اینترنت اشیا چیست و 5 ویژگی آن؟

اینترنت اشیا چیست و چه کاربردی دارد؟

اینترنت اشیا (Internet of Things یا به اختصار IoT) به میلیاردها دستگاه فیزیکی در سراسر جهان گفته می‌شود که به اینترنت متصل هستند و اطلاعات را جمع‌آوری می‌کنند و با کاربر و سایر دستگاه‌های متصل به اشتراک می‌گذارند.

تقریبا هر چیزی که بتواند به شبکه اینترنت متصل شود، بخشی از اینترنت اشیا است. در خانه هوشمند، این گجت‌های مجهز به اینترنت ما را از شر انجام کارهای خانه رها می‌کنند، کمی از وقت باارزشمان را به ما بازمی‌گردانند و به زندگی روزمره و خاکستری ما، رنگ و لعاب هیجان‌انگیزتری می‌بخشند.

اما اینترنت اشیا چیزی فراتر از گرم کردن فر با صدا یا خاموش کردن چراغ‌ها با گوشی هوشمند است. هدف اصلی اینترنت اشیا این است که با نصب حسگر روی هر چیزی در دنیا و ترجمه آن به زبان دیجیتال، کامپیوترها را در تماس مستقیم با محیط فیزیکی اطراف ما قرار بدهد.

به عبارت دیگر، اگر در واقعیت مجازی این ما انسان‌ها هستیم که به دنیای دیجیتال کامپیوترها قدم می‌گذاریم، در اینترنت اشیا این دنیای دیجیتال است که وارد جهان فیزیکی ما می‌شود.

تاریخچه اینترنت اشیا

کوین اشتون، يکی از بنیان‌گذاران مرکز آتو–آی‌دی (Auto-ID) در دانشگاه ام‌آی‌تی، نخستین بار در بحثی که در سال ۱۹۹۹ در نشست P&G ارائه داد، تعبير «اینترنت اشیا» را به کار برد. اشتون در زمانی که محبوبيت اينترنت در حال رشد بود، از اين تعبير استفاده کرد تا نظرهای مساعد را جذب ايده‌ی RFID يا مدارهای شناسایی مبتنی بر فرکانس‌های رادیویی کند. نیل گرشنفلند هم در همان سال ۱۹۹۹ کتابی با عنوان «وقتی اشياء شروع به فکر کردن می‌کنند» منتشر کرد و هر چند از تعبير اينترنت اشياء استفاده نکرد، اما به روشنی چشم‌اندازی از آن‌چه به مفهوم اینترنت اشیا منجر می‌شد، ترسيم کرد.

با وجود اين سابقه، انديشه‌ی اوليه‌ی دستگاه‌های متصل به يک‌ديگر به دهه‌ی ۱۹۷۰ باز می‌گردد. برای نمونه، اولین دستگاه اینترنتی که در اوائل دهه‌ی ۱۹۸۰ به کار گرفته شد، يک ماشين نوشابه بود که در دانشگاه کارنگی ملون نصب شد. این دستگاه به اين شکل کار می‌کرد که از طريق شبکه امکان بررسی وضعیت مخزن آن برای اطمینان از وجود نوشابه وجود داشت. اگر نوشابه‌ی خنک در کار بود، آن وقت راه می‌افتادی به سمت ماشين تا ليوان نوشيدنی‌ات را تحويل بگيری و اگر نه، چرا تا پای دستگاه بروی و دست خالی بمانی؟

اینترنت اشیا با هم‌گرایی تکنولوژی‌های ارتباطات بی‌سیم، تجهيزات MEMS، سامانه‌های خدمات‌رسان يک‌پارچه و اینترنت تکامل و توسعه یافته است. اين هم‌‌گرايی باعث شده تا فاصله‌ی تکنولوژی‌های عملياتی و تکنولوژی اطلاعات از ميان برداشته شود و به اين ترتيب، تحليل و پردازش داده‌های ماشينی ساخت‌نايافته برای کسب نتايج بهينه امکان‌پذير شود.

اینترنت اشیا با ارتباط ماشین به ماشین (M2M)، يعنی ارتباط دستگاه‌هایی که از طریق شبکه بدون دخالت انسانی با يک‌ديگر کار می‌کنند، شکل گرفت. اکنون مفهوم M2M ارتباط و اتصال یک دستگاه را به شبکه‌ی ابری برای جمع‌آوری داده‌ها و سامان‌دهی فرآيندهای مديريتی در نظر دارد. در سطحی تکامل‌يافته‌تر، IoT شبکه‌يی از حس‌گرها شامل ميلياردها دستگاه هوشمند است که با ايجاد ارتباط ميان افراد، سیستم‌ها و برنامه‌های کاربردی امکان جمع‌آوری و بهره‌برداری مشترک از داده‌ها را ممکن می‌سازد. به عنوان زيرساخت، M2M بستر اتصال و ارتباط برای عملياتی شدن IoT است.

