امروزه، عبارت «اینترنت اشیا» همه‌ی دنیای فناوری اطلاعات و ارتباطات را فراگرفته است. انرژی هوشمند، کشاورزی هوشمند، دامپروری هوشمند، خانه و ساختمان هوشمند، حمل‌ونقل هوشمند، سلامت هوشمند و به‌طور کلی شهر و محیط‌زیست هوشمند، اصطلاحاتی هستند که شمار بسیاری از سیاستمداران، مدیران، متخصصان و کسب و کارها را در سراسر جهان، شیفته ویژگی های بی مانند این جلوه نو پیدای فناوری کرده‌اند. امروز اینترنت اشیا با راهکار های هوشمند خود در همه ابعاد زندگی بشر رخنه کرده و نوید بخش آینده بهتر، دلپذیر و آسوده است. در نخستین بخش از سلسله مقالات اینترنت اشیا، می‌خواهیم شما را با مفهوم IoT، تاریخچه، کارکرد و مزایای آن بیشتر آشنا کنیم. پس با ما همراه باشید.
مفهوم اینترنت اشیا
اینترنت اشیا یا IoT، سیستمی به‌هم‌پیوسته از تجهیزات رایانه‌ای، ماشین‌های مکانیکی و دیجیتال، اشیا، حیوانات یا افرادی است که با شناسه‌های منحصربه‌فرد (UID) هویت یافته‌اند و از قابلیت انتقال داده‌ها روی یک شبکه بدون نیاز به تعامل انسان با انسان یا انسان با رایانه برخوردار هستند. یک شیء در اینترنت اشیا می‌تواند انسانی باشد که یک دستگاه پایش قلب در بدنش نصب شده است؛ یا دامی با یک ترانسپوندر بیولوژیک، یا خودرویی که با حسگرهای تعبیه‌شده در آن، راننده را از فشار کم لاستیک‌ها آگاه میکند یا هر شیء طبیعی یا انسان‌ساخت دیگر که می‌تواند با اختصاص یک آدرس IP داده‌ها را روی یک شبکه انتقال دهد.
امروزه، سازمان‌ها در صنایع و کسب‌وکارهای گوناگون، بهشکلی فزاینده از قابلیت‌های اینترنت اشیا بهره می‌گیرند تا کارآمدتر و اثربخش‌تر عمل کنند؛ آنها با بهره‌مندی از دستاوردهای اینترنت اشیا، به درکی بهتر و شایسته‌تر از مشتریان‌شان دست می‌یابند و می‌توانند خدماتی بهینه‌تر به آنها ارائه کنند. اینترنت اشیا فرایند تصمیم‌سازی و تصمیم‌‌گیری را در سازمان بهبود می‌بخشد و ارزش کسب‌وکار را بهشکلی چشمگیر افزایش می‌دهد. اینترنت اشیا به جمع آوری حجم زیادی داده می انجامد که بررسی و تحلیل این داده‌ها، شیوه کار و زندگی روزمره ما را تغییر و بهبود خواهد داد. از این رو پس از سه انقلاب صنعتی پیشین که بر اثر مکانیکی شدن، الکتریسیته و IT به وجود آمدند، از اینترنت اشیا و سرویس‌های مبتنی بر آن به عنوان انقلاب صنعتی چهارم یاد می‌شود. در ادامه این مقاله با مفهوم و برخی کاربردهای (IoT) بیشتر آشنا خواهید شد.
