اینترنت اشیا (IoT) چیست؟
بنظر شما آیا نیازی هست که اشیا اطراف ما به اینترنت متصل باشند؟ مثل یخچال، لباسشویی، قابلمه، چمدان، لامپ، پنجرهها و… . اتصال یخچال به اینترنت چه سودی دارد؟ اگر در یک فروشگاه باشید و یادتان نباشد که در یخچال تخم مرغ دارید یا خیر، چه راهی دارید؟ با اتصال چند سنسور به قسمت نگهداری تخم مرغ یخچال و همچنین متصل کردن یخچال به شبکه اینترنت، به راحتی میتوانید همواره از تعداد تخم مرغ های یخچال خود با خبر باشید. یا مثلا با اتصال یک سنسور مکان یاب به چمدان خود میتوانید متوجه شوید که چمدان شما در هر لحظه کجاست.
اینترنت اشیا (Internet of Things) به میلیاردها دستگاه در سراسر جهان گفته می شود که به اینترنت متصل هستند. این دستگاه ها داده ها را جمع آوری و به اشتراک می گذارند. به لطف ورود تراشههای کامپیوتری بسیار ارزان و فراگیر شدن شبکههای بیسیم، میتوان هر چیزی را به بخشی از اینترنت اشیا تبدیل کرد. اتصال همه این اشیاء و افزودن حسگرها به آنها سطحی از هوش دیجیتالی را به دستگاههایی میافزاید. این مساله آنها را قادر میسازد تا دادههای خود را بلافاصله به اشتراک بگذارند.
اینترنت اشیا به چه چیزی گفته می شود؟
IoT، اشیا فیزیکی را با سنسورها، پردازش کامپیوتری، نرمافزار و سایر فناوریها توصیف می کند. سپس داده های جمع آوری شده از طریق اینترنت انتقال داده می شوند. اینترنت اشیا به میلیاردها دستگاه فیزیکی در سراسر جهان اشاره دارد که اکنون به اینترنت متصل هستند. این سنسورها همه داده ها را جمع آوری و به اشتراک می گذارند. بواسطه ارزان شدن تراشه های کامپیوتری و فراگیر شدن شبکههای بیسیم، میتوان هر چیزی را به بخشی از اینترنت اشیا تبدیل کرد. این هر چیز می تواند به اندازه کوچکی یه قرص یا به بزرگی یک هواپیما باشد. اتصال همه این اشیاء مختلف و افزودن سنسورها به آن ها سطحی از هوش دیجیتالی را به دستگاههایی اضافه میکند. این اتفاق آن ها را قادر میسازد تا دادههای بلادرنگ را بدون دخالت انسان در با یکدیگر ارتباط دهند. اینترنت اشیا دنیای اطراف ما را هوشمندتر می کند. همچنین دنیای دیجیتال و فیزیکی را با هم ادغام می کند.
خانه هوشمند نمونه خوبی از اینترنت اشیا است. یخچال های مجهز به اینترنت، زنگهای در، تشخیص دهنده های آتش سوزی یک بستر متصل را ایجاد میکنند. در این بستر دادهها بین دستگاههای فیزیکی به اشتراک گذاشته میشود. یعنی کاربران میتوانند از راه دور “چیزهای” موجود در آن بستر را (مانند تنظیم تنظیمات دما، باز کردن قفل درها و غیره) از طریق یک دستگاه مثل موبایل، کنترل کنند.
اینترنت اشیا یا IoT، ادغام مردم، رویهها و تکنولوژی با یک سری دستگاه و سنسور بهم متصل است که امکان رصد کردن شرایط دستگاه ها را فراهم می کند.
کوین اشتون، مدیر مرکز پژوهشهای تکنولوژیک دانشگاه MIT
چرا اینترنت اشیا اهمیت دارد؟
در چند سال گذشته، اینترنت اشیا به یکی از مهم ترین فناوری های قرن بیست و یکم تبدیل شده است. اکنون میتوانیم اشیاء روزمره را از طریق دستگاههای تعبیهشده به اینترنت متصل کنیم. با استفاده از محاسبات کمهزینه (Low-cost Computing)، محاسبات ابری (Cloud Computing) و الگوریتم های کلان داده ها(Big Data) اشیاء میتوانند دادهها را با کمترین مداخله انسانی به جمع آوری کنند و به اشتراک بگذارند. در این دنیا، سیستم های دیجیتال می توانند هر تعامل بین چیزهای متصل را ضبط، نظارت و تنظیم کنند. در نتیجه دنیای فیزیکی و دیجیتالی به یکدیگر متصل می شوند.