از سويی، اینترنت اشیا توسعه‌يی از سامانه‌ی SCADA (سرنام عبارت Supervisory Control and Data Acquisition) است که مجموعه‌يی از برنامه‌های نرم‌افزاری را برای کنترل فرآیند و جمع‌آوری بی‌درنگ داده‌ها از موقعيت‌های راه دور برای کنترل تجهیزات و شرایط شامل می‌شود. سامانه‌ی SCADA هم مؤلفه‌ی سخت‌افزاری دارد هم مؤلفه‌ی نرم‌افزاری. بخش سخت‌افزاری داده‌ها را جمع‌آوری می‌کند و به کامپيوتری که برنامه‌ی SCADA در آن نصب شده تحويل می‌دهد تا پردازش و ارائه‌ی به موقع نتيجه صورت پذيرد. سير تکامل SCADA چنان بود که آخرین نسل SCADA تبديل به اولين نسل IoT شد.

با این حال، مفهوم اکوسیستم اینترنت اشیا متشکل از دستگاه‌های هوشمند مبتنی بر وب، دارای پردازنده، حس‌گرها و سخت‌افزارهای ارتباطی برای جمع‌آوری و ارسال داده‌های محيطی تا اواسط سال ۲۰۱۰ رنگ و بوی واقعی به خود نگرفت. تازه آن موقع بود که نخستين بار دولت چین اعلام کرد که اينترنت اشيا را به عنوان اولويت راهبردی در برنامه‌ی پنج ساله‌ی توسعه‌ی کشور در نظر دارد.

همچنین عوامل زیر از مزیت‌های این تکنولوژی در جامعه به‌شمار می‌روند:

سلامت الکترونیک
شهر هوشمند
کمک به حادثه دیدگان
اینترنت چشم‌ها
خانه هوشمند
امنیت شهری: نظارت تصویری
لباس‌های متصل به اینترنت
گجتِ کوچک که از دزدیدن اشیا جلوگیری می‌کند (مانند: Apple AirTag)
خدمات خودرویی
مدیریت هوشمند انرژی و شبکه هوشمند توزیع برق
تدارکات هوشمند
مزرعه هوشمند
پایش محیطی

دلایل اهمیت اینترنت اشیا

اینترنت اشیا یک فناوری است که به مردم کمک می‌کند هوشمندانه‌تر زندگی کنند و ابعاد مختلف زندگی خود را بتوانند راحت‌تر کنترل کنند. البته این هوشمند سازی تنها زمانی مفید است که باعث آسانتر شدن کارها شود نه اینکه پیچیدگی بیشتری به آن اضافه کند.

امروزه داشتن دقت و سرعت عمل در انجام کارها بسیار اهمیت دارد. به همین دلیل است که فناوری‌هایی مانند IOT مورد توجه مردم قرار گرفته است. زیرا اینترنت اشیا با اضافه کردن قابلیت دریافت یا ارسال داده یا دریافت و ارسال داده به صورت همزمان به اشیا، آن‌ها را هوشمند می‌کند. این هوشمندسازی باعث انجام خودکار کارها می‌شود و نیاز به دخالت انسان به حداقل خود می‌رسد.

مثال‌هایی از اینترنت اشیا

باید گفت که تقریبا هر شی فیزیکی، در صورتی که امکان اتصال آن به اینترنت وجود داشته باشد تا بتواند بدون نیاز به دخالت انسان به تبادل اطلاعات در شبکه بپردازد و یا بتوان آن را از طریق اینترنت کنترل کرد، قابلیت مبدل شدن به یک دستگاه اینترنت اشیا را دارد. یک لامپ رشته‌ای که به وسیله یک گوشی هوشمند قابل روشن و خاموش شدن باشد، یک دستگاه اینترنت اشیا است.

به عنوان مثالی دیگر از دستگاه اینترنت اشیا، می‌توان به وجود یک «حسگر حرکتی» (Motion Sensor) یا «ترموستات هوشمند» (Smart Thermostat) متصل به اینترنت در یک دفتر کار (دفتر کار هوشمند | Smart Office) یا «چراغ‌های روشنایی معابر متصل» (Connected Street Lights) اشاره کرد.