تاریخچه
واژه اینترنت اشیا (Internet of Things) اولین بار در سال ۱۹۹۹ توسط کوین اشتون (Kevin Ashton) در یک سخنرانی شرکت Procter & Gamble مطرح شد. او به عنوان یکی از مدیران این شرکت سخنرانی خود را با اسلاید اینترنت اشیا آغاز کرد و ایده استفاده از چیپ‌های RFID در محصولات را مطرح کرد تا به این ترتیب امکان ارائه آمار لحظه ای از کالاهای انبار بوجود بیاید. در همان سال و در کتاب نیل جرشنفلد (Neil Gershenfeld) از دانشگاه MIT، ایده “فکر کردن اشیا” توضیح داده شد. با اینکه در این کتاب اسمی از اینترنت اشیا به میان نیامد، اما یک دید کلی از آنچه IoT نام گرفته است در آن مطرح شده بود. البته لازم است به این مساله اشاره شود که هرچند اولین بار کوین اشتون از واژه اینترنت اشیا استفاده کرد، اما فرآیند ارسال و دریافت داده بین دستگاه‌ها (M2M)، نخستین بار در دهه ۱۹۷۰ آغاز شده بود. اما (IoT) با تمرکز بر تعداد زیاد تجهیزات متصل و جمع آوری حجم زیادی از داده، مفهومی وسیع‌تر و گسترده‌تر از اتصال دو یا چند ماشین به یکدیگر را بیان میکند. مفهومی که از اواسط سال ۲۰۱۰ در مسیر تحقق قرار گرفت.
اینترنت اشیا چگونه کار می کند؟
دستگاه ها با قابلیت و پشتیبانی از اینترنت اشیا، مجهز به سنسورهایی هستند که به پلتفرم IoT وصل می‌باشند و اطلاعات دستگاه های مختلف را یکپارچه خواهند ساخت و ارزشمند ترین اطلاعات را بر اساس نیاز تعیین شده، آنالیز و بررسی می‌کنند.
اینترنت اشیا دقیقا میداند کدام اطلاعات مفید بوده و کدام اطلاعات را با خیال راحت می‌تواند کنار گذارد و به آن ها توجه نکند. این اطلاعات برای تشخیص الگوها، ارایه توصیه و تشخیص مشکلات احتمالی قبل از وقوع استفاده می‌شوند. نتیجه این کار این است که میتوانیم تصمیمات هوشمندانه تری را اتخاذ کنیم.
پس از دریافت اطلاعات توسط سنسورها، اطلاعات به سرور اینترنت اشیا منتقل می‌شوند تا ذخیره، دسته‌بندی و آنالیز گردند. برای انجام این کارها نیاز به پلتفرم اینترنت اشیا است تا دریافت، تبدیل و انتقال اطلاعات، تامین امنیت و سازگاری با پلتفرم های دیگر برای دریافت و تبدیل اطلاعات و… تامین شود. از جمله پلتفرم های اینترنت اشیا عبارتند از Google IoT Cloud ،AWS IoT Core ،Artik Cloud و Microsoft Azure IoT.
کاربردهای اینترنت اشیا (IoT)
بدون شک، قدرت اصلی اینترنت اشیا تأثیر بالایی در جنبه‌های مختلف زندگی روزمره و رفتار کاربران می‌تواند داشته باشد. از دیدگاه یک کاربر، کاربردهای IoT در هر دو زمینه کسب و کار و زندگی شخصی قابل مشاهده خواهد بود. در زمینه کاربرد های روزمره و شخصی، راحتی در سبک زندگی، یادگیری پیشرفته، سلامت، سرگرمی و کاهش هزینه‌های انرژی را میتوان مثال زد. از منظر کاربران کسب و کار، تسهیل مواردی مانند اتوماسیون و تولید صنعتی، کاربردهای پزشکی، مدیریت کسب و کار یا فرآیند، حوزه سلامت، امنیت و حمل و نقل هوشمند مردم و کالاها قابل مشاهده است.
