تکنولوژی IOT چیست و چطور کار میکند؟
دستگاههای اینترنت اشیا دادههایی از حسگرها جمع آوری میکنند با اتصال به گیت وی اینترنت اشیا یا سایر دستگاهها به اشتراک میگذارند که در آن، دادهها یا به سرویس ابری ارسال میشوند تا آنالیز یا به صورت محلی تحلیل شوند.
اینترنت اشیا یا IoT، سیستمی تشکیل شده از دستگاههای محاسباتی وابسته به یکدیگر، ماشینهای مکانیکی و دیجیتالی، اشیاء، حیوانات یا افرادی است که دارای شناسههای منحصر به فرد (UID) و توانایی انتقال دادهها از طریق شبکه بدون نیاز به تعامل انسان با انسان و یا تعامل انسان با رایانه هستند. یک «شیء» در اینترنت اشیا میتواند فردی با ایمپلنت مانیتور قلب، یک حیوان مزرعه با یک ترانسپوندر تراشه بیولوژیکی، خودرویی که دارای حسگرهای داخلی برای هشدار به راننده در صورت پایین آمدن فشار باد لاستیک است، یا هر شیء طبیعی یا مصنوعی دیگری که بتوان به آن آدرس پروتکل اینترنت (IP) اختصاص داد و قادر به انتقال دادهها از طریق شبکه است، باشد.
به طور فزایندهای، سازمانها در صنایع مختلف از اینترنت اشیا استفاده میکنند تا عملکرد بهتری داشته باشند، مشتریان را بهتر درک کنند و خدمات بهبود یافتهای به مشتریان خود ارائه دهند، تصمیمات بهتری بگیرند، و ارزش کسب و کار خود را بالا ببرند.
اینترنت اشیا چگونه کار میکند؟
یک اکوسیستم اینترنت اشیا شامل دستگاههای هوشمند مبتنی بر وبی است که از سیستمهایی تعبیه شده مانند پردازندهها، حسگرها و سختافزارهای ارتباطی برای جمعآوری، ارسال و اقدام بر اساس دادههایی که از محیط خود به دست میآورد، استفاده میکند. دستگاههای اینترنت اشیا دادههایی که از حسگرها جمع آوری میکنند با اتصال به گیت وی اینترنت اشیا یا سایر دستگاهها به اشتراک میگذارند که در آن، دادهها یا به سرویس ابری ارسال میشوند تا آنالیز یا به صورت محلی تجزیه و تحلیل شوند. گاهی اوقات، این دستگاهها با سایر دستگاههای مربوطه ارتباط برقرار میکنند و بر اساس اطلاعاتی که از یکدیگر دریافت میکنند، عمل میکنند.
دستگاهها بیشتر کار را بدون دخالت انسان انجام میدهند، اگرچه افراد میتوانند با دستگاهها تعامل داشته باشند. به عنوان مثال، برای راه اندازی، دادن دستورالعملها یا دسترسی به دادهها، دستگاهها میتوانند بدون دخالت نیروی انسانی کار خود را انجام دهند. اتصال، شبکه و پروتکلهای ارتباطی مورد استفاده در کنار این دستگاههای دارای وب، تا حد زیادی به اپلیکیشنهای خاص اینترنت اشیا مورد استفاده بستگی دارد. اینترنت اشیا همچنین میتواند از هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشینی برای کمک به آسانتر و پویاتر کردن فرایندهای جمع آوری دادهها استفاده کند.
نمونهای از نحوه عملکرد یک سیستم اینترنت اشیا از جمع آوری داده تا اقدام
چرا اینترنت اشیا مهم است؟
اینترنت اشیا به مردم کمک میکند تا هوشمندتر زندگی و کار کنند؛ و همچنین کنترل کاملی بر زندگی خود به دست آورند. علاوه بر ارائه دستگاههای هوشمند برای خودکارسازی خانهها، اینترنت اشیا برای تجارت نیز ضروری است. اینترنت اشیا به کسب و کارهای مختلف، چشم اندازی آنیای از نحوه عملکرد سیستمهایشان ارائه میدهد و بینشهایی را در مورد همه چیز، از عملکرد ماشینها گرفته تا زنجیره تأمین و عملیات لجستیک را ارائه میدهد.
