اینترنت اشیا

اینترنت اشیا (IoT) شبکه ای از دستگاه های هوشمند متصل بهم است که تغییرات لحظه ای یک پارامتر را دائما بین افرادی که به آنها دسترسی دارند جابجا می‌کند. اما فراموش نکنید خود این امر یک کابوس امنیتی است که بایستی در موارد خاص با حساسیت بالایی مورد استفاده قرار گیرد. در اینترنت اشیا شرط اصلی، اتصال هر دو سیستم فرستنده و گیرنده به اینترنت است، پس دسترسی به اینترنت شرط اولیه استفاده از این سیستم است.

طیف فوق‌العاده گسترده‌ای از «اشیا» زیر چتر اینترنت اشیا قرار می‌گیرند: نسخه‌های «هوشمند» متصل به اینترنت لوازم خانگی مانند یخچال و لامپ، دستیارهای دیجیتالی مانند ربات‌ها، حسگرهای مجهز به اینترنت که در کارخانه‌ها در مورد یک پارامتر آلارم می‌دهند و حتی حسگرهای پزشکی – بهداشتی که در بسیاری از مواقع جان بیمار را نجات می‌دهند از نمونه کاربردهای اینترنت اشیا هستند.

 اینترنت اشیا چیست؟

اینترنت اشیا، اتصال به اینترنت، پردازش و تجزیه و تحلیل داده را به دنیای اشیاء فیزیکی آورده است. در تنظیمات سازمانی، اینترنت اشیا می‌تواند همان کارایی را برای فرآیندهای تولید و سیستم‌های توزیع به ارمغان بیاورد که اینترنت مدت‌هاست برای دانش نوین به ارمغان آورده است. میلیاردها حسگر تعبیه شده مبتنی بر اینترنت در سراسر جهان مجموعه فوق العاده غنی از داده ها ایجاد کرده‌اند که شرکت ها می‌توانند از آنها برای بهبود ایمنی عملیات خود، ردیابی دارایی ها و کاهش فرآیندهای دستی استفاده کنند.

داده‌های ماشین‌ها را می‌توان برای پیش‌بینی خرابی تجهیزات استفاده کرد و به سازندگان از قبل هشدار داد و مانع توقف طولانی‌مدت تجهیزات شد. محققان همچنین می‌توانند از دستگاه‌های IoT برای جمع‌آوری داده‌ها در مورد تمایلات و رفتار مشتری استفاده کنند، اگرچه این امر ممکن است پیامدهای جدی برای حفظ حریم خصوصی و امنیت مشتریان به همراه داشته باشد.

بازار اینترنت اشیا چقدر بزرگ است؟

در یک کلام باید گفت بسیار بزرگ. Priceonomics گزارش داده است که بیش از 50 میلیارد دستگاه IoT در سال 2020 فعال بوده است و از طریق آن دستگاه ها 4.4 زتابایت داده تولید شده است. (یک زتابایت یک تریلیون گیگابایت است.) در مقایسه با سال 2013 دستگاه های IoT حدود 100 میلیارد گیگابایت تولید داده بیشتر داشته‌اند. مقدار پولی که در بازار اینترنت اشیا در حال جابجایی است به همین ترتیب خیره کننده است. برآوردها در مورد ارزش بازار در سال 2025 از 1.6 تریلیون دلار تا 14.4 تریلیون دلار متغیر است.

در پیش‌بینی بازار جهانی اینترنت اشیا، تحقیقات تحلیلی IoT پیش‌بینی می‌کند تا سال 2025 ، 27 میلیارد اتصال فعال اینترنت اشیا (به استثنای رایانه‌ها، لپ‌تاپ‌ها، تلفن‌های همراه و تبلت‌ها) وجود خواهد داشت. با این حال، این شرکت پیش‌بینی های خود را بر اساس کمبود تراشه کاهش داده است که انتظار می رود بر تعداد دستگاه های متصل اینترنت اشیا پس از سال 2023 تأثیر بگذارد.

