در چند سال گذشته، اینترنت اشیا به یکی از مهم‌ترین فناوریهای قرن بیست و یکم تبدیل شده است. اکنون که می‌توانیم اشیاء روزمره مانند وسایل آشپزخانه، کلید و پریزها، ترموستات‌ها، سیستم امنیتی و … را از طریق دستگاه‌های تعبیه‌شده به اینترنت متصل کنیم، ارتباط یکپارچه بین افراد، فرآیندها و اشیا امکان‌پذیر است. هنگامی که افراد برای یافتن تعریفی جامع و کامل از اینترنت اشیاء در مرورگر گوگل جستجو می‌کنند معمولاً با تعریف‌های بسیار فنی و پیچیده رو به رو می‌شوند. اما جای نگرانی نیست در این مقاله شما را با تعریفی جامع به همراه مزایا و معایب اینترنت اشیاء و پیشنهاداتی در این باره همراه می‌کنیم. در ادامه تعریفی ساده از اینترنت اشیا ارائه می‌دهیم.
اینترنت اشیا چیست به زبان ساده
اینترنت اشیا (Internet of Things) به شبکه‌ای از اشیا فیزیکی متصل به یکدیگر از طریق اینترنت اشاره دارد. این اشیا می‌توانند هر نوع دستگاه یا سنسوری باشند که قابلیت ارتباط و تبادل داده را داشته باشند. هدف اصلی اینترنت اشیا، ایجاد یک بستر ارتباطی بین اشیا و امکان جمع‌آوری، تحلیل و به اشتراک گذاری داده‌های تولید شده توسط این اشیا است. مسلماً تمام افرادی که در حال مطالعه این مقاله هستند، از طریق موبایل، تبلت، کامپیوتر و لب تاپ این کار را انجام می‌دهند و حتما به اینترنت متصل است. اتصال به اینترنت این روزها به یک امر تقریباً عادی تبدیل شده است اما حقیقتاً امری شگفت انگیز می‌باشد که امکانات فراوانی را نسبت به نسل قبلی ارتباطات در اختیار ما می‌گذارد. به گونه‌ای که امروزه موبایل، لب‌تاپ و اغلب گجت‌های دیگر در صورت عدم اتصال به اینترنت، بی کاربرد به نظر می‌رسند. اتصال به اینترنت نه تنها برای دستگاهای نام برده اهمیت دارد، بلکه این موضوع برای چیزها دیگر هم صادق است. برخی از کاربردهای معروف اینترنت اشیا شامل خانه هوشمند، ساختمان هوشمند، صنایع هوشمند، پارکینگ هوشمند، حمل و نقل هوشمند و … است.
تاریخچه اینترنت اشیا
تاریخچه اینترنت اشیا برمی‌گردد به دهه ۱۹۹۰ و پیش از آن، که مفهوم “شبکه‌های ماشین به ماشین” (Machine-to-Machine Networks) مطرح شد. در ابتدا، این شبکه‌ها برای اتصال و مبادله اطلاعات بین دستگاه‌های خودکار و صنعتی استفاده می‌شدند. اما با گسترش شبکه‌های اینترنت و رشد فناوریهای بی‌سیم، مفهوم “اینترنت اشیا” متولد شد. در سال ۱۹۹۹، کوین اشتون، یکی از بنیانگذاران شرکت Auto-ID Center در دانشگاه MIT، ایدهٔ استفاده از تکنولوژی RFID (شناسایی با فرکانس رادیویی) برای اتصال اشیا به اینترنت را مطرح کرد.وی از این مفهوم برای توصیف ارتباط بین اشیا در شبکه‌ای هوشمند استفاده کرد که قادر به جمع‌آوری، تبادل و تحلیل اطلاعات در زمان واقعی است. در سال ۲۰۰۵، اصطلاح IoT توسط کوین اشتون در یک ارائهٔ عمومی استفاده شد و از آن پس، مفهوم IoT به تدریج در حوزهٔ فناوری و ارتباطات شناخته شد. با پیشرفت تکنولوژی‌های بی‌سیم، حسگرها و دستگاه‌های هوشمند، امکان اتصال هر نوع اشیا به اینترنت فراهم شد. در سال‌های بعد، توسعه IoT به صورت گسترده‌تری ادامه یافت. شرکت‌های فناوری بزرگ مانند IBM، Cisco، و Intel به توسعه استانداردها و فناوریهای مرتبط با IoT پرداختند. همچنین، رشد سریع اینترنت بی‌سیم و شبکه‌های سلولی، امکان اتصال همه اشیا به یکدیگر و به اینترنت را فراهم کرد. امروزه، IoT در بسیاری از صنایع و زمینه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. از خانه‌های هوشمند و شهرهای هوشمند تا خودروهای هوشمند و سیستم‌های بهداشتی، اینترنت اشیا به طور گسترده در حال استفاده است و باعث تحولات عمده‌ای در زندگی روزمره ما شده است.
