Internet of Things (IoT): Definizione, Applicazioni e Tecnologie

La crescita dell’Internet of Things e l’aumento dei dispositivi connessi

Un report delle nazioni unite sullo sviluppo dell'economia digitale ha rivelato che, in media, il numero di dispositivi connessi per persona a livello globale è aumentato del 50%, passando da 2,4 nel 2018 a 3,6 nel 2023. L'Europa occidentale ha registrato la crescita più significativa, con un incremento di quasi il 70%, da 5,6 a 9,4 dispositivi per persona.

Internet non è più dominato esclusivamente da computer e telefoni. Oggetti intelligenti come automobili, frigoriferi, termostati e serrature connesse hanno iniziato a popolare le reti domestiche, trasformandosi in veri oggetti connessi.

L'IoT e la diffusione dei dispositivi intelligenti

Nel settore industriale e professionale, altri dispositivi altamente specializzati, come quelli per la regolazione della tensione elettrica o per la misurazione della pressione di un gas in un contenitore, trovano ampio impiego. L’Industrial IoT sta ridefinendo questi processi, offrendo soluzioni IoT che migliorano l'efficienza operativa e la manutenzione predittiva.

Tecnologia IoT e comunicazione tra dispositivi

Possiamo distinguere tre tipi fondamentali di comunicazione tra i “cittadini dell’internet”:

• Persona a Persona: Una persona trasferisce informazioni a un’altra, ad esempio tramite chiamate, messaggi o la collaborazione in tempo reale su documenti. Alcune piattaforme, come le app di messaggistica, offrono interazioni più semplici, mentre altre, come i social network, sono più complesse. Tuttavia, l'obiettivo comune è connettere le persone.
• Persona a Macchina: Questa categoria comprende interazioni come chat con intelligenze artificiali, richieste di elaborazione dati avviate da persone e l’uso di algoritmi e programmi progettati per raccogliere dati in modo efficiente. Sensori IoT integrati nei dispositivi consentono di analizzare flussi di informazioni, creando insight preziosi per applicazioni avanzate come l'analisi dei big data.
• Macchina a Macchina: Riguarda le interazioni autonome tra dispositivi, non iniziate da esseri umani. Esempi includono macchine che si scambiano informazioni sulla loro posizione su una strada, sensori di glicemia che inviano avvisi a un’app per la salute, o termostati intelligenti che accendono il riscaldamento quando la temperatura scende.

"L’IoT può essere definito come la somma di tutte queste interazioni, gestite attraverso una piattaforma IoT che consente ai dispositivi di comunicare e analizzare dati in tempo reale.

Possiamo anche adottare una distinzione più tecnica per i dispositivi IoT. È infatti prassi comune definire un dispositivo IoT in base a specifiche caratteristiche fondamentali, tra cui:

• Comunicazione a basso consumo: Poiché è impraticabile ricaricare milioni di dispositivi o sostituirne frequentemente le batterie, è essenziale che questi dispositivi abbiano un consumo energetico minimo, garantendo una connessione prolungata nel tempo senza interruzioni.
• Connessione altamente affidabile: Per garantire un flusso di informazioni stabile e sicuro, i dispositivi devono integrare meccanismi come rilevamento degli errori, ritrasmissioni e controllo del flusso. Ciò consente una comunicazione affidabile anche su lunghi periodi.
• Alta compatibilità: I dispositivi devono supportare una comunicazione bidirezionale continua, sia in invio che in ricezione, utilizzando il protocollo IP. Questo protocollo, essendo il linguaggio universale di Internet, assicura una piena interoperabilità tra dispositivi e reti diverse.

A prescindere dalla definizione che vogliamo dare, una cosa è certa: i dispositivi IoT che popolano e comunicano sull’internet crescono esponenzialmente.

Secondo uno studio del National Intelligence Council (NIC) statunitense, entro il 2025 i sensori Internet potrebbero essere integrati in una vasta gamma di oggetti, dalle piante ai veicoli, portando il numero complessivo di dispositivi connessi a oltre 40 miliardi. Questo scenario apre la strada a numerose aspettative, sia in termini di opportunità che di potenziali minacce, legate a questa espansione dell’ecosistema Internet.