اینترنت اشیا چگونه کار می کند؟

اولین عنصر یک سیستم اینترنت اشیا، دستگاهی است که داده ها را جمع آوری می‌کند که به دلیل اتصال به اینترنت، هر کدام یک آدرس IP دارند. پیچیدگی آن‌ها از ربات‌ها و لیفتراک‌های متحرک مستقل که محصولات را در کارخانه و انبارها جابه‌جا می‌کنند تا حسگرهای ساده‌ای که دما را بررسی می‌کنند یا نشت گاز در ساختمان‌ها را بررسی می‌کنند، را شامل می‌شود.

این دستگاه‌ها همچنین شامل دستگاه‌های شخصی مانند حسگرهای تناسب اندام هستند که بر تعداد گام‌هایی که افراد در طول روز برمی‌دارند نظارت دارند.

در مرحله بعدی در فرآیند اینترنت اشیا، داده های جمع آوری شده از دستگاه ها به یک نقطه ذخیره داده منتقل می شود. انتقال داده ها را می توان به صورت بی سیم با استفاده از طیف وسیعی از فناوری ها یا از طریق شبکه های سیمی انجام داد. داده ها را می توان از طریق اینترنت به یک مرکز داده یا فضای ابری ارسال کرد.

البته این انتقال را می توان به صورت مرحله‌ای با استفاده از دستگاه های واسطه ای جمع آوری داده هم انجام داد و اطلاعات را قالب بندی یا فیلتر کرد. در برخی موارد می‌توان داده های غیرمرتبط یا تکراری را دور ریخت و سپس داده های مهم را برای تجزیه و تحلیل بیشتر ارسال کرد.

مرحله نهایی، پردازش و تجزیه و تحلیل داده ها است که می تواند در مراکز داده یا فضای ابرها انجام شود، اما در تمامی فرآیندها، این مرحله یکسان نیست و در برخی مواقع تغییر می‌کند. به عنوان مثال در مورد کارکرد دستگاه های حیاتی مانند خاموش شدن برخی تجهیزات صنعتی در فرآیندهای شیمیایی و نفتی، تاخیر ارسال داده ها از دستگاه به مرکز داده از راه دور خسارت های جبران ناپذیری خواهد داشت. چرا که زمان رفت و برگشت ارسال داده، پردازش آن ها، تجزیه و تحلیل آن ها و دستورالعمل های اجرایی که صادر می‌شود (دریچه قبل از ترکیدن لوله ها بسته شود) ممکن است خیلی طول بکشد.

در چنین مواردی محاسبات Edge می‌تواند به کار گرفته شود، جایی که یک دستگاه لبه هوشمند می‌تواند داده‌ها را به سرعت جمع‌آوری کند، آن‌ها را در همان لحظه تجزیه و تحلیل کند و در صورت لزوم پاسخ‌ها را در کوتاه‌ترین زمان ممکن ارسال کند و در نتیجه زمان رفت و برگشت داده را به شدت کاهش دهد. دستگاه‌های Edge همچنین دارای اتصال بالادستی برای ارسال داده‌ها، پردازش و ذخیره‌سازی هستند.

تعداد فزاینده ای از موارد استفاده از محاسبات لبه که می توانند داده ها را بلافاصله بدون رفتن به فضای ابری پردازش و تجزیه و تحلیل کنند (مانند وسایل نقلیه خودران که نیاز به تصمیم گیری در چند ثانیه دارند)، به توسعه فناوری ها سرعت بخشیده‌اند.

نمونه هایی از دستگاه های اینترنت اشیا

اساساً، هر دستگاهی که بتواند اطلاعات مربوط به دنیای فیزیکی را جمع آوری و انتقال دهد، می تواند در اکوسیستم اینترنت اشیا قرار گیرد. لوازم خانگی هوشمند، برچسب های RFID و سنسورهای صنعتی چند نمونه از این موارد هستند. این سنسورها می‌توانند طیف وسیعی از عوامل از جمله دما و فشار را در سیستم‌های صنعتی، وضعیت قطعات حیاتی در ماشین‌آلات، علائم حیاتی بیمار، استفاده از آب و برق و بسیاری از امکانات دیگر را کنترل کنند.

