Matter: un protocollo sempre più accessibile grazie alla collaborazione tra Arduino e Silicon Labs

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Arduino e Silicon Labs (NASDAQ: SLAB) hanno recentemente annunciato un nuovo accordo di collaborazione il cui obiettivo è rivoluzionare l’accesso a Matter, il protocollo di connettività open source promosso da CSA (Connectivity Standard Alliance). Si tratta di un progetto nato nel 2019 sotto il nome di CHIP (Connected Home Over IP), successivamente mutato in Matter, il cui scopo principale è giungere alla totale interoperatività tra i vari dispositivi smart, a prescindere dal protocollo di connessione utilizzato. Gli sviluppatori di Matter hanno scelto Thread e Wi-Fi come principali protocolli su cui i device certificati possono collegarsi. Delle prospettive di Matter e della partnership con Silicon Labs ne abbiamo discusso con Fabio Violante, Ceo di Arduino.

E.P.: Perché Matter sta diventando così importante?

F.V.: Ritengo che la quantità di standard e di differenti oggetti e di app proprietarie che si sono sviluppate nel corso di svariati anni stia diventando un limite allo sviluppo di questo tipo di applicazioni. Matter, invece, ha tutte le potenzialità per risolvere un problema di frammentazione e diversificazione che esiste nel mercato. Prima del lavoro svolto dalla Connectivity Standards Alliance (CSA), esistevano tante tecnologie per il mondo della smart home e dell’Internet of Things che non permettevano il colloquio reciproco. Nel corso di anni si sono quindi formati tanti ecosistemi chiusi, retti da vari produttori, che non ammettevano l’aggiunta di dispositivi realizzati da altre aziende. Matter ha voluto mettere un po’ d’ordine, facendo in modo che i dispositivi di produttori diversi possano parlare la stessa lingua e risultare facilmente integrabili nei sistemi esistenti.

E.P.: Come far capire agli utenti finali che Matter non è un ulteriore standard per la “casa intelligente”?

F.V.: Sarà possibile farlo capire solo se si renderà semplice l’interazione per gli utenti finali. Essendo comunque Matter uno standard che si può più propriamente definire una sorta di (sovra)standard di integrazione – basato sostanzialmente sull’uso combinato di Bluetooth, Wi-Fi e soprattutto Thread – ha buone probabilità per riuscire nell’impresa. Sostanzialmente l’utente finale vede un qualcosa che funziona: è sufficiente scansionare il codice Matter, accedere all’app Smart Home preferita, fare il provisioning del dispositivo e in pochi minuti l’oggetto è connesso. Si tratta in definitiva di uno standard ben concepito, semplice e intuitivo: aspetti che verranno sicuramente apprezzati dagli utenti finali.

E.P.: Matter è stato pensato per tutti i dispositivi della “casa connessa” o vi sono limitazioni?

F.V.: Matter prevede una serie di modelli dove, di fatto, sono esportati i profili di diversi device (per ora sono 22, e coprono un range abbastanza vasto di applicazioni). In realtà è concepito per supportare una vasta tipologia di oggetti anche abbastanza sofisticati e il numero è sicuramente destinato ad aumentare in futuro.

E.P: Qual è l’obiettivo della partnership tra Arduino e Silicon Labs?

F.V.: Rendere accessibili le tecnologie complicate è da sempre l’obiettivo di Arduino. Matter non è la più semplice delle tecnologie perché lo stack dei protocolli è abbastanza complesso ed è necessario gestire il provisioning di device eterogenei. Secondo me un limite all’espansione dello sviluppo di Matter è stata la sua iniziale complessità. Per questo motivo, insieme a Silicon Labs (che sono i veri esperti di Matter) abbiamo provato a raccogliere questa sfida. Un’esperienza che in Arduino abbiamo già fatto con Bluetooth Low Energy. In questo caso la nostra libreria, pur non implementando tutte le funzionalità di Bluetooth LE, è molto utilizzata dalla nostra community per la sua semplicità: basta scrivere una decina di linee di codice per implementare un dispositivo Bluetooth che manda i dati dal dispositivo ad un altro dispositivo compatibile BLE. La stessa cosa abbiamo cercato di replicare con Matter: abbiamo chiesto a Silicon Labs di darci una mano a semplificare, ovvero cercare di capire come un utente tipico di Arduino avrebbe voluto programmare questo dispositivo. Questa cooperazione ha portato, con un processo di iterazioni successive, alla definizione della libreria Arduino Matter. Per il mondo Arduino le librerie sono molto importanti perché rappresentano il modo semplificato attraverso cui si supportano dispositivi e sensori. Gli specialisti di Silicon Labs hanno interpretato molto bene questa teoria della semplificazione: cercare di togliere invece di aggiungere. Il risultato è che con la scrittura di 6-7 righe di codice Arduino è possibile realizzare un dispositivo Matter, che può essere una ventola, un condizionatore d’aria, un termostato. Per dare un’idea, la stessa operazione, eseguita utilizzando gli ambienti di sviluppo tradizionali, avrebbe richiesto la scrittura di un migliaio di linee di codice da parte di uno sviluppatore esperto. In Silicon Labs abbiamo trovato un partner che ha compreso la filosofia di Arduino, fatto questo non sempre ovvio. La nostra controparte è formata da silicon vendor che hanno il loro ambiente di sviluppo e il loro ecosistema di tool, come d’altronde Silicon Labs, che richiedono installazioni complicate sul computer, un gran numero di software, lunghe compilazioni e così via. Silicon Labs ha accettato un cambio di paradigma, “sposando” l’idea che questo dispositivo dovesse essere programmato seguendo le linee guida di Arduino: quindi prima hanno sviluppato il core Arduino che è la base di tutto, e poi la libreria Matter insieme a noi.