عملکرد اینترنت اشیا
1. سنسورها و دستگاه‌ها:دستگاه‌های مختلفی که در IoT شرکت می‌کنند، می‌توانند سنسورها، دستگاه‌های کنترلی یا دستگاه‌های هوشمند باشند. سنسورها اطلاعات محیطی را مانند دما، رطوبت، فشار و … اندازه‌گیری می‌کنند. دستگاه‌های کنترلی قابلیت کنترل و عملکرد بر روی دستگاه‌های دیگر را دارند و دستگاه‌های هوشمند قابلیت پردازش و ارسال اطلاعات را دارند.
2. جمع‌آوری و ارسال اطلاعات: دستگاه‌های IoT اطلاعاتی که توسط سنسورها یا دستگاه‌های کنترلی جمع‌آوری می‌شود را تحلیل و پردازش می‌کنند. سپس این اطلاعات را به صورت دیجیتالی به سرورها یا سرویس‌های ابری ارسال می‌کنند.
3. تحلیل و پردازش اطلاعات:سرورها یا سرویس‌های ابری اطلاعات دریافت شده را تحلیل و پردازش می‌کنند. این تحلیل می‌تواند شامل استخراج الگوها، تشخیص رویدادها یا اعمال قوانین خاص باشد.
4. عملکرد و کنترل: بر اساس نتایج تحلیل و پردازش، دستگاه‌های IoT می‌توانند دستورات کنترلی را دریافت کنند و عملکرد خاصی را انجام دهند. مثلا روشن و خاموش کردن یک دستگاه، تغییر وضعیت یک سیستم یا ارسال هشدارها و اعلان‌ها.
5. تعامل با کاربر: این تعامل می‌تواند از طریق برنامه‌های کاربردی موبایل، وب سایت‌ها، رابط‌های کاربری مثل دستیار صوتی هوشمند یا تجهیزات کنترلی مثل کلید هوشمند صورت بگیرد.
معماری اینترنت اشیا در لایه‌ها
معماری اینترنت اشیا شامل سه لایه اصلی است:
1. لایه حسگرها و دستگاه‌ها:در این لایه، حسگرها و دستگاه‌های مختلفی وجود دارند که قادر به جمع‌آوری داده‌ها از محیط اطراف خود هستند. این دستگاه‌ها می‌توانند حسگرهای مختلفی مانند حسگرهای دما، رطوبت، نور، شتاب‌سنج و … را شامل شوند.
2. لایه شبکه: در این لایه، داده‌های جمع‌آوری شده توسط دستگاه‌ها به شبکه ارسال می‌شوند. این شبکه می‌تواند شبکه‌های بی‌سیم مانند Wi-Fi، بلوتوث و … و یا شبکه‌های سیمی مانند اینترنت ثابت یا شبکه‌های سلولی باشد.
3. لایه ابری: در این لایه (Cloud)، داده‌های جمع‌آوری شده توسط دستگاه‌ها به سرورها یا سرویس‌های ابری ارسال می‌شوند. در اینجا، داده‌ها پردازش و تحلیل می‌شوند و اطلاعات مفید استخراج می‌شود. همچنین، این لایه قادر به ارسال دستورات به دستگاه‌ها برای کنترل و عملکرد آنها است.
کاربردهای اینترنت اشیا در ایران و جهان
اینترنت اشیا در صنعت
اینترنت اشیا در هوشمندسازی صنایع و تولید مورد استفاده قرار می‌گیرد. با استفاده از سنسورها، دستگاه‌های هوشمند و شبکه‌های ارتباطی، فرآیندهای تولید، نظارت و کنترل ماشین‌آلات و تجهیزات بهبود می‌یابد. این کاربرد شامل تحلیل داده‌ها، پیش‌بینی خرابی تجهیزات، بهبود بهره‌وری و کاهش هزینه‌ها می‌شود.
شهر هوشمند و اینترنت اشیا
با استفاده از اینترنت اشیا، شهرها به شهرهای هوشمند تبدیل می‌شوند. سنسورها و دستگاه‌های هوشمند در سراسر شهر اطلاعات مربوط به ترافیک، نورپردازی، مدیریت پارکینگ، مصرف انرژی و مدیریت پسماند را جمع‌آوری و به صورت هوشمند مدیریت می‌کنند. این کاربرد باعث بهبود امنیت، کیفیت زندگی و بهره‌وری منابع شهری می‌شود.
