IoT چیست؟ و هر آنچه که باید در مورد اینترنت اشیا بدانید

اینترنت اشیا چیست؟

IoT یا اینترنت اشیا، عبارتی است که این روزها زیاد شنیده می‌شوند. چه در حوزه سلامت، چه در خانه های هوشمند. شاید بتوان گفت، IoT پدیده ای بود که یک تحول بزرگ در صنعت فناوری های آنلاین ایجاد کرد. ولی واقعا IoT چیست و چه کاربردی در زندگی روزمره دارد؟

اینترنت اشیا یا IoT به میلیاردها دستگاه فیزیکی در سراسر جهان اشاره دارد که  برای جمع آوری و به اشتراک گذاری داده ها به اینترنت متصل شده اند .به عبارت دیگر اینترنت اشیا یا IoT، گسترش قدرت اینترنت از طریق رایانه ها و تلفن های هوشمند به طیف وسیعی از چیزها (things )، فرآیندها و محیطهای دیگر است.

به لطف ورود تراشه های رایانه ای بسیار ارزان و فراوانی شبکه های بی سیم، امکان تبدیل هر چیزی، از جسمی به اندازه قرص و یا جسمی به اندازه هواپیما، به بخشی از IoT آسان شده است. اتصال همه این اشیاء مختلف و اضافه کردن حسگرها به آنها، سطح هوش دیجیتالی را به دستگاههایی اضافه می کند که به آنها این امکان را می دهد تا بدون درگیر شدن با انسان با داده ها در ارتباط باشند. اینترنت اشیاء باعث می شود که جهان پیرامون ما باهوش تر و واکنش پذیرتر باشد و ادغام جهان های دیجیتالی و فیزیکی را در بر می گیرند.

اتصال به اینترنت چیز جالبی است، انواع مزایایی را که قبلاً امکان پذیر نبودند به ما می دهد. اتصال چیزها به اینترنت مزایای شگفت انگیز بسیاری دارد. همه این مزایا را با تلفن های هوشمند، لپ تاپ و تبلت های خود مشاهده کرده ایم. اما این سایر موارد نیز صادق است. بله درست است، منظور من همه چیز است.

اینترنت اشیاء در واقع یک مفهوم بسیار ساده است.  به معنای اتصال همه چیز در جهان به اینترنت.

تاریخچه اینترنت اشیا چیست؟

ایده اضافه کردن سنسورها و هوش به اشیاء اساسی در طول دهه 1980 و 1990 مورد بحث قرار گرفت (و احتمالاً برخی از نمونه های اولیه نیز به وجود آمد).  اما جدای از برخی پروژه های اولیه  پیشرفت بسیار کند بود. زیرا این فناوری آماده نبود. تراشه ها خیلی بزرگ و حجیم بودند و راهی برای ارتباط موثر اشیا وجود نداشت.

کوین اشتون عبارت اینترنت اشیا را در سال 1999 اختراع کرد.  اگرچه حداقل یک دهه دیگر طول می کشد تا این فناوری به طور گسترده استفاده شود.

افزودن برچسب های RFID  به تجهیزات گران قیمت برای کمک به ردیابی موقعیت مکانی آنها، اولین برنامه IoT بود. اما از آن زمان، هزینه افزودن سنسورها و اتصال اینترنتی به اشیاء همچنان در حال كاهش است و متخصصان پیش بینی می كنند كه این قابلیت اساسی روزی می تواند از 10 سنت هم كمتر باشد. این امر باعث می شود تقریباً همه چیز به اینترنت متصل شود.

مثالی از دستگاه اینترنت اشیاء

یک لامپ کم نور که می تواند با استفاده از یک برنامه تلفن هوشمند روشن شود یک دستگاه IoT است. همانطور که یک سنسور حرکت یا یک ترموستات هوشمند در دفتر شما  می تواند جزئی از اینترنت اشیا باشد. برخی از اشیاء بزرگتر ممکن است خود را با بسیاری از اجزای کوچکتر IoT پر کنند. مانند موتور جت که با هزاران سنسور جمع آوری و انتقال داده ها پر می شود تا کارآمد باشد. در مقیاس حتی بزرگتر، پروژه های شهرهای هوشمند در حال پر کردن کل مناطق با سنسورها هستند تا به ما در کنترل محیط کمک کنند.

