امروزه با پیشرفت فناوریهای ارتباطی، توسعه اینترنت اشیا به عنوان یکی از روندهای مهم و پر رونق در حوزه تکنولوژی اطلاعات و ارتباطات مطرح است. اینترنت اشیا به معنای ارتباط و ارتباطات بین اشیا و دستگاهها است که به آنها امکان کنترل، مانیتورینگ و مدیریت هوشمند را میدهد. از اینترنت اشیا میتوان در بسیاری از حوزهها استفاده کرد، از جمله صنعت، کشاورزی، حمل و نقل، بهداشت و درمان، خانه هوشمند و غیره. در این مقاله از مجله اینترنی ضدایکس به بررسی روند توسعه اینترنت اشیا، چالشها و فرصتهای آن پرداخته خواهد شد.
تاریخچه اینترنت اشیا و تکامل آن
اینترنت اشیا یا همان IoT ” (Internet of Things) ” یک مفهوم پرطرفدار و جذاب در زمینه تکنولوژی است که به تبادل اطلاعات بین اشیا و دستگاهها از طریق اینترنت اشاره دارد. این مفهوم به اواخر دهه ۱۹۹۰ برمیگردد و با گسترش اینترنت و پیشرفت فناوریهای ارتباطی به یکی از مهمترین روندهای توسعه تکنولوژی در دهههای اخیر تبدیل شده است.
اولین چیزی که باید بدانیم این است که اینترنت اشیا یعنی چه؟! اینترنت اشیا به مجموعهای از اشیا هوشمند یا دستگاههای مرتبط که قادر به ارتباط با هم و ارسال و دریافت دادهها از طریق شبکههای اینترنت هستند گفته میشود.در این شیوه از ارتباط اشیا اطلاعات را بین یکدیگر به اشتراک میگذارند و تبادل دادهها و دستورات را به طور خودکار انجام میدهند.
تاریخچه اینترنت اشیا هم برمیگرده به سال ۱۹۹۰ که برای اولین بار توسط کوین اشتدی، یکی از محققان معروف مطرح شد. او ایده ارتباطات بیسیم و خودکار بین اشیا را مطرح کرد و این ایده پس از آن به تدریج توسعه پیدا کرد. اولین بار که عبارت “اینترنت اشیا” (Internet of Things) در یک مقاله علمی استفاده شد، در سال ۱۹۹۹ بود.
تاریخچه اینترنت اشیا بسیار جذاب و پر از تکامل است. در ابتدا، اشیا و دستگاهها برای ارتباط با هم نیاز به واسطه انسانی داشتند و ارسال دادهها به صورت دستی انجام میشد. اما با پیشرفت تکنولوژیهای ارتباطی مانند شبکههای بیسیم، سنسورها، و چیپهای هوشمند، امکان ارتباط مستقیم بین اشیا بدون نیاز به واسطه انسانی فراهم شد. این امر به ایجاد اینترنت اشیا و توسعه آن کمک کرد.
از آن پس توسعه اینترنت اشیا به سرعت پیش رفت و به عنوان یکی از مهمترین رویدادهای فناوری اطلاعات و ارتباطات در دهههای اخیر شناخته شد. این فناوری امکانات و کاربردهای بسیاری را در صنایع و حوزههای مختلف از جمله سلامتی، حمل و نقل، کشاورزی، خانههوشمند، شهرهوشمند و بسیاری از سایر حوزهها فراهم کرده است.
کاربردها و کارکردهای اینترنت اشیا در صنایع مختلف
صنعت ساخت و تولید
تکنولوژی اینترنت اشیا به صنعت ساخت و تولید نیز تأثیرات قابل توجهی داشته است. با استفاده از اینترنت اشیا، امکان برقراری ارتباط بین دستگاههای هوشمند در خط تولید، بهبود کارایی و کاهش هزینهها فراهم شده است. اینترنت اشیا به تجهیزات هوشمند اجازه میدهد تا با یکدیگر و با سیستمهای مرکزی یکپارچه شوند و اطلاعات و دادههای تولید را به صورت لحظهای به اشتراک بگذارند.