ربات‌های کارخانه‌ای، وسایل نقلیه خودران و روبات‌هایی که محصولات را در محیط‌های صنعتی و انبارها جابه‌جا می‌کنند را می‌توان در حیطه اینترنت اشیا در نظر گرفت. شهرداری‌هایی که در حال کاوش در اکوسیستم‌های شهرهای هوشمند هستند، از اینترنت اشیا و حسگرهای ماشین به ماشین (M2M) برای فعال کردن برنامه‌هایی مانند نظارت بر ترافیک، مدیریت نور خیابان و پیشگیری از جرم از طریق فید دوربین استفاده می‌کنند.

نمونه های بیشتر هم شامل پوشیدنی های تناسب اندام و سیستم های امنیتی خانه می‌شوند. حتی در برخی موارد ممکن است گوشی هوشمند خود را یک کامپیوتر جیبی تصور کنید و اطلاعات مربوط به موقعیت مکانی و رفتاری خود را به روش‌های مشابه اینترنت اشیا به سرویس‌های پشتیبان ارسال کنید.

مدیریت دستگاه اینترنت اشیا

به منظور کار با این تجهیزات، تمامی آنها باید احراز هویت شوند، تنظیمات آنها به اساس پروتکل یک مرکز داده صورت گیرد و عملکرد آنها نظارت شود، همچنین در صورت لزوم به روز رسانی شوند. در بسیاری از موارد، همه این اقدامات در چارچوب سیستم‌های اختصاصی یک فروشنده اتفاق می‌افتد و یا اصلاً اتفاق نمی‌افتد که در نهایت ممکن است برای کاربر خطرات درز اطلاعات به همراه داشته باشد. اما اطلاعات حوزه صنعت در حال پیاده سازی انتقال داده ها در یک سیستم مدیریتی مبتنی بر استاندارد است که به دستگاه‌های IoT اجازه می‌دهد تا در ارتباط با هم کار کنند و اطمینان حاصل می‌کند که اگر دستگاهی خارج از این سیستم فعالیت کند دچار نشت اطلاعاتی خواهد شد.

استانداردها و پروتکل های ارتباطی اینترنت اشیا

وقتی دستگاه‌های اینترنت اشیا با دیگر دستگاه‌ها در ارتباط هستند، می‌توانند از استانداردها و پروتکل‌های ارتباطی متنوعی استفاده کنند که بسیاری از آنها برای دستگاه‌هایی با قابلیت‌های پردازش محدود یا مصرف انرژی کم طراحی شده‌اند. برخی از این موارد را قطعا شنیده اید، برای مثال Wi-Fi یا بلوتوث، اما بسیاری از موارد دیگر تنها به دنیای اینترنت اشیاء مرتبط هستند. به عنوان مثال، ZigBee یک پروتکل ارتباطات آسان بی سیم است که در فواصل کوتاه به کار گرفته می‌شود، در حالی که انتقال تله متری صف پیام (MQTT) یک پروتکل پیام رسانی اشتراکی برای دستگاه هایی است که توسط شبکه های غیرقابل اعتماد یا مستعد تاخیر کاربرد دارند. (برای مطالعات بیشتر در سرچ گوگل از واژه استانداردها و پروتکل های IoT World  استفاده کنید.)

انتظار می رود افزایش سرعت و پهنای باند شبکه های اینترنتی 5G به سود اینترنت اشیا باشد. در پیش‌بینی بازار جهانی اینترنت اشیا، تحقیقاتی که بر اساس تجزیه و تحلیل رشد مرکب سالانه صورت گرفته، رشدی 159 درصدی برای دستگاه‌های اینترنت اشیا مبتنی بر سیستم 5G از سال 2021 تا 2025 پیش بینی شده است.

IoT و تجزیه و تحلیل داده های بزرگ

سناریویی را تصور کنید که در آن افرادی که در یک پارک در حال قدم زدن هستند، تشویق شوند برنامه ای دانلود کنند که اطلاعاتی در مورد خدمات پارک ارائه می‌دهد. در همان زمان سیگنال‌های GPS به دفتر مدیریت پارک تجمع افراد را در بخش‌های مختلف نمایش می‌دهد و مدیر پارک در مدت کوتاهی متوجه می‌شود که کدام بخش نیاز به حضور نیروی خدماتی بیشتری دارد و به سرعت آنها را به محل تجمع افراد اعزام می‌کند و رفت و آمد مردم را به بهترین شکل ممکن مدیریت می‌کند و خدمات پارک را به آنها ارائه می‌دهد.