اصطلاح IoT عمدتاً برای دستگاههایی مورد استفاده قرار می گیرد که می تواند مستقل از اقدامات انسانی با شبکه ارتباط برقرار كند. به همین دلیل، رایانه شخصی معمولاً یک دستگاه IoT محسوب نمی شود. یک ساعت هوشمند یا یک دستگاه پوشیدنی دیگر ممکن است به عنوان یک دستگاه IoT شمرده شود.

چرا IoT مهم است؟

برای کمک به روشن شدن این مساله، درک مزایای اتصال چیزها به اینترنت مهم است. چرا ما حتی می خواهیم همه چیز را به اینترنت وصل کنیم؟

هنگامی که چیزی به اینترنت متصل است، به این معنی است که می تواند اطلاعات ارسال کند یا اطلاعات دریافت کند. یا هر دو مورد. این توانایی ارسال و یا دریافت اطلاعات باعث می شود همه چیز هوشمندانه باشد.

بیایید به عنوان نمونه از تلفن های هوشمند استفاده کنیم. در حال حاضر شما می توانید به هر آهنگ در جهان گوش دهید. اما به این دلیل نیست که تلفن شما در واقع هر آهنگ در جهان را دارد که روی آن ذخیره شده است. به این دلیل است که هر آهنگ در جهان در جای دیگری ذخیره می شود.  اما تلفن شما می تواند اطلاعاتی ارسال کند (با درخواست آن آهنگ) و سپس اطلاعات دریافت کند (پخش کردن آن آهنگ از طریق تلفن شما).

در اینترنت اشیاء ، همه مواردی که به اینترنت وصل می شوند را می توان در سه دسته قرار داد:

1. چیزهایی که اطلاعات را جمع می کنند و سپس آن را ارسال می کنند.
2. چیزهایی که اطلاعات را دریافت می کنند و سپس بر روی آن عمل می کنند.
3. چیزهایی که هر دو را انجام می دهند.

هر سه اینها فواید عظیمی دارند که از یکدیگر تغذیه می کنند.

1. جمع آوری و ارسال اطلاعات

این به معنی حسگرها است. حسگرها شامل سنسورهای دما، سنسورهای حرکتی، سنسورهای رطوبت، حسگرهای کیفیت هوا، حسگرهای نوری باشند. این سنسورها این امکان را به ما می دهند تا به صورت خودکار اطلاعاتی را از محیط جمع آوری کنیم. در نهایت باعث می شود که تصمیمات هوشمندانه تری بگیریم.

در مزرعه، دریافت خودکار اطلاعات در مورد رطوبت خاک می تواند دقیقاً به کشاورزان بگوید چه موقع نیاز به آبیاری محصولات زراعی دارند. کشاورز به جای آب دادن بیش از حد یا مواجه شدن با کمبود آب (که می تواند باعث گران شدن محصولات زراعی باشد)، اطمینان حاصل کند که محصولات دقیقاً مقدار مناسب آب را دریافت می کنند. پول بیشتر برای کشاورزان و بیشتر غذا برای جهان!

درست همانطور که بینایی، شنوایی، بو، لمس و سلیقه ما، انسانها را قادر می سازد تا جهان را حس کنند، سنسورها به ماشین ها اجازه می دهند تا جهان را حس کنند.

2. دریافت و عمل به اطلاعات

همه ما با گرفتن اطلاعات و سپس عملکردن نسبت به اطلاعات دریافتی آشنا هستیم. چاپگر شما سندی را دریافت می کند و آن را چاپ می کند. ماشین شما از کلیدهای اتومبیل شما سیگنالی دریافت می کند و درها باز می شوند. مثالها بی پایان است.

قدرت واقعی اینترنت اشیا هنگامی بوجود می آید که کارها می توانند هر دو مورد فوق را انجام دهند. مواردی که اطلاعات را جمع آوری کرده و آن را ارسال می کنند. همچنین اطلاعات دریافت می کنند و بر اساس آن عمل می کنند.

