モノのインターネット

モノのインターネット（IoT）は、インターネットやその他の通信ネットワークを介して他のデバイスやシステムに接続し、データを交換するセンサー、処理能力、ソフトウェア、その他の技術を備えたデバイスを指します。 ^{[1] [2] [3] [4] [5]}モノのインターネットには、電子工学、通信、コンピューターサイエンス工学が含まれます。「モノのインターネット」は誤った名称であると考えられてきました。デバイスはパブリックインターネットに接続する必要はなく、^{ネットワーク}に接続され、個別にアドレス指定可能であるだけでよいためです。^{[7] [8]}

この分野は、ユビキタスコンピューティング、コモディティセンサー、ますます強力になる組み込みシステム、機械学習など、複数のテクノロジーの収束により進化してきました。^[9]組み込みシステム、ワイヤレスセンサーネットワーク、制御システム、オートメーション（ホームオートメーションやビルオートメーションを含む）などの古い分野は、独立して、また総合的にモノのインターネットを実現します。^[10] 消費者市場では、IoTテクノロジーは「スマートホーム」製品と最も同義であり、これには1つ以上の共通エコシステムをサポートし、スマートフォンやスマートスピーカーなどのエコシステムに関連付けられたデバイスを介して制御できるデバイスやアプライアンス（照明器具、サーモスタット、ホームセキュリティシステム、カメラ、その他の家電製品）が含まれます。IoTはヘルスケアシステムでも使用されています。^[11]

IoT技術や製品の成長に伴うリスクについては、特にプライバシーとセキュリティの分野で多くの懸念があり、その結果、国際標準や地域標準、ガイドライン、規制枠組みの策定など、業界や政府はこれらの懸念に対処するための動きを見せています。^[12] IoTデバイスは相互接続されているため、セキュリティ侵害やプライバシーの懸念に対して脆弱です。同時に、これらのデバイスがワイヤレスで通信する方法は規制上の曖昧さを生み出し、データ転送の管轄境界を複雑にしています。^[13]

1972年頃、スタンフォード人工知能研究所は遠隔地での使用を目的に、 Canteen Vendingからレンタルした機械を改造したコンピュータ制御の自動販売機を開発した。この機械は現金またはコンピュータ端末（テレタイプモデル33 KSR）^[14]を介して掛売りしていた。^[15]少なくとも、ビール、ヨーグルト、牛乳などの商品は販売されていた。^{[15] [14]この機械は部屋の名前にちなんで「}跳ねるポニー」と呼ばれた。部屋の名前はトールキンの「指輪物語」に出てくる宿屋にちなんで名付けられており、^{[15] [16]}スタンフォード人工知能研究所の各部屋は 中つ国の場所にちなんで名付けられていた。^[17]後継バージョンは、ハードウェアとソフトウェアの両方が更新され、現在もスタンフォード大学のコンピュータサイエンス学部で稼働している。^[15]

1982年、^{[18] 、ネットワークに接続された}スマートデバイスの初期の概念が、カーネギーメロン大学 コンピュータサイエンス学部の学部コカコーラ 自動販売機に設置されたセンサー用のインターネットインターフェースとして構築されました。この自動販売機は大学院生のボランティアによって提供され、温度モデルと在庫状況を提供しました。^{[19] [20]これは、}スタンフォード人工知能研究所のプランシングポニールームにあるコンピュータ制御の自動販売機に触発されたものです。^{[21]最初はCMUキャンパスでのみアクセス可能でしたが、} ARPANETに接続された最初のアプライアンスになりました。 ^{[22] [23]}

マーク・ワイザーの1991年のユビキタスコンピューティングに関する論文「21世紀のコンピュータ」や、UbiCompやPerComなどの学術的な場では、IoTの現代的なビジョンが生まれました。^{[24] [25]} 1994年、レザ・ラジはIEEE Spectrumでこの概念を「家電製品から工場全体まですべてを統合し自動化するために、小さなデータパケットを多数のノードに移動すること」と説明しました。^[26] 1993年から1997年にかけて、いくつかの企業がMicrosoftのat WorkやNovellのNESTなどのソリューションを提案しました。ビル・ジョイが1999年にダボスで開催された世界経済フォーラムで発表した「6つのWeb」フレームワークの一部としてデバイス間通信を構想したとき、この分野は勢いを増しました。^[27]

「モノのインターネット」という概念とその用語自体は、 1985年9月にワシントンDCで開催された連邦議会黒人議員連盟第15回立法ウィークエンドにおけるピーター・T・ルイスのスピーチで初めて登場しました。ルイスによると、「モノのインターネット（IoT）とは、人、プロセス、テクノロジーを接続可能なデバイスやセンサーと統合し、それらのデバイスのリモート監視、ステータス、操作、傾向の評価を可能にすることです。」^[28]

「モノのインターネット」という用語は、 1999年にプロクター・アンド・ギャンブル（後にMITのオートIDセンターに移った）のケビン・アシュトンによって独自に造られたが、 ^{[29]彼は「モノの}ためのインターネット」という表現を好んでいる。^[30]その時点で、彼は無線周波数識別（RFID）がモノのインターネットに不可欠であると見なし、^[31]コンピュータがすべての個々のモノを管理できるようになると考えた。^{[32] [33] [34]}モノのインターネットの主なテーマは、さまざまなガジェットや日用品に短距離モバイルトランシーバーを埋め込み、人とモノの間、およびモノ同士の間の新しい形の通信を可能にすることである。^[35]

2004年、ネットシリコンのCEOであるコーネリアス・ピート・ピーターソンは、「情報技術の次の時代は[IoT]デバイスが主流となり、ネットワーク化されたデバイスは最終的に人気と重要性を増し、ネットワーク化されたコンピュータやワークステーションの数をはるかに上回るようになるだろう」と予測した。ピーターソンは、医療機器と産業用制御がこの技術の主な用途になると信じていた。^[36]

シスコシステムズは、モノのインターネットを「単にインターネットに接続された『モノやオブジェクト』の数が人より多くなった時点」と定義し、モノ/人の比率が2003年の0.08から2010年の1.84に増加したことで、IoTが2008年から2009年の間に「誕生」したと推定した。^[37]

IoTデバイスの広範なアプリケーションセット^[38]は、多くの場合、消費者、商業、産業、インフラストラクチャの領域に分割されます。^{[39] [40]}

IoTデバイスの多くは、コネクテッドカー、ホームオートメーション、ウェアラブルテクノロジー、コネクテッドヘルス、リモートモニタリング機能を備えた家電製品など、消費者向けに開発されています。 ^[41]

IoTデバイスは、照明、暖房、空調、メディアおよびセキュリティシステム、カメラシステムなどを含むホームオートメーションのより大きな概念の一部です。 ^{[42] [43]}長期的な利点としては、照明や電子機器の電源を自動的にオフにしたり、住宅の居住者に使用状況を知らせたりすることで、エネルギーを節約できることが挙げられます。^[44]

スマートホームや自動化されたホームは、スマートデバイスや家電を制御するプラットフォームやハブをベースにすることができます。^[45]たとえば、AppleのHomeKitを使用すると、メーカーはiPhoneやApple WatchなどのiOSデバイスのアプリケーションで家庭用製品やアクセサリを制御できます。^{[46] [47]これは、専用アプリまたは}SiriなどのiOSネイティブアプリケーションの場合があります。^[48]これは、Wi-Fiブリッジを必要とせずにAppleのホームアプリまたはSiriを介して制御されるスマートホームデバイスのラインであるLenovoのSmart Home Essentialsのケースで実証できます。^[48]さまざまなスマートホーム製品を接続するためのスタンドアロンプ​​ラットフォームとして提供される専用のスマートホームハブもあります。これには、Amazon Echo、Google Home、AppleのHomePod、SamsungのSmartThings Hubが含まれます。^[49]商用システムに加えて、Home Assistant、OpenHAB、Domoticzなど、非独自のオープンソースエコシステムが多数あります。^[50]

スマートホームの主な用途の1つは、高齢者や障害者を支援することです。これらのホームシステムは、所有者の特定の障害に対応するために支援技術を使用しています。^[51] 音声制御は、視力や運動能力に制限のあるユーザーを支援することができ、警報システムは、聴覚障害のあるユーザーが装着する人工内耳に直接接続できます。 ^{[52]また、転倒や}発作などの医療上の緊急事態を監視するセンサーなど、追加の安全機能を装備することもできます。^[53]このように適用されたスマートホーム技術は、ユーザーにさらなる自由とより高い生活の質を提供します。^[51]

「エンタープライズIoT」という用語は、ビジネスや企業の環境で使用されるデバイスを指します。2019年までに、EIoTは91億台のデバイスを占めると推定されています。^[39]

医療用モノのインターネット（IoMT ）は、医療や健康関連の目的、研究のためのデータ収集と分析、モニタリングのためのIoTのアプリケーションです。^{[54] [55] [56] [57] [58]} IoMTは「スマートヘルスケア」と呼ばれており、^[59]利用可能な医療リソースとヘルスケアサービスを接続してデジタル化されたヘルスケアシステムを作成するための技術です。^{[60] [61]}