Forrester در گزارشی، دو فرصت کلیدی در زمینه اینترنت اشیا (Internet of Things) را معرفی نموده است:
- “هوشمندی کسب و کار: بهره‌برداری شرکت ها از اینترنت اشیا جهت افزایش بهره وری اطلاعاتی و عملیاتی”
- “محصولات هوشمند: بهره‌برداری شرکت ها از ویژگی های مدرن IoT و در محصولات هوشمند و ایجاد تجربه‌های جدید برای کاربران”
روشنایی هوشمند
تصور کنید هنگامی که به خانه بر می‌گردید، لامپ ها قبل از ورودتان به منزل روشن شود یا لامپ های کنار تخت خواب خود به طور خودکار شب‌ها کم نور شده و صبح ها با تنظیم رنگ و روشنایی مورد علاقه خود، شما را بیدار کند. نورپردازی یک فناوری قدرتمند است که می‌تواند زندگی روزمره انسان را در بسیاری جهات تقویت و در عین حال در حفظ انرژی خانه، سازمان‌ها و شهرها مؤثر باشد.
خودروهای هوشمند
خودروهای هوشمند می‌توانند به ایمنی و امنیت سرنشینان کمک کنند. این اتومبیل ها اطلاعات مربوط به شرایط جاده و راه ها، ترافیک و سایر موانع را در اختیار راننده قرار خواهند داد. سنسور های تعبیه شده در این خودرو ها، به شناسایی محیط اطراف و موقعیت یابی کمک میکند. اپلیکیشن های ارتباطی می‌توانند در صورت بروز سانحه، با مراکز اورژانس بطور خودکار تماس گیرند.
اینترنت اشیا و سلامت
اینترنت اشیا برای بیماران این امکان را فراهم میکند تا کنترل وضعیت را در دست بگیرند و پزشکان و کارکنان بیمارستان نیز می‌توانند مراقبت‌های مؤثری را ارائه دهند. پزشکان با جمع آوری اطلاعات بیمار در طول اقامت در بیمارستان و یا با استفاده از سیستم‌های Telemedicine، دیدگاه‌های دقیق تری نسبت به وضعیت بیمار کسب نموده و طرح های مراقبتی ویژه و تخصصی تری را برای هر بیمار ارائه دهند.
محافظت از محیط زیست
IoT می‌تواند به‌طور گسترده بر حفظ محیط زیست تأثیرگذار باشد. افزایش بهره‌وری تولید از طریق اینترنت اشیا به کاهش مصرف انرژی کمک میکند. IoT روش‌های خلاقانه ای برای کنترل جنبه های مختلف حفاظت از محیط، تغییرات آب و هوایی و جلوگیری از شکار غیر مجاز و جنگل زدایی دارد.
کشاورزی
اپلیکیشن‌های اینترنت اشیا برای پاسخگویی نیا زهای بخش کشاورزی به طور روز افزون در حال پیشرفت و تکمیل است. این امر منجر به فرایندهای کارآمدتر با بازدهی بیشتر خواهد شد. به عنوان مثال جمع آوری اطلاعات در مورد شرایط کاشت و خاک باعث مدیریت بهتر منابع از جمله آب و کود مصرفی می‌شود. سیگنال های GPS می‌توانند اطلاعات دقیق آب و هوایی را ارائه دهند که می‌تواند مورد تحلیل قرار گیرد و با سیستم های آبیاری و نظارتی یکپارچه شود. هواپیما های بدون سرنشین و سنسورها می‌توانند داده های زمانی واقعی محصولات کشاورزی، آبیاری و دام را جمع آوری نموده و با سیستم های دیگر یکپارچه شوند.
تولید
کاربرد اینترنت اشیا در تولید منجر به هزینه‌های پایین تر تولید و کیفیت بالاتر خواهد شد. دستگاه‌های هوشمند و سنسورها با دقت و بهره وری بالا کارهای خود را انجام می‌دهند. برای آن دسته از تولیدکنندگان که محصولات پیچیده ای مانند اجزای هواپیما تولید می‌کنند، اطمینان از اتصال یکپارچه اجزا بسیار حائز اهمیت است. با استفاده از تکنولوژی های ردیابی علاوه بر جلوگیری از هزینه های اضافی، به سرعت میتوان از اشتباهاتی که در حال وقوع است جلوگیری کرد.