به عنوان مثال، در صنایع تولیدی از سنسورها و دستگاههای هوشمند برای مانیتورینگ و کنترل خطوط تولید، بهبود کیفیت محصولات، پیشگیری از خرابیها و کاهش زمان توقف خطوط تولید استفاده میشود. همچنین با استفاده از اینترنت اشیا میتوان برنامههای تولید را به صورت پویا و هوشمند بر اساس تقاضا و شرایط بازار تولید تنظیم کرد.
از طرفی اینترنت اشیا به تولیدکنندگان امکان مدیریت و کنترل دستگاههای هوشمند در شبکه تولید را میدهد. برای مثال، تولیدکنندگان میتوانند به طور مداوم و در زمان واقعی دادههای عملکرد دستگاهها را مشاهده کنند و در صورت نیاز، تغییرات لازم را اعمال کنند.
اینترنت اشیا به تولیدکنندگان امکان پیش بینی و پیشگیری از خرابیها و خطاها را میدهد. همچنین با استفاده از سنسورها و دادههای تولید، میتوان الگوها و روندهای غیرعادی را شناسایی کرد.
حمل و نقل
حمل و نقل یکی از زمینههایی است که اینترنت اشیا به طور گستردهای در آن به کار گرفته میشود. با استفاده از اینترنت اشیا، تکنولوژیهای هوشمند میتوانند در حوزه حمل و نقل تغییرات چشمگیری ایجاد کنند. برخی از کاربردهای اینترنت اشیا در حمل و نقل عبارتند از:
- پیشبینی و مدیریت ترافیک: با استفاده از سنسورها و دستگاههای هوشمند، میتوان اطلاعات ترافیک را در زمان واقعی جمعآوری کرده و پیشبینیهای دقیقی از وضعیت ترافیک و راههای جایگزین ارائه داد. این امر میتواند به بهبود مدیریت ترافیک و کاهش زمانهای ترافیکی کمک کند.
- رصد و پایش وسایل حمل و نقل: با استفاده از سنسورها و دستگاههای هوشمند میتوان وسایل حمل و نقل را رصد و پایش کرد و اطلاعاتی مانند موقعیت جغرافیایی، سرعت، مصرف سوخت، وضعیت تعمیر و نگهداری و… را جمعآوری کرد. این اطلاعات میتواند در بهینهسازی استفاده از وسایل حمل و نقل، کاهش هزینهها و افزایش امنیت و عملکرد وسایل حمل و نقل مؤثر باشد.
- خودرانی و خودروهای هوشمند: با توسعه خودروهای هوشمند و استفاده از اینترنت اشیا، امکاناتی مانند خودرانی، اتصال به شبکههای اطلاعاتی، پیشبینی و پایش از وضعیت خودرو و… فراهم میشود.استفاده از سنسورها و دستگاههای مرتبط در خودروها به منظور جمعآوری اطلاعات مربوط به عملکرد خودرو، مصرف سوخت، تشخیص خطاها و تعمیرات پیشبینی شده، کنترل سرعت، کاهش تصادفات و بهبود ایمنی رانندگان و مسافران استفاده میشود.
-
خدمات ارائه شده به وسیله خودروهای هوشمند: استفاده از تکنولوژیهای اینترنت اشیا در خدمات مرتبط با حمل و نقل مانند رزرو پارکینگ، خدمات رانندگی به اشتراک گذاری شده، سرویسهای تاکسی هوشمند، اشتراکگذاری اطلاعات ترافیک و جهتیابی هوشمند استفاده میشود.
بهداشت و سلامت
بهداشت و سلامت یکی از حوزههای مهم کاربرد اینترنت اشیا (IoT) است. با استفاده از تکنولوژی IoT در این حوزه امکاناتی جدید برای پشتیبانی از بهبود سطح سلامت و بهداشت فراهم میشود. به طور کلی، استفاده از IoT در بهداشت و سلامت میتواند به طور گستردهای در انواع مختلفی از کاربردها و کارکردها بهرهبرداری کند.