IoTデバイスは、遠隔健康モニタリングや緊急通知システムを可能にするために使用できます。これらの健康モニタリングデバイスは、血圧や心拍数モニターから、ペースメーカー、Fitbit電子リストバンド、高度な補聴器などの特殊なインプラントをモニタリングできる高度なデバイスまで多岐にわたります。^[62]一部の病院では、ベッドが使用されていることや患者が起き上がろうとしていることを検出できる「スマートベッド」の導入を開始しています。また、看護師の手動操作なしで患者に適切な圧力とサポートが適用されるように自動的に調整することもできます。^[54] 2015年のゴールドマンサックスのレポートによると、ヘルスケアIoTデバイスは「収益の増加とコストの削減により、米国の年間ヘルスケア支出を3,000億ドル以上節約できる」とのことです。^[63]さらに、医療フォローアップをサポートするモバイルデバイスの使用により、「m-health」が生まれ、分析された健康統計が使用されるようになりました。^[64]

高齢者の健康状態や全般的な健康状態を監視するために、特殊なセンサーを居住空間内に設置することもできます。また、適切な治療が確実に行われていることを確認し、セラピーを通じて失われた運動能力を取り戻すのを支援します。^[65]これらのセンサーは、家庭内のモニタリングデバイスを病院ベースのシステムに接続するなど、さまざまな環境で貴重な情報を収集、処理、転送、分析できるインテリジェントセンサーのネットワークを作成します。^[59]健康的な生活を促進するための他の消費者向けデバイス、たとえば接続された体重計やウェアラブル心臓モニターも、IoTで可能になります。^[66]エンドツーエンドの健康モニタリングIoTプラットフォームは、妊娠前および慢性患者にも利用可能であり、健康バイタルサインや定期的な投薬の必要性を管理するのに役立ちます。^[67]

プラスチックや布地の電子機器の製造方法の進歩により、超低コストで使い捨てのIoMTセンサーが可能になりました。これらのセンサーは、必要なRFID電子機器とともに、紙や電子繊維の上に製造することができ、無線駆動の使い捨てセンシングデバイスとして使用できます。^[68]携帯性とシステムの複雑さの低さが不可欠​​なポイントオブケア医療診断への応用が確立されています。 ^[69]

2018年現在、 IoMTは臨床検査業界^[update]だけでなく^[56] 、医療および健康保険業界にも適用されています。医療業界のIoMTにより、医師、患者、患者の保護者、看護師、家族などの関係者がシステムに参加できるようになり、患者の記録がデータベースに保存され、医師やその他の医療スタッフが患者情報にアクセスできるようになりました。^[70]保険業界のIoMTは、より優れた新しいタイプの動的情報へのアクセスを提供します。これには、バイオセンサー、ウェアラブル、コネクテッドヘルスデバイス、モバイルアプリなどのセンサーベースのソリューションが含まれ、顧客の行動を追跡します。これにより、より正確な引受と新しい価格設定モデルが可能になります。^[71]

ヘルスケアにおけるIoTの応用は、慢性疾患の管理や疾病予防・制御において基本的な役割を果たしています。強力なワイヤレスソリューションの接続により、遠隔モニタリングが可能になります。この接続により、医療従事者は患者のデータを取得し、健康データ分析に複雑なアルゴリズムを適用することができます。^[72]

IoTは、様々な交通システムにおける通信、制御、情報処理の統合を支援することができます。IoTの応用は、交通システムのあらゆる側面（車両、^[73]インフラ、運転手またはユーザー）に及びます。交通システムのこれらのコンポーネント間の動的な相互作用により、車両間および車両内通信、^[74] スマート交通管制、スマートパーキング、電子料金徴収システム、物流および車両管理、車両制御、安全性、道路支援が可能になります。^{[62] [75]}

車両通信システムにおいて、車両対あらゆるもの通信（V2X）は、車両対車両通信（V2V）、車両対インフラ通信（V2I）、車両対歩行者通信（V2P）の3つの主要コンポーネントで構成されています。V2Xは、自動運転とコネクテッド道路インフラへの第一歩です。^[76]

IoTデバイスは、ホームオートメーションやビルオートメーションシステムにおいて、様々なタイプの建物（公共施設、民間施設、産業施設、住宅など）で使用される機械、電気、電子システムを監視および制御するために使用できます^[62]。この文脈では、3つの主要な領域が文献で取り上げられています。^[77]

• インターネットと建物のエネルギー管理システムを統合し、エネルギー効率が高くIoT主導の「スマートビルディング」を構築する。^[77]
• エネルギー消費を削減するためのリアルタイムモニタリングの可能な手段^{[44]と居住者の行動のモニタリング[77]}。
• スマートデバイスを建築環境に統合し、将来のアプリケーションでどのように活用できるか。^[77]

IIoTとしても知られる産業用IoTデバイスは、接続された機器、運用技術（OT）、場所、人からデータを取得して分析します。運用技術（OT）監視デバイスと組み合わせることで、IIoTは産業システムの制御と監視に役立ちます。^[78]また、資産のサイズは小さなネジからモーターのスペアパーツ全体までさまざまであり、そのような資産を置き忘れると人的、時間、費用の損失につながる可能性があるため、産業用ストレージユニット内の資産配置の自動記録更新にも同じ実装を実行できます。

IoTは、センシング、識別、処理、通信、作動、ネットワーク機能を備えたさまざまな製造装置を接続することができます。^[79]製造装置のネットワーク制御と管理、資産と状況の管理、または製造プロセス制御により、IoTは産業用アプリケーションやスマート製造に使用できます。^[80] IoTインテリジェントシステムにより、新製品の迅速な製造と最適化、および製品需要への迅速な対応が可能になります。^[62]

プロセス制御を自動化するデジタル制御システム、プラントの安全性とセキュリティを最適化するオペレータツールとサービス情報システムは、 IIoTの範囲内です。^{[81] IoTは、}予測メンテナンス、統計的評価、信頼性を最大化するための測定を通じて資産管理にも適用できます。 ^{[82]産業管理システムは}スマートグリッドと統合することができ、エネルギーの最適化が可能になります。測定、自動制御、プラントの最適化、健康と安全の管理、およびその他の機能は、ネットワーク化されたセンサーによって提供されます。^[62]

一般的な製造業に加えて、IoTは建設業の工業化のプロセスにも使用されています。^[83]

農業には、温度、降雨量、湿度、風速、害虫の発生、土壌含有量に関するデータの収集など、数多くのIoTアプリケーションがあります^[84]。このデータを使用して、農作業の自動化、品質と量の向上、リスクと無駄の最小化、作物の管理に必要な労力の削減のための情報に基づいた意思決定を行うことができます。たとえば、農家は土壌の温度と水分を遠くから監視できるようになり、IoTで取得したデータを精密施肥プログラムに適用することもできます。^[85]全体的な目標は、センサーからのデータと、農家の農場に関する知識と直感を組み合わせることで、農場の生産性を高め、コストを削減することです。

2018年8月、豊田通商はマイクロソフトと提携し、水管理に関連するIoT技術向けのMicrosoft Azureアプリケーションスイートを使用して魚の養殖ツールを開発しました。近大の研究者らが一部開発したこの水ポンプ機構は、人工知能を使用してベルトコンベア上の魚の数を数え、魚の数を分析し、魚が提供するデータから水の流れの有効性を推測します。^[86]テレビのホワイトスペースを使用して農場を接続するMicrosoft ResearchのFarmBeatsプロジェクト^[87]も、現在Azure Marketplaceの一部です。^[88]

IoTデバイスは、ボートやヨットの環境やシステムを監視するために使用されています。^[89]多くのプレジャーボートは、夏には何日も、冬には何ヶ月も放置されるため、このようなデバイスは、ボートの浸水、火災、バッテリーの過放電に関する貴重な早期警告を提供します。Sigfoxなどのグローバルインターネットデータネットワークと長寿命バッテリー、マイクロエレクトロニクスを組み合わせることで、エンジンルーム、ビルジ、バッテリーを常に監視し、接続されたAndroidおよびAppleアプリケーションなどにレポートすることができます。

橋、鉄道線路、陸上および洋上風力発電所などの持続可能な都市および農村インフラの運用を監視および制御することは、IoTの重要な用途です。^[81] IoTインフラは、安全性を損ないリスクを高める可能性のある構造条件のあらゆるイベントや変化を監視するために使用できます。 IoTは、コスト削減、時間短縮、より良い作業品質、ペーパーレスワークフロー、生産性の向上により、建設業界に利益をもたらします。 リアルタイムデータ分析でより迅速な意思決定とコスト削減に役立ちます。 また、さまざまなサービスプロバイダーとこれらの施設のユーザー間のタスクを調整することにより、修理およびメンテナンス活動を効率的にスケジュールするためにも使用できます。^[62] IoTデバイスは、船舶へのアクセスを提供する橋などの重要なインフラを制御するためにも使用できます。 インフラの監視と運用にIoTデバイスを使用すると、インシデント管理と緊急対応の調整、サービス品質、稼働時間が改善され、すべてのインフラ関連分野の運用コストが削減される可能性があります。^[90]廃棄物管理などの分野でもメリットがあります。^[91]

都市やシステムのより良い管理を可能にするために、IoTの大規模な導入が計画中または進行中である。例えば、韓国の松島は、この種の最初の完全装備の有線スマートシティであり、徐々に建設が進められており^{[いつ？ ]}、2018年6月時点でビジネス地区の約70％が完成している^[update]。都市の大部分は有線化され自動化され、人間の介入はほとんどまたはまったくない予定である。^[92]

2014年にはスペインのサンタンデールで別のアプリケーションがプロジェクトに導入されました。この導入では2つのアプローチが採用されました。人口18万人のこの都市では、すでに市のスマートフォンアプリが1万8千回ダウンロードされています。このアプリは1万個のセンサーに接続されており、駐車場の検索や環境モニタリングなどのサービスを可能にします。この導入では都市のコンテキスト情報が使用され、都市の行動に基づいたスパークディールメカニズムを通じて商人に利益をもたらし、各通知の影響を最大化することを目指しています。^[93]

