Maqolada IoT, Blockchain, Smart Contract texnologiyalari va ularining qishloq xo’jaligida samaradorlik va xavfsizlikni oshirish uchun qo’llanilishi qarab chiqiladi.
Kalit so’zlar: IoT, Blockchain, Smart Contract.
В статье рассматриваются технология IoT, Blockchain, Smart Contract и их применение в сельскохозяйственной отрасли для повышения эффективности и безопасности.
Ключевые слова: IoT, Blockchain, Smart Contract.
Oxirgi vaqtlarda qishloq xo’jaligida sugʻorish jarayoni asosiy va jiddiy e’tiborni talab qiladigan jarayonlardan biriga aylanmoqda. Suv yetishmasligi, ob‑havo haroratning yildan-yilga yuqorilanishi sugʻorish masalasining jiddiyligini yanada oshirmoqda. Qoraqalpogʻiston Respublikasi sharoitida esa Orol dengizining qurishi oqibatlari bu muammolarni yanada keskinlashtirmoqda. Hozirgi vaqtdagi mavjud bo’lgan tomchilab sugʻorish tizimlari esa kerakli darajadagi natijalarni bermayapti. Sababi bu tizimlarda mahalliy sharoitlarni, ob-havo namligini, yerning namligini va shu kabi boshqa faktorlarni to’liq hisobga olmaydi. Shu sababli suvdan samarali va unumdor foydalanish imkoni mavjud emas. Sugʻorish jarayonida esa shu va boshqa faktorlarning barchasini hisobga olish zarur. Shu kabi muammolar qishloq xoʻjaligidagi sugʻorish jarayonida mavjud kam miqdordagi chuchuk suv zaxiralaridan samarali va tejamkorlik bilan foydalanish imkonini beradigan «aqlli» tizimlarni ishlab chiqarishga boʻlgan talabni yuzaga keltiryapti. Bizning mahalliy sharoitimizda esa bunday avtomatlashgan aqlli tizimga boʻlgan talab yanada oshmoqda. Qishloq xoʻjaligini yuritishda aqlli tizimlardan foydalanish samaradorlik va tejamkorlik bilan birga iqtisodiy jihatdan ham koʻproq foyda keltiradi.
Avtomatlashtirilgan boshqaruv tizimlarni yaratishda asosiy maqsad bu zamonaviy axborot texnologiyalari imkoniyatlaridan foydalangan holda insonlarda mavjud suv resurslardan tejamli va samarali foydalanishni yo’lga qo’yishdan iborat. Sababi suv zaxiralaridan tejamkor foydalanish yildan-yilga muhim ahamiyat kasb etmoqda.
IoT texnologiyasi
Hozirgi vaqtda aqilli tizimlarni yaratish birinchi navbatda zamonaviy IoT texnologiyasidan foydalanishni taqozo qiladi. IoT (ingliz tilidan Internet of Things‑narsalar interneti) — bu fizik predmetlardan tashkil topgan kompyuter tarmogʻi boʻlib, bu predmetlar oʻzaro va tashqi muhit bilan va ta’sirlashadi. Bu texnologiya yordamida inson ishtirokisiz boshqariladigan tizimlarni yaratish va mavjud tizimlarga nisbatan oʻta samarali natijalarni olish mumkin [1, b.110]. Bugungi kunda texnologiya koʻpincha simsiz tarmoqlar yordamida amalga oshiriladi. Shu sababli ham bunday tarmoqlar boshqacha WSN (Wireless Sensor Network) deb ham nomlanadi. Fizik predmetlarning oʻzaro ta’sirlashish konsepsiyasi 1999‑yilda paydo boʻlgan.
