اینترنت اشیا (IOT: the Internet of Things) به تمام دستگاه هایی اشاره دارد که در سراسر جهان به اینترنت متصل است و داده های آنها را جمع آوری و به اشتراک می گذارد. با تولید تراشه های کوچک و ارزان قیمت و فراگیر شدن شبکه های بیسیم، می توان هر دستگاهی از کوچکی یک سکه یا بزرگی یک فضاپیما را به بخشی از اینترنت اشیا تبدیل کرد.
اتصال همه این دستگاه ها و اضافه کردن سنسور ها (حسگر) به آنها، باعث هوشمند شدن این دستگاه ها می شود و در غیر این صورت واقعا احمقانه به نظر می رسند! این فناوری باعث می شود دستگاه ها، داده های خود را بدون وقفه و دخالت انسان ارسال کند. اینترنت اشیا دنیای اطراف ما را هوشمندتر و پاسخگوتر می کند و باعث می شود دنیای فیزیکی و دیجیتالی با یکدیگر ادغام شود.
نحوه کار اینترنت اشیا
سیستم های IOT از طریق جمع آوری اطلاعات و ارسال آن ها کار می کنند. این سیستم شامل سه بخش می شود:
- دستگاه های هوشمند: وسایلی مانند دوربین امنیتی و تلویزیون که قابلیت محاسباتی دارند، اطلاعات را از طریق ورودی کاربر با استفاده از الگوهای از پیش تعیین شده جمع آوری کرده و از طریق اینترنت ارسال می کنند.
- نرم افزار IOT: نرم افزارهایی که برای اینترنت اشیا توسعه داده شدند، داده های دریافتی از دستگاه ها را یکپارچه می کند. تجزیه و تحلیل این داده ها و اجرای فرمان های هوشمند به کمک فناوری زبان ماشین یا هوش مصنوعی صورت می گیرد.
- رابط کاربری گرافیکی: مدیریت دستگاه های IOT به کمک یک رابط کاربری گرافیکی امکان پذیر است. به عنوان مثال شما برای کنترل یک دستگاه به یک نرم افزار موبایلی یا وب سایت نیاز دارید. در واقع این بستر ها رابط میان شما و دستگاه است.
در کجا کاربرد دارد؟
تاریخچه ای نه چندان دور
توسعه شگفت انگیز
در حال حاضر تقریبا همه چیز به هم مرتبط است! پیش بینی می شود که تا سال 2025 حدود 41 میلیارد دستگاه اینترنت اشیا وجود خواهد داشت. این گسترش به جز بخش های تجاری در زندگی مردم نیز در حال توسعه است و شاهد تبدیل شدن خانه ها به خانه های هوشمند و استفاده مردم از دستگاه های پوشیدنی هوشمند هستیم.
در حال حاضر بزرگترین مشتری که از این فناوری استفاده می کند، بخش خودروسازی است که از مرز 6 میلیارد دستگاه گذشته است. دومین استفاده کننده اینترنت اشیا، دوربین و دستگاه های امنیتی است که قابلیت تشخیص مزاحم و دستورات هوشمند را دارد.
چه مزیت هایی دارد؟
اینترنت صنعتی اشیا
اگر در کل زنجیره تامین بجای آنکه هر شرکت به صورت مجزا عمل کند، از اینترنت اشیا به صورت جامع استفاده شود، می توان زمان تولید و تحویل محصول به مشتری را به طور چشمگیری کاهش داد. همچنین IOT می تواند فروش را به بخش های مختلفی گسترش دهد. مثلا به جای فروختن موتور می توان با دانستن زمان تعویض لوازم مصرفی با استفاده از اطلاعات دریافتی، خدمات آن محصول را نیز به فروش رساند.
مزیت برای مصرف کننده
اینترنت اشیا محل کار، خانه، وسایل نقلیه و … را هوشمند تر و قابل اندازه گیری می کند. سیستم های هوشمند صوتی مانند گوگل (GOOGLE)، سیری (SIRI APPLE)، GOOGLE HOME، با دریافت فرمان صوتی می توانند مصرف کننده را خیلی سریع به هدف برساند. همچنین وجود ترموستات هوشمند می تواند خانه را قبل از رسیدن ما گرم تر کند و سیستم های روشنایی هوشمند می توانند برنامه ریزی شود که حتی زمانی که منزل نیستیم طوری به نظر برسد که کسی در خانه است.
خانه های هوشمند یکی از بزرگترین اهدافی است که شرکت های بزرگی مانند آمازون، گوگل و اپل برای بدست آوردن آن در حال رقابت هستند. دلیل آن گسترش استفاده از اینترنت در خانه است.