進行中の大規模展開の他の例としては、中新広州ナレッジシティ^[94] 、カリフォルニア州サンノゼでの空気と水質の改善、騒音公害の削減、交通効率の向上の取り組み^[95]、シンガポール西部のスマート交通管理^{[96 ]などがある。サンディエゴに拠点を置く}Ingenuは、RPMA（ランダムフェーズマルチアクセス）技術を使用して、 Wi-Fiと同じ無免許2.4ギガヘルツスペクトルを使用した低帯域幅データ伝送用の全国的なパブリックネットワーク^[97]を構築した。Ingenuの「マシンネットワーク」は、サンディエゴやダラスを含む35の主要都市の米国人口の3分の1以上をカバーしている。^[98]フランス企業のSigfoxは、2014年にサンフランシスコ湾岸地域で超狭帯域無線データネットワークの構築を開始した。これは米国でそのような展開を達成した最初の企業となった。 ^{[99] [100]}その後、同社は2016年末までに米国の合計30都市をカバーする合計4000の基地局を設置すると発表し、これまでで米国最大のIoTネットワークカバレッジプロバイダーとなった。 ^{[101] [102]}シスコもスマートシティプロジェクトに参加している。シスコは、インドのビジャイワダ市の5km圏内に、スマートWi-Fi、スマートセーフティ＆セキュリティ、スマート照明、スマートパーキング、スマートトランスポート、スマートバス停、スマートキオスク、政府サービス向けリモートエキスパート（REGS）、スマート教育の技術を展開している。^{[103] [104]}

大規模な導入のもう1つの例は、ニューヨーク市のニューヨークウォーターウェイズが完成させたもので、市内の船舶をすべて接続し、24時間365日ライブで監視できるようにしたものです。このネットワークは、重要な用途向けの無線ネットワークを開発しているシカゴを拠点とする企業、 Fluidmesh Networksによって設計およびエンジニアリングされました。NYWWネットワークは現在、ハドソン川、イースト川、アッパーニューヨーク湾をカバーしています。無線ネットワークの導入により、NYウォーターウェイはこれまで不可能だった方法で船団と乗客を制御できるようになりました。新しいアプリケーションには、セキュリティ、エネルギー、船団管理、デジタルサイネージ、公共Wi-Fi、ペーパーレスチケット発行などがあります。^[105]

エネルギーを消費するデバイス（ランプ、家電製品、モーター、ポンプなど）の多くはすでにインターネット接続を統合しており、電力会社と通信して発電のバランスをとるだけでなく、エネルギー消費全体を最適化することもできます。^[62]これらのデバイスは、ユーザーによるリモート制御やクラウドベースのインターフェースを介した集中管理が可能で、スケジュール設定などの機能（暖房システムの電源のリモートオン/オフ、オーブンの制御、照明条件の変更など）を有効にします。^[62]スマートグリッドはユーティリティ側のIoTアプリケーションです。システムはエネルギーと電力関連の情報を収集して処理し、電力の生産と配電の効率を改善します。^{[106]電力会社は、}高度計測インフラストラクチャ（AMI）のインターネット接続デバイスを使用して、エンドユーザーからデータを収集するだけでなく、変圧器などの配電自動化デバイスも管理します。^[62]

IoTの環境モニタリングアプリケーションでは、通常^{、センサーを使用して}空気や水質、^{[108] 、} 大気や土壌の状態、^[109]を監視することで環境保護を支援し、野生生物の動きとその生息地の監視などの領域も含めることができます。^[110]インターネットに接続されたリソースが制限されたデバイスの開発は、地震や津波の早期警報システムなどの他のアプリケーションも緊急サービスで使用して、より効果的な支援を提供できることも意味します。このアプリケーションのIoTデバイスは通常、広い地理的領域にまたがり、移動することもできます。^[62] IoTがワイヤレスセンシングにもたらす標準化は、この分野に革命をもたらすと主張されています。^[111]

IoTを統合するもう1つの例は、研究とイノベーションのプロセスを統合・組み合わせ、官民パートナーシップを構築するリビングラボです。^[112] 2006年から2024年1月までに、440を超えるリビングラボ（現在活動しているものはすべてではありません）^[113]がIoTを使用して関係者間で協力し、知識を共有し、革新的で技術的な製品を共同で作成しました。企業がスマートシティ向けのIoTサービス^[114]を実装および開発するには、インセンティブが必要です。政府はスマートシティプロジェクトで重要な役割を果たします。政策の変更により、都市がIoTを実装し、使用されているリソースの有効性、効率性、精度を提供するのに役立つためです。たとえば、政府は税制優遇措置と安価な家賃を提供し、公共交通機関を改善し、新興企業、クリエイティブ産業、多国籍企業が共同で作成し、共通のインフラストラクチャと労働市場を共有し、地元に埋め込まれたテクノロジー、生産プロセス、取引コストを活用できる環境を提供します。^[112]

軍事分野のモノのインターネット（IoMT）は、偵察、監視、その他の戦闘関連の目的のために軍事分野にIoT技術を応用したものである。これは都市環境における戦争の将来性に大きく影響され、戦場で関連するセンサー、弾薬、車両、ロボット、人間が着用できる生体認証、その他のスマート技術の使用を伴う。^[115]

軍隊で使用されているIoTデバイスの一例としては、Xaver 1000システムがある。Xaver 1000はイスラエルのCamero Tech社が開発したもので、同社の「壁貫通型画像システム」シリーズの最新モデルである。Xaverシリーズはミリ波（MMW）レーダー、つまり30～300ギガヘルツの範囲のレーダーを使用している。AIベースのライフターゲット追跡システムと独自の3D「壁貫通型検知」技術が搭載されている。^[116]

戦場のモノのインターネット（IoBT ）は、米陸軍研究所（ARL）が開始し実行しているプロジェクトであり、陸軍兵士の能力を強化するIoTに関連する基礎科学に焦点を当てています。^[117] 2017年に、ARLは戦場のモノのインターネット共同研究アライアンス（IoBT-CRA）を立ち上げ、IoT技術の理論的基礎と陸軍の作戦への応用を前進させるために、産業界、大学、陸軍の研究者間の協力関係を確立しました。^{[118] [119]}

オーシャン・オブ・シングス・プロジェクトは、環境や船舶活動のデータを収集、監視、分析するために、広大な海域にモノのインターネットを確立することを目的とした、 DARPA主導のプログラムです。このプロジェクトでは、クラウドベースのネットワークの一部として、軍用船や商用船を自律的に検出し追跡するパッシブセンサースイートを搭載した約50,000個のフロートを展開します。^[120]

スマートパッケージングやアクティブパッケージングには、製品やそのパッケージにQRコードやNFCタグを貼り付けるアプリケーションがいくつかあります。タグ自体はパッシブですが、固有の識別子（通常はURL）が含まれており、ユーザーはスマートフォンを介して製品に関するデジタルコンテンツにアクセスできます。^[121]厳密に言えば、このようなパッシブアイテムはモノのインターネットの一部ではありませんが、デジタルインタラクションの実現手段として見ることができます。^[122]「パッケージのインターネット」という用語は、固有の識別子を使用してサプライチェーンを自動化し、消費者がデジタルコンテンツにアクセスするために大規模にスキャンするアプリケーションを説明するために造られました。^[123]固有の識別子、および製品自体の認証は、QRコードをスキャンするときにスキャンするためのコピーに敏感なデジタルウォーターマークまたはコピー検出パターンを介して可能であり、 ^[124] NFCタグは通信を暗号化できます。^[125]

近年のIoTの主なトレンド^{[いつ? ]}は、インターネットを介して接続され、制御されるデバイスの爆発的な増加です。^[126] IoTテクノロジーの幅広い用途により、デバイスごとに詳細が大きく異なる場合がありますが、ほとんどのデバイスに共通する基本的な特性があります。

IoTは、物理的な世界をコンピュータベースのシステムに直接統合する機会を生み出し、効率性の向上、経済的利益、人的労力の軽減をもたらします。^{[127] [128] [129] [130]}

IoTデバイスの数は2017年に前年比31%増の84億台に達し^[131]、2020年までに300億台に達すると推定されています。^[126]

アンビエントインテリジェンスと自律制御は、モノのインターネットの本来のコンセプトの一部ではありません。アンビエントインテリジェンスと自律制御も、必ずしもインターネット構造を必要としません。しかし、研究（Intelなどの企業による）ではIoTと自律制御の概念を統合する方向にシフトしており、この方向への初期の成果は、オブジェクトを自律IoTの原動力と見なしています。^[132]この文脈でのアプローチは、ほとんどのIoTシステムが動的でインタラクティブな環境を提供する深層強化学習です。 ^[133]このような環境でスマートに動作するようにエージェント（IoTデバイス）をトレーニングすることは、教師あり学習などの従来の機械学習アルゴリズムでは対処できません。強化学習アプローチにより、学習エージェントは環境の状態を感知し（例：家の温度を感知）、アクションを実行し（例：HVACのオン/オフを切り替える）、長期的に受け取る累積報酬を最大化することで学習できます。