اینترنت اشیا همانطور که از نامش هم پیداست، از دو بخش «اینترنت» و «اشیا» تشکیل شده است و اگر کمی دقیق تر به این دو کلمه نگاه کنید متوجه مفهوم “متصل کردن همه اشیا (سنسور ها و دیوایس ها) به فضای اینترنت برای کنترل هوشمند آنها” خواهید شد.
حال این واژه «اشیا» می تواند تقریبا هر چیزی باشد، از انواع سنسور ها و تلفن های همراه گرفته تا اکثریت وسایل خانه و حتی ماشین ها. همه این ها قادر هستند تا به اینترنت متصل و شبکه گسترده تکنولوژی آینده را بسازند،
حال برای شروع اینترنت اشیا اولین قدمی که باید برداشت، فراگیری برنامه نویسی سخت افزار ها می‌باشد. اما برنامه نویسی و کد نویسی تمام ماجرا نیست و در اصل باید برنامه ریزی سخت افزار ها را به طور کامل آموخت. برای اینکه دلیل اصلی این قضیه را بهتر بفهمیم، فرض کنید می‌خواهید سنسور رطوبت سنج خود را به پلتفرم اینترنت اشیا متصل کرده و از داده های بررسی شده توسط این سنسور استفاده کنیم. برای انجام این کار به یک میکروکنترلر و یا به عبارت دیگر، یک کامپیوتر خیلی کوچک نیاز داریم تا بتوانیم داده ها را تجزیه و تحلیل کرده و این ارتباط و پیوستگی را به وجود بیاوریم. حال برای شروع کار با اینترنت اشیا و استفاده از این میکروکنترلر ها، ابتدا باید بدانیم که میکروکنترلر را چگونه برنامه ریزی کنیم تا بر اساس خواسته های ماعمل کند.
در تصویر زیر یکی از معروف ترین این ابزار ها را می بینید که آردوینو نام دارد. زبان مورد نیاز برای برنامه نویسی این کنترلر زبان C می‌باشد.
قدم بعدی برای ورود به اینترنت اشیا آپلود داده های بدست آمده در پلتفرم IOT است. در این مرحله شما همه اطلاعات و داده های خود را در یک سرور ابری ذخیره خواهید کرد تا همیشه و همه جا بتوانید از آن استفاده نمایید. البته این قدم از آن جا که مشکلات امنیتی زیادی هم به دنبال خواهد داشت، زیاد مورد توجه همگان قرار نمی گیرد. چرا که داده های ذخیره شده در سرور های ابری، امکان دست کاری و یا سرقت را دارند و ممکن است در پی آن مشکلات زیادی برای افراد بوجود آید.
یکی دیگر ابزار اینترنت اشیا، رزبری پای (raspberry pi) می‌باشد. این برد بر خلاف آردوینو که صرفا یک میکرو کنترلر بود، یک کامپیوتر کوچک است و با این که هر دو تقریبا یک اندازه اند، رزبری پای بسیار پیشرفته تر و قدرتمند تر است. در این برد ماژول های وای فای و بلوتوث و پورت های LAN و USB قرار دارند که آزادی عمل بسیاری را برای کاربران به ارمغان خواهند آورد. و از طرفی کاربر توانایی کنترل سیستم عامل هایی مانند لینوکس و حتی بعضی ویرایش های ویندوز 10 را هم خواهد داشت.
و اما می رسیم به آخرین قدم که ساده ترین قدم است، تنها کاری که در اینجا لازم است انجام دهید، انجام پروژه های مختلف در زمینه اینترنت اشیا است. بهترین راه برای فرا گیری هر هنری تلاش و کوشش و کسب تجربه است و اینترنت اشیا هم از این قاعده مستثنا نخواهد بود.
بنظر شما آینده اینترنت اشیا در کشورمان چه خواهد بود؟ چه کاربرد های دیگری از اینترنت اشیا سراغ دارید یا از آن استفاده کرده اید و آن را عملی ساخته اید؟ لطفا آنها را از بخش دیدگاه ها با ما و سایر خواننده های عزیز این مطلب در میان بگذارید.