آیا تا به حال به این فکر کرده اید که صبح خود را با زنگ ساعتی که پیش بینی آب و هوا را برای شما ارسال می کند، از خواب بیدار شوید؟ یا هنگام آماده شدن در مقابل آینه اتاقتان قرارهای کاری به شما یادآوری شود؟ این موارد و موارد بسیاری دیگری که همه آن ها را در فیلم ها دیده ایم، امروزه کم و بیش در زندگی ما وجود دارند و در آینده بخش جدایی ناپذیر زندگی بشر خواهند شد. به تازگی صحبت ها درباره اینکه اینترنت اشیا با نام اختصاری IOT به یکی از مهم ترین تخصص های آینده تبدیل خواهد شد، مطرح است.
با توجه به گسترش و اهمیت این فناوری، مفهوم آن هنوز برای برخی افراد گنگ است و افراد بسیاری از ساز و کار و ویژگی های آن بی اطلاع هستند. IOT به مردم کمک می کند تا به شیوه ای هوشمندانه تر زندگی و کار کنند و همچنین کنترل کاملی روی زندگی و دارایی خود داشته باشند. در ادامه مقاله به شرح این فناوری می پردازیم.
اینترنت اشیا چیست؟ (IOT)
اصطلاح اینترنت اشیا (IOT:Internet of things) به میلیاردها دستگاه فیزیکی در سراسر جهان اشاره دارد که مجهز به حسگرها، گوشی های هوشمند و سایر دستگاه های الکتریکی هستند و با یکدیگر ارتباط دارند. با اتصال این دستگاه ها به اینترنت و سیستم های خودکار می توان اطلاعات و داده ها را جمع آوری و تحلیل کرد و میان دستگاه ها به اشتراک گذاشت.
هنگامی که درباره معنای گسترده Internet of things صحبت می شود، همه دستگاه های متصل به اینترنت را شامل می شود اما این اصطلاح به مرور زمان بیشتر برای دستگاه هایی استفاده شد که متصل به یکدیگر بودند. درواقع اصطلاح IOT معمولاً به آن دسته از دستگاه هایی گفته می شود که انتظار نمی رود به اینترنت وصل شوند؛ بنابراین رایانه یا حتی گوشی هوشمند نمونه ای از اینترنت اشیا نیستند و می توان از ساعت هوشمند به عنوان نمونه ای از IOT نام برد.
با ورود تراشه های کامپیوتری بسیار ارزان و گسترش شبکه های بی سیم می توان هر محصول بزرگ و کوچک را به اینترنت اشیا تبدیل کرد. اتصال عناصر مختلف و افزودن حسگرها به آن ها سطحی از هوش مصنوعی را به دستگاه ها می افزاید و آن ها را قادر می سازد داده ها را در زمان واقعی و بدون دخالت انسان منتقل کنند. IOT با ادغام دنیای دیجیتال و فیزیکی، بافت دنیای اطراف ما را هوشمندتر و پاسخ گوتر می کند.
تاریخچه
تاریخچه Internet of things به دهه 80 و 90 میلادی قرن بیستم بازمی گردد؛ زمانی که ایده اضافه کردن حسگرها و هوش مصنوعی به دستگاه های اطراف ما به ذهن بشر خطور کرد. اگرچه برخی پروژه های اولیه در آن زمان ظاهر شدند، پیشرفت در این حوزه به دلیل نبود فناوری های لازم بسیار کند پیش می رفت و تراشه ها آن قدر بزرگ و حجیم بودند که راهی برای اتصال مؤثر آن ها به یکدیگر وجود نداشت. پس از پیدایش تراشه های کم مصرف و ارزان که امکان اتصال بی سیم را نیز فراهم کردند، مشکل اتصال دستگاه ها و حجیم بودن آن ها حل شد. اصطلاح IOT برای اولین بار در سال 1999 در سخنرانی یک پروفسور متخصص فناوری به نام کوین اشتون در مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) مطرح شد.
اینترنت اشیا چگونه کار می کند؟
نحوه کار دستگاه های Internet of things از نظر تئوری بسیار ساده است. IOT داده هایی را که از محیط اطراف به دست می آورد، جمع آوری و به سیستم ابری ارسال می کند، سپس آن ها را تجزیه، تحلیل و پردازش کرده و درنهایت براساس آن داده ها عمل می کند. در ادامه نحوه کار IOT را مفصل تر و در سه مرحله شرح خواهیم داد.