IoTインテリジェンスは、IoTデバイス、エッジ/フォグノード、クラウドコンピューティングの3つのレベルで提供できます。^[134]各レベルでのインテリジェントな制御と決定の必要性は、IoTアプリケーションの時間的敏感性に依存します。たとえば、自動運転車のカメラは、事故を回避するためにリアルタイムで障害物を検出する必要があります。この迅速な意思決定は、車両からクラウドインスタンスにデータを転送し、予測を車両に返すだけでは実現できません。代わりに、すべての操作を車両内でローカルに実行する必要があります。ディープラーニングを含む高度な機械学習アルゴリズムをIoTデバイスに統合することは、スマートオブジェクトを現実に近づけるための活発な研究分野です。さらに、IoTデータの分析、隠れた情報の抽出、制御決定の予測を通じて、IoT展開から最大限の価値を引き出すことができます。IoTドメインでは、回帰、サポートベクターマシン、ランダムフォレストなどの従来の方法から、畳み込みニューラルネットワーク、LSTM、変分オートエンコーダなどの高度な方法まで、さまざまな機械学習手法が使用されています。^{[135] [134]}

将来、モノのインターネットは、非決定論的でオープンなネットワークになる可能性があり、その中では、自動組織化またはインテリジェントなエンティティ（Webサービス、SOAコンポーネント）と仮想オブジェクト（アバター）が相互運用可能になり、コンテキスト、状況、または環境に応じて独立して（独自の目的または共有の目的を追求）動作できるようになります。コンテキスト情報の収集と推論による自律的な動作、および環境の変化（センサーに影響を与える障害）を検出して適切な緩和策を導入するオブジェクトの能力は、主要な研究トレンドを構成しており、^{[136] IoTテクノロジーに信頼性を与えるために明らかに必要です。市場の最新のIoT製品とソリューションは、このような}コンテキスト認識型自動化をサポートするためにさまざまな異なるテクノロジーを使用していますが、センサーユニットとインテリジェントサイバーフィジカルシステムを実際の環境に展開できるようにするには、より洗練された形式のインテリジェンスが求められています。^[137]

IoT システムアーキテクチャは、簡単に言えば、3 つの層で構成されています。層 1: デバイス、層 2: エッジゲートウェイ 、層 3: クラウドです。^[138]デバイスには、IoT 機器に見られるセンサーやアクチュエーターなどのネットワーク化されたもの、特にModbus、Bluetooth、Zigbeeなどのプロトコルや独自のプロトコルを使用してエッジゲートウェイに接続するものが挙げられます。^[138]エッジゲートウェイ層は、エッジゲートウェイと呼ばれるセンサーデータ集約システムで構成されており、データの前処理、WebSocket などのシステムを使用したクラウドへの接続の保護、イベントハブ、場合によってはエッジ分析やフォグコンピューティングなどの機能を提供します。^[138]エッジゲートウェイ層は、管理を容易にするために、上位層にデバイスの共通ビューを提供することも必要です。最後の層には、マイクロサービスアーキテクチャを使用して IoT 用に構築されたクラウドアプリケーションが含まれます。これは通常、多言語であり、HTTPS/ OAuth を使用して本質的に安全です。これには、時系列データベースやバックエンドデータストレージシステム（Cassandra、PostgreSQLなど）を使用したアセットストアなど、センサーデータを保存するさまざまなデータベースシステムが含まれます。 ^[138]ほとんどのクラウドベースIoTシステムのクラウド層には、すべての層で発生する通信を処理するイベントキューイングおよびメッセージングシステムが備わっています。^[139]一部の専門家は、IoTシステムの3つの層をエッジ、プラットフォーム、エンタープライズに分類し、これらはそれぞれ近接ネットワーク、アクセスネットワーク、サービスネットワークによって接続されています。^[140]

モノのインターネットを基盤とするモノのウェブは、モノのインターネットのアプリケーション層向けのアーキテクチャであり、IoT デバイスからのデータを Web アプリケーションに統合して革新的なユースケースを作成することを目指しています。モノのインターネットでの情報の流れをプログラムおよび制御するために、予測されるアーキテクチャの方向性はBPM Everywhereと呼ばれています。これは、従来のプロセス管理とプロセス マイニング、および多数の調整されたデバイスの制御を自動化する特別な機能を組み合わせたものです。^{[引用が必要]}

モノのインターネットでは、デバイスの急増に対応するために、ネットワーク空間に大きなスケーラビリティが必要です。^[141] IETF 6LoWPANは、デバイスをIPネットワークに接続するために使用できます。数十億台のデバイス^[142]がインターネット空間に追加されると、IPv6はネットワーク層のスケーラビリティを処理する上で重要な役割を果たすことになります。IETFの制約付きアプリケーションプロトコル、ZeroMQ、およびMQTTは、軽量のデータ転送を提供できます。実際には、IoTデバイスの多くのグループはゲートウェイノードの背後に隠れており、一意のアドレスを持っていない可能性があります。また、すべてのものが相互接続されるというビジョンは、ほとんどのアプリケーションでは必要ありません。主にデータが上位層で相互接続する必要があるためです。^[要出典]

フォグコンピューティングは、インターネットを介したこのような大量のデータフローを防ぐための実行可能な代替手段です。^[143]エッジデバイスのデータを分析し処理する計算能力は非常に限られています。限られた処理能力は、IoTデバイスの重要な属性です。IoTデバイスの目的は、自律性を維持しながら物理的なオブジェクトに関するデータを提供することです。処理能力が高すぎると、バッテリーの電力消費量が増え、IoTの動作能力が低下します。IoTデバイスは、十分な処理能力を持つサーバーにインターネット経由でデータを供給するだけなので、拡張は簡単です。^[144]

分散型モノのインターネット（分散型IoT）は、フォグコンピューティングを利用して接続されたIoTデバイスのリクエストを処理およびバランス調整する修正されたIoTであり、クラウドサーバーの負荷を軽減し、患者のバイタルサインモニタリング、自動運転の車車間通信、産業用デバイスの重大な障害検出など、遅延に敏感なIoTアプリケーションの応答性を向上させます。^[145]特に数百万のノードを持つ巨大なIoTシステムでは、パフォーマンスが向上します。^[146]

従来のIoTはメッシュネットワークを介して接続され、主要なヘッドノード（集中型コントローラ）によって制御されます。^[147]ヘッドノードは、データの作成、保存、および送信方法を決定します。^[148]対照的に、分散型IoTは、IoTシステムをより小さな部門に分割しようとします。^[149]ヘッドノードは、相互に合意されたポリシーに基づいて、下位レベルのサブノードに部分的な意思決定権を付与します。^[150]

分散型IoTにアプローチした一部の人々は、ブロックチェーンを介して、バッテリー駆動またはワイヤレスIoTデバイスの限られた帯域幅とハッシュ容量に対処しようとしています。^{[151] [152] [153]}

半開ループまたは閉ループ（つまり、グローバルな最終性が解決できるバリューチェーン）では、膨大な数の異なるリンク、自律的なアクター間の相互作用、および新しいアクターを統合する能力のため、IoTは複雑なシステムとして考えられ、研究されることが多い^{[154] 。全体的な段階（完全な開ループ）では、}混沌とした環境と見なされる可能性が高い（システムは常に最終性を持つため）。実用的なアプローチとして、モノのインターネット上のすべての要素がグローバルな公共空間で実行されるわけではありません。プライバシー、制御、信頼性のリスクを軽減するために、サブシステムが実装されることがよくあります。たとえば、スマートホーム内で実行される家庭用ロボット（ドモティクス）は、ローカルネットワーク内でのみデータを共有し、ローカルネットワーク経由でのみ利用できる場合があります。^[155]従来のネットワークアーキテクチャでは、高度に動的なアドホックIoTモノ/デバイスネットワークの管理と制御は困難な作業ですが、ソフトウェア定義ネットワーク（SDN）は、革新的なIoTアプリケーションの多様性の特別な要件に対応できる俊敏で動的なソリューションを提供します。^{[156] [157]}

モノのインターネットの正確な規模は不明ですが、IoTに関する記事の冒頭では数十億や数兆という数字がよく引用されています。2015年には、家庭内に8,300万台のスマートデバイスがありました。この数は2020年までに1億9,300万台に増加すると予想されています。^{[43] [158]}

オンライン対応デバイスの数は2016年から2017年にかけて31％増加し、84億台に達した。^[131]

モノのインターネットでは、モノの正確な地理的位置、そしてモノの正確な地理的寸法が重要になることがあります。^[159]そのため、モノの時間と空間における位置などの事実を追跡することはそれほど重要ではありませんでした。なぜなら、情報を処理する人が、その情報が取られている行動にとって重要かどうかを判断し、重要であれば、不足している情報を追加する（または行動をとらないことを決定できるからです）。（モノのインターネット上のいくつかのモノはセンサーであり、センサーの位置は通常重要であることに注意してください。^[160]）GeoWebとDigital Earthは、モノが場所によって整理され、接続されることができるときに可能になるアプリケーションです。ただし、可変空間スケールの制約、膨大な量のデータを処理する必要性、高速検索と近隣操作のためのインデックス作成など、残る課題があります。モノのインターネットでは、モノが自発的に行動をとることができれば、この人間中心の仲介の役割はなくなります。したがって、私たち人間が当然のことと思っている時空間コンテキストに、この情報エコシステムにおける中心的な役割を与える必要があります。インターネットやウェブにおいて標準が重要な役割を果たすのと同様に、地理空間標準はモノのインターネットにおいて重要な役割を果たすでしょう。^{[161] [162]}

