اینترنت اشیا چیست؟
ما در این مقاله از کافه آموزشگاه به این میپردازیم که اینترنت اشیا چیست.
اینترنت اشیا، ایده اتصال دستگاههای دیجیتالی به اینترنت است
با اینکه ممکن است با مفهوم و نقش اینترنت اشیا و شیوه کار آن آشنا نباشیم، اما در پوسترها و تبلیغات مختلف، مانند پوسترهای ایرانسل به مراتب آن را مشاهده کردیم. به صورت خلاصه ایده این تکنولوژی این است که تمام دستگاههای دیجیتالی به اینترنت متصل شوند. با اتصال به اینترنت و به دلیل وجود سختافزار مناسب و حسگرهای مختلف، امکان برقراری ارتباط و همچنین انتقال از طریق اینترنت وجود دارد.
در واقع هدف اینترنت و از همان ابتدا این بود که افراد سراسر جهان را به یکدیگر متصل کند؛ اما اکنون و در قالب اینترنت اشیا، اینترنت تلاش میکند تا کاربران را به تمام تجهیزات هوشمند آنها متصل کند. در ادامه درباره این مفهوم اطلاعات بیشتری ارائه خواهد شد.
اینترنت اشیا چیست؟
اینترنت اشیا یا Internet of Things که با نام IoT نیز خوانده شناخته میشود، قابلیت هوشمندسازی دستگاهها و تجهیزات دیجیتالی است. در واقع و به زبان ساده تجهیزاتی که زمانی فاقد قابلیت دریافت دستور بودند، تبدیل به ماشینهای هوشمند برای اجرای فرمان میشوند. با این کار دستگاهها و تجهیزات مختلف به اینترنت متصل میشوند و امکان کنترل آنها از طریق وب فراهم میشود.
بررسی اینترنت اشیا
ایده IoT هوشمندسازی جهانی است که در آن زندگی میکنیم تا از رخداد بسیاری از وقایع جلوگیری کند و یا اینکه آسایش بیشتری برای ما ایجاد شود. نمونه و مثالی که میتوان بیان کرد، خانه هوشمند یا smart home است. در این خانهها همه چیز از زنگ در گرفته تا ترموستات در قالب هشدارهای امنیتی به کاربر ارسال خواهند شد و کاربر امکان کنترل آنها از طریق اپلیکیشن موبایل و یا وب را دارد. مواردی مانند تنظیم دما، بازکردن در از راه دور و بسیاری موارد دیگر.
البته مفهوم اینترنت اشیا فقط محدود به خانه هوشمند نیست. این تکنولوژی وارد بسیاری از تجهیزات و صنایع شده است. تختههای هوشمند کلاسی، دستگاههای پزشکی که میتوانند علائم بیماری پارکینسون را تشخیص دهند و بسیاری موارد دیگر همه به لطف ظهور IoT در مسیر هوشمندسازی قرار گرفتهاند.یک خانه هوشمند در واقع خانهای است که یک سیستم اتوماسیون سازمان یافته دارد.
چه میزان از دستگاهها و تجهیزات توسط اینترنت اشیا هوشمند شدهاند؟
سرعت پیشرفت در زمینه اینترنت اشیا بسیار سریع است و آنچه از قبل در فیلمهای تخیلی دیدهایم، بیش از پیش به واقعیت نزدیک شده است. به صورت خلاصه حجم زیادی از دستگاهها و تجهیزات، توسط این تکنولوژی هوشمند شدهاند و این آمار با سرعت بالا در حال پیشرفت است. طبق آمار و ارقام جهانی بیش از 9 میلیارد دستگاه IoT در سال 2020 وجود داشت که چیزی در حدود 4.4 زتابایت دیتا تولید کردهاند. هر زتابایت معادل یک تریلیون گیگابایت است. این آمار برای سال 2013 فقط 100 میلیارد گیگابایت بود. در ضمن سرمایهگذاری در حوزه IoT نیز بسیار سودآور است. به گونهای که برآورد میشود حجم سرمایه موجود در بازار این تکنولوژی تا سال 2025 عددی بین 1.6 تا 14.4 تریلیون دلار باشد.
از سوی دیگر نیز پیشبینی میشود که تا سال 2029، تعداد دستگاه IoT به بیش از 27 میلیارد اتصال فعال نیز برسد. این آمار به استثنای دستگاههای دیگر مانند تلفنهای همراه، تبلتها و سایر سیستمهای مشابه است. با این حال پیشبینی میشود که از سال 2023، کمبود تراشه، بر سرعت هوشمندسازی تجهیزات، تاثیر بگذارد.