اینترنت اشیا چگونه کار می کند؟
اینترنت اشیا به هر سیستمی از دستگاه های فیزیکی اطلاق می شود که داده ها را از طریق شبکه های بی سیم با دخالت محدود انسانی دریافت می کند و انتقال می دهد. این امر با ادغام دستگاه های کامپیوتری در انواع اشیا امکان پذیر می شود. به عنوان مثال، یک ترموستات هوشمند میتواند دادههای مکان را از خودروی هوشمند شما در حین رفت و آمد دریافت کند. این دستگاه های متصل می توانند دمای خانه شما را بدون حضور و دخالت شما تنظیم کنند.
یک سیستم IoT معمولی (مانند خانه هوشمند که در بالا توضیح داده شد) با ارسال، دریافت و تجزیه و تحلیل مداوم داده ها عمل می کند. بسته به نوع فناوری اینترنت اشیا، تجزیه و تحلیل میتواند توسط انسان یا هوش مصنوعی و یادگیری ماشین (AI/ML) در زمان واقعی یا در مدت زمان طولانیتر انجام شود.
یک مثال از استفاده اینترنت اشیا
برای مثال یک خانه هوشمند را تصور کنید. فرض کنید می خواهید زمان بهینه برای کنترل ترموستات را قبل از رسیدن به خانه پیش بینی کنید. برای این کار ممکن است سیستم اینترنت اشیا شما به Google Maps API برای دادههای مربوط به الگوهای ترافیکی بیدرنگ در منطقه شما متصل شود. همچنین میتواند از دادههایی که خودروی شما جمعآوری میکند برای اطلاع از عادتهای رفت و آمد شما استفاده کند. علاوه بر این، دادههای اینترنت اشیا جمعآوریشده از هر مشتری ترموستات هوشمند میتواند توسط شرکتهای خدمات شهری به عنوان بخشی از تلاشهای بهینهسازی در مقیاس بزرگ تجزیه و تحلیل شود. این همان سیستم هوشمند خودروهای متصل یا Connected Car است.
دستگاه های هوشمند به یک پلت فرم IoT متصل می شوند که توسط کارشناسان آن به عنوان “نرم افزار پشتیبانی که همه چیز را در یک سیستم IoT به هم متصل می کند” توصیف می کند. صدها پلتفرم اینترنت اشیا وجود دارد و برخی توسط غول های صنعتی مانند Oracle و IBM ساخته شده اند.
تاریخچه مختصری از اینترنت اشیا
مفهوم افزودن حسگرها و هوش به اشیا فیزیکی برای اولین بار در دهه 1980 مورد بحث قرار گرفت. زمانی که برخی از دانشجویان تصمیم گرفتند دستگاه فروش کوکاکولا را برای ردیابی محتویات آن از راه دور تغییر دهند. اما تکنولوژی موجود، محدود بود. اصطلاح اینترنت اشیا در سال 1999 توسط دانشمند کامپیوتر کوین اشتون ابداع شد. در حین کار، اشتون پیشنهاد کرد تراشههای شناسایی فرکانس رادیویی (RFID) روی محصولات قرار داده شود. تا آن ها را از طریق زنجیره تامین ردیابی کند. در سال 2000، ال جی اولین یخچال هوشمند را معرفی کرد. سپس در 2007 اولین آیفون راه اندازی شد و تا سال 2008، تعداد دستگاه های متصل از تعداد افراد روی کره زمین بیشتر شد. همچنین در سال 2009، گوگل آزمایش خودروهای بدون راننده را آغاز کرد. در سال 2011، ترموستات هوشمند گوگل به بازار آمد که امکان کنترل از راه دور گرمایش مرکزی را فراهم کرد.