جمع آوری داده ها از دستگاه ها و حسگرها
حسگرهای تعبیه شده در دستگاه ها، داده ها را از محیط اطراف خود جمع آوری می کنند. این داده ها می توانند با توجه به نوع حسگرها متفاوت باشند؛ زیرا حسگرهای مختلفی برای نور، دما، صدا، فشار و… وجود دارند. تلفن همراه را می توان جزء این دستگاه هایی قرار داد که تعداد زیادی حسگر دارند و قادر به جمع آوری، تشخیص و انتقال داده ها هستند، اما معمولاً دستگاه های IOT، تخصصی تر و متمرکزتر از تلفن همراه هستند. داده ها می توانند بسیار متفاوت باشند؛ برای مثال ممکن است تنها اعدادی برای نمایش دادن دما و فشار جو باشند و یا به صورت عکس و فیلم تهیه شوند.
اتصال دستگاه ها به یکدیگر
تمام داده هایی که به وسیله حسگرها از محیط اطراف جمع آوری شده اند، از طریق اینترنت به سیستم ابری (ابزارها و سیستم هایی که هیچ گاه از بین نمی روند) منتقل می شود. داده ها در سیستم های ابری یا در خود دستگاه، تحلیل و پردازش می شوند. این مرحله مهم ترین مرحله در این فرایند است؛ زیرا تأثیر مستقیمی بر مراحل بعدی فرایند کار دارد که ایمنی و اثربخشی اینترنت اشیا را تحت تأثیر قرار می دهد. علاوه بر آن در این مرحله مشخص می شود یک دستگاه چه اندازه هوشمند است؛ زیرا هرچه دستگاه هوشمندتر باشد، درک آن از محیط اطراف نیز بیشتر خواهد بود.
تعامل و روابط کاربری
در این مرحله داده ها و خروجی به فرمی تبدیل می شوند که برای کاربر قابل درک باشند. خروجی می تواند از طریق یک برنامه کاربردی (اپلیکیشن) یا از طریق یک پیام هشدار به کاربر نمایش داده شود. در بسیاری از این موارد، رابط کاربری IOT به کاربر اطلاع می دهد چه کارهایی را باید انجام دهد و گزینه هایی را نیز در مقابل او قرار خواهد داد که کاربر بتواند از میان آن ها یکی را انتخاب کند. برای فهم بهتر نحوه عملکرد IOT اجازه دهید با یک مثال آن را بیان کنیم.
کشاورزی را در نظر بگیرید که در مزرعه خود از فناوری IOT استفاده کرده و حسگرهایی را درون خاک قرار داده است. این حسگرها خشکی و رطوبت خاک را اندازه گیری و اطلاعات را جمع آوری می کنند. سپس داده هایی را که جمع آوری کرده اند به سیستم ابری ارسال می کنند که در آن ذخیره شوند (داده ها معمولاً وضعیت خاک را بیان می کنند) پس از ذخیره داده ها در سیستم ابری، یک شبکه عصبی مصنوعی آن را تجزیه و تحلیل می کند تا به این نتیجه برسد که رطوبت خاک مناسب است یا نیاز به آبیاری دارد.
پس از آن نتیجه را به اپلیکیشنی روی گوشی کاربر ارسال می کند که نتیجه را به او اطلاع دهد؛ سپس کاربر نتیجه می گیرد که آیا گیاهان نیاز به آبیاری دارند یا خیر؟ اگر کشاورز تصمیم بگیرد به گیاهان آب دهد، آبیاری به کمک چندین دستگاه اینترنت اشیا که در زمین تعبیه شده اند و به منبع آب متصل هستند، انجام می شود.
ابزارهای تشکیل دهنده اینترنت اشیا
دستگاه های هوشمند پیشرفته
IOT می تواند در هر دستگاهی استفاده شود؛ به شرطی که ویژگی ها و قابلیت هایی را داشته باشد که به دستگاه اجازه دهد از این فناوری استفاده کند؛ برای مثال خودرویی را در نظر بگیرید که دارای توانایی های بالای مکانیکی است و قادر است کارهای مختلفی مانند بازکردن درب ها به کمک این فناوری و به صورت خودکار را انجام دهد.