3. انجام هر دو

بیایید به مثال کشاورزی برگردیم. سنسورها می توانند اطلاعاتی در مورد رطوبت خاک جمع کنند تا به کشاورز بگویند چه مقدار آب برای برداشت محصول نیاز است. اما شما در واقع به کشاورز احتیاج ندارید. در عوض، سیستم آبیاری با توجه به میزان رطوبت موجود در خاک، می تواند بطور خودکار در صورت نیاز روشن شود.

شما می توانید یک قدم فراتر نیز بردارید. اگر سیستم آبیاری از اتصال به اینترنت اطلاعاتی در مورد وضعیت آب و هوا دریافت کند، می تواند بداند که باران می بارد و تصمیم بگیرد امروز محصول را آبیاری نکند.

این فقط یک نوع حسگر است. سنسورهای دیگری مانند نور، کیفیت هوا و دما را اضافه کنید و این الگوریتم ها می توانند چیزهای بیشتری کسب کنند. با ده ها، صدها، هزاران مزارع که همه این اطلاعات را جمع آوری می کنند کار کنید. در نهایت این الگوریتم ها می توانند بینشی باورنکردنی از چگونگی رشد بهتر محصولات زراعی ایجاد کنند و به تغذیه جمعیت رو به رشد جهان کمک کنند.

IoT  به کسب و کارها و افراد این امکان را می دهد به 99 درصد از اشیاء و محیط هایی که در دسترس اینترنت هستند، کنترل بیشتری داشته باشند. با انجام این کار، IoT به مشاغل و افراد این امکان را می دهد تا با دنیای پیرامون خود ارتباط بیشتری داشته و کارهای سطح بالاتری را انجام دهند.

گستردگی اینترنت اشیا چقدر است؟

شرکت تحلیلگر فناوری IDC  پیش بینی کرده است که در کل تا سال 2025، 41.6 میلیارد دستگاه IoT متصل وجود داشته باشد. همچنين پیش بینی می شود صنعت خودرو سازی پیشگام استفاده از این فناوری باشد. اما احتمالا ما شاهد ساختن خانه هاي هوشمند و دستگاه هاي پوشيدني در آينده نزديك نیز باشیم.

یکی دیگر از تحلیلگران فناوری، گارتنر، پیش بینی کرده است که بخش های بنگاه اقتصادی و خودروسازی امسال 5.8 میلیارد دستگاه را در اختیار خواهد داشت که تقریباً چهار برابر سال 2019 است. دستگاه های امنیتی ، در قالب شناسایی متجاوز و دوربین های وب دومین استفاده از دستگاه های IoT خواهند بود. اتوماسیون ساختمان،  مانند روشنایی، سریعترین بخش در حال رشد خواهد بود و پس از آن خودرو  و مراقبت های بهداشتی پیشرو در این صنعت هستند.

اینترنت اشیا چگونه کار می کند؟

این دستگاه ها از پروتکل اینترنت (IP) استفاده می کنند. همان پروتکل که کامپیوترها را در سراسر جهان شناسایی می کند و به آنها امکان برقراری ارتباط با یکدیگر را می دهد. هدف از اینترنت چیزها داشتن دستگاههایی است که خود به خود در زمان واقعی گزارش می دهند. کارایی را بهبود می بخشند و اطلاعات مهم را با سرعت بیشتری نسبت به یک سیستم بسته به مداخله انسان در دسترس قرار می دهند.

مزایای اینترنت اشیاء برای مصرف کنندگان چیست؟

IoT قول می دهد خانه ها، دفاتر و وسایل نقلیه ما را باهوش تر، قابل اندازه گیری و … پرتحرک تر کند. سیستم های امنیتی خانگی نظارت بر اتفاقات داخل و خارج یا مشاهده و گفتگو با بازدید کنندگان را آسان تر می کنند. در همین حال، ترموستات هوشمند می تواند به ما کمک کند تا خانه هایمان را قبل از بازگشت به خانه گرم کنیم و لامپ های هوشمند می توانند زمانی که خارج از خانه هستیم روشن شوند و به نظر برسد که ما داخل خانه هستیم.

سنسورها می توانند به ما كمك كنند تا بفهمیم كه محیط ما چه سر و صدایی دارد و یا آلوده است. اتومبیل های خودران و شهرهای هوشمند می توانند نحوه ساخت و مدیریت فضاهای عمومی خود را تغییر دهند.