اینترنت اشیا در خانه هوشمند
اشیا هوشمند در خانه مانند سیستم‌های روشنایی، گرمایش، سیستم‌های امنیتی، دستگاه‌های الکترونیکی و سایر وسایل خانگی به شبکه اتصال می‌یابند. اینترنت اشیا در خانه هوشمند کاربردهایی مانند کنترل از راه دور، افزایش امنیت، بهینه‌سازی مصرف انرژی و خدمات خانه هوشمند را فراهم می‌کند.
اینترنت اشیا در پزشکی
در حوزه بهداشت و سلامت، این فناوری می‌تواند مانیتورینگ و پیش‌بینی وضعیت سلامتی فرد را فراهم کند. سنسورها، دستگاه‌های پوشیدنی و دستگاه‌های پزشکی هوشمند اطلاعاتی مانند ضربان قلب، فشار خون، سطح فعالیت و دما را اندازه‌گیری کرده و به پزشکان و فرد خود اطلاع می‌دهد.
کشاورزی هوشمند و اینترنت اشیا
با استفاده از IoT، کشاورزان می‌توانند بهبود بهره‌وری و کاهش هدررفت منابع را در فعالیت‌های کشاورزی داشته باشند. سنسورها، دستگاه‌های هوشمند و سیستم‌های آبیاری هوشمند به مانند کنترل آبیاری، کشت بهینه، پیش‌بینی شرایط جوی و نظارت بر سلامت گیاهان را امکان‌پذیر می‌سازد.
اینترنت اشیا در حمل و نقل هوشمند
این فناوری در حوزه حمل و نقل می‌تواند باعث بهبود امنیت و کارایی ماشین‌ها و شبکه‌های حمل و نقل شود. خودروهای هوشمند، سیستم‌های راهنمایی ترافیک، سیستم‌های پارکینگ هوشمند و تحلیل داده‌های حمل و نقل هوشمند با استفاده از اینترنت اشیا امکان‌پذیر می‌شوند.
اینترنت اشیا در کامپیوتر
اینترنت اشیا (IoT) در علوم کامپیوتر به شبکه‌ای از دستگاه‌های فیزیکی اطلاق می‌شود که از طریق اینترنت به هم متصل شده‌اند و با یکدیگر داده تبادل می‌کنند. این دستگاه‌ها می‌توانند شامل حسگرها، لوازم خانگی هوشمند، دوربین‌ها و حتی خودروها باشند که با استفاده از نرم‌افزار و سخت‌افزار خاص، اطلاعات محیطی را جمع‌آوری و به سرورهای مرکزی یا رایانش ابری ارسال می‌کنند تا پردازش و تصمیم‌گیری انجام شود.
اینترنت اشیا (IoT) چگونه کار می‌کند
اینترنت اشیا (IoT) با اتصال دستگاه‌های فیزیکی به اینترنت و امکان تبادل داده میان آنها و سرورهای مرکزی کار می‌کند. این دستگاه‌ها معمولاً به حسگرها، پردازنده‌ها و ماژول‌های ارتباطی (مانند Wi-Fi یا بلوتوث) مجهز هستند که داده‌های محیطی مانند دما، فشار، حرکت یا موقعیت را جمع‌آوری می‌کنند. این داده‌ها از طریق شبکه به یک سیستم مرکزی یا پلتفرم ابری ارسال می‌شوند، جایی که پردازش، تحلیل و ذخیره‌سازی انجام می‌گیرد. بر اساس نتایج تحلیل، سیستم می‌تواند تصمیماتی خودکار بگیرد یا هشدارهایی به کاربر ارسال کند. این چرخه ارتباط و پردازش باعث می‌شود دستگاه‌ها به‌صورت هوشمند عمل کنند و بدون دخالت انسان، با محیط یا سایر سیستم‌ها تعامل داشته باشند.
آینده IoT
آینده IoT به سمت اتصال همه جانبه اشیا، استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، شهرهای هوشمند، بهداشت و سلامت هوشمند، خودروهای هوشمند و تحولات صنعتی هدایت می‌شود. این فناوری پتانسیل بسیاری برای تغییر روش زندگی، بهبود عملکرد صنایع و ارائه خدمات هوشمندتر را داراست. همچنین آینده اینترنت اشیا (IoT) بسیار وسیع و پرچالش است و همچنان در حال توسعه است. در آینده، انتظار می رود که تعداد دستگاه های متصل به اینترنت به طور چشمگیری افزایش یابد و این شبکه از اشیا متصل به هم، اطلاعات بیشتری را جمع آوری و به اشتراک بگذارد. هرچند که IoT با فرصت‌های بسیاری همراه است، اما چالش‌هایی نیز دارد. امنیت، حفظ حریم خصوصی و مدیریت حجم عظیمی از داد ها از جمله چالش‌های مهمی هستند که باید در آینده مورد توجه قرار گیرند.
