Struktur perangkat lunak kompleks muncul tanpa sebuah pengontrol sentral.
Internet Benda-benda (Internet of Things/IoT) mengenvisikan integrasi objek-objek fisik ke dalam sistem-sistem perangkat lunak untuk mengautomatisasi aspek-aspek krusial dari kehidupan kita, antara lain perawatan kesehatan, keamanan, pertanian, dan manajemen kota.
Meskipun visi itu menjanjikan, dengan kemajuan pesat teknologi perangkat keras dan komunikasi, sistem IoT menjadi semakin dinamis, besar, dan kompleks sehingga manajemen manual menjadi tidak layak. Dengan demikian, sangat penting untuk menyediakan fondasi enjiniring perangkat lunak untuk membangun sistem IoT autonomik.
Artikel ini memperkenalkan paradigma baru yang disebut sebagai model-model perangkat lunak swa-organisasi (self-organizing software models ) di mana sistem perangkat lunak IoT tidak diprogram secara eksplisit tetapi muncul secara terdesentralisasi selama operasi sistem, dengan minimal atau tanpa campur tangan manusia.
Secara khusus ikhtisar akan disajikan dengan memasukkan definisi, motivasi, tantangan penelitian, dan arah potensial model-model ini.
Sistem Perangkat Lunak IoT Autonom
IoT adalah sebuah paradigma terbaru, yang dianggap sebagai Revolusi Industri berikutnya, yang menjanjikan integrasi setiap objek fisik untuk automatisasi masalah penting kehidupan modern kita, antara lain perawatan kesehatan, keamanan, pertanian, dan manajemen kota.
Tidak seperti sistem perusahaan tradisional, sistem IoT bergerak menuju lingkungan yang penuh dengan interaksi kompleks sebagai konsekuensi dari banyaknya jumlah objek yang tersedia di seluruh dunia.
Saat ini terdapat lebih dari 17 miliar objek yang terhubungkan, dan diperkirakan jumlah ini akan meningkat secara eksponensial di tahun-tahun mendatang. Oleh karena itu, skalabilitas dan kompleksitas menjadi tantangan yang signifikan untuk realisasi penuh dari IoT.
Kebanyakan penelitian IoT secara ekstensif berfokus pada masalah perangkat keras dan jaringan, sehingga sistem IoT awal beroperasi di lingkungan tertutup dan mengintegrasikan komponen perangkat lunak statis yang relatif sedikit.
Sebaliknya, sistem IoT intensif perangkat lunak di masa depan akan digunakan di lingkungan terbuka (yaitu, ekosistem perangkat lunak) di mana miliaran komponen luar rak (off-the-shelf) akan mengabstraksikan fungsionalitas dari sejumlah besar objek fisik yang terhubungkan.
Lingkungan tersebut akan sangat dinamis dan tidak pasti karena gangguan yang disebabkan oleh perturbasi eksternal (misalnya, perubahan persyaratan dan peningkatan beban kerja) dan situasi internal yang tidak terduga (misalnya, kegagalan sistem dan perilaku suboptimal).
Autonomisitas merupakan solusi yang paling layak untuk mengelola sistem IoT yang kompleks, di mana keduanya mengintegrasikan sejumlah besar komponen perangkat lunak dan beroperasi di lingkungan yang sangat dinamis dan tidak pasti.
Ini karena sifat itu memungkinkan adaptasi perilaku komputasi dengan sedikit atau tanpa campur tangan manusia.
Penelitian pada perangkat lunak autonom telah memberikan hasil-hasil yang signifikan, terutama di bidang perangkat lunak swa-adaptif. Namun, solusi yang ada sebagian besar tersentralisasi, dan telah terbukti selama bertahun-tahun bahwa pendekatan tersentralisasi itu tidak mengimbangi dan, oleh karena itu, tidak cocok untuk mengatasi kompleksitas.
Apa itu Model Perangkat Lunak Swa-organisasi?