IoT katta hajmdagi ma’lumotlarni generatsiya qiladigan, qayta ishlaydigan va mavjud ma’lumotlarni oʻzaro almashadigan qurilmalardan tashkil topgan tarmoq boʻlib hisoblanadi. Katta hajmdagi konfidensial ma’lumotlarning mavjudligi sababli IoT tarmoqlari kiber jinoyatchilarning turli xil hujumlari uchun moʻljalga aylanmoqda. Qurilmalarning past quvvatli prosessorlari, kichik hajmli xotiralari, avtonom ishlash uchun moslashtirilganligi ularning faqatgina oʻz vazifalarini bajarish uchun yetarli boʻlib, xavfsizlikni ta’minlashning kriptografik usullaridan foydalanish imkonini cheklab qo’yadi. Sababi xavfsizlikni ta’minlashning an’anaviy usullarining deyarli barchasi qurilmalardan katta hisoblash kuchlarini talab qiladi. Bundan tashqari bunday xavfsizlik tizimlari markazlashgan boʻlib IoT qurilmalari uchun tarmoqlarni qurishda yana birqancha noqulayliklarni keltirib chiqaradi. Bu kabi muammolar IoT konsepsiyasi taqdim etilgan vaqtlardayoq ma’lum qilingan edi [10, b.2].
IoT xavfsizlik tizimidagi yuqorida koʻrsatilgan muammolar tufayli, ular yaratilgan vaqtlardagi texnologiyalar ularni hayotga toʻliq tadbiq qilish imkonini bermagandi. Shundan soʻng IoT tarmoqlarida xavfsizlik muammolari yechimi topish maqsadida olimlar birnecha yillar davomida izlanishlar olib borishdi va yaqin yillarda paydo boʻlgan blockchain texnologiyasi oʻzining qator hususiyatlari bilan yuqorida sanab oʻtilgan kamchiliklar yechimi sifatida taklif etildi. Axborot texnologiyalari sohasidagi koʻpchilik yetakchi mutaxassislarning fikricha kelajakda IoT texnologiyasida xavfsizlikni ta’minlashda aynan blockchain texnologiyasi imkoniyatlaridan koʻproq foydalanilishi kutilmoqda.
Blockchain texnologiyasi
Oxirgi yillarda Blockchain texnologiyasining rivojlanishi bilan IoT tizimlaridagi xavfsizlik muammolarini mazkur texnologiya yordamida yechishning turli xil usullari ishlab chiqilmoqda. [1, b.111].
Blockchain — bu oʻzida qandaydir axborotni saqlaydigan, belgilangan qoidalarga mos ravishda uzluksiz va tartiblangan bloklar zanjiri. Bloklarning nusxalari bir-biriga bogʻliq boʻlmagan birnechta kompyuterlarda saqlandi. Blockchain texnologiyasi ilk marotaba dunyodagi birinchi kriptovalyuta boʻlgan bitcoin tizimida foydalanilgan va juda ishonchli xavfsizlik tizimi bo’lganligi sababli yil sayin koʻproq sohalarda oʻz qoʻllanilishini topmoqda. Blockchain tizimida har bir blok heshlanadi va keyingi blok bilan bogʻlanadi [3, b.5]. Bu ularning oʻzgarmas va bir-biri bilan bogʻlangan mutlaqo xavfsiz tizimini yaratadi. Shunday mukammal xavfsizlik tizimi tufayli ham blockchain texnologiyasi boshqa tizimlarda xavfsizlik taminlash uchun foydalanilmoqda.
Smart Contract — bu blockchain tarmogʻida saqlanayotgan dasturiy kodlar boʻlib, ular blockchain tizimida oʻzining unikal adresiga ega va ularga murojaat uchun shu adresdan foydalaniladi. Smart contractlar yaratilayotgan vaqtda ular taraflar tomonidan elektron raqamli imzo yordamida imzonalanadi. [4, b.2] Bu kodlar oʻrinlanishi uchun kontraktlar yaratilayotganda belgilangan shartlar bajarilishi kerak. Kodlar blockchainda saqlanganligi uchun ularni oʻzgartirish nazariy jihatdan juda murakkab boʻlib deyarli mumkin emas. Smart contraktlar tuzilgan vaqtda unda koʻrsatilgan barcha boʻlimlar avtomat tarzda bajariladi.