اینترنت اشیا وعده داده است که طیف گسترده ای از زمینه ها را تغییر دهد. به عنوان مثال، در پزشکی، دستگاه های متصل می توانند به متخصصان پزشکی در نظارت بر بیماران در داخل و خارج از یک بیمارستان کمک کنند. سپس رایانه ها می توانند داده ها را ارزیابی كنند تا پزشكان بتوانند درمان را تنظیم كنند و نتایج بیمار را بهبود بخشند.

اینترنت اشیاء در حال تغییر طیف وسیعی از زمینه ها است، از پزشکی گرفته تا برنامه ریزی شهری، تا جمع آوری داده های مصرف کننده.

زمینه دیگری که تحول را نیز تجربه می کند، برنامه ریزی شهری است. به عنوان مثال، هنگامی که سنسورهایی که دارای آدرس IP هستند در زیر خیابان شلوغی قرار می گیرند ، مقامات شهری می توانند در مورد تاخیرها یا تصادفات بعدی هشدار دهند. در همین حال، سطل های زباله هوشمند می توانند هنگام پر شدن به شهرداری اطلاع دهند.  بنابراین مسیرهای جمع آوری زباله را بهینه می کنند.

با ردیابی رفتار مصرف کننده در داخل یک فروشگاه، یک خرده فروش می تواند از لحاظ تئوریک توصیه های مناسب محصولات را ارائه دهد که باعث افزایش اندازه کلی فروش می شود.

مانند همه سؤالات مربوط به اطلاعات شخصی نگرانی های مربوط به حریم خصوصی وجود دارد که باید در مورد اینترنت اشیاء به آن توجه کرد. این فناوری بسیار سریعتر از محیط نظارتی پیشرفت کرده است.  بنابراین خطرات احتمالی نظارتی برای شرکت هایی وجود دارد که همچنان به گسترش طیف وسیعی از دستگاههای متصل به اینترنت ادامه می دهند. با این حال، بسیاری از این نوآوری ها می توانند پیامدهای عمده ای بر حریم شخصی ما داشته باشند.

اینترنت اشیاء و خانه های هوشمند

خانه هوشمند مجموعه ای از خانه است که در آن وسایل و دستگاههای دارای اینترنت قادر به کنترل خودکار از راه دور با استفاده از یک وسیله شبکه ای هستند.  برای مصرف کنندگان، خانه هوشمند احتمالاً خانه ای است که وسایل آن از طریق اینترنت کار می کنند و با آن ها در تماس هستند. این زمینه ای است که شرکت های بزرگ فناوری (به ویژه آمازون ، گوگل و اپل) به سختی در حال رقابت هستند.

در این خانه ها می توان از درب های هوشمند، لامپ های کم نور، دوربین، ترموستات و یخچال هوشمند استفاده کرد. اما علاوه بر نشان دادن اشتیاق شما به استفاده از وسایل جدید، یک عامل جدی تر برای استفاده از خانه هوشمند وجود دارد. آنها ممکن است بتوانند با آسان کردن نگه داشتن افراد مسن و مستقل در خانه خود، با ایجاد ارتباط با خانواده و پرستاران آن ها، نظارت بر نحوه نگهداری آنها و با خبر شدن از وضعیت آن ها را ممکن سازند.

امنیت اینترنت اشیا

امنیت یکی از بزرگترین مسائل مربوط به IoT است. این سنسورها در بسیاری از موارد داده های بسیار حساس را جمع آوری می کنند. مثلاً آنچه در خانه خود می گویید و انجام می دهید. حفظ امنیت برای اعتماد مصرف کننده بسیار حیاتی است. اما تاکنون سابقه امنیتی IoT بسیار ضعیف بوده است. بسیاری از دستگاه های IoT به اصول اولیه امنیت نظیر رمزگذاری داده ها در هنگام ترانزیت و در حالت استراحت فکر نمی کنند.