به عنوان مثال، در پیشرفتهترین کاربردهای IoT در بهداشت و سلامت، از سنسورها و دستگاههای هوشمند برای پایش و اندازهگیری پارامترهای پزشکی در واحدهای درمانی، خانههای هوشمند، و یا تجهیزات پوشیدنی مانند ساعتهای هوشمند و دستبندهای هوشمند استفاده میشود. این امکانات به مراقبت بهتر از سلامت فرد، پیشگیری از بیماریها، و پیشبرد درمانهای مناسب کمک میکند.
علاوه بر این IoT میتواند در بهبود مدیریت بیماران مزمن، پیگیری های دارویی، و اعلان تلفنهای هوشمند برای ارتباط بیمار با پرسنل پزشکی به کار گرفته شود. همچنین، تکنولوژی IoT میتواند در بهبود کیفیت خدمات پزشکی از طریق تشخیص و پیشبینی بیماریها، تعیین تشخیص هوشمند، و حتی ارائه خدمات پزشکی از راه دور به کاربران کمک کند.در کل کاربردهای IoT در بهداشت و سلامت بسیار گسترده و متنوع هستند و میتوانند باعث بهبود سطح سلامت و بهداشت جامعه شوند.
کشاورزی
کشاورزی یکی از حوزههایی است که از اینترنت اشیا بهرهبرداری میکند. با استفاده از اینترنت اشیا در کشاورزی، میتوان عملکرد و بهرهوری در این صنعت را افزایش داد. برخی از کارکردها و کاربردهای اینترنت اشیا در کشاورزی عبارتند از:
- کشت و برداشت هوشمند: با استفاده از سنسورها و دستگاههای متصل به اینترنت میتوان کشت و برداشت محصولات کشاورزی را بهطور هوشمند و اتوماتیک کنترل کرد. این امکان به کشاورزان کمک میکند تا عملکرد بهرهوری خود را بهبود بخشند و منابع را بهینه استفاده کنند.
- مدیریت منابع آبی: با استفاده از سیستمهای هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا، میتوان مدیریت منابع آبی در کشاورزی را بهبود بخشید. سنسورها و دستگاههای هوشمند میتوانند رطوبت و شرایط آبی را در مزارع رصد کرده و اطلاعات لازم را به کشاورزان ارائه دهند تا بتوانند مصرف آب را بهینه کنند.
- پیشبینی هواشناسی: با استفاده از دادههای هواشناسی مبتنی بر اینترنت اشیا، کشاورزان میتوانند برنامهریزی مناسبی برای کشت و برداشت محصولات خود انجام دهند. این اطلاعات به کشاورزان کمک میکند تا بهطور دقیقتر و هوشمندانهتر عمل کنند و باعث افزایش بهرهوری و کاهش خسارتها شوند.
- مدیریت دامداری هوشمند: با استفاده از دستگاههای متصل به اینترنت، میتوان به طور هوشمند از رفتار و وضعیت دامها در مزارع و گاوداریها آگاه شد و اطلاعاتی در مورد سلامت، تغذیه و رفتار دامها را جمعآوری کرد و بر اساس آن تصمیمات مدیریتی گرفت.
خانههوشمند
خانههوشمند یکی از کاربردهای جذاب و متنوع اینترنت اشیا است. در یک خانههوشمند، از تکنولوژیهای مختلفی مانند سنسورها، دستگاههای هوشمند، شبکههای ارتباطی، و نرمافزارهای هوشمند استفاده میشود تا خانه را به یک ساختار هوشمند تبدیل کند.به عبارت دیگر، خانههوشمند از طریق تکنولوژیهای ارتباطی و هوشمند به ساکنان امکان کنترل و مدیریت مختلفی از تجهیزات و سیستمهای خانه را میدهد. برخی از کارکردهای خانههوشمند عبارتند از:
- کنترل هوشمند روشنایی، گرما و سرما: با استفاده از سنسورها و دستگاههای هوشمند، میتوان تنظیمات روشنایی، گرما و سرمای خانه را به صورت هوشمند و از راه دور کنترل کرد.
- امنیت و نظارت: با نصب دوربینها، سنسورها و سیستمهای امنیتی هوشمند، میتوان امنیت خانه را افزایش داده و به صورت آنلاین نظارت کرد.