اینترنت اشیا شرکتها را قادر میسازد تا فرایندها را خودکار کرده و هزینههای نیروی کار را کاهش دهند. همچنین ضایعات را کاهش میدهد و ارائه خدمات را بهبود میبخشد، تولید و تحویل کالا را کمهزینهتر میکند و همچنین در معاملات مشتری، شفافیت ارائه میدهد. به این ترتیب، اینترنت اشیا یکی از مهمترین فناوریهای زندگی روزمره است و تا زمانی که کسب و کارهای بیشتری پتانسیل دستگاههای متصل در حفظ آن کسب و کار در عرصه رقابت درک میکنند، به کار خود ادامه میدهد.
مزایای اینترنت اشیا برای سازمانها چیست؟
اینترنت اشیا چندین مزیت برای سازمانها دارد. برخی از مزایا مربوط به یک صنعت خاص هستند و برخی دیگر در چندین صنعت قابل اجرا هستند. برخی از مزایای رایج اینترنت اشیا، مشاغل را به قابلیتهای زیر قادر میسازد:
- نظارت بر فرایندهای تجاری کلی آنها؛
- بهبود تجربه مشتری (CX)؛
- صرفه جویی در زمان و پول؛
- افزایش بهره وری کارکنان؛
- ادغام و تطبیق مدلهای کسب و کار؛
- اتخاذ تصمیمات تجاری بهتر؛
- درآمد بالاتر.
اینترنت اشیا شرکتها را تشویق میکند تا روشهای برخوردشان با کسب و کارشان را بازنگری کنند و ابزارهایی را برای بهبود استراتژیهای کسب و کارشان در اختیارشان میگذارد.
به طور کلی، اینترنت اشیا در تولید، حمل و نقل و سازمانهای خدماتی، استفاده از حسگرها و سایر دستگاههای اینترنت اشیاء کاربردهای فراوانی دارد. با این حال، برای سازمانهای کشاورزی، زیرساختها و صنایع اتوماسیون خانگی نیز کاربردها و استفادههایی دارد که برخی از سازمانها را به سمت تحول دیجیتال سوق میدهد.
اینترنت اشیا میتواند با تسهیل کار کشاورزان در کشاورزی برای آنها مزایایی داشته باشد. حسگرها میتوانند دادههای مربوط به بارندگی، رطوبت، دما و محتوای خاک و همچنین سایر عوامل را جمع آوری کنند که به خودکارسازی تکنیکهای کشاورزی کمک میکند. توانایی نظارت بر عملکرد زیرساخت نیز یکی از عواملی است که اینترنت اشیا میتواند به آن کمک کند. برای مثال، حسگرها میتوانند برای نظارت بر رویدادها یا تغییرات در ساختمانهای در حال ساخت، پلها و سایر زیرساختها استفاده شوند. این کار مزایایی مانند صرفه جویی در هزینه، صرفه جویی در زمان، تغییرات کیفیت زندگی و پیشرفت در کار بدون کاغذبازی را به همراه دارد.
یک کسب و کار اتوماسیون خانگی میتواند از اینترنت اشیا برای نظارت و دستکاری سیستمهای مکانیکی و الکتریکی در یک ساختمان استفاده کند. در مقیاس وسیعتر، شهرهای هوشمند میتوانند به شهروندان در کاهش ضایعات و مصرف انرژی کمک کنند. اینترنت اشیا همه صنایع را تحت تأثیر قرار میدهد، از جمله مشاغل در بخش مراقبتهای بهداشتی، مالی، خرده فروشی و تولید.
مزایا و معایب اینترنت اشیا چیست؟
برخی از مزایای اینترنت اشیا شامل موارد زیر است:
- امکان دسترسی به اطلاعات از هر نقطه و در هر زمان در هر دستگاه؛
- بهبود ارتباط بین دستگاههای الکترونیکی متصل؛
- انتقال بستههای داده از طریق شبکه متصل و صرفه جویی در زمان و هزینه؛
- خودکار کردن وظایف، کمک به بهبود کیفیت خدمات کسب و کار و کاهش نیاز به مداخله انسانی.
برخی از معایب اینترنت اشیا شامل موارد زیر است:
با افزایش تعداد دستگاههای متصل و به اشتراک گذاری اطلاعات بیشتر بین دستگاهها، احتمال سرقت اطلاعات محرمانه توسط هکرها نیز افزایش مییابد.
- شرکتها ممکن است در نهایت مجبور شوند با تعداد زیادی - شاید حتی میلیونها - دستگاه اینترنت اشیا دست و پنجه نرم کنند و جمع آوری و مدیریت دادهها از همه آن دستگاهها چالش برانگیز خواهد بود.