دستگاهها و تجهیزات چگونه هوشمند میشوند؟
هر سیستم IoT سه عنصر مهم دارد. اولین عصر دستگاهها و تجهیزات هوشمند و یا به اصطلاح میزبان هستند که وظیفه آنها جمعآوری اطلاعات است. بنابراین باید متصل به اینترنت باشند و هر کدام آدرس IP خود را خواهند داشت. وسایلی مانند رباتهای هوشمند موجود در صنایع، حسگرهای ساده کنترل دما یا نشتی گاز، ردیابهای ناظر بر تناسب اندام، دوربین مداربسته و بسیاری از موارد دیگر، همه جز به اصطلاح میزبانهای هوشمند هستند.
شیوه کار اینترنت اشیا
- تجهیزات مخطلف ، دیتاها را برای پردازش جم اوری و ارسال میکند.
- عملیات بر روی دیتا ها انجام میگیرد
- دستورات بر اساس دیتاها به تجهیزات اعلام میشود
کار اینترنت اشیا
مرحله و یا عنصر دوم، جمعآوری اطلاعات است. در واقع تمام دیتاهای دریافت شده برای طبقهبندی و تبدیل به اطلاعات به یک سیستم متمرکز هدایت میشوند. ارسال اطلاعات از طریق فناوریهای وایرلس و همچنین سیمی امکانپذیر است. اما چیزی که اهمیت دارد، ارسال اطلاعات جمعآوری شده در زمان مناسب است. پس از آن دیتاها قالببندی میشوند، فیلترهای مناسب بر روی آنها اعمال میشود، دیتاهای تکراری و نامناسب حذف میشوند و فقط دیتای مفید نگهداری میشود. این دیتاها برای تجزیه و تحلیل با مقادیر آستانه و یا مقادیر تعریف شده، به بخش بعدی ارسال میشوند.
مرحله آخر نیز تجزیه و تحلیل دیتاهای ارسال شده در مرحله قبل در دیتاسنترها و یا سیستمهای ابری (cloud) است. با این حال ممکن است که مرحله آخر در تعریف فرآیند IoT فقط یک مرحله ساده نباشد. در بسیاری از صنایع تاخیرهای کوتاه و ناچیز در باز کردن شیر خنک کننده آب و یا حتی در موارد ساده مانند تعیین میزان مونواکسید موجود در خانه، میتوانند فاجعههای بزرگتری به همراه داشته باشد.
بنابراین از هرگونه تاخیر در جمعآوری، ارسال و تحلیل دادهها باید اجتناب شود که به دلیل فاصله زیاد سرورها و ماهیت دیتاها، امکان اجتناب از آن وجود ندارد. در چنین مواردی دستگاه لبه هوشمند یا smart edge device میتواند مشکل را حل کند.
چرا استفاده از smart edge device برای اینترنت اشیا ضروری است؟
همانطور که در عنوان قبل بیان شد، به دلیل اهمیت دیتاها، باید ساختاری برای انتقال و پردازش سریع آنها انجام شود. این کار توسط smart edge device انجام میگیرد. دستگاهها و تجهیزات محلی از پروتکلهایی مانند Bluetooth و wi-fi استفاده میکند اما در سرویسهای ابری پروتکلهایی مانند AMQP، HTTP و CoAP استفاده میشوند. پس برای اینکه دیتاها با سرعت بالا و به صورت بلادرنگ (real-time) منتقل شوند، به یک دروازه هوشمند یا به اصطلاح مترجم نیاز است تا سرعت انتقال اطلاعات حفظ شود.
این تجهیزات برای زمانی که تصمیمگیری باید در چند ثانیه انجام شود، مورد استفاده قرار میگیرند. مثالی که میتوان آورد اتومبیل های بدون راننده یا (autonomous vehicle) است. در این ماشینها به دلیل اینکه عامل انسانی وجود ندارد، باید در چندین ثانیه اقدام و تصمیم مناسب اتخاذ شود.
کاربرد smart edge device در اتومبیل های بدون راننده
مثالهای بیشتر از دستگاهها و تجهیزات هوشمند
اینترنت اشیا با هوش مصنوعی
در تعریف اینترنت اشیا بیان شد که هر دستگاه سنتی که با استفاده از سختافزار مناسب قابلیت ارسال اطلاعات را داشته باشد، تبدیل به دستگاه IoT میشود که خانه هوشمند و تجهیزات آن را به عنوان مثال بیان کردیم. از سوی دیگر دستگاههای دیگری مانند لامپهای هوشمند یا به صورت کلی لوازم خانگی، دستگاه اندازهگیری فشار در صنایع مختلف، سیستمهای مشاهده وضعیت قطعات حیاتی در صنایع با ریسک بالا، دستگاههای نشاندهنده علائم حیاتی بیمار، سیستمهای کنترل ترافیک، سیستمهای مدیریت نور خیابانها، سیستمهای پیشگیری از وقوع جرم، لباسهای هوشمند برای تحقیق درباره شرایط جسمی و بسیاری از موارد دیگر همه نمونههایی هستند که در آنها از اینترنت اشیا استفاده شده است.