یک دستگاه اینترنت اشیا می‌تواند به بامزه‌گی عروسک کودکان و یا به جدیت و پیچیدگی یک کامیون بدون راننده باشد. برخی از دستگاه‌های بزرگ ممکن است شامل تعداد زیادی مولفه کوچک‌تر از اینترنت اشیا باشند. از جمله این موارد می‌توان به «موتور جت» اشاره کرد که در حال حاضر شامل هزاران حسگر است که داده‌ها را گردآوری و برای پردازش‌های بی‌درنگ ارسال می‌کنند.

این کارها با هدف حصول اطمینان از کارایی عملکرد موتور جت انجام می‌شود. در مقیاس بزرگ‌تر، می‌توان به پروژه‌های شهر هوشمند اشاره کرد که در آن مناطق مختلف سرشار از حسگرهای گوناگونی هستند که به انسان‌ها برای درک و کنترل محیط کمک می‌کنند.

عبارت اینترنت اشیا (IoT) اساسا برای دستگاه‌هایی استفاده می‌شود که اولا، به طور معمول و در حالت عادی، امکان اتصال آن‌ها به اینترنت وجود نداشته باشد (مثلا یخچال که در حالت عادی معمولا به اینترنت متصل نیست) و دوما، بتوانند با شبکه‌ای از دیگر اشیای متصل به اینترنت، مستقل از اقدامات انسانی، تعامل کنند. بر این اساس، یک «رایانه شخصی» (Personal Computer) و یا «گوشی هوشمند» (Smart Phone) عموما با وجود اتصال به اینترنت، به عنوان یک دستگاه اینترنت اشیا در نظر گرفته نمی‌شوند، زیرا در حالت عادی امکان اتصال آن‌ها به اینترنت وجود دارد.

برخورد جهان با این فناوری چگونه بود؟

کمیسیون اروپا، دولت چین و شورای اطلاعات ملی ایالات متحده آمریکا همگی تکنولوژی اینترنت اشیا را به عنوان یکی از اصلی ترین فناوری های قرن بیست و یکم توصیف می‌کنند. در سال ۲۰۱۳، این اصطلاح به واژه نامه های فرهنگ لغت آکسفورد اضافه شد.

همان طور که به آن اشاره کردیم؛ اینترنت اشیاء (IOT)، در سال ۱۹۹۹ میلادی توسط کوین اشتون، پیشگام فناوری بریتانیا ایجاد شد.

وی در جریان افتتاحیه هفته اینترنت اشیاء در سال ۲۰۱۳ میلادی با انتشار یک پیام ویدیویی از قبل ضبط شده، عنوان کرد؛ اینترنت اشیا متعلق به زمان حال است؛ در واقع اینجا است نه آینده”.

شرکت پژوهشی و مشاوره آمریکایی گارتنر، اینترنت اشیاء را به عنوان یکی از ده روند اصلی استراتژیک فناوری اطلاعات معرفی می‌کند؛ همچنین شرکت سیسکو تا سال ۲۰۲۰ میلادی، وجود ۵۰ میلیارد دستگاه و پدیدآمدن یک بازار بالقوه، بیش از ۱۴ تریلیون دلاری پیش بینی می‌کند.

به همین ترتیب، فقط شرکت هایی مانند اریکسون، بوش یا زیمنس نیستند که از اینترنت اشیا برای تبلیغ فناوری های پیشرفته خود استفاده می‌کنند بلکه شرکت های رسانه ای مانند BBC فعالیت های تحقیقاتی انجام می دهند و برنامه هایی برای استقرار اینترنت اشیاء دارند.

ویژگی‌‎های اینترنت اشیا

با توجه به میان رشته‎‌ای بودن اینترنت اشیا، سیستم‎‌های مبتنی بر این فناوری سیستم‎‌های پیچیده با ویژگی‎‌های متفاوتی هستند که می‎‌توانند از چندین بعد یعنی اجزاها/دستگاه‎های مورد استفاده، خدمات، کاربرد و امنیت بررسی شوند. در ادامه به مهم‎ترین ویژگی‌‎ها اشاره شده است:

جمع‎‌آوری و کنترل هوشمند داده‎‌ها: اینترنت اشیا می‌‎تواند با پوشش‎‌دهی حسگرها و دستگاه‌‎ها در ابعاد جغرافیایی گسترده، داده‌ها را به سرعت و به صورت موثر جمع‎‌آوری کند و راهی جدید برای همکاری تمامی عناصر فراهم آورد. پردازش داده‎‌های جمع‌‎آوری شده یکی دیگر از قابلیت‎‌های اصلی اینترنت اشیا است.

برقراری ارتباطات متقابل: با کمک زیرساخت‎‌های اطلاعاتی و ارتباطی جهانی، اینترنت اشیا هر چیزی (فیزیکی و مجازی) را متصل می‎‌کند. این زیرساخت‎‌ها می‎‌توانند متشکل از کابل مسی، فیبر نوری و یا سایر فناوری‎‌های بیسیم در طیف‎‌های فرکانسی مختلف، مایکروویو و یا ماهواره باشند.