多くの IoT デバイスがこの市場の一部を占める可能性を秘めています。Jean -Louis Gassée (Apple の初期の卒業生チーム、BeOS の共同創設者) はMonday Noteの記事でこのトピックについて取り上げており、^[163]最も起こりそうな問題は「リモコンのバスケット」問題と呼んでいるもので、相互に通信するためのプロトコルを共有していない何百ものデバイスとインターフェースする何百ものアプリケーションが存在することになると予測しています。^[163]ユーザー インタラクションを改善するために、一部のテクノロジー リーダーは協力してデバイス間の通信の標準を作成し、この問題を解決しています。他のリーダーは、デバイスの予測的インタラクションの概念に目を向けています。これは、「収集されたデータを使用して特定のデバイスでのアクションを予測およびトリガーする」と同時に、デバイスを連携させるというものです。^[164]

ソーシャルIoT（SIoT）は、IoTデバイス間の社会的相互作用と関係性の重要性に焦点を当てた新しい種類のIoTです。^[165] SIoTは、ドメイン間のIoTデバイスが人間の介入なしにアプリケーション間の通信とコラボレーションを可能にし、所有者に自律的なサービスを提供するパターンです。^[166]これは、IoTソフトウェアとハ​​ードウェアエンジニアリングの両方から低レベルのアーキテクチャサポートを得た場合にのみ実現できます。^[167]

IoTは、コミュニティの市民のようなアイデンティティを持つデバイスを定義し、それらをインターネットに接続してユーザーにサービスを提供します。^[168] SIoTは、人間に役立つさまざまな目的のために相互にやり取りするIoTデバイス専用のソーシャルネットワークを定義します。^[169]

SIoTは、コラボレーション特性の点で元のIoTとは異なります。IoTは受動的であり、所定のシステム内の既存のIoTデバイスと専用の目的のために設定されていました。SIoTは能動的であり、AIによってプログラムおよび管理され、ユーザーに利益をもたらすさまざまなシステムの潜在的なIoTデバイスを組み合わせて、計画外の目的のために機能します。^[170]

社会性が組み込まれたIoTデバイスは、その能力や機能をブロードキャストすると同時に、同じネットワークまたは近くのネットワーク内の他のIoTデバイスを検出、情報共有、監視、ナビゲート、グループ化することでSIoTを実現し^[171]、特に緊急時にユーザーを日常生活で積極的に支援するための有用なサービス構成を容易にします。^[172]

1. IoTベースのスマートホーム技術は、患者や高齢者の生理学的パラメータを分析することで健康データを監視し、緊急医療サービスが必要なときに近くの医療施設に通知します。^[173]緊急時には、自動的に最寄りの病院の救急車が呼び出され、ピックアップ場所が提供され、病棟が割り当てられ、患者の健康データが救急科に送信され、医師のコンピューターにすぐに表示されてさらなる処置が行われます。^[174]
2. 車両、道路、信号機に取り付けられたIoTセンサーは、車両とドライバーの状態を監視し、注意が必要なときに警告を発し、また、自動運転が正常に機能するように自動的に調整します。残念ながら事故が発生した場合、IoTカメラが最寄りの病院と警察署に連絡して助けを求めます。^[175]

1. モノのインターネットは多面的で複雑です。^[176]モノのインターネット（IoT）ベースの製品やサービスを採用して使用することを妨げる主な要因の1つは、その複雑さです。^[177]インストールとセットアップは人々にとって難しいため、IoTデバイスはさまざまな状況でさまざまなサービスを提供するために、自動的に組み合わせて構成する必要があります。^[178]
2. システムセキュリティは、あらゆるテクノロジーにおいて常に懸念事項ですが、SIoTにおいては、自身のセキュリティだけでなく、時と場所に応じて連携するIoTデバイス間の相互信頼メカニズムも考慮する必要があるため、さらに重要です。^[167]
3. SIoTにとってもう一つの重要な課題は、センサーの精度と信頼性です。ほとんどの場合、IoTセンサーは事故、怪我、生命の損失を避けるためにナノ秒単位で反応する必要があります。^[167]

IoTを実現する技術は数多くある。この分野で極めて重要なのは、IoT設備のデバイス間の通信に使用されるネットワークであり、いくつかの無線または有線技術がその役割を果たす可能性がある。^{[179] [180] [181]}

自動IDセンターの元々のアイデアは、RFIDタグと電子製品コードによる個別の識別に基づいています。これは、 IP アドレスまたはURI を持つオブジェクトへと進化しました。^[182]セマンティックウェブの世界からの別の見方^[183]​​ は、代わりにすべてのもの（電子的なもの、スマートなもの、RFID対応のものだけでなく）をURIなどの既存の命名プロトコルでアドレス指定可能にすることに焦点を当てています。オブジェクト自体は会話しませんが、人間の所有者に代わって動作する強力な集中型サーバーなどの他のエージェントによって参照されるようになりました。^[184]インターネットとの統合は、デバイスがIP アドレスを個別の識別子として使用することを意味します。 IPv4のアドレス空間は限られているため（43億の異なるアドレスを許可）、IoT 内のオブジェクトは、必要な非常に大きなアドレス空間に拡張するために、次世代のインターネットプロトコル（IPv6 ）を使用する必要があります。 ^{[185] [186] [187]} IoTデバイスは、さらに、IPv6のステートレスアドレス自動設定^[188] 、ホストの設定オーバーヘッドの削減、^[186]、IETF 6LoWPANヘッダー圧縮の恩恵を受けるでしょう。IoTの将来は、IPv6のサポートなしには実現できないでしょう。したがって、今後数年間でIPv6が世界中で採用されることは、IoTの将来の開発を成功させる上で非常に重要です。^[187]

• ADRC は、 IoT アプリケーションを実装するためのアプリケーション層プロトコルとサポート フレームワークを定義します。

• Bluetooth メッシュ ネットワーキング–ノード数の増加と標準化されたアプリケーション レイヤー (モデル) を備えたBluetooth Low Energy (BLE)のメッシュ ネットワーキング バリアントを提供する仕様。
• Li-Fi (光忠実度) – Wi-Fi 規格に似た無線通信技術ですが、可視光通信を使用して帯域幅を拡大します。
• 近距離無線通信(NFC) – 2 つの電子デバイスが 4 cm の範囲内で通信できるようにする通信プロトコル。
• 無線周波数識別(RFID) – 電磁場を利用して、他のアイテムに埋め込まれたタグに保存されているデータを読み取るテクノロジー。
• Wi-Fi – IEEE 802.11標準に基づいたローカル エリア ネットワークのテクノロジ。デバイスは共有アクセス ポイントを介して、または個々のデバイス間で直接通信できます。
• Zigbee –パーソナル エリア ネットワーキング用の通信プロトコル– IEEE 802.15.4 標準に基づいており、低消費電力、低データ レート、低コスト、高スループットを実現します。
• Z-Wave –主にホームオートメーションやセキュリティアプリケーションに使用される無線通信プロトコル

• LTE -Advanced – モバイル ネットワークの高速通信仕様。LTE標準の拡張により、カバレッジ範囲が拡大し、スループットが向上し、レイテンシが短縮されます。
• 5G – 5G無線ネットワークは、IoTの高い通信要件を満たし、移動中でも多数のIoTデバイスを接続するために使用できます。^[189] 5Gには、拡張モバイルブロードバンド（eMBB）、大規模マシン型通信（mMTC）、超信頼性低遅延通信（URLLC）という3つの機能があり、それぞれがIoTの特定の要素をサポートするのに役立つと考えられています。^[190]
• LoRa : 都市部では最大 3 マイル (4.8 km)、農村部では最大 10 マイル (16 km) 以上の範囲 (見通し)。
• DASH7 : 最大2kmの範囲。

• 低電力広域ネットワーク(LPWAN) – 低データレートで長距離通信を可能にし、送信電力とコストを削減するように設計されたワイヤレス ネットワーク。使用可能な LPWAN テクノロジーとプロトコル: LoRaWan、Sigfox、NB-IoT、Weightless、RPMA、MIoTy、IEEE 802.11ah
• 超小型衛星端末(VSAT) -狭帯域および広帯域データ用の小型皿アンテナを使用する衛星通信技術。

• イーサネット–ハブまたはスイッチと組み合わせてツイストペアと光ファイバーリンクを使用する汎用ネットワーク標準。
• 電力線通信(PLC) – 電気配線を使用して電力とデータを伝送する通信技術。HomePlugやG.hnなどの仕様では、IoTデバイスのネットワーク化に PLC が利用されています。

プロトコル スタックでは、さまざまなテクノロジがさまざまな役割を果たします。以下は、IoT アプリケーションにおけるいくつかの一般的な通信テクノロジの役割を 簡略化して示したものです^{[注 1] 。}

これはIoTの技術標準のリストであり、そのほとんどはオープンスタンダードであり、それらを成功裏に設定することを目指している標準化団体です。^{[203] [204]}

一部の学者や活動家は、デバイス ネットワークがユーザーによる制御と相互運用可能なプラットフォームに開放されれば、 IoT は市民参加の新しいモデルの作成に使用できると主張しています。教授で作家のフィリップ N. ハワードは、民主主義と権威主義体制の両方における政治生活は、IoT が市民参加にどのように使用されるかによって形作られるだろうと書いています。そのためには、接続されたデバイスはすべて、センサー データの「最終的な受益者」のリストを公開でき、個々の市民が受益者リストに新しい組織を追加できる必要があると彼は主張しています。さらに、市民社会グループは、データを活用し、市民と関わるための IoT 戦略の開発を開始する必要があるとも主張しています。^[210]