E.P.: Questa partnership sfocerà in qualche prodotto particolare?

F.V.: Con Silicon Labs abbiamo lavorato su tre fronti: in primo luogo, c’è una scheda che rilasceremo per un gruppo di utenti di test nel corso degli Arduino Days. Si tratta di una scheda in formato Nano, ovvero il più piccolo dell’offerta Arduino, equipaggiata con un chipset di Silicon Labs, precisamente il modulo MGM 240, basato sul SoC MG24. Questo per quanto concerne il lato hardware. Gli altri due filoni su cui abbiamo lavorato con loro sono l’Arduino core, in pratica la possibilità di far girare tutto quello che c’è per Arduino su questo microcontrollore specifico di Silicon Labs, e la libreria Matter che fa parte del core. Dal punto di vista dell’utente finale, quest’ultimo deve semplicemente entrare nella nostra IDE, selezionare la scheda Nano Matter ed è pronto a iniziare.

E.P. Questa partnership è focalizzata su Matter over Thread?

F.V.: In questo momento abbiamo concentrato l’attenzione su Matter Over Thread per un duplice motivo: in primo luogo è senz’altro la parte più complessa e in secondo luogo perché dà la possibilità di creare reti mesh domestiche, con tutti i vantaggi che ciò comporta. Si tratta comunque di un protocollo molto complesso da utilizzare normalmente e quindi ci siamo focalizzati in prima istanza su quello. Ovviamente, la libreria ad alto livello vogliamo generalizzarla in futuro per fare altri tipi di applicazioni.

E.P.: Si può pensare all’estensione di Matter dalla “smart home” al mondo dell’IoT?

F.V.: Questo è un aspetto molto interessante perché poter disporre di mesh network standardizzata può essere utile anche in altri mondi come quello enterprise. Con la linea Arduino Pro, pensata per le aziende e le applicazioni industriali, abbiamo visto che vi sono numerose applicazioni dove la disponibilità di una mesh network robusta può apportare numerosi vantaggi rispetto a implementazioni di tipo custom. Matter, d’altra parte, è un protocollo ben studiato basato su IPv6 che opera tramite tecnologie dii reti esistenti come appunto Thread e Wi-Fi e garantisce un elevato livello di sicurezza. Potrebbe rappresentare una soluzione ad alcuni problemi atavici nel mondo della radio applicata al mondo industriale.

E.P.: A proposito di sicurezza, quanto è sicuro Matter?

F.V.: Matter è estremamente sicuro, dal provisioning fino allo scambio dei dati. Il protocollo prevede che tutti i dispositivi abbiano un codice segreto specifico e richiede che tutti i dispositivi abbiano credenziali immutabili, verificabili per accertare che i dispositivi siano connessi in maniera sicura. Ciò contribuisce a mantenere sicura la rete Matter da dispositivi esterni e non sicuri, migliorando notevolmente la sicurezza complessiva della rete.

E.P.: Riguardo alla partnership con Silicon Labs, sono previsti ulteriori sviluppi?

F.V.: Credo che il fatto di aver sviluppato un core per i loro microcontrollori rappresenti un ottimo punto di partenza perché consente di proseguire sulle successive generazioni di prodotti con più facilità. Silicon Labs tende a sviluppare piattaforme sempre abbastanza omogenee, quindi nell’evoluzione della tecnologia possiamo riutilizzare buona parte del lavoro che è stato fatto fin qua. Ad oggi, speriamo di continuare a collaborare con Silicon Labs anche in futuro sulle prossime generazioni di processori. Lo scenario, d’altra parte, è decisamente stimolante. Oggigiorno, ad esempio, ci sono molte applicazioni con embedded AI, ovvero processori neurali integrati nei microcontrollori. Si tratta di uno sviluppo molto interessante perché consente di coniugare la comunicazione Matter con un comportamento più intelligente da parte di un dispositivo alimentato a batteria o low-power. A questo punto val forse la pena sottolineare che per implementare l’intelligenza artificiale non è necessario disporre di sistemi formati da miliardi di transistor da 2 nm, ma possono essere sufficienti, in base ovviamente all’applicazione, 2 millisecondi di elaborazione da parte di un normale microcontrollore. Le potenzialità, quindi, sono decisamente interessanti per entrambi.

Per quanto riguarda Arduino, infine, la nostra strategia è quella di passare dal mondo della prototipazione a quello della produzione, focalizzando l’attenzione e le risorse sul supporto agli utenti e alle aziende e sulla risoluzione dei loro problemi. Grazie al nostro approccio che privilegia la semplificazione, ad esempio, cerchiamo di dare una risposta concreta allo “skill shortage”, un problema che da tempo affligge l’industria nel suo complesso.

Filippo Fossati

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