مزایا استفاده از اینترنت اشیا
- دسترسی: اینترنت اشیا به کاربران این امکان را می دهد که از هر نقطه ای از جهان به اطلاعات لحظه ای دستگاه های خود دسترسی داشته باشند. کاربران می توانند به برنامه متصل شوند. سپس اطلاعات مربوط به دستگاه های شخصی خود را جمع آوری کنند. به عنوان مثال، شخص هنگامی که به خانه خود نزدیک است کولر را روشن می کند تا اتاق قبل از ورود او خنک شود.
- امنیت: این دستگاهها پروتکلهای مخفی سختتری دارند که در صورت هرگونه تلاش مخرب برای دستگاههای فیزیکی، فوراً به کاربر هشدار میدهند. بنابراین امنیت این دستگاه از برخی جهات بیشتر است.
- خانه هوشمند: اینترنت اشیا به کاربران اجازه می دهد تا خانه های خود را با گزینه های هوشمند کنترل کنند. آنها می توانند تقریباً به هر وسیله ای در خانه خود از راه دور با کمک تلفن های هوشمند خود دسترسی داشته باشند .
- مدیریت زمان: کاربرد IoT در صنایع مختلف منجر به محدود شدن سریعتر سازمان ها و کاربردهای دامنه های مختلف دیگر می شود. پس واضح است که بگوییم اینترنت اشیا عامل زمان را کاهش می دهد.
- اتوماسیون و کنترل: اشیاء فیزیکی با اشکال بی سیم فناوری به یکدیگر متصل می شوند و از این رو اتوماسیون نقش بزرگی در اینترنت اشیا ایفا می کند. اجازه کار این دستگاه ها را بدون دخالت انسان می دهد. این دستگاه ها برای ارسال و دریافت اطلاعات همیشه با یکدیگر در ارتباط هستند.
معایب استفاده از اینترنت اشیا
- وابستگی: اینترنت اشیا تا حد زیادی به اتصال به اینترنت بستگی دارد. بدون اتصال به اینترنت پایدار، دستگاههای IoT کار نمیکنند.
- نگرانی های امنیتی و حفظ حریم خصوصی: سیستم های Iot به تعدادی دستگاه متصل هستند و در یک شبکه ارتباط برقرار می کنند. این بدان معنی است که حریم خصوصی بین دستگاه های موجود در شبکه وجود ندارد.
- افزایش بیکاری:ربات های اینترنت اشیا تا حد زیادی جایگزین نیروهای دستی در صنایع مختلف می شوند. این امر باعث بیکاری کارگران کارخانه و گاهی منجر به دستمزد کمتر برای کارگران ماهرتر می شود.
- کاهش فعالیت ذهنی و بدنی: استفاده بیش از حد از اینترنت و اینترنت اشیا افراد را تنبل و بی حال می کند. از آنجایی که اینترنت اشیاء زندگی را آسانتر میکند، به مشکلات شدید سلامتی نیز منجر میشود، زیرا تحرک فیزیکی کمتری وجود دارد. این امر همچنین ممکن است به هر طریقی باعث افزایش سطح استرس در بدن انسان شود.
- فساد کل نظام: هر گونه اشکال در یکی از دستگاه ها منجر به فساد در کل سیستم می شود.
چند نمونه از کاربردهای اینترنت اشیا
- بیمارستان ها: کاربرد اینترنت اشیا در تختهای بیمارستانی است که جای خود را به تختهای هوشمند مجهز میکند که مجهز به حسگرهای ویژه برای مشاهده علائم حیاتی، فشار خون، اکسیمتر و دمای بدن و غیره هستند.
- پوشیدنی ها: عینک های مجازی، نوارهای تناسب اندام برای نظارت بر مصرف کالری و ضربان قلب، یا کمربندهای ردیابی ، تنها نمونه هایی از دستگاه های پوشیدنی هستند که مدتی است از آنها استفاده میکنیم.
- کشاورزی: اینترنت اشیا به کشاورزان امکان دسترسی به اطلاعات دقیق و اطلاعات ارزشمند از وضعیت خاک خود را می دهد.