Smart contraklarning qanday ishlashi misol yordamida quyidagicha tushuntirish mumkin: Aytaylik avtomobil yoqilgʻi quyish shahobchasida yoqilgʻi quyish moslamasiga quyilayotgan yoqilgʻini hisoblash sensori oʻrnatilgan. Bu sensor qancha miqdorda yoqilgʻi quyilganli haqidagi axborotni tizimga joʻnatish uchun moʻljallangan. Huddi shunday sensor avtomobil yoqilgʻi bakiga ham oʻrnatilgan. Kerakli miqdordagi yoqilgʻi avtomobilga quyilgach sensor blockchain tarmogʻidagi smart contractga axborot joʻnatadi. Shundan soʻng smart contractda oldindan yozilgan dasturiy kod bajariladi va avtomobil egasi hisob raqamidan kerakli summa shahobcha egasiga oʻtqaziladi. Koʻrib turganimizdek bu yerda hech qanday inson ishtirokisiz qurilmalar oʻzaro tasirlashgan holda vazifalar amalga oshirildi.
Qishloq xo’jaligida IoT texnologiyasini qo’llash
Shu texnologiyalarning imkoniyatlarini qishloq xoʻjaligi tizimlarida ham foydalanish va ular yordamida toʻliq avtomat tarzda boshqariladigan tizimlarni yaratish mumkin. Qishloq xoʻjaligida aqlli sugʻorish tizimida zamonaviy texnologiyalarning imkoniyatlarini oʻrganish uchun shu yoʻnalishda chet el olimlarning va tatqiqotchilarining ishlari oʻrganilib chiqildi. Shulardan birinchisi GardenPi loyihasi.
GardenPi bogʻni avtomat tarzda boshqarish va sugʻorish uchun tizim. Sugʻorish tizimi ob-havo bashorati va taymer yordamida ishlaydi. Tizim ob-havo haqidagi ma’lumotlarni Forecast.io sayti API yordamida oladi va wi-fi orqali aloqa Raspberry Pi yordamida boshqariladi. Mana shu birnechta qurilmalar yordamida butun bogʻni sugʻorish amalga oshirilgan [5]. Shunga o’xshash GreenIQ Smart Garden Hub loyihalarni ham misol qilish mumkin bu tizimlar nafaqat hozirgi ob-havoni balki birnecha yillar oldingi sharoitlarni ham hisobga oladi. GreenIQ loyihasi bulardan tashqari ob-havo uchun API tanlashni foydalanuvchining oʻziga qoʻyib beradi. Bu loyihalarda qoʻllanilayotgan algoritmlar suv zaxiralaridan samarali va tejamkor foydalanish imkonini beradi. [1, b.111]
Yana bir aqlli sugʻorish va monitoring tizimida avtorlar simsiz sensor tarmoqlarni qoʻllashni taklif qilishgan. Bunda ular hisoblashlarni amalga oshirish uchun bulutli hisioblash tizimidan foydalanishgan. Bu loyiha Smart Farm deb nomlangan boʻlib tizim sensorlar va boshqariladigan mexanizmlar toʻplamidan iborat. Mexanizmlar sensorlardan olingan axborotlardan kelib chiqqan holda oʻsimliklar uchun zaruriy suv manbasi bilan ta’minlashga dasturlashtirilgan. Tizimni boshqarish uchun Android ilovadan foydalaniladi. Asosiy stansiya va sensorlar orasida aloqani ta’minlash uchun esa Zigbee simsiz aloqa texnologiyasidan foydalaniladi. Ma’lumotlarni qayta ishlash uchun esa real vaqt rejimida ishlaydigan Java web interfeysidan foydalanilgan. [9]
Yuqorida qayd etganimizdek oxirgi vaqtlarda blockchain texnologiysai IoT tizimlarida xavfsiz ma’lumot alamshish uchun qoʻllaniladigan asosiy texnologiyalardan biriga aylanmoqda. Bu texnologiyani qishloq xoʻjaligi uchun qollagan birnechta loyihalarni quyida keltiramiz.