به غیر از اسپیکرهای هوشمند، لامپ ها، دوربین ها و یخچال هوشمند که شاید کمی تجملی به نظر برسد، از اینترنت اشیا می توان برای افراد مسن به بهترین شکل استفاده کرد. این اشخاص می توانند وسایل خانه را با کمترین دردسر مدیریت کنند و نزدیکان آنها نیز به صورت غیر مستقیم از سلامت آنها و آنچه در منزل می گذرد با خبر خواهند شد.
امنیت اینترنت اشیا
ایرادهای نرم افزاری، کد نویسی قدیمی و تکراری و متدهای ساده به راحتی کشف می شود. افراد سودجو در هر زمانی به دنبال نفوذ و دستیابی به اطلاعات دستگاه هایی مانند روتر و دوربین هستند.
از آن بدتر اگر ساعت های هوشمند و لوازم شخصی امنیت ضعیفی داشته باشند، می توانند امنیت کاربر را به خطر بیندازند. مثلا مکان کاربر را ارسال کند، مکالمات را بشنود یا حتی با کاربر ارتباط برقرار کند!
با توجه به این موضوع، نگرانی دولت ها در مورد امنیت IOT افزایش یافته است.بریتانیا دستورالعمل های خود را در مورد امنیت دستگاه های اینترنت اشیا برای مصرف کنند صادر کرده است. انتظار می رود هر دستگاه رمز منحصر به فرد و قدرتمندی داشته باشد. شرکت ها باید یک بستری برای دریافت گزارشات امنیتی ایجاد کنند و تولید کنندگان ملزم به اصلاح ایرادات و آپدیت های امنیتی منظم هستند.
اینترنت اشیا شکاف بین دنیای فیزیکی و دیجیتال را پر می کند. در نتیجه هک شدن این دستگاه ها می تواند عواقب خطرناکی در دنیای واقعی داشته باشد. فرض کنید سنسورهای حرارتی یک نیروگاه هک شده و اپراتور را دچار خطا کند. اشتباه اپراتور می تواند فاجعه بار باشد. خودروهای هوشمند بدون راننده نیز از این حملات در امان نیستند و می توانند باعث بروز تصادف شوند.
حریم شخصی
البته این اطلاعات به صورت فردی شاید به درد کسی نخورد اما مثلا اگر تحقیق در مورد یک جامعه آماری از 10000 کودک در مورد علایق آنها به اسباب بازی صورت گیرد، آن وقت این اطلاعات حکم طلا را برای تولیدکنندگان اسباب بازی خواهد داشت! قاعدتا همه شرکت ها اقدام به فروش اطلاعات نمی کنند اما برخی از آنها این کار را انجام می دهند.
حتی با ترکیب و پردازش اطلاعات چندین سنسور می توان اطلاعات جالبی در مورد اشخاص پیدا کرد. مثلا در یک پروژه با تحلیل داده های دریافتی از سطح دی اکسید کربن و مونوکسید کربن، سطح مصرف انرژی خانه، میزان دما و رطوبت در روز، توانستند بفهمند که شخص برای شام قرار است چه چیزی بخورد!
حریم شخصی و تجارت
محصولات IOT که به درستی نصب و راه اندازی نشده اند، می توانند به راحتی شرکت های تجاری را مورد حمله هکرها قرار دهد و آنها به سادگی به اطلاعات آنها دسترسی پیدا کنند. شاید ساده به نظر برسد اما فرض کنید قفل های هوشمند دفتر کار باز نشود یا درب ها توسط فرد خارجی باز شده و از محل سرقت صورت گیرد.
داده ها و IOT
پیش بینی می شود تا چند سال آینده دستگاه های IOT حدود 80 زتابایت داده ایجاد کند. بعضی از این داده ها به صورت گذرا هستند. مثلا دما یا فشار را به صورت لحظه ای نشان می دهند. از طرفی برخی از این اطلاعات بسیار حجیم هستند مانند تصاویر دوربین های مداربسته که کیفیت تصاویر آنها نیز در حال افزایش است.
همچنین با توسعه تکنولوژی و عادی شدن استفاده از خودروهای هوشمند و پهپادها، میزان استفاده از سنسور و دریافت اطلاعات به شکل چشمگیری افزایش می یابد.
تجزیه و تحلیل داده های بزرگ توسط IOT
همانطور که در بالا اشاره کردیم، اینترنت اشیا مقادیر زیادی داده تولید می کند. از سنسور هایی که در قطعات ماشین یا محیط استفاده می شود، یا فرمان های صوتی که به دستگاه های هوشمند خود می دهیم. در نتیجه مجموعه این کارها باعث تولید داده های عظیمی می شود که می توان آنها را تجزیه و تحلیل کرد. نحوه رفتار مصرف کننده با این دستگاه ها می تواند به تولیدکننده کمک کند تا محصول خود را به سرعت بهبود دهد.