فناوری اینترنت اشیا بیماران را از طریق نظارت از راه دور و بازدیدهای مجازی بهتر با پزشکان در ارتباط نگه می دارد. این به بیمارستان ها کمک می کند کارکنان و بیماران را ردیابی کنند. دستگاه های مراقبت بهداشتی اینترنت اشیا مراقبت از بیماری های مزمن را تسهیل می کنند. اینترنت اشیا گردش کار مراقبت از بیمار را خودکار می کند. سپس سنسور داده را جمع آوری، تجزیه و تحلیل و داده ها را منتشر می کند. تا همه را در یک صفحه نگه دارد. ناکارآمدی و خطاها را کاهش می دهد. فرآیند تولید دارو را بهینه می کند که می تواند منجر به کاهش قیمت دارو شود. کنترل کیفیت را حفظ می کند و اقلام حساس را در حین حمل و نقل مدیریت می کند. حتی می تواند هزینه های مراقبت های بهداشتی را با ساده سازی فرآیند کلی کاهش دهد.
چگونه IOT به بهبود مراقبت های بهداشتی کمک می کند؟
اینترنت اشیا به ارائه دهندگان خدمات بهداشتی اجازه می دهد تا فراتر از محدوده کلینیک یا بیمارستان تمرین کنند. دستگاه های اینترنت اشیا علائم حیاتی بیماران را از راه دور کنترل می کنند. ارسال و دریافت ایمن داده های حساس به افراد کمک می کند تا سلامت خود را ردیابی کنند. از جمله این موارد می توان به تجهیزات مانیتورینگ مانند MRI و حتی از طریق دستگاه های پوشیدنی اشاره کرد. انتظار میرود بازار جهانی پزشکی اینترنت اشیا تا سال 2022 به 158 میلیارد دلار افزایش یابد.
اینترنت صنعتی اشیا چیست؟
این زیرمجموعه از اینترنت اشیا (IoT) شبکهای از دستگاههای متصل است که دادهها را جمعآوری و ارسال میکند تا تجزیه و تحلیل شود تا بتوان بینشهایی را برای بهینهسازی فرآیندهای صنعتی و تولیدی استخراج کرد.
زیرمجموعه ای از اینترنت اشیا بسیار گسترده تر، اینترنت صنعتی اشیا (IIoT) شبکه ای از دستگاه های متصل است که داده ها را جمع آوری و انتقال می دهد. سپس این داده ها برای استخراج بینش برای بهینه سازی فرآیندهای مختلف تولید و تجاری تجزیه و تحلیل می شوند. نکات مثبت بالقوه شامل بهبود ایمنی، صرفه جویی در هزینه و عملیات ساده است.
ایجاد شهر هوشمند IOT
اینترنت اشیا در شهرهای هوشمند برای ایمن تر، سبزتر و کارآمدتر کردن کلان شهرها استفاده می شود. دستگاههای اینترنت اشیا در سراسر شهرها برای اندازهگیری و نظارت بر همه چیز از کیفیت هوا گرفته تا ترافیک و الگوهای جرم و جنایت در حال استقرار هستند.
از چراغهای راهنمایی و پارکینگ گرفته تا حسگرهای محیطی و مدیریت زباله، اینترنت اشیا به مناطق شهری کمک میکند تا عملکرد روانتر و کارآمدتری داشته باشند، که کیفیت زندگی ساکنان را افزایش میدهد و در این فرآیند باعث صرفهجویی در هزینهها میشود. همانطور که هر زمان که مقادیر زیادی از داده های شخصی و عمومی به این سو و آن سو می روند، وجود دارد، نگرانی های امنیتی وجود دارد، اما به نظر می رسد که آنها تأثیر کمی بر رشد داشته اند. طبق یک گزارش، انتظار میرود شهرها تا سال ۲۰۳۵ حدود ۴۱ تریلیون دلار سرمایهگذاری کنند تا زیرساختهای خود را برای بهرهمندی از اینترنت اشیا ارتقا دهند. صرفه جویی در هزینه انجام این کار نیز می تواند بسیار زیاد باشد.