- اگر اشکالی در سیستم وجود داشته باشد، این احتمال وجود دارد که تمام دستگاههای متصل خراب شوند.
- از آنجایی که هیچ استاندارد بین المللی سازگاری برای اینترنت اشیا وجود ندارد، ارتباط دستگاههایی که توسط سازندههای مختلف ساخته شدهاند با یکدیگر دشوار است.
استانداردها و چارچوبهای اینترنت اشیا
چندین استاندارد در اینترنت اشیا وجود دارد که روز به روز اهمیتشان در این زمینه بالاتر میرود، از جمله موارد زیر:
- IPv6 از طریق شبکههای شخصی بیسیم کم مصرف (6LoWPAN) یک استاندارد باز است که توسط کارگروه مهندسی اینترنت (IETF) تعریف شده است. استاندارد 6LoWPAN هر رادیو کم مصرفی را قادر میسازد تا با اینترنت ارتباط برقرار کند، از جمله 804.15.4 بلوتوث کم انرژی (BLE) و Z-Wave (برای اتوماسیون خانگی).
- ZigBee یک شبکه بی سیم کم مصرف و با نرخ داده کم است که عمدتاً در محیط صنعتی استفاده میشود. ZigBee بر اساس استاندارد 802.15.4 مؤسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE) است. ZigBee Alliance زبان Dotdot را ایجاد کرد، زبانی جهانی برای اینترنت اشیا که به اشیا هوشمند امکان میدهد به طور ایمن در هر شبکهای کار کنند و یکدیگر را درک کنند.
- LiteOS یک سیستم عامل شبه یونیکس (OS) برای شبکههای حسگر بی سیم است. LiteOS از گوشیهای هوشمند، پوشیدنیها، برنامههای کاربردی تولید هوشمند، خانههای هوشمند و اینترنت وسایل نقلیه (IoV) پشتیبانی میکند. این سیستم عامل همچنین به عنوان یک پلتفرم توسعه دستگاههای هوشمند عمل میکند.
- OneM2M بخشی از سرویس ماشین به ماشین است که میتواند در نرم افزار و سخت افزار برای اتصال دستگاهها تعبیه شود. سازمان استانداردسازی جهانی، OneM2M، برای توسعه استانداردهای قابل استفاده مجدد ایجاد شده است تا به اپلیکیشنهای اینترنت اشیاء این امکان را بدهد تا در بخشهای مختلف ارتباط برقرار کنند.
- سرویس توزیع داده (DDS) توسط گروه مدیریت اشیاء (OMG) توسعه یافته است و یک استاندارد اینترنت اشیا برای ارتباطات M2M آنی، مقیاس پذیر و با کارایی بالا است.
- پروتکل صف پیام پیشرفته (AMQP) یک استاندارد سورس باز است که برای پیام رسانی ناهمزمان با سیم منتشر شده است. AMQP پیامهای رمزگذاری شده و قابل تعامل بین سازمانها و برنامهها را فعال میکند. این پروتکل در سرویس پیام رسانی گیرنده - سرور و در مدیریت دستگاههای اینترنت اشیا استفاده میشود.
- پروتکل برنامه محدود (CoAP) یک پروتکل طراحی شده توسط IETF است که مشخص میکند دستگاههای کم مصرف و با محدودیت محاسباتی چگونه میتوانند در اینترنت اشیا کار کنند.
- شبکه گسترده برد بلند (LoRaWAN) پروتکلی برای شبکههای WAN است که برای پشتیبانی از شبکههای بزرگ مانند شهرهای هوشمند با میلیونها دستگاه کم مصرف طراحی شده است.
چارچوبهای اینترنت اشیا شامل موارد زیر است:
- اینترنت اشیا خدمات وب آمازون (AWS) یک پلت فرم رایانش ابری برای اینترنت اشیایی است که توسط آمازون منتشر شده است. این چارچوب به گونهای طراحی شده است که دستگاههای هوشمند را قادر میسازد تا به راحتی به ابر AWS و سایر دستگاههای متصل، اتصال یابد و به طور ایمن با آنها ارتباط برقرار کنند.
- اینترنت اشیا Arm Mbed یک پلتفرم برای توسعه اپلیکیشنهای اینترنت اشیا بر اساس میکروکنترلرهای