Come funziona l’Internet of Things: comunicazione e dati IoT

L'Internet delle Cose (IoT) ha innumerevoli applicazioni che contribuiscono a creare un mondo più intelligente. Settori come le città intelligenti, la gestione dei rifiuti, il monitoraggio ambientale, l'agricoltura di precisione e l'assistenza sanitaria stanno già beneficiando notevolmente dei progressi portati dall'IoT.

Grazie all'integrazione con il Machine Learning e l'Intelligenza Artificiale, è possibile sviluppare reti in cui dispositivi eterogenei collaborano autonomamente. Questi dispositivi possono rilevare, raccogliere e analizzare dati di varia natura e prendere decisioni basate sulle intuizioni ricavate, senza intervento umano diretto.

Ma quali sono le conseguenze di questi rapidi sviluppi? Per comprenderle, facciamo un passo indietro.

La comunicazione tra dispositivi su Internet avviene grazie all'assegnazione di un indirizzo univoco a ciascun dispositivo connesso, che permette loro di cercarsi e comunicare tra loro. Questo principio è simile a come, nel mondo fisico, utilizziamo una combinazione di numeri e lettere (come città, CAP, via, numero civico) per trovare e comunicare con una persona. Nel mondo digitale, i dispositivi utilizzano gli indirizzi IP, stringhe di numeri e lettere uniche, per identificarsi e interagire.

Tuttavia, esattamente come nel mondo fisico le risorse possono essere limitate, anche nel mondo virtuale gli indirizzi disponibili hanno un limite. Il protocollo IPv4, la quarta versione del protocollo Internet, offre un totale di poco più di 4 miliardi di indirizzi (4.294.967.296). Questo numero, sebbene grande, sta rapidamente diventando insufficiente di fronte all'espansione esponenziale dell'IoT.

Come avrai intuito, gli indirizzi IPv4 non sono sufficienti nemmeno per assegnarne uno a ogni dispositivo per persona. Anche se più dispositivi possono condividere un unico indirizzo, nella pratica gli indirizzi IPv4 sono ormai saturi.

Per risolvere questo problema, è stata introdotta una nuova versione del protocollo, IPv6, che permette la comunicazione tra circa 340 undecillioni di dispositivi (ovvero miliardi di miliardi di dispositivi per ogni persona). Con questa capacità immensa, il problema della scarsità di indirizzi dovrebbe essere risolto per decenni, se non per secoli.

Questa transizione evidenzia però un punto cruciale: l’IoT è strettamente legato ai limiti tecnici dello spazio informatico, che fino a oggi avevamo percepito come virtualmente illimitato. Il passaggio da IPv4 a IPv6 rappresenta un esempio di come l'espansione dell'IoT ci costringa a ripensare le infrastrutture digitali per supportare un mondo sempre più connesso.

Sfide e opportunità dell’Industrial IoT e dell’espansione digitale

Oltre ai limiti dei protocolli impiegati, che probabilmente verranno superati in futuro, esistono diversi altre sfide legate all’IoT che potrebbero causare un vero e proprio “sovraffollamento” dell’infosfera mano a mano che questa si popola:

• Connettività ed energia, gestione dei dati, sostenibilità ambientale e privacy sono solo alcune delle questioni da affrontare. IoT possono migliorare la gestione delle risorse tramite tecnologie come RFID, che permettono di monitorare l'uso dei dispositivi e ridurre sprechi.
• Volume di Dati: I dati raccolti ed elaborati dai dispositivi IoT avranno bisogno crescente di essere archiviati, il che causerà un incremento marginale di richiesta di energia e risorse. Più dispositivi connessi archiviano più dati, che a loro volta richiede energia e dispositivi per essere mantenuti nel tempo.
• Sostenibilità ambientale: Tutti questi dispositivi, vengono costruiti con minerali e altre materie prime che hanno un significativo impatto ambientale sia quando vengono estratte sia quando vengono smaltite; questo dato unito al consumo energetico moltiplica esponenzialmente il costo ambientale che avrà mantenere viva la rete globale IoT
• Privacy e sicurezza: I rischi legati alla raccolta e uso improprio dei dati personali e dei dati in generale potrebbero crescere più velocemente di quanto crescano le garanzie a tutela dell’uso corretto dei dati.
• Scalabilità Economica: Trovare una soluzione all’insieme dei problemi sopra descritti potrebbe essere possibile, ma renderebbe l’onere per produttori e consumatori tale da rendere impossibile una vera e propria scalabilità di queste soluzioni.

