.
Plateformes Cloud IoT : Principaux fournisseurs de services cloud (tels que Amazon avec AWS IoT , Microsoft avec Azure IoT , Google avec Google Cloud IoT ) développé des plateformes IoT complètes et évolutives, offrant des services de gestion d'appareils, de stockage et d'analyse de données, de sécurité et de développement d'applications. Ces plateformes ont grandement simplifié la création et la gestion de solutions IoT complexes.

Progrès dans l'analyse des données et l'IA : L'énorme quantité de données générées par les appareils IoT nécessitait des outils et des techniques d'analyse avancés. Les progrès dans l'analyse des mégadonnées et l'intelligence artificielle (IA) ont permis d'extraire des informations précieuses à partir de ces données, conduisant à des systèmes IoT plus intelligents et automatisés capables de prendre des décisions basées sur les données collectées.

25.3 Applications IoT par secteur :
Un monde connecté

L'IoT a trouvé des applications dans une grande variété d'industries, transformant les processus et créant de nouvelles opportunités :

Maison intelligente : La maison intelligente est devenue une réalité pour de nombreux consommateurs, avec des appareils tels que des haut-parleurs intelligents (Amazon Echo, Google Home), des thermostats intelligents (Nest), des systèmes d'éclairage connectés (Philips Hue), des caméras de sécurité intelligentes et des appareils connectés offrant plus de commodité, d'efficacité énergétique et de sécurité.
Appareils portables : Les appareils portables tels que les montres intelligentes (Apple Watch, Fitbit) et les trackers de fitness sont devenus populaires pour surveiller la santé et le bien-être, suivre l'activité physique, le sommeil, la fréquence cardiaque et d'autres paramètres biométriques.
Villes intelligentes : Les villes intelligentes ont utilisé l'IoT pour améliorer la gestion urbaine, avec des applications telles que la gestion intelligente du trafic, l'éclairage public adaptatif, la surveillance environnementale (qualité de l'air, niveaux de pollution), la gestion des déchets et les systèmes de stationnement intelligents.

IoT industriel (IIoT) : L'IoT industriel a transformé les processus de fabrication, permettant la maintenance prédictive (surveillance de l'état des machines pour prédire les pannes), le suivi des actifs , optimisation des processus de production , contrôle qualité avancé et amélioration de la sécurité des travailleurs.
IoT pour la santé : Dans le secteur de la santé, l'IoT a permis la surveillance à distance des patients (via des appareils portables ou des capteurs implantés), la gestion des appareils médicaux connectés, la télémédecine et une gestion plus efficace des approvisionnements en médicaments.
Agriculture IoT : L'agriculture de précision a utilisé l'IoT pour la surveillance des cultures (humidité du sol, température, météo), la gestion du bétail (suivi, surveillance de la santé), l'optimisation de l'utilisation des ressources (eau, engrais) et la récolte automatisée.
IoT pour le commerce de détail : Dans le secteur de la vente au détail, l'IoT a été utilisé pour la gestion des stocks, le suivi des clients dans les magasins, l'offre de promotions personnalisées via des balises et la mise en œuvre d'étagères intelligentes qui surveillaient les stocks.

25.4 Défis et considérations :
Obstacles à l'omniprésence de l'IoT

Malgré ses nombreux avantages, l’IoT a été confronté à plusieurs défis importants :

Sécurité : La sécurité des appareils IoT est devenue une préoccupation majeure, compte tenu du grand nombre d'appareils connectés et de leur vulnérabilité potentielle aux cyberattaques, qui pourraient conduire à des violations de données, à un contrôle non autorisé des appareils et même à des attaques à grande échelle via des botnets IoT.
Confidentialité : La collecte et l'utilisation de données personnelles par les appareils IoT ont soulevé d'importants problèmes de confidentialité. La quantité d’informations collectées (des habitudes des consommateurs aux données biométriques) et la manière dont elles étaient utilisées nécessitaient davantage de transparence et de réglementation.
Interopérabilité et normalisation : Le manque de normes communes et l'interopérabilité limitée entre les appareils et les plates-formes de différents fabricants représentaient un obstacle à la création d'écosystèmes IoT transparents et intégrés.
Gestion et analyse des données : La gestion et l'analyse de l'énorme flux de données généré par les appareils IoT nécessitaient une infrastructure et des compétences spécialisées.
Fiabilité et évolutivité : La fiabilité et l'évolutivité des solutions IoT, en particulier pour les applications critiques telles que l'industrie ou la santé, étaient essentielles pour assurer leur succès.
Impact environnemental : La production, l'utilisation et l'élimination d'un nombre toujours croissant d'appareils électroniques connectés ont soulevé des inquiétudes concernant l'impact environnemental.

25.5 Tendances émergentes et perspectives d'avenir :
L'IoT de niveau supérieur

Vers la fin de la décennie, des tendances sont apparues qui façonneraient l'avenir de l'IoT :

Edge Computing : Le traitement des données plus près de la source (à la périphérie) est devenu une tendance clé pour réduire la latence, améliorer la confidentialité et activer les applications IoT dans des environnements à connectivité limitée.
5G et IoT : Le déploiement des réseaux 5G promettait de permettre des applications IoT plus avancées grâce à une bande passante plus élevée, une latence plus faible et une densité plus élevée de connexions prises en charge.
Intelligence artificielle et IoT (AIoT) : L'intégration de l'IA et du ML avec les données IoT a permis la création de systèmes plus intelligents et autonomes capables d'apprendre à partir des données, de prendre des décisions et d'optimiser les opérations sans intervention humaine constante.
Jumeaux numériques : L'utilisation de jumeaux numériques répartie dans diverses industries, permettant la simulation, l'optimisation et la maintenance prédictive d'actifs et de processus complexes basés sur des données IoT en temps réel.

25.6 Conclusion :

La décennie 2010-2020 a vu l’Internet des objets passer d’une promesse à une réalité généralisée, avec des applications touchant presque tous les aspects de nos vies. L’évolution continue des technologies génériques et la prise de conscience croissante du potentiel de l’IoT suggèrent un avenir dans lequel de plus en plus d’objets seraient connectés et intelligents, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles opportunités et à de nouveaux défis pour la société.