اینترنت اشیاء سازمانی
اینترنت اشیا اغلب مورد توجه مصرفکنندگان قرار میگیرد، زیرا تجربیات آنها با فناوریهایی مانند ساعتهای هوشمند پوشیدنی به دلیل نگرانیهای ذاتی حریم خصوصی و امنیتی که با اتصال مداوم همراه است، کاهش مییابد. این دیدگاه مصرفکننده در تمام انواع پروژههای اینترنت اشیاء سازمانی رایج است – بهویژه زمانی که کاربر نهایی عموم مردم باشد.
راهحلهای اینترنت اشیاء سازمانی به شرکتها این امکان را میدهد که مدلهای کسبوکار موجود را بهبود بخشند و ارتباطات جدیدی با مشتریان و شرکا ایجاد کنند – اما بدون چالش نیست. حجم داده های تولید شده توسط یک سیستم دستگاه های هوشمند می تواند بسیار زیاد شود (اغلب به عنوان داده های بزرگ توصیف می شود). ادغام کلان داده ها در سیستم های موجود و تنظیم تجزیه و تحلیل داده ها برای عمل بر روی آن می تواند پیچیده باشد.
امنیت اینترنت اشیا در هنگام ساختن سیستم های اینترنت اشیا یکی از نکات مهم است. با این حال، برای بسیاری از شرکتها، اینترنت اشیا ارزش تلاش را داشته است و موارد استفاده موفق از اینترنت اشیاء سازمانی تقریباً در هر صنعتی یافت میشود.
نمونه هایی از اینترنت اشیاء سازمانی
اینترنت اشیاء صنعتی (IIoT)
چرخه عمر ماشین آلات سنگین مورد استفاده در یک سایت ساخت و ساز را تصور کنید. متخصصان مختلف ممکن است در طول زمان به تجهیزات مختلف فشار وارد کنند، و خرابی به دلایل مختلف بخشی مورد انتظار از عملیات است. سنسورهای تخصصی را می توان به قسمت هایی از ماشین آلات اضافه کرد که بیشتر در معرض شکستگی یا استفاده بیش از حد هستند. این حسگرها را میتوان برای تعمیر و نگهداری پیشبینیکننده، بهبود مهارت انسانی (نمونهای از جمعآوری و تجزیه و تحلیل دادهها در زمان واقعی)، و اطلاعرسانی به مهندسانی که ماشینآلات را در مورد چگونگی بهبود مدلهای جدید طراحی کردهاند (نمونهای از تجزیه و تحلیل دادههای بلندمدت) استفاده کرد. . اینترنت اشیاء صنعتی (IIoT) موارد استفاده از این قبیل در تولید، انرژی و سایر روش های صنعتی را در بر می گیرد.
لجستیک و حمل و نقل
یکی از اولین پیادهسازیهای IoT در صنعت لجستیک و حملونقل شامل برچسبگذاری کانتینرهای حمل و نقل با دستگاههای شناسایی فرکانس رادیویی (RFID) بود. این برچسبها دادههایی را ذخیره میکنند که میتوانند توسط امواج رادیویی ضبط شوند – به شرکتهای لجستیک اجازه میدهند حرکت کانتینرها را در برخی از ایستهای بازرسی دارای RFID (مانند انبار یا محوطه حملونقل) ردیابی کنند. پیشرفتهای IoT اکنون منجر به دستگاههای ردیابی با باتری شده است که بدون نیاز به خوانندگان در محل، دادهها را به طور مداوم به برنامههای IoT منتقل میکنند. به شرکت ها اجازه می دهد تا داده های بلادرنگ را برای یک محموله در سراسر زنجیره تامین تجزیه و تحلیل کنند.
کشاورزی
اینترنت اشیا از طرق مختلف کشاورزی را متحول کرده است، مانند استفاده از حسگرهای رطوبت. با نصب این حسگرها در سراسر مزارع، کشاورزان اکنون می توانند داده های دقیق تری را برای برنامه ریزی دوره های آبیاری دریافت کنند. سنسورهای رطوبت همچنین می توانند به برنامه های اینترنت اشیا متصل شوند که خود ماشین آلات آبیاری را کنترل می کنند و به طور خودکار آبیاری را بر اساس داده های حسگر شروع می کنند.