حسگرها و دوربین های پیشرفته با قابلیت دریافت اطلاعات دقیق
بخش بسیار مهمی از دنیای اینترنت اشیا مبتنی بر دریافت داده ها است. داده ها تجزیه و تحلیل می شوند و سپس خروجی آن در اختیار کاربر قرار می گیرد که درنهایت سبب بهبود زندگی کاربر و صرفه جویی در وقت او می شود؛ بنابراین لازم است ابزارهای مناسبی برای دریافت داده ها وجود داشته باشد؛ برای مثال می توان از تراشه های هوشمندی که قادر به دریافت اطلاعات از طریق لمس هستند، اشاره کرد.
دسترسی به اینترنت
- دستگاه های هوشمند کوچکی که از نظر فنی قادر هستند نقش یک رایانه را بازی کنند.
- اتصال به اینترنت (5G) طبق پروتکل IP Address (IP Address آدرس منحصربه فردی است که به هر دستگاه متصل به اینترنت داده می شود). این مسئله در دنیای شبکه ها بسیار مهم است؛ چراکه مسیر داده های بین دستگاه های متصل به اینترنت و دیگر دستگاه ها براساس آدرس IP مشخص می شود. علاوه بر آن مسئله مهم دیگری که باید به آن توجه داشت، سرعت و پهنای باند اینترنت است. ماهیت اینترنت اشیا براساس اتصال دستگاه های مختلف با یکدیگر از طریق اینترنت است. همچنین با توجه به اهمیت کاهش زمان تأخیر در بسیاری از پروژه ها، استفاده از اینترنت نسل پنجم (5G) که سرعت و پهنای باند بیشتری دارد، لازم و ضروری است.
برنامه نویسی
در مطالب بالا درباره دستگاه های هوشمند، حسگرها و اتصال به اینترنت صحبت کردیم. برای تکمیل فرایند لازم است یک نرم افزار یا اپلیکیشن وجود داشته باشد. وظیفه این اپلیکیشن کنترل، مدیریت، تنظیم و سازمان دهی دستورات یک دستگاه و نحوه تعامل آن با دیگر دستگاه هاست. این برنامه ها براساس برنامه نویسی پیچیده و آمیخته با هوش مصنوعی کار می کنند.
کاربرد اینترنت اشیا
اگر امکان اتصال یک دستگاه به اینترنت وجود داشته باشد، می توان آن را به اینترنت اشیا تبدیل کرد. لامپی که می توان با استفاده از اپلیکیشن گوشی هوشمند روشن یا خاموش کرد، مثال ساده ای از IOT است. برنامه های کاربردی فراوانی در دنیا وجود دارد که می توانند از فناوری اینترنت اشیا در محصولات و خدمات خود استفاده کنند. در ادامه به برخی از این کاربردها اشاره خواهیم کرد.
کسب و کارهای تجاری
اجرای اینترنت اشیا برای هر کسب و کاری در وهله اول به زیرساخت آن سازمان بستگی دارد. کارایی و انعطاف پذیری از اولویت های اصلی استفاده از IOT هستند. ایده استفاده از این فناوری برای کسب و کارها و سازمان ها این است که شرکت ها و سازمان ها بتوانند اطلاعات بیشتری درباره محصولات و سیستم های داخلی خود به دست آورند؛ از این رو امکان ایجاد تغییرات مناسب براساس داده های موجود امکان پذیر است.
تولیدکنندگان حسگرهایی را به بخش هایی از محصولات خود اضافه می کنند. با این کار محصولات قادر خواهند بود که داده های مربوط به عملکرد خود را به کاربر ارسال کنند. این فناوری می تواند به شرکت ها کمک کند تا احتمال خرابی قطعه ای را قبل از ایجاد مشکل شناسایی و جایگزین کنند. علاوه بر آن شرکت ها می توانند به کمک داده های جمع آوری شده توسط حسگرها برای کارآمدترکردن سیستم های خود اقدام کنند.
IOT به کاهش زمان کار برای شرکت ها و کارخانه ها، بهبود عملکرد ماشین ها، تدارکات، خودکارسازی فرایندها، بهبود خدمات ارائه شده به مشتریان، کاهش هزینه های نیروی انسانی و در کل بهبود عملکرد شرکت ها کمک می کند.