- مدیریت انرژی: با استفاده از سیستمهای هوشمند مدیریت انرژی، میتوان مصرف انرژی خانه را کاهش داده و همچنین از تولید انرژی پاک مانند انرژی خورشیدی و بادی بهرهبرداری کرد.
- کنترل و مدیریت دستگاههای الکترونیکی: با استفاده از دستگاههای هوشمند مانند تلویزیون، سیستم صوتی، روباتهای خانگی و … میتوان این دستگاهها را به صورت هوشمند کنترل و مدیریت کرد.
شهرهوشمند
شهرهوشمند به مفهوم استفاده هوشمندانه از فناوریهای ارتباطات و اطلاعات برای مدیریت بهینه و ادارهی هوشمندانهتر و هماهنگتر سیستمها و خدمات شهری است. از جمله کاربردهای اینترنت اشیا در شهرهوشمند میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- مدیریت ترافیک: با استفاده از حسگرها و دستگاههای هوشمند در جادهها و خیابانها، میتوان ترافیک شهری را بهبود بخشید، زمان سفرها را کاهش داد و در نهایت انگیزهها را بهبود بخشید.
- مدیریت پارکینگ: ساماندهی هوشمند و بهینهسازی پارکینگها با استفاده از حسگرها و سیستمهای هوشمند، امکان جستجوی سریع تر و پیدا کردن جای پارک شهروندان را تسهیل میکند.
- مدیریت پسماندها: با استفاده از حسگرها و سیستمهای هوشمند، میتوان به طرحریزی بهینه برای جمعآوری و دفع پسماندها پرداخت و هدررفت منابع را کاهش داد.
- مدیریت مصرف انرژی: با استفاده از حسگرها و سیستمهای هوشمند در ساختمانها، میتوان مصرف انرژی را بهینه کرده و اقدامات صرفهجویی انرژی را بهبود بخشید.
- مدیریت امنیت شهری: با استفاده از دوربینها، حسگرها و سیستمهای هوشمند، امنیت شهری را بهبود بخشید و پاسخگویی سریعتر به رخدادهای امنیتی را تسهیل کنید.
چالشها و روند توسعه اینترنت اشیا
بدرستی! در حال حاضر با توسعه روزافزون تکنولوژی و شبکههای ارتباطی، (IoT) به عنوان یک تکنولوژی پیشرفته و جذاب در حوزه فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) شناخته شده است. این فناوری با ایجاد ارتباط بین اشیا فیزیکی با یکدیگر و اینترنت اجازه میدهد، که به تبدیل کردن اشیا روزمرهای چون خودروها، لوازم خانگی، حسگرها، دستگاههای پزشکی، و غیره به یک بستر هوشمند و متصل مبتنی بر اینترنت بپردازد.
با این وجود، همچنان چالشها و چشماندازهایی برای توسعه و استفاده از اینترنت اشیا وجود دارد. برخی از اصلیترین چالشها و روندهایی که در این حوزه مطرح هستند عبارتند از:
- امنیت و حریم خصوصی: با اتصال بیش از حدی از اشیا به اینترنت، چالشهای امنیتی و حریم خصوصی بیشتری نیز پیش آمده است. تهدیدات امنیتی ممکن است از حملات سایبری، نفوذ به سیستمهای اینترنت اشیا و دسترسی غیرمجاز به اطلاعات شخصی کاربران ناشی شوند. بنابراین، امنیت و حفاظت از اطلاعات شخصی و حریم خصوصی کاربران یک چالش اساسی برای توسعه اینترنت اشیا است.
- پیچیدگی و استانداردسازی: با تنوع بالای اشیا و دستگاهها، پیچیدگی در مدیریت و استفاده از آنها نیز افزایش یافته است. همچنین، استانداردسازی و اتحادیه بین اشیا و دستگاهها برای امکان ارتباط و تعامل بهینه بین آنها یک چالش اساسی در حوزه اینترنت اشیا است.
- قدرت پردازشی و انرژی: اکثر اشیا در اینترنت اشیا از سنسورها و دستگاههای کوچک و انرژیپذیر تشکیل شدهاند. اما قدرت پردازشی و مصرف انرژی این اشیا همچنان چالشهایی را در بر دارد. بهبود قدرت پردازشی و افزایش عمر باطریها برای اشیا و دستگاههای اینترنت اشیا یک چشمانداز مهم است.