محاسبات لبه
محاسبات لبه قدرت محاسباتی بیشتری را به لبههای یک شبکه مجهز به اینترنت اشیا میآورد تا تأخیر ارتباط بین دستگاههای مجهز به اینترنت اشیا و شبکههای مرکزی فناوری اطلاعات که آن دستگاهها به آنها متصل هستند را کاهش دهد.
توانایی دستگاه ها برای محاسبه به عنوان ابزاری برای تجزیه و تحلیل سریع داده ها در زمان واقعی به طور فزاینده ای ارزشمند می شود. ارسال یا دریافت اطلاعات به سادگی ظهور اینترنت اشیا را نشان می دهد. اما ارسال، دریافت و تجزیه و تحلیل داده ها همراه با برنامه های کاربردی اینترنت اشیا آینده است.
در یک مدل محاسبات ابری، منابع محاسباتی و خدمات اغلب در مراکز داده بزرگ متمرکز هستند. این دیتاسنترها توسط دستگاه های مجهز به اینترنت اشیا در لبه شبکه قابل دسترسی هستند. این مدلی است که برخی از هزینه ها را کاهش می دهد و منابع را به طور موثرتری به اشتراک می گذارد. اما، اینترنت اشیاء مؤثر به قدرت محاسباتی بیشتری نیاز دارد که نزدیک به جایی که یک دستگاه فیزیکی واقعاً وجود دارد.
محاسبات لبه منابع محاسباتی را در آن لبه توزیع می کند، در حالی که همه منابع دیگر در یک ابر متمرکز هستند. این قرارگیری محاسباتی خاص با استفاده از دادههای حساس به زمان، بینشهای سریع عملی را ارائه میکند. هماهنگ کردن ناوگانی از وسایل نقلیه بدون راننده که کانتینرها را با دستگاههای ردیاب هوشمند حمل میکنند، نمونهای درخشان است، اما بسیاری از پیادهسازیهای عملیتر نیز وجود دارد، مانند بهبود نتایج مراقبتهای بهداشتی با تجزیه و تحلیل دادهها در نقطه مراقبت.
یک مثال در صنعت حمل و نقل
RFID و صنعت حمل و نقل را در نظر بگیرید. ارتباط بین RFID و خواننده همیشه یک طرفه است. RFID نمی تواند به روز رسانی ها را دریافت کند، همانطور که یک شبکه مرکزی IT نمی تواند داده ها را به RFID بازگرداند. این یک سیستم نظارت مستمر نیست، به این معنی که ردیابی محدود به ورود در مکانهای خاص است. اما اگر دستگاه اینترنت اشیا بتواند با حسگرهای اینترنت اشیا نصب شده در وسایل نقلیه حملکننده آنها هماهنگ شود، تمام دادهها میتواند توسط شبکه مرکزی فناوری اطلاعات مدیریت شود.
اما این سناریوی متصل به این معنی است که هر دستگاه فیزیکی اینترنت اشیا به قدرت محاسباتی زیادی نیاز دارد. دستگاههای IoT به جای ارسال و دریافت ساده باید خودشان دادهها را پردازش کنند و تصمیم گیری آگاهانه بگیرند. این پیادهسازی توان محاسباتی نزدیکتر به لبههای بیرونی شبکه، به جای یک مرکز داده متمرکز، به عنوان محاسبات لبه شناخته میشود.
یک مثال در صنعت ساخت و ساز
به عنوان مثال، یک سایت ساخت و ساز را در نظر بگیرید. یک شرکت ساختمانی یک دستگاه دارای بلوتوث را به محل کار می آورد. این دستگاه دادهها را از طریق تلفنهای هوشمند کارگران ارسال میکند که به شرکت کمک میکند استفاده و مکان دستگاه را ردیابی کند. اگر 10 کارمند تمام روز در اطراف آن دستگاه کار کنند، تلفنهای هوشمندشان دائماً به سرور مرکزی پینگ میکنند – موقعیت مکانی دستگاه را ارسال میکنند. این فعالیت اضافی سرور می تواند یک سیستم فناوری اطلاعات را بارگذاری کند. اما یک برنامه IoT موبایل می تواند از گوشی هوشمند به عنوان یک سرور کوچک و کم مصرف استفاده کند و پینگ های غیر ضروری را به سرور مرکزی کاهش دهد.
بدون دیدگاه