ICT e-agriculture loyihasi blockchain infrastrukturasini qoʻllash orqali ishlab chiqilgan. Bu loyiha maqsadi fermerlar uchun qishloq xoʻjaligini yuritishda muhim boʻlgan ma’lumotlarni blockchain tarmogʻida saqlashdan iborat. Ma’lumotlarning blockchainda saqlanishi ularning oʻzgarmasligini kafolatlaydi. ICT e-agriculture tizimi fermerlarga oʻzlari uchun muhim boʻlgan ma’lumotlarni yigʻib borish va oʻzgarmas holda saqlash imkonini yaratadi. [7]
Bu yoʻnalishda amalga oshirilgan yana bir ishlardan biri bu SWS (Smart Watering System) loyihasi. Bu loyihada tizimni boshqarish va monitoring amalga oshirish uchun IoT texnologiyasidan foydalanilgan va boshqarishni amalga oshirish uchun android tizimida dasturiy ta’minot ishlab chiqilgan. Tizim kirish ma’lumotlari sifatida sensorlardan real vaqt rejimida yigʻilgan ma’lumotlarni foydadlanadi. SWS tizim uchun 1-rasmda koʻrsatilgandek arxitektura ishlab chiqilgan. [1, b.111–112]
1 rasm. SWS tizimi uchun blockchain asosidagi arxitektura. [1, b.111–112]
Bu arxitektura 6 ta asosiy tashkil etuvchilardan iborat. Ular:
– sensorlar;
– aqilli (smartphone, smart watch va h. k.) qurilmalar;
– avtomat boshqarish tizimining elementlari mazkur tizimda suv nasoslari va suv saqlagichlar va h. k.;
– SWS asosiy boshqarish tizimi;
– Blockchain tizimi;
– Bulutli ma’lumotlar bazasi.
Sensorlar yordamida ma’lumotlar yigʻiladi va ular boshqaruv tizimiga uzatiladi. Boshqaruv tizimi maxsus algoritmlar yordamida qarorlar qabul qiladi va zarur hollarda qurilmalarni ishga tushuradi.
Xulosa
Yuqoridagi qarab chiqilgan ma’lumotlardan shunday xulosa qilishimiz mumkin, IoT texnologiyasini qishloq xo’jaligining sug ‘orish tizimlari qo’llash orqali samarali natijalarga erishish mumkin. Bunday tizimlarda xavfsizlikni ta’minlash uchun esa Blockchain texnologiyasini qo’llash mumkin. Bu texnologiyani qo’llash orqali sug’orish tizimlarida samarali natijalar olinadi. Bu texnologiyani nafaqat sug’orish tizimi balki boshqa xil sohalarda ham qo’llash mumkin.
Adabiyotlar:
- M. Safdar Munira, Imran Sarwar Bajwa, Sehrish Munawar Cheema. An intelligent and secure smart watering system using fuzzy logic and blockchain // Computers and Electrical Engineering. — 2019. — № 77. — С. 109–119.
- Konstantinos Christidis, Michael Devetsikiotis. Blockchains and Smart Contracts for the Internet of Things // IEEE Access. — 2016. — № 4. — С. 2292–2303.
- Daniel Minoli, Benedict Occhiogrosso. Blockchain mechanisms for IoT security // Internet ofThings. — 2018. — № 1–2. — С. 1–13.
- Suliman A., Husain Z., Abououf M., Alblooshi M., Salah K. Monetization of IoT data using smart contracts // IET Networks. — 2019. — № 8. — С. 3–9.
- GardenPi: Garden Care with Raspberry Pi // Atomic Object. URL: https://spin.atomicobject.com/2014/06/28/raspberry-pi-gardening/ (дата обращения: 05.07.2019).
- Kolias C, Stavrou A, Voas J, Bojanova I, Kuhn R. Learning Internet-of-Things Security «Hands-On» // IEEE Security & Privacy. — 2016. — № 14. — С. 37–46.
- Yu-Pin Lin, Joy R. Petway, Johnathen Anthony, Hussnain Mukhtar, Shih Wei Liao, Cheng-Fu Chou and Yi-Fong Ho. Blockchain: The Evolutionary Next Step for ICT E-Agriculture // Environments. — 2017. — № 4. — С. 3–50.
- Jing Hua, Xiujuan Wang, Mengzhen Kang, Haoyu Wang, Fei-Yue Wang. Blockchain Based Provenance for Agricultural Products: A Distributed Platform with Duplicated and Shared Bookkeeping // 2018 IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV). — Changshu, China: IEEE, 2018. — С..
- Smart Farms // Smart Farms. URL: http://www.smart-farms.net/ (дата обращения: 01.07.2019).
- Ali Dorri, Salil S. Kanhere, Raja Jurdak, Praveen Gauravaram. Blockchain for IoT security and privacy: The case study of a smart home // 2017 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops (PerCom Workshops). — Kona, HI, USA: IEEE, 2017. — С.