IoT の重要な推進力の 1 つはデータです。デバイスを接続して効率を高めるというアイデアが成功するかどうかは、データへのアクセスと保存および処理にかかっています。この目的のために、IoT に取り組む企業は複数のソースからデータを収集し、クラウド ネットワークに保存してさらに処理します。これにより、プライバシーとセキュリティの危険や、複数のシステムの単一ポイントの脆弱性が広く生じます。^[211]その他の問題は、消費者の選択とデータの所有権^[212]およびその使用方法に関するものです。プライバシー、セキュリティ、およびデータの所有権に関するこれらの問題に関する規制とガバナンスは、まだ初期段階ではありますが、発展を続けています。^{[213] [214] [215]} IoT の規制は国によって異なります。プライバシーとデータ収集に関連する法律の例としては、1974 年の米国プライバシー法、1980 年のプライバシー保護と個人データの国境を越えた流れに関する OECD ガイドライン、1995 年の EU 指令 95/46/EC などがあります。^[216]

現在の規制環境:

連邦取引委員会（FTC）が2015年1月に発表した報告書では、以下の3つの勧告がなされた。^[217]

• データセキュリティ– IoTを設計する際には、企業はデータの収集、保存、処理が常に安全であることを確認する必要があります。企業は「多層防御」アプローチを採用し、各段階でデータを暗号化する必要があります。^[218]
• データの同意 – ユーザーは IoT 企業と共有するデータについて選択権を持つ必要があり、データが公開される場合にはユーザーに通知する必要があります。
• データの最小化– IoT 企業は必要なデータのみを収集し、収集した情報を限られた期間のみ保持する必要があります。

しかし、FTCは今のところ勧告を出すだけにとどまっている。FTCの分析によると、FTC法、公正信用報告法、児童オンラインプライバシー保護法からなる既存の枠組みに加え、消費者教育やビジネスガイダンスの策定、マルチステークホルダーの取り組みへの参加、連邦、州、地方レベルの他の機関への提唱は、消費者の権利を保護するのに十分である。^[219]

2015年3月に上院で可決された決議は、すでに議会で検討されている。^[220]この決議では、IoTに関する国家政策の策定とプライバシー、セキュリティ、スペクトルの問題の必要性が認識された。さらに、IoTエコシステムに弾みをつけるため、2016年3月には、上院議員4名による超党派グループが、連邦通信委員会にIoTデバイスを接続するためのスペクトルの必要性を評価するよう指示する法案「イノベーションの開発とモノのインターネットの成長（DIGIT）法」を提案した。

2018年9月28日に承認されたカリフォルニア州上院法案第327号^[221]は、2020年1月1日に発効します。この法案では、「接続デバイスの製造業者は、その用語の定義に従って、デバイスの性質と機能に適切であり、デバイスが収集、保持、または送信する可能性のある情報に適切であり、デバイスとそこに含まれる情報を不正アクセス、破壊、使用、変更、または開示から保護するように設計された合理的なセキュリティ機能をデバイスに装備する必要がある」 と規定しています。

IoT業界向けの標準規格は、自動車に関連して実際にいくつか制定されている。コネクテッドカーの使用から生じる懸念のほとんどは、医療機器にも当てはまるからだ。実際、米国道路交通安全局（NHTSA）は、自動車のコンピュータシステムをより安全にするためのサイバーセキュリティガイドラインとベストプラクティスのデータベースを準備している。^[222]

世界銀行の最近の報告書では、政府によるIoT導入の課題と機会について検討している。^[223]これには以下が含まれる。

• 政府におけるIoTはまだ初期段階 
• 政策と規制の枠組みが未整備 
• 強力な価値提案にもかかわらず、ビジネスモデルが不明確 
• 政府と民間部門における制度と能力の明らかなギャップ 
• 一貫性のないデータの評価と管理 
• インフラが大きな障壁 
• 政府による支援 
• 最も成功したパイロットには共通の特徴（官民パートナーシップ、地域性、リーダーシップ）がある

2021年12月初旬、英国政府は、IoTの販売業者、製造業者、輸入業者が特定のサイバーセキュリティ基準を満たすよう法制化する取り組みである製品セキュリティおよび通信インフラ法案（PST）を導入しました。この法案はまた、消費者向けIoTデバイスのセキュリティ資格を向上させることを目指しています。^[224]

IoTは、プラットフォームの断片化、相互運用性の欠如、共通の技術標準の欠如に悩まされています^{[225] [226 ] [227] [228] [229] [230] [231] [引用過剰]}。IoTデバイスの多様性は、ハードウェアのバリエーションとデバイス上で実行されるソフトウェアの違いの両方の観点から、異なる一貫性のない技術エコシステム間で一貫して動作するアプリケーションの開発を困難にしています。^[1]たとえば、IoTデバイスのワイヤレス接続は、Bluetooth、Wi-Fi、Wi-Fi HaLow、Zigbee、Z-Wave、LoRa、NB-IoT、Cat M1 、および完全にカスタマイズされた独自の無線を使用して行うことができます。それぞれに長所と短所があり、独自のサポートエコシステムがあります。^[232]

IoTの不定形なコンピューティング特性は、コアオペレーティングシステムで見つかったバグに対するパッチが、古くて低価格のデバイスのユーザーに届かないことが多いため、セキュリティ上の問題でもあります。^{[233] [234] [235]}ある研究者グループは、ベンダーが古いデバイスにパッチやアップデートをサポートしていないため、アクティブなAndroidデバイスの87％以上が脆弱なままになっていると述べています。^{[236] [237]}

教授であり作家でもあるフィリップ・N・ハワードは、モノのインターネットは国民に力を与え、政府の透明性を高め、情報へのアクセスを拡大する大きな可能性を秘めていると書いている。しかしハワードは、プライバシーの脅威は大きく、社会統制や政治的操作の可能性もあると警告している。^[238]

プライバシーに関する懸念から、モノのインターネットやデータマイニングなどのビッグデータ基盤は、本質的にプライバシーと相容れない可能性があると考える人が増えている。 ^[239]水、交通、エネルギー分野におけるデジタル化の進展に伴う主な課題は、プライバシーとサイバーセキュリティに関連しており、研究者や政策立案者による適切な対応が必要である。^[240]

作家のアダム・グリーンフィールド氏は、広告を読むために立ち止まる通行人の人口統計を追跡する隠しカメラを備えた看板の例を挙げ、IoT技術は公共空間への侵入であるだけでなく、規範的な行動を永続させるためにも使用されていると主張している。

モノのインターネット協議会は、モノのインターネットによるデジタル監視の普及の拡大を、18世紀にジェレミー・ベンサムが述べたパノプティコンの概念と比較した。 ^{[241]この主張は、フランスの哲学者}ミシェル・フーコーとジル・ドゥルーズの著作によって裏付けられている。『監獄の誕生』で、フーコーは、パノプティコンは産業革命期に発達した規律社会の中心的要素であったと主張している。^[242]フーコーはまた、工場や学校で確立された規律システムは、ベンサムのパノプティシズムのビジョンを反映していると主張した。^[242]ドゥルーズは、1992年の論文「管理社会についての追記」で、規律社会は管理社会に移行し、パノプティコンに代わってコンピュータが規律と管理の手段として使われるようになったが、パノプティシズムと似た性質は依然として維持していると書いている。^[243]

オランダのトゥエンテ大学の技術哲学教授であるピーター・ポール・フェルベークは、技術はすでに私たちの道徳的意思決定に影響を与えており、それが人間の行為、プライバシー、自律性に影響を与えていると書いている。彼は技術を単なる人間の道具として見ることに警告し、むしろそれを能動的な主体として考えることを提唱している。^[244]

民主主義技術センターのジャスティン・ブルックマン氏は、IoTが消費者のプライバシーに与える影響について懸念を表明し、「商業分野には、『ビッグデータなら、何でも収集して永久に保存して、後でセキュリティについて考える人にお金を払えばいい』と言う人もいる。問題は、それを制限するための何らかの政策枠組みを導入したいかどうかだ」と述べた。^[245]

ティム・オライリーは、企業が消費者にIoTデバイスを販売する方法は間違っていると考えており、IoTはあらゆる種類のデバイスをオンラインにすることで効率性を高めることであるという考えに異議を唱え、「IoTは実際には人間の能力を拡張することです。センサーとデータが意思決定を駆動する場合、アプリケーションは大きく異なります」と主張しています。^[246]

WIREDの論説も懸念を表明しており、その中の1つは「あなたが失おうとしているのはプライバシーです。実際、それはそれよりも悪いです。あなたは単にプライバシーを失うだけでなく、プライバシーの概念そのものが目の前で書き換えられるのを目の当たりにすることになるでしょう」と述べています。^[247]

アメリカ自由人権協会（ACLU）は、IoTが人々の生活に対するコントロールを侵食する能力について懸念を表明した。ACLUは「経済的利益を求める企業と、さらなるコントロールを渇望する政府の手に不釣り合いに蓄積されているこれらの巨大な力がどのように使用されるかを予測する方法はまったくありません。ビッグデータとモノのインターネットにより、私たちがますます不透明になっている強力な企業や政府機関に対してますます透明になるにつれて、私たち自身の生活を制御することがより困難になる可能性があります。」と書いている。^[248]

プライバシーとスマートテクノロジーに関する懸念の高まりを受けて、2007年に英国政府はスマートメータープログラムを実施する際、正式なプライバシーバイデザインの原則に従うと発表した。このプログラムは、従来の電力メーターをスマート電力メーターに置き換え、エネルギー使用量をより正確に追跡および管理できるようにするものである。^[249]しかし、英国コンピュータ協会は、これらの原則が実際に実施されたかどうか疑問視している。^[250] 2009年、オランダ議会はプライバシーの懸念を理由に同様のスマートメータープログラムを拒否した。オランダのプログラムはその後改訂され、2011年に可決された。^[250]