مزایای اینترنت اشیا (IoT)
افزایش بهره‌وری و کارایی: دستگاه‌های متصل به IoT می‌توانند وظایف تکراری یا نظارتی را به‌صورت خودکار انجام دهند و باعث صرفه‌جویی در زمان و انرژی شوند. در صنایع، IoT به بهینه‌سازی فرآیند تولید، کاهش خطای انسانی و مدیریت بهتر منابع کمک می‌کند.
پایش و کنترل لحظه‌ای: اینترنت اشیا امکان نظارت لحظه‌ای بر وضعیت دستگاه‌ها، محیط‌ها یا انسان‌ها را فراهم می‌کند. به‌عنوان مثال، در کشاورزی هوشمند می‌توان دمای خاک یا رطوبت هوا را در زمان واقعی اندازه‌گیری و بر اساس آن تصمیم‌گیری کرد.
کاهش هزینه‌ها: با هوشمندسازی سیستم‌ها، بسیاری از هزینه‌های تعمیر، نگهداری یا مصرف انرژی کاهش می‌یابد. مثلاً سیستم گرمایشی هوشمند فقط زمانی فعال می‌شود که حضور انسان در محیط تشخیص داده شود.
افزایش امنیت و ایمنی: دستگاه‌های IoT مثل دوربین‌های نظارتی، سنسورهای دود یا گاز، و هشداردهنده‌های حرکتی می‌توانند در ارتقای امنیت منازل، ساختمان‌ها و تأسیسات حیاتی مؤثر باشند.
تصمیم‌گیری مبتنی بر داده: داده‌هایی که توسط دستگاه‌های IoT جمع‌آوری می‌شوند، امکان تحلیل دقیق و تصمیم‌گیری هوشمند را برای سازمان‌ها و کاربران فراهم می‌کنند. این موضوع باعث افزایش دقت در مدیریت و برنامه‌ریزی می‌شود.
ارتقای کیفیت زندگی: در زندگی روزمره، IoT با ابزارهایی مانند ساعت‌های هوشمند، خانه‌های هوشمند، خودروهای متصل و مراقبت‌های سلامت از راه دور، تجربه‌ای راحت‌تر، ایمن‌تر و کارآمدتر برای کاربران فراهم می‌کند.
پشتیبانی از توسعه پایدار: اینترنت اشیا با بهینه‌سازی مصرف انرژی، کاهش ضایعات و کنترل بهتر منابع طبیعی، می‌تواند نقش مؤثری در حفاظت از محیط زیست و تحقق اهداف توسعه پایدار ایفا کند.
معایب اینترنت اشیاء
نبود استانداردهای جهانی (سازگاری): یکی از چالش‌های اصلی اینترنت اشیا، نبود استاندارد بین‌المللی یکپارچه برای سازگاری میان دستگاه‌ها و پروتکل‌های مختلف است. این موضوع می‌تواند باعث بروز اختلال در عملکرد تجهیزات و دشواری در یکپارچه‌سازی آنها شود.
پیچیدگی سیستم‌ها: سیستم‌های اینترنت اشیا به دلیل ارتباط مستمر و چندلایه میان دستگاه‌ها، دارای ساختاری پیچیده هستند. در چنین محیط‌هایی احتمال بروز خطا، ارسال پیام‌های تکراری یا ناهماهنگ، و اختلال در فرآیندهای خودکار بالا می‌رود.
تهدید حریم خصوصی: داده‌هایی که توسط دستگاه‌های IoT جمع‌آوری می‌شوند، اغلب اطلاعات حساس کاربران هستند. در نبود رمزگذاری مناسب یا سیاست‌های دقیق امنیت داده، این اطلاعات ممکن است در معرض سوءاستفاده قرار گیرند.
آسیب‌پذیری در برابر حملات سایبری (ایمنی): اتصال دائم دستگاه‌ها به اینترنت آنها را به هدفی جذاب برای هکرها تبدیل می‌کند. در صورت نفوذ به سیستم‌های خانگی یا صنعتی، اطلاعات شخصی، مالی یا حتی زیرساختی می‌توانند دزدیده یا دستکاری شوند و خسارات سنگینی به بار آید.