مثال پارک کوچکترین نتیجه مثبت از عملیات جمع آوری داده های اینترنت اشیا در دنیای واقعی است. بسیاری از عملیات کلان داده از اطلاعات جمع‌آوری ‌شده از دستگاه‌هایIoT   برای دریافت بینش درستی نسبت به رفتار مشتریان مورد استفاده قرار می‌گیرد. این اطلاعات برای شرکت های بزرگ بسیار حیاتی است و بر اساس آن برنامه های تبلیغاتی و فروش خود را برنامه ریزی می‌کنند.

به عنوان مثال تمامی اطلاعات مرتبط به کووید ۱۹ در کشور آمریکا به صورت لحظه ای در حال رصد بود و رفتارهای بعدی شیوع کووید پیش بینی می‌شد. این دیتا علاوه بر اینکه قدرت مخرب ویروس کووید ۱۹ را نشان می‌داد، نمایشی از توانایی بالای اینترنت اشیا در ثبت اطلاعات بود.

اینترنت اشیا و هوش مصنوعی

حجم داده‌هایی که دستگاه‌های اینترنت اشیا می‌توانند جمع‌آوری کنند، بسیار بیشتر از آن چیزی است که هر انسانی بتواند آن را تصور کند.

بسیاری از ارائه دهندگان اینترنت اشیا، قابلیت های یادگیری ماشین و هوش مصنوعی را برای تجزیه و تحلیل داده های جمع آوری شده ارائه می‌دهند. برای مثال، پلتفرم Watson IBM، می‌تواند روی مجموعه‌های داده‌های IoT به گونه ای پیاده سازی شوند تا نتایج مفیدی در زمینه تعمیر و نگهداری قبل از آسیب پیش بینی شود.

به عنوان مثال، تجزیه و تحلیل داده‌های هواپیماهای بدون سرنشین برای تمایز بین آسیب‌های مهم و بی‌اهمیت به مالکان کمک می‌کند قبل از اینکه آسیب‌های مهم باعث از کار افتادن هواپیما شوند، دست به اقدام بزنند.

اینترنت اشیا و کاربردهای تجاری

کاربردهای تجاری IoT در موضوعات مرتبط به پیگیری مشتریان و اطلاع از وضعیت موجود در برخی صنایع مهم است. در اینجا چهار صنعتی که توسط اینترنت اشیا متحول شده‌اند ذکر شده است:

• نفت و گاز: مکان های حفاری ایزوله را می توان با حسگرهای اینترنت اشیا بهتر از نیروی انسانی نظارت کرد.
• کشاورزی: داده های محصولات در حال رشد در مزارع به دست آمده از حسگرهای اینترنت اشیا می تواند به برنامه کود دهی کمک کند.
• تهویه مطبوع: سیستم های کنترل آب و هوا در تمامی تجارت ها به مصرف بهینه انرژی کمک می‌کند.

به طور کلی، شرکت ها به دنبال قابلیت هایی از اینترنت اشیا هستند که بتواند در چهار زمینه انرژی، ردیابی دارایی، امنیت و تجربه مشتری کمک کند.

اینترنت اشیا صنعتی

IoT صنعتی زیرمجموعه ای از اینترنت اشیا است که از حسگرهای متصل به ابزار دقیق برای ماشین آلات در بخش های حمل و نقل، انرژی و صنعتی تشکیل شده است. IIoT یکی از پرتقاضاترین بخش‌های بازار اینترنت اشیا است که به شدت در موضوعات کنترل کیفیت مورد استفاده است. دستگاه‌های IIoT اغلب عمر طولانی‌تری نسبت به دیگر حوزه ها دارند و برخی از آنها برای یک دهه یا بیشتر کاربرد دارند. نکته مهم این موضوع این است که این تجهیزات بایستی متناسب با تغییرات روز این حوزه آپدیت شوند.