IoTアプリケーションの制作者にとっての課題は、センサーによって収集された膨大な量のデータを整理、処理、解釈することです。情報の分析には、ワイヤレスセンサーネットワークと呼ばれるソリューションが提案されています。 ^[251]これらのネットワークは、センサーデータの分析のために分散システムに送信されるセンサーノード間でデータを共有します。^[252]

もう一つの課題は、この大量のデータの保存です。アプリケーションによっては、高いデータ取得要件があり、その結果、高いストレージ要件が必要になる場合があります。2013年には、インターネットは生産される総エネルギーの5％を消費していると推定されており、^[251] IoTデバイスにデータを収集して保存するための「困難な課題」が依然として残っています。^[253]

データサイロは、レガシーシステムの一般的な課題ではあるが、IoTデバイスの実装では、特に製造業において依然としてよく発生している。IoTおよびIIoTデバイスから得られるメリットは多いため、自律性、透明性、相互運用性の原則を考慮しないと、データの保存方法が深刻な課題となる可能性がある。^[254]課題はデバイス自体によって発生するのではなく、データベースとデータウェアハウスの設定方法によって発生する。これらの課題は、デジタルトランスフォーメーションを開始した製造業者や企業でよく特定されており、デジタル基盤の一部であるため、IoTデバイスから最適なメリットを得て意思決定を行うためには、企業はまずデータ保存方法を再調整する必要があることを示している。これらの課題は、ドイツのM＆E製造業者におけるI4.0実装のITおよびアプリケーションランドスケープを調査した際に、Keller（2021）によって特定された。^[254]

セキュリティは、モノのインターネット技術を採用する上での最大の懸念事項であり、^[255]深刻なセキュリティ上の課題^[256]や必要となる可能性のある規制の変更を適切に考慮せずに急速な開発が行われているという懸念があります。^{[257] [258]}モノのインターネット (IoT) の急速な発展により、数十億のデバイスがネットワークに接続できるようになりました。接続されたデバイスの数が多すぎることと、通信セキュリティ技術の限界により、IoT ではさまざまなセキュリティ問題が徐々に発生しています。^[259]

技術的なセキュリティ上の懸念のほとんどは、従来のサーバー、ワークステーション、スマートフォンの懸念と同様です。^[260]これらの懸念には、弱い認証の使用、デフォルトの資格情報の変更を忘れること、デバイス間で送信される暗号化されていないメッセージ、SQLインジェクション、中間者攻撃、セキュリティ更新の不適切な処理が含まれます。^{[261] [262]}ただし、多くのIoTデバイスでは、利用可能な計算能力に重大な運用上の制限があります。 これらの制約により、ファイアウォールの実装や強力な暗号システムを使用して他のデバイスとの通信を暗号化するなどの基本的なセキュリティ対策を直接使用できないことがよくあります。^[263]また、多くのデバイスが低価格で消費者に重点を置いているため、堅牢なセキュリティパッチ適用システムは一般的ではありません。^[264]

従来のセキュリティ脆弱性ではなく、フォールトインジェクション攻撃が増加しており、IoTデバイスをターゲットにしています。フォールトインジェクション攻撃は、デバイスに対する物理的な攻撃であり、意図的にシステムに障害を導入して意図した動作を変更します。障害は、環境ノイズや電磁場によって意図せずに発生する可能性があります。フォールトインジェクション攻撃を防ぎ、システムを障害前の正常な状態に回復するための制御フロー整合性（CFI）から生まれたアイデアがあります。^[265]

モノのインターネットデバイスは新しいデータ領域にもアクセスでき、多くの場合、物理的なデバイスを制御できるため、^{[266] 2014年時点でも、テレビ、キッチン家電、 [267]}カメラ、サーモスタットなど、インターネットに接続された多くの機器がすでに「自宅にいる人々をスパイ」できると言っても過言ではありませんでした。 ^[268]ブレーキ、エンジン、ロック、ボンネットとトランクのリリース、クラクション、ヒーター、ダッシュボードなどの自動車のコンピューター制御デバイスは、車載ネットワークにアクセスできる攻撃者に対して脆弱であることが示されています。場合によっては、車両のコンピューターシステムがインターネットに接続されており、リモートから悪用される可能性があります。^[269] 2008年までに、セキュリティ研究者は、権限なしでペースメーカーをリモート制御できることを示しました。その後、ハッカーはインスリンポンプ^[270]と植込み型除細動器のリモート制御を実証しました。^[271]

セキュリティが不十分なインターネットアクセス可能なIoTデバイスは、他のデバイスへの攻撃に利用される可能性もあります。2016年には、Miraiマルウェアを実行するIoTデバイスによる分散型サービス拒否攻撃により、DNSプロバイダーと大手ウェブサイトがダウンしました。^[272] Miraiボットネットは、最初の20時間以内に約65,000台のIoTデバイスに感染しました。^[273]最終的に、感染台数は約20万～30万台に増加しました。^[273]ブラジル、コロンビア、ベトナムが感染の41.5%を占めました。^[273] Miraiボットネットは、DVR、IPカメラ、ルーター、プリンターなど、特定のIoTデバイスを標的にしていました。^[273]最も多くの感染デバイスを抱えていた上位ベンダーは、Dahua、Huawei、ZTE、Cisco、ZyXEL、MikroTikと特定されました。^{[273] 2017年5月、} Cloudflareのコンピュータ科学者であるジュナデ・アリ氏は、パブリッシュ・サブスクライブ・パターンの実装が不十分なため、IoTデバイスにネイティブDDoSの脆弱性が存在すると指摘した。^{[274] [275]}こうした種類の攻撃により、セキュリティ専門家はIoTをインターネットサービスに対する真の脅威と見なすようになった。^[276]

The U.S. National Intelligence Council in an unclassified report maintains that it would be hard to deny "access to networks of sensors and remotely-controlled objects by enemies of the United States, criminals, and mischief makers... An open market for aggregated sensor data could serve the interests of commerce and security no less than it helps criminals and spies identify vulnerable targets. Thus, massively parallel sensor fusion may undermine social cohesion, if it proves to be fundamentally incompatible with Fourth-Amendment guarantees against unreasonable search."^[277] In general, the intelligence community views the Internet of things as a rich source of data.^[278]

On 31 January 2019, the Washington Post wrote an article regarding the security and ethical challenges that can occur with IoT doorbells and cameras: "Last month, Ring got caught allowing its team in Ukraine to view and annotate certain user videos; the company says it only looks at publicly shared videos and those from Ring owners who provide consent. Just last week, a California family's Nest camera let a hacker take over and broadcast fake audio warnings about a missile attack, not to mention peer in on them, when they used a weak password."^[279]

There have been a range of responses to concerns over security. The Internet of Things Security Foundation (IoTSF) was launched on 23 September 2015 with a mission to secure the Internet of things by promoting knowledge and best practice. Its founding board is made from technology providers and telecommunications companies. In addition, large IT companies are continually developing innovative solutions to ensure the security of IoT devices. In 2017, Mozilla launched Project Things, which allows to route IoT devices through a safe Web of Things gateway.^[280] As per the estimates from KBV Research,^[281] the overall IoT security market^[282] would grow at 27.9% rate during 2016–2022 as a result of growing infrastructural concerns and diversified usage of Internet of things.^[283][284]

Governmental regulation is argued by some to be necessary to secure IoT devices and the wider Internet – as market incentives to secure IoT devices is insufficient.^{[285][257][258]} It was found that due to the nature of most of the IoT development boards, they generate predictable and weak keys which make it easy to be utilized by man-in-the-middle attack. However, various hardening approaches were proposed by many researchers to resolve the issue of SSH weak implementation and weak keys.^[286]

IoT security within the field of manufacturing presents different challenges, and varying perspectives. Within the EU and Germany, data protection is constantly referenced throughout manufacturing and digital policy particularly that of I4.0. However, the attitude towards data security differs from the enterprise perspective whereas there is an emphasis on less data protection in the form of GDPR as the data being collected from IoT devices in the manufacturing sector does not display personal details.^[254] Yet, research has indicated that manufacturing experts are concerned about "data security for protecting machine technology from international competitors with the ever-greater push for interconnectivity".^[254]

IoT systems are typically controlled by event-driven smart apps that take as input either sensed data, user inputs, or other external triggers (from the Internet) and command one or more actuators towards providing different forms of automation.^[287] Examples of sensors include smoke detectors, motion sensors, and contact sensors. Examples of actuators include smart locks, smart power outlets, and door controls. Popular control platforms on which third-party developers can build smart apps that interact wirelessly with these sensors and actuators include Samsung's SmartThings,^[288] Apple's HomeKit,^[289] and Amazon's Alexa,^[290] among others.

A problem specific to IoT systems is that buggy apps, unforeseen bad app interactions, or device/communication failures, can cause unsafe and dangerous physical states, e.g., "unlock the entrance door when no one is at home" or "turn off the heater when the temperature is below 0 degrees Celsius and people are sleeping at night".^[287] Detecting flaws that lead to such states, requires a holistic view of installed apps, component devices, their configurations, and more importantly, how they interact. Recently, researchers from the University of California Riverside have proposed IotSan, a novel practical system that uses model checking as a building block to reveal "interaction-level" flaws by identifying events that can lead the system to unsafe states.^[287] They have evaluated IotSan on the Samsung SmartThings platform. From 76 manually configured systems, IotSan detects 147 vulnerabilities (i.e., violations of safe physical states/properties).