Nelll’Unione Europea stiamo già cercando di profilare soluzioni che portino a un IoT più sicuro e sostenibile, che dovrebbe poi sfociare in un regolamento cmunitario sulla gestione di tutte le infrastrutture IoT.

Oltre ai limiti dei protocolli, che con il tempo potrebbero essere superati, l’IoT presenta una serie di sfide significative che potrebbero causare un “sovraffollamento” dell’infosfera man mano che questa si popola. Ecco i principali ostacoli:

• Connettività ed energia: Sebbene il passaggio a IPv6 abbia temporaneamente risolto il problema degli indirizzi su Internet, il nodo delle batterie e del fabbisogno energetico rimane una questione critica. Alimentare miliardi di dispositivi connessi in modo efficiente rappresenterà una sfida crescente.
• Volume di dati: Con l’aumento dei dispositivi IoT, la quantità di dati raccolti, elaborati e archiviati crescerà esponenzialmente. Questo comporterà un maggiore consumo di energia e risorse per gestire l’archiviazione e l’elaborazione di tali informazioni, aumentando ulteriormente l’impatto ambientale e infrastrutturale. 
• Sostenibilità ambientale: La produzione e lo smaltimento dei dispositivi IoT utilizzano minerali e materie prime che comportano un significativo impatto ambientale. Questo problema, combinato con il consumo energetico necessario per mantenere operativa la rete IoT, amplifica enormemente il costo ambientale complessivo.
• Privacy e sicurezza: Con l’espansione dell’IoT, cresce il rischio di raccolta e utilizzo improprio dei dati personali e sensibili. La velocità con cui aumentano questi rischi supera spesso quella delle soluzioni tecnologiche e normative per garantire una protezione adeguata dei dati.
• Scalabilità economica: Sebbene sia possibile trovare soluzioni per affrontare i problemi sopra elencati, il costo per produttori e consumatori potrebbe diventare insostenibile, ostacolando la diffusione su larga scala di queste tecnologie.

Nell’Unione Europea, sono già in corso iniziative per sviluppare soluzioni che rendano l’IoT più sicuro e sostenibile. Questi sforzi mirano a definire un quadro normativo comunitario per la gestione delle infrastrutture IoT, cercando di bilanciare progresso tecnologico, sostenibilità ambientale e tutela dei diritti dei cittadini.

Conclusione

L'Internet delle Cose (IoT) rappresenta una delle innovazioni più dirompenti e trasformative del nostro tempo. Con miliardi di dispositivi già connessi e una crescita esponenziale prevista nei prossimi anni, l'IoT sta rivoluzionando il modo in cui viviamo, lavoriamo e interagiamo con il mondo. Tuttavia, come ogni grande progresso, porta con sé sfide complesse che richiedono un'attenzione immediata e collettiva.

Le difficoltà legate alla connettività, all'autonomia energetica e alla gestione dei dati dimostrano che il progresso tecnologico non può essere sostenibile senza soluzioni innovative e a lungo termine. La produzione e il funzionamento di dispositivi IoT richiedono risorse significative, e la loro crescente complessità rende evidente che la scalabilità non è solo una sfida tecnologica, ma anche economica e ambientale. Dalla produzione allo smaltimento, ogni dispositivo comporta un costo ambientale, mentre la gestione del volume crescente di dati richiede infrastrutture e risorse energetiche che devono essere ottimizzate per evitare impatti negativi sulla sostenibilità globale.

Le preoccupazioni relative alla privacy e alla sicurezza sono un’altra questione critica. L’enorme quantità di dati personali e sensibili raccolti ed elaborati in tempo reale rende indispensabile un quadro normativo robusto e strumenti tecnologici avanzati per proteggere gli individui. Senza adeguate garanzie, i benefici dell’IoT rischiano di essere compromessi da potenziali abusi e vulnerabilità.