در نرم افزارها، به طور مرتب نقص هایی کشف می شود. هکرها اکنون به طور جدی دستگاههای IoT مانند روتر و وب کم را هدف قرار می دهند. زیرا عدم امنیت ذاتی آنها باعث می شود تا آنها به راحتی هک شوند. محققان 100000 وب کم را یافتند که می توان با سهولت هک کرد.  در حالی که برخی از ساعت های هوشمند متصل به اینترنت برای کودکان حاوی آسیب پذیری های امنیتی است که به هکرها اجازه می دهد تا محل سکونت کاربر را ردیابی کنند، مکالمات را شنود کنند یا حتی با کاربر ارتباط برقرار کنند.

همه این موارد در تجارت نیز صادق است. حتی سهم بیشتری از هک نیز دارند. اتصال ماشین آلات صنعتی به شبکه های IoT خطر احتمالی هکرها را برای کشف و حمله به این دستگاه ها افزایش می دهد. جاسوسی صنعتی یا حمله مخرب به زیرساخت های مهم هر دو از خطرات بالقوه هستند. این بدان معناست که مشاغل باید اطمینان حاصل کنند که این شبکه ها منزوی و محافظت شده اند و رمزگذاری اطلاعات با امنیت سنسورها، دروازه ها و سایر اجزای آن یک ضرورت است.

IoT  شکاف بین دنیای دیجیتال و دنیای فیزیکی را از بین می برد. به این معنی که هک شدن دستگاه ها می تواند عواقب خطرناکی در دنیای واقعی داشته باشد. هک شدن به سنسورهای کنترل دما در یک نیروگاه می تواند اپراتورها را در تصمیم گیری فاجعه بار فریب دهد. هک شدن کنترل یک اتومبیل بدون راننده نیز می تواند به فاجعه ختم شود.

حریم خصوصی و اینترنت اشیا

IoT  با داشتن سنسورها داده هایی را برای هر کاری که انجام می دهید جمع آوری می کند. به خانه هوشمند برویم. این فناوری می تواند بگوید چه زمانی از خواب بیدار می شوید (هنگامی که دستگاه قهوه هوشمند فعال شده است) و چقدر خوب دندان های خود را مسواک می زنید (به لطف مسواک هوشمند شما). چه ایستگاه رادیویی را گوش می دهید (به لطف بلندگوی هوشمند شما)، چه نوع غذایی را می خورید (به لطف اجاق گاز هوشمند یا یخچال شما). چه کسی به شما مراجعه کرده و از خانه شما می گذرد (به لطف درب هوشمند شما).

اتفاقی که برای این داده ها می افتد یک موضوع حیاتی مهم برای حفظ حریم خصوصی است. همه شرکت های خانه هوشمند مدل کسب و کار خود را در بر اساس برداشت و فروش داده های شما ایجاد نمی کنند، اما برخی از آنها چنین می کنند.

لازم به یادآوری است که داده های IoT می توانند با سایر بیت های داده ها ترکیب شوند تا تصویری شگفت آور و دقیق از شما ایجاد کنند. تعجب آور است که می توان در مورد یک شخص از  قرائت چند حسگر مختلف چیزهای زیادی را پیدا کرد. در یک پروژه، یک محقق دریافت که با تجزیه و تحلیل نمودار داده ها فقط با بررسی میزان مصرف انرژی منزل، میزان منواکسید کربن و دی اکسید کربن، دما و رطوبت در طول روز می توانند مشخص کنند شخص برای شام چه غذایی مصرف کرده است.

اینترنت اشیا و داده ها

یک دستگاه IoT به احتمال زیاد حاوی یک یا چند سنسور است که از آن برای جمع آوری داده استفاده می کند. آنچه که این سنسورها جمع می کنند به دستگاه و وظیفه آن بستگی دارد. سنسورهای داخل ماشین آلات صنعتی ممکن است دما یا فشار را اندازه گیری کنند. یک دوربین امنیتی ممکن است دارای سنسور ضبط فیلم همراه با صدا باشد. تمام این داده های حسگرها باید در جایی ارسال شوند. این بدان معناست که دستگاه های IoT  نیاز به انتقال داده ها دارند و این کار را از طریق Wi-Fi ،4G ،5G  و موارد دیگر انجام می دهند.