امنیت در اینترنت اشیا و چالشهای مرتبط
یکی از چالشهای اصلی مرتبط با اینترنت اشیا، امنیت و حفاظت اطلاعات است. با توسعه روزافزون اینترنت اشیا و افزایش تعداد اشیاء متصل به شبکه، افزایش تهدیدات امنیتی و نقض حریم خصوصی افراد رخ داده است. به عنوان مثال، اشیاء متصل به اینترنت میتوانند آسیبپذیریهای امنیتی داشته باشند که توسط هکرها مورد استفاده قرار گیرند و اطلاعات حساس کاربران را در خطر بیندازند. همچنین، دادههای جمعآوری شده توسط اشیاء متصل به اینترنت ممکن است برای مقاصد ناخواستهای مورد استفاده قرار گیرند و حریم خصوصی کاربران را تهدید کنند.
علاوه بر امنیت، چالشهای دیگری نیز در توسعه اینترنت اشیا وجود دارند. یکی از آنها، استانداردها و قوانین مرتبط است. با وجود رشد سریع اینترنت اشیا، هنوز استانداردها و قوانین کامل و جامع برای این حوزه توسعه پیدا نکردهاند. این موضوع ممکن است باعث ایجاد تفاوتها و تنشها در استفاده از اینترنت اشیا در سطح جهانی شود و باعث محدودیتها و مشکلاتی در توسعه این حوزه گردد.
همچنین، یکی از چالشهای دیگر توسعه اینترنت اشیا، مدیریت حجم بزرگ دادهها است. اشیاء متصل به اینترنت تعداد زیادی داده تولید میکنند که نیاز به ذخیرهسازی، پردازش و تحلیل دقیق دارند. این موضوع ممکن است چالشهایی را برای مصرف کنندگان آن در زمینه فضای دخیره سازی ایجاد کند که البته از سرعت پیشرفت تکنولوژی های موازی نباید چشم پوشی کرد .
استفاده از هوش مصنوعی در اینترنت اشیا
استفاده از هوش مصنوعی در اینترنت اشیا، به عنوان یکی از مولفههای کلیدی و پیشرفته توسعه اینترنت اشیا، به طور عمده تواناییها و کاربردهای جدیدی را برای اینترنت اشیا فراهم کرده است. هوش مصنوعی به عنوان یک رویکرد مبتنی بر الگوریتمها و روشهای محاسباتی است که به اشیا اجازه میدهد تا با تصمیمگیری، پردازش دادهها و یادگیری از تجربیات قبلی خود، به صورت خودکار و هوشمندانه عمل کنند.
یکی از کاربردهای اصلی هوش مصنوعی در اینترنت اشیا، بهبود قدرت تصمیمگیری و پیشبینیهای هوشمندانه بر اساس دادههای جمعآوری شده از اشیا است. این توانایی به مدیریت بهتر و استفاده از دادههای حجیم و پیچیده، بهبود کارایی و کاربردیتر شدن اینترنت اشیا را به ارمغان میآورد. همچنین، هوش مصنوعی در اینترنت اشیا میتواند با تجزیه و تحلیل دادههای جمعآوری شده، الگوها و روندهای مختلف را شناسایی کرده و بر اساس آنها تصمیمگیریهای هوشمندانه انجام دهد.
یادگیری ژرف و شبکههای عصبی در اینترنت اشیا
یادگیری ژرف (Deep Learning) و شبکههای عصبی (Neural Networks) در اینترنت اشیا (IoT) نقش مهمی در توسعه و بهینه سازی اینترنت اشیا و همچنین تحلیل دادههای بسیار بزرگی که توسط دستگاههای IoT جمع آوری میشوند دارند.در واقع یادگیری ژرف یکی از اصولیترین تکنیکهای هوش مصنوعی است که به کمک شبکههای عصبی عمیق امکان پردازش و تحلیل دادههای پیچیده را فراهم میکند.