ناهمگونی/ تنوع: دستگاه‎‌های موجود در چارچوب اینترنت اشیا دارای سیستم‎ عامل‎‌ها و شبکه‎‌های مختلف و ناهمگونی هستند که همگی با استفاده از ایجاد یکپارچگی می‎‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

تغییرات پویا و مداوم: در اینترنت اشیا وضعیت دستگاه‎‌ها (قطع و وصل شدن، دریافت داده و یا به خواب رفتن) به صورت مداوم در حال تغییر است و همچنین مکان برخی از دستگاه‌‎ها نیز تغییر می‌‎کند.
مقیاس گسترده: تعداد دستگاه‎‌هایی که در چارچوب اینترنت اشیا فعال و با یکدیگر در ارتباط هستند بسیار بیشتر از تعداد دستگاه‌‎هایی که هم اکنون به اینترنت متصل‌‎اند و مدیریت این میزان از دستگاه‎‌ها و ایجاد معناشناسی میان آن‎‌ها بسیار مهم است.

اینترنت اشیا چگونه کار می کند؟

دستگاه های IoT معمولاً با سنسورها و دستورالعمل های برنامه نویسی شده برای جمع آوری و ارسال داده ها به یک سرور یا سرویس ابری (Cloud) متصل می شوند. پس از ارسال اطلاعات، داده ها تحت عملیات پردازش قرار می گیرند و به اطلاعات قابل استفاده برای کاربران تبدیل می شوند.

یک سیستم IoT معمولی از طریق جمع آوری و تبادل بلادرنگ داده ها کار می کند.

یک سیستم اینترنت اشیا سه جزء دارد:

1-دستگاه های هوشمند IOT

این بخش شامل تمامی دستگاه هایی است که می توانند با استفاده از اینترنت با هم ارتباط برقرار کنند.دستگاه هایی همچون تلویزیون، دوربین امنیتی یا تجهیزات ورزشی که قابلیت های محاسباتی به آن داده شده است، داده‌ها را از محیط، ورودی‌های کاربر یا الگوهای استفاده شده جمع‌آوری می‌کنند و داده‌ها را از طریق اینترنت به برنامه IoT خود ارسال می‌کند.

2-شبکه های IOT

شبکه‌های IoT یا شبکه‌های اینترنت اشیا شبکه‌هایی هستند که به اشیاء مختلف، تجهیزات و دستگاه‌های الکترونیکی اجازه می‌دهد تا با هم ارتباط داشته باشند و از طریق اینترنت اطلاعات و داده‌های لازم را با سرور مرتبط با اینترنت به اشتراک بگذارند.

این شبکه ها می توانند شبکه های LAN، WAN و PAN باشند و به دستگاه های IoT امکان ارتباط با اینترنت را می دهند.

3-اپلیکیشن اینترنت اشیا

اپلیکیشن اینترنت اشیا مجموعه ای از خدمات و نرم افزارهایی است که داده های دریافتی از دستگاه های مختلف اینترنت اشیا را یکپارچه می کند. برای تجزیه و تحلیل این داده ها و تصمیم گیری آگاهانه از یادگیری ماشین یا فناوری هوش مصنوعی (AI) استفاده می کند. این تصمیمات به دستگاه اینترنت اشیا منتقل می شود و دستگاه اینترنت اشیا سپس به ورودی ها به طور هوشمند پاسخ می دهد.

دستگاه IoT یا مجموعه دستگاه ها را می توان از طریق یک رابط کاربری گرافیکی مدیریت کرد. مثال‌های رایج شامل یک اپلیکیشن موبایل ، تاچ پنل ها ویا وب‌سایتی(pwa) است که می‌تواند برای ثبت و کنترل دستگاه‌های هوشمند استفاده شود.

گفتار پایانی!

در دنیای امروز تکنولوژی به‌صورت مرتب پیشرفت می‌کند؛ به‌طوری‌که می‌توان نتایج آن را در زندگی‌ها به‌خوبی مشاهده کرد و در این میان، وقوع اینترنت اشیاء می‌تواند نشان‌دهنده آینده‌ای روشن برای انسان باشد.

زمانی که شما بتوانید اینترنت اشیاء را گسترش دهید، عملکرد دستگاه‌های مختلف نیز هوشمندسازی خواهد شد که شما می‌توانید از این شرایط ویژه به نفع خود استفاده کنید. درواقع این تکنولوژی بر قسمت‌های مختلفی اثر می‌گذارد که باید جنبه‌های مختلف آن را به شکل‌های متعددی بررسی کنید.