Given widespread recognition of the evolving nature of the design and management of the Internet of things, sustainable and secure deployment of IoT solutions must design for "anarchic scalability".^[291] Application of the concept of anarchic scalability can be extended to physical systems (i.e. controlled real-world objects), by virtue of those systems being designed to account for uncertain management futures. This hard anarchic scalability thus provides a pathway forward to fully realize the potential of Internet-of-things solutions by selectively constraining physical systems to allow for all management regimes without risking physical failure.^[291]

Brown University computer scientist Michael Littman has argued that successful execution of the Internet of things requires consideration of the interface's usability as well as the technology itself. These interfaces need to be not only more user-friendly but also better integrated: "If users need to learn different interfaces for their vacuums, their locks, their sprinklers, their lights, and their coffeemakers, it's tough to say that their lives have been made any easier."^[292]

A concern regarding Internet-of-things technologies pertains to the environmental impacts of the manufacture, use, and eventual disposal of all these semiconductor-rich devices.^[293] Modern electronics are replete with a wide variety of heavy metals and rare-earth metals, as well as highly toxic synthetic chemicals. This makes them extremely difficult to properly recycle. Electronic components are often incinerated or placed in regular landfills. Furthermore, the human and environmental cost of mining the rare-earth metals that are integral to modern electronic components continues to grow. This leads to societal questions concerning the environmental impacts of IoT devices over their lifetime.^[294]

The Electronic Frontier Foundation has raised concerns that companies can use the technologies necessary to support connected devices to intentionally disable or "brick" their customers' devices via a remote software update or by disabling a service necessary to the operation of the device. In one example, home automation devices sold with the promise of a "Lifetime Subscription" were rendered useless after Nest Labs acquired Revolv and made the decision to shut down the central servers the Revolv devices had used to operate.^[295] As Nest is a company owned by Alphabet (Google's parent company), the EFF argues this sets a "terrible precedent for a company with ambitions to sell self-driving cars, medical devices, and other high-end gadgets that may be essential to a person's livelihood or physical safety."^[296]

Owners should be free to point their devices to a different server or collaborate on improved software. But such action violates the United States DMCA section 1201, which only has an exemption for "local use". This forces tinkerers who want to keep using their own equipment into a legal grey area. EFF thinks buyers should refuse electronics and software that prioritize the manufacturer's wishes above their own.^[296]

Examples of post-sale manipulations include Google Nest Revolv, disabled privacy settings on Android, Sony disabling Linux on PlayStation 3, enforced EULA on Wii U.^[296]

Kevin Lonergan at Information Age, a business technology magazine, has referred to the terms surrounding the IoT as a "terminology zoo".^[297] The lack of clear terminology is not "useful from a practical point of view" and a "source of confusion for the end user".^[297] A company operating in the IoT space could be working in anything related to sensor technology, networking, embedded systems, or analytics.^[297] According to Lonergan, the term IoT was coined before smart phones, tablets, and devices as we know them today existed, and there is a long list of terms with varying degrees of overlap and technological convergence: Internet of things, Internet of everything (IoE), Internet of goods (supply chain), industrial Internet, pervasive computing, pervasive sensing, ubiquitous computing, cyber-physical systems (CPS), wireless sensor networks (WSN), smart objects, digital twin, cyberobjects or avatars,^[154] cooperating objects, machine to machine (M2M), ambient intelligence (AmI), Operational technology (OT), and information technology (IT).^[297] Regarding IIoT, an industrial sub-field of IoT, the Industrial Internet Consortium's Vocabulary Task Group has created a "common and reusable vocabulary of terms"^[298] to ensure "consistent terminology"^[298][299] across publications issued by the Industrial Internet Consortium. IoT One has created an IoT Terms Database including a New Term Alert^[300] to be notified when a new term is published. As of March 2020^[update], this database aggregates 807 IoT-related terms, while keeping material "transparent and comprehensive".^[301][302]

Despite a shared belief in the potential of the IoT, industry leaders and consumers are facing barriers to adopt IoT technology more widely. Mike Farley argued in Forbes that while IoT solutions appeal to early adopters, they either lack interoperability or a clear use case for end-users.^[303] A study by Ericsson regarding the adoption of IoT among Danish companies suggests that many struggle "to pinpoint exactly where the value of IoT lies for them".^[304]

As for IoT, especially in regards to consumer IoT, information about a user's daily routine is collected so that the "things" around the user can cooperate to provide better services that fulfill personal preference.^[305] When the collected information which describes a user in detail travels through multiple hops in a network, due to a diverse integration of services, devices and network, the information stored on a device is vulnerable to privacy violation by compromising nodes existing in an IoT network.^[306]

For example, on 21 October 2016, a multiple distributed denial of service (DDoS) attacks systems operated by domain name system provider Dyn, which caused the inaccessibility of several websites, such as GitHub, Twitter, and others. This attack is executed through a botnet consisting of a large number of IoT devices including IP cameras, gateways, and even baby monitors.^[307]

Fundamentally there are 4 security objectives that the IoT system requires: (1) data confidentiality: unauthorised parties cannot have access to the transmitted and stored data; (2) data integrity: intentional and unintentional corruption of transmitted and stored data must be detected; (3) non-repudiation: the sender cannot deny having sent a given message; (4) data availability: the transmitted and stored data should be available to authorised parties even with the denial-of-service (DOS) attacks.^[308]

Information privacy regulations also require organisations to practice "reasonable security". California's SB-327 Information privacy: connected devices "would require a manufacturer of a connected device, as those terms are defined, to equip the device with a reasonable security feature or features that are appropriate to the nature and function of the device, appropriate to the information it may collect, contain, or transmit, and designed to protect the device and any information contained therein from unauthorised access, destruction, use, modification, or disclosure, as specified".^[309] As each organisation's environment is unique, it can prove challenging to demonstrate what "reasonable security" is and what potential risks could be involved for the business. Oregon's HB2395 also "requires [a] person that manufactures, sells or offers to sell connected device] manufacturer to equip connected device with reasonable security features that protect connected device and information that connected device collects, contains, stores or transmits] stores from access, destruction, modification, use or disclosure that consumer does not authorise."^[310]

According to antivirus provider Kaspersky, there were 639 million data breaches of IoT devices in 2020 and 1.5 billion breaches in the first six months of 2021.^[224]

A study issued by Ericsson regarding the adoption of Internet of things among Danish companies identified a "clash between IoT and companies' traditional governance structures, as IoT still presents both uncertainties and a lack of historical precedence."^[304] Among the respondents interviewed, 60 percent stated that they "do not believe they have the organizational capabilities, and three of four do not believe they have the processes needed, to capture the IoT opportunity."^[304] This has led to a need to understand organizational culture in order to facilitate organizational design processes and to test new innovation management practices. A lack of digital leadership in the age of digital transformation has also stifled innovation and IoT adoption to a degree that many companies, in the face of uncertainty, "were waiting for the market dynamics to play out",^[304] or further action in regards to IoT "was pending competitor moves, customer pull, or regulatory requirements".^[304] Some of these companies risk being "kodaked" – "Kodak was a market leader until digital disruption eclipsed film photography with digital photos" – failing to "see the disruptive forces affecting their industry"^[311] and "to truly embrace the new business models the disruptive change opens up".^[311] Scott Anthony has written in Harvard Business Review that Kodak "created a digital camera, invested in the technology, and even understood that photos would be shared online"^[311] but ultimately failed to realize that "online photo sharing was the new business, not just a way to expand the printing business."^[311]

According to 2018 study, 70–75% of IoT deployments were stuck in the pilot or prototype stage, unable to reach scale due in part to a lack of business planning.^{[312][page needed][313]}

Even though scientists, engineers, and managers across the world are continuously working to create and exploit the benefits of IoT products, there are some flaws in the governance, management and implementation of such projects. Despite tremendous forward momentum in the field of information and other underlying technologies, IoT still remains a complex area and the problem of how IoT projects are managed still needs to be addressed. IoT projects must be run differently than simple and traditional IT, manufacturing or construction projects. Because IoT projects have longer project timelines, a lack of skilled resources and several security/legal issues, there is a need for new and specifically designed project processes. The following management techniques should improve the success rate of IoT projects:^[314]

• A separate research and development phase 
• A Proof-of-Concept/Prototype before the actual project begins 
• Project managers with interdisciplinary technical knowledge 
• Universally defined business and technical jargon

• Acharjya, D.P.; Geetha, M.K., eds. (2017). Internet of Things: Novel Advances and Envisioned Applications. Springer. p. 311. ISBN 9783319534725.
• Li, S.; Xu, L.D., eds. (2017). Securing the Internet of Things. Syngress. p. 154. ISBN 9780128045053.
• Rowland, C.; Goodman, E.; Charlier, M.; et al., eds. (2015). Designing Connected Products: UX for the Consumer Internet of Things. O'Reilly Media. p. 726. ISBN 9781449372569.
• Thomas, Jayant; Traukina, Alena (2018). Industrial Internet Application Development: Simplify IIoT development using the elasticity of Public Cloud and Native Cloud Services. Packt Publishing. p. 25. ISBN 978-1788298599.
• Stephenson, W. David (2018). The Future Is Smart: how your company can capitalize on the Internet of Things--and win in a connected economy. HarperCollins Leadership. p. 250. ISBN 9780814439777.