یادگیری ژرف به مدلهایی از شبکههای عصبی گفته میشود که به صورت خودکار و بدون نیاز به تعریف ویژگیها از دادهها یاد میگیرند. این روش به کاربردهای بسیاری در دنیای IoT مانند تشخیص الگو، تشخیص چهره، تشخیص تصویر و هوشمند سازی سیستمهای امنیتی مورد استفاده قرار میگیرد.
همچنین شبکههای عصبی بهطور گسترده در تشخیص اشیای متصل به اینترنت (IoT devices) مورد استفاده قرار میگیرند. برای مثال، با استفاده از شبکههای عصبی، میتوان به صورت دقیق تر از آنچه با استفاده از الگوریتمهای سنتی ممکن است، تعیین کرد کدام دستگاه در شبکه اینترنت اشیا مسئول یک فعالیت خاص است.
با توجه به حجم بسیار زیاد دادههایی که توسط دستگاههای IoT جمع آوری میشوند، استفاده از شبکههای عصبی و یادگیری ژرف به عنوان روشهایی برای بهینهسازی پردازش و تحلیل دادهها مورد توجه قرار گرفته است.
استانداردها و پروتکلهای مرتبط با اینترنت اشیا
استانداردها و پروتکلهای مرتبط با اینترنت اشیا یکی از عوامل کلیدی برای توسعه و استقرار موفق اینترنت اشیا میباشند. استانداردها و پروتکلها دستورالعملها، قوانین و مقرراتی هستند که توسط سازمانها، استانداردگذاران و توسعهدهندگان در حوزه تکنولوژی اطلاعات و ارتباطات (ICT) تعریف شدهاند و برای تضمین تعامل و ارتباط موثر بین دستگاههای مختلف اینترنت اشیا استفاده میشوند.
به عنوان مثال، استانداردها و پروتکلهایی مانند MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)، CoAP (Constrained Application Protocol)، LoRaWAN (Long Range Wide Area Network)، Zigbee، Z-Wave و Bluetooth LE (Low Energy) از جمله استانداردها و پروتکلهایی هستند که در حوزه اینترنت اشیا به کار میروند. این استانداردها و پروتکلها توسط سازمانها و گروههای مختلف استانداردگذاری مانند IEEE، IETF، ISO، ITU، Zigbee Alliance و Bluetooth SIG تعریف و توسعه داده شدهاند.
استفاده از استانداردها و پروتکلهای مرتبط با اینترنت اشیا امکان ارتباط و هماهنگی بین دستگاههای مختلف اینترنت اشیا را تسهیل میکند و از تداخل و ناسازگاریهای تکنیکی جلوگیری میکند. همچنین، این استانداردها و پروتکلها میتوانند امنیت، حریم خصوصی، قابلیت تطبیق و قابلیت بسیاری از سیستمهای اینترنت اشیا را بهبود بخشند.
تحولات آینده و چشمانداز اینترنت اشیا
با توجه به تحولات رو به رشد صنعت اینترنت اشیا، این فناوری به سمت ادغام با سایر فناوریها و پیشرفتهای بیشتر در آینده حرکت خواهد کرد. برای مثال، ادغام اینترنت اشیا با هوش مصنوعی و یادگیری عمیق، باعث افزایش قدرت پردازش دستگاههای مختلف و بهبود عملکرد آنها خواهد شد. همچنین، توسعه پردازش ابری، اینترنت 5G، و فناوریهای دیگر نیز باعث رشد بیشتر این صنعت خواهد شد.
در آینده، اینترنت اشیا به طور گستردهتر در صنایع و حوزههای مختلفی مانند حمل و نقل، بهداشت و سلامت، کشاورزی، صنعت و ساخت و تولید، خانههوشمند و شهرهوشمند، و غیره، استفاده خواهد شد. همچنین، پیشرفت تجهیزات جانبی و حسگرهای مختلف باعث افزایش دقت و کارایی اینترنت اشیا خواهد شد.
با توجه به این تحولات، پیشبینی میشود که بازار اینترنت اشیا در آینده به صورت چشمگیری افزایش یافته و با شرکتهای بزرگ و کوچک در این حوزه، رقابت شدیدی خواهد شد.