این اطلاعات به شکل های مختلفی ارسال می شود. درخواست های صوتی، دما، ویدیوی، تصویری و سایر اطلاعات دیگر که توسط سنسورها ارسال می شود. تجزیه و تحلیل همه این داده ها به درک بهتر رفتار ها و در نتیجه افزایش نظم و هوش بیشتر در مورد این دستگاه ها می شود.
البته همانطور که در بالا گفتیم، حریم شخصی کاربران باید رعایت شده و اگر دستگاه دسترسی خاصی را نیاز دارد، باید از قبل به کاربر اعلام کرده و موافقت آن را دریافت کند.
این حجم عظیم اطلاعات نیاز به فضای عظیمی نیز دارد. از این رو این شرکت ها ترجیح می دهند پردازش های خود را در فضای ابری انجام دهند و بی جهت اقدام به ساخت محلی شخصی و پرهزینه برای ذخیره این اطلاعات نکنند. از جمله شرکت های بزرگی که اقدام به عرضه این فضا می کنند، گوگل و مایکروسافت هستند که خدمات چشمگیری در این حوزه داشتند.
IOT و شهر هوشمند
توانایی درک بهتر در مورد نحوه عملکرد یک شهر می تواند به برنامه ریزان در مورد تغییرات آتی برای بهبود زندگی مردم کمک کند. از بزرگترین شرکت هایی که تمایل خود را برای پروژه شهر هوشمند ابراز کردند، اپراتورهای تلفن همراه هستند.
اینترنت 5G و IOT
دستگاه های IOT از روش های متفاوتی برای اتصال و اشتراک داده ها استفاده می کنند که به طور کلی به دو دسته با سیم و بیسیم تقسیم می شود. استفاده از WI-FI، بلوتوث و اینترنت های موبایلی معمولا از رایج ترین روش های اتصال این دستگاه ها است. در برخی موارد نیز از ارتباط ماهواره ای برای ارسال اطلاعات استفاده می شود. اما چیزی که امروزه مورد پذیرش است، کیفیتی مشابه اتصال Wi-Fi است تا مورد قبول مصرف کننده باشد.
از مهمترین زمینه های رشد برای اینترنت اشیا، توسعه استفاده از شبکه 5G برای این دستگاه ها است. اتصال 5G می تواند در محدوده یک کیلومتر مربع، تا یک میلیون دستگاه را پشتیبانی کند. یعنی می توانید در محدوده بسیار کوچک تعداد بسیار زیادی سنسور را مورد استفاده قرار دهید و امکان استفاده از IOT در مقیاسی بزرگ را فراهم می کند.
انگلستان اخیرا آزمایشی به کمک 5G و IOT در دو کارخانه هوشمند آغاز کرده است. با این حال زمان لازم است تا این فناوری گسترش یابد.
دوربین های مداربسته به زودی بزرگترین مشتری برای استفاده از شبکه 5G خواهد بود که این رقم به 70 درصد سهم بازار خواهد رسید. گرچه با توسعه خودروهای هوشمند، این سهم کاهش خواهد یافت. انتظار می رود با توسعه اینترنت اشیا، داده های کمتری برای پردازش به فضای ابری ارسال شود. به این دلیل که اکثر پردازش های روی دستگاه انجام خواهد شد و تنها اطلاعات مفید و نهایی برای ذخیره سازی در فضای ابری فرستاده می شود. از این رو در این فضا با صرفه جویی مواجه خواهیم شد.
اینترنت اشیا و ابزاردقیق
از زمان معرفی IOT، یعنی حدود دو دهه پیش، پیشرفت های زیادی در حوزه های مختلف مانند تجاری و اجتماعی صورت گرفته است. امروزه مزیت های این فناوری به خصوص در حوزه ای صنعتی از جذابیت های خاصی برخوردار است. با اضافه کردن IOT به بخش های مختلفی مانند کالیبراسیون تجهیزات اندازه گیری، می تواند اطلاعات مورد نیاز را به موقع جمع آوری و ارسال کند. از آنجایی که درستی عملکرد سنسورها در تجهیزاتی مانند نشت یاب گاز (گازسنج)، سنسورهای فشار و … اهمیت بسیاری دارد، بروز خطا در اندازه گیری این دستگاه ها باید خیلی سریع گزارش داده شود.
همچنین با اضافه کردن IOT به تجهیزات اندازه گیری دیگری که در سطح وسیعی مورد استفاده قرار می گیرد، می تواند بدون دخالت انسان و در لحظه اطلاعات مورد نیاز را برای کاربر ارسال کند. مانند اطلاعات ارسالی از یک فلومتر اولتراسونیک (دبی سنج سوتی) که با نصب شدن در محل رودخانه می تواند سرعت جریان رودخانه را اندازه گیری کند.