IDC  گفته است میزان داده های ایجاد شده توسط دستگاه های IoT به سرعت در چند سال آینده رشد خواهد کرد. به گفته وی، بیشتر داده ها با نظارت ویدیویی تولید می شوند. اما سایر کاربردهای صنعتی و پزشکی به مرور زمان داده های بیشتری تولید می کنند.

هواپیمای بدون سرنشین همچنین محرک بزرگی در ایجاد داده با استفاده از دوربین خواهد بود. با نگاهی دقیق تر، اتومبیل های خودران نیز مقادیر زیادی از داده های حسگر از جمله صدا و فیلم و همچنین داده های تخصصی تر حسگر خودرو را تولید می کنند.

اینترنت اشیاء و شهرهای هوشمند

با پخش تعداد زیادی سنسور در سطح شهر، برنامه ریزان می توانند اطلاعات را از آنچه اتفاق می افتد زودتر از زمانی که اتفاق می افتند دریافت کنند. در نتیجه، پروژه های شهرهای هوشمند از ویژگی اصلی IoT  است. شهرها در حال حاضر مقدار زیادی داده (از دوربین های امنیتی و حسگرهای محیطی) تولید می کنند و در حال حاضر دارای شبکه های بزرگ زیرساختی هستند. پروژه های IoT با هدف اتصال این موارد و سپس افزودن اطلاعات بیشتر به سیستم هستند.

یک طرح می تواند بخش خدمات منطقه ای را با استفاده از سنسورها برای کمک به سالمندان درگیر کند. در حالی که دیگری می تواند تشخیص دهد آیا خیابان خیلی شلوغ شده است و گزینه های دیگری برای ماشین ها فراهم می کند.

توانایی درک بهتر نحوه عملکرد یک شهر باید به برنامه ریزان اجازه دهد تغییرات ایجاد کنند و بر نحوه بهبود زندگی ساکنان نظارت داشته باشند.

شرکت های بزرگ فناوری، پروژه های شهرهای هوشمند را به عنوان منطقه ای بالقوه عظیم می بینند. و بسیاری از جمله اپراتورهای تلفن همراه و شرکت های شبکه ای را در حال حاضر برای مشارکت در نظر گرفته اند.

داده های IoT و هوش مصنوعی

دستگاه های IoT مقادیر زیادی از داده ها را تولید می کنند. این ممکن است اطلاعاتی در مورد دمای موتور یا اینکه آیا یک درب باز یا بسته است باشد. تمام این داده های IoT باید جمع آوری، ذخیره و تجزیه و تحلیل شود. یکی از راه هایی که شرکت ها از این داده ها بیشترین استفاده را می کنند ، تبدیل آن به سیستم های هوش مصنوعی (AI) است که داده IoT را می گیرد و از آنها برای پیش بینی استفاده می کند.

به عنوان مثال ، گوگل یک سیستم هوش مصنوعی را بر عهده سیستم خنک کننده مرکز داده خود قرار داده است. هوش مصنوعی از داده های گرفته شده از هزاران سنسور  IoT، که در شبکه های عمیق تغذیه می شوند ، استفاده می کند و پیش بینی می کند که انتخاب های مختلف چگونه بر مصرف انرژی آینده تأثیر خواهند گذاشت. با استفاده از یادگیری ماشین و هوش مصنوعی، گوگل توانسته است مراکز داده خود را کارآمدتر کند و گفته که همین فناوری می تواند در سایر تنظیمات صنعتی استفاده شود.

آینده اینترنت اشیا

از آنجا که قیمت سنسورها همچنان رو به کاهش است، افزودن دستگاه های بیشتری به IoT مقرون به صرفه می شود. اکثر شرکت هایی که با IoT درگیر هستند در حال حاضر در مرحله آزمایشی هستند. به دلیل اینکه فناوری لازم مانند فناوری حسگر ، 5G و آنالیز مبتنی بر یادگیری ماشین  هنوز خود در مرحله اولیه توسعه قرار دارند. بدون استانداردها، وعدم پیشرفت درمورد امنیت، ما احتمالاً در چند سال آینده شاهد نقض امنیتی بزرگ IoT خواهیم بود.

در مقاله بعدی پیشرفت اینترنت اشیا تا به امروز را بررسی می کنیم.