اما مورد مهمی که در توسعه مفهوم اینترنت اشیا بیشتر به آن توجه خواهد شد، مسئله امنیت است. در دستگاهها اینترنت اشیا علاوه بر ارسال و دریافت اطلاعات در زمان مناسب، موارد دیگری مانند احراز هویت و نظارت نیز بسیار مهم هستند. در واقع این دستگاهها باید در زمان مناسب بهروز شوند تا امکان دسترسی به اطلاعات از سوی شخص سومی ایجاد نشود. در غیر اینصورت نه تنها موجودیت و صحت اطلاعات و دیتاها به خطر میافتد، بلکه ممکن است سیستمهای مختلف با مشکلات بزرگی روبهرو شوند.
اینترنت اشیا و نقش هوش مصنوعی
هوش مصنوعی و یادگیری ماشین دو موضوعی هستند که به احتمال زیاد درباره آنها اطلاعات زیادی شنیدهاید. با هوش مصنوعی و یادگیری ماشین تلاش میشود تا نتیجهگیری انسانی را به ماشین آموزش داد. از سوی دیگر حجم دادههایی که هر ماشینIoT متصل، تولید میکند بسیار بیشتر از آن است که در کمترین زمان توسط انسان پردازش شوند. در ضمن باید روشهایی برای مقابله با دیتاهای نامناسب و اشتباه نیز وجود داشته باشد.
خانههای هوشمند
به همین دلیل بسیاری از شرکتهای ارائه دهنده اینترنت اشیا، برای درک بهتر دیتاها از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین استفاده میکنند. برای مثال از دادههایی که توسط هواپیماهای بدون سرنشین جمعآوری میشوند برای تمایز آسیبهای جزئی پلها از آسیبهای جدی استفاده میشود. با اینکه ممکن است سیستمهای هوشمندی که با یادگیری ماشین تعامل داشته باشند، کم باشند، اما این تعامل بیشتر خواهد شد.
بیاید با هم چند مورد از بهترین سایت های هوش مصنوعی را به صورت دقیق مورد بررسی قرار دهیم.
کاربرد حسگرهای هوشمند در صنایع مختلف
اینترنت اشیا در صنایع مختلفی کاربرد دارد که از جمله آن میتوان به موارد زیر اشاره کرد.
- نفت و گاز: با استفاده از حسگرهای IoT امکان کنترل بهتر مکانهای حفاری وجود دارد.
- کشاورزی: از دیتاهای مختلفی که در زمان کاشت و پرورش دانهها به دست میآید، میتوان برای تولید محصولات بهتر و با مقاومت بیشتر استفاده کرد.
اینترنت اشیا در حوزه کشاورزی
- سیستمهای تهویه که با IoT امکان کنترل عملکرد و نظارت بیشتر بر آنها وجود دارد.
- استفاده از اطلاعات برای فروشندهها: توسعه دهندگان محصول و تجهیزات مختلف اطلاعات و دیتاهای کاملی درباره محصولات خود خواهند داشت. دیتاهایی که آنها را به ساخت محصول کاملتر هدایت میکند.
در واقع و به صورت کلی، مفهوم IoT کمک خواهد کرد که زندگی انسان در حوزههایی مانند مدیریت و استفاده از انرژی، امنیت، تجربه مشتری و مدیریت ثروت و سرمایه پیشرفت کند و از روشهای سنتی فاصله بگیرد.
نکته نهایی
تلاش بشر برای پیشرفت ادامه دار است و با تکنولوژی اینترنت اشیا، اکنون انسانها تلاش میکنند در پایینترین سطح، حتی تجهیزات داخل منزل خود را هم کنترل کنند. این کنترل مزیتهایی خواهد داشت که علاوه بر کنترل و مدیریت بهتر انرژی، شامل امنیت و آسایش بیشتر نیز میشود. به هر حال امید بر این است که استفاده از این تکنولوژی در ایران با ظهور اینترنت پرسرعت و سراسری بیشتر شود.
نویسنده کافه آموزشگاه