Swa-organisasi adalah proses bottom-up dimana perilaku kompleks muncul dari interaksi desentralisasi komponen-komponen peserta (misalnya, molekul atau serangga) untuk secara kolektif mencapai tujuan sistem global (misalnya, mencari makan).
Berbeda dengan proses top-down, swa-organisasi adalah teknik yang terkenal untuk menghadapi ketidakpastian, skala, dinamisme, dan kompleksitas. Swa-organisasi bukanlah sebuah konsep baru. Swa-organisasi telah dipelajari dalam berbagai bidang dari sudut pandang yang berbeda, dari sistem biologis (misalnya, kawanan burung, sekumpulan ikan, dan koloni semut) hingga sistem buatan (misalnya, ansambel lampu lalu lintas, jaringan, dan robotika gerombolan).
Baru-baru ini, swa-organisasi telah menarik perhatian komunitas enjiniring perangkat lunak untuk mempelajarinya sebagai sifat yang melekat pada model-model perangkat lunak.
Sebuah model perangkat lunak adalah sebuah representasi sistem abstrak yang menguraikan komponen-komponen dan komposisi perangkat lunak. Komponen-komponen perangkat lunak (misalnya, layanan web atau komponen berbasis port generik) adalah unit komposisi mandiri yang menyediakan beberapa fungsionalitas komputasi.
Dalam enjiniring perangkat lunak tradisional, komposisi adalah proses desain-waktu yang menggabungkan fungsionalitas dari 2 atau lebih komponen perangkat lunak, dan dilakukan secara manual oleh para enjinir sistem.
Karena komposisi manual tidak cocok untuk mengatasi tantangan yang akan dihadapi oleh sistem IoT di masa depan (yaitu dinamika, kompleksitas, dan skala), pendekatan seperti itu pada akhirnya akan menjadi usang.
Alih-alih, komposisi akan menjadi proses runtime yang dilakukan oleh model itu sendiri (yaitu, secara atutonom), di mana perilaku komputasi yang kompleks muncul dalam bentuk komponen komposit yang kompleks.
Komposit yang muncul ini selanjutnya dapat mengatur dirinya sendiri untuk mendefinisikan komposit yang lebih kompleks. Kemunculan komposit terjadi dari interaksi terdesentralisasi dari komponen autonom yang tersedia (yang berpotensi dikembangkan secara independen oleh para pemangku kepentingan yang berbeda), tanpa atau minimal campur tangan manusia dan sesuai dengan seperangkat aturan swa-organisasi.
Karena komposit yang muncul tidak bisa diekspresikan sebagai penjumlahan sederhana dari komponen-komponen yang tersusun, perilaku komputasi yang muncul tidak bisa diprediksi hanya dengan mengetahui komponen-komponen yang tersedia.
Visi tentang model perangkat lunak swa-organisasi ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Meskipun menggunakan komposit berbasis port untuk tujuan ilustrasi, komposisi-komposisi perangkat lunak lain bisa muncul sebagai hasil interaksi komponen-komponen swa-organisasi, seperti alur-alur kerja berorientasi layanan atau komposisi-komposisi aljabar.
Bagaimanapun, komposit-komposit yang muncul terletak di atas sebuah tampilan IoT berlapis tiga: objek-objek fisik (dikenal sebagai Benda-benda) yang terletak di bagian bawah, dan interaksi swa-organisasi terjadi di tengah-tengah. Tampilan 3 lapis konseptual ini disebut sebagai IoT swa-organisasi.
Bersambung ke: Model Perangkat Lunak Swa-Organisasi untuk IoT, Bagian 2/2.
Kepustakaan
1. Arellanes, Damian, Self-Organizing Software Models for the Internet of Things,IEEE Systems, Man, and Cybernatics, Vol. 7, No. 3, July 2021, hlm. 4-9.
2. Diary Johan Japardi.
3. Berbagai sumber daring.
Jonggol, 7 September 2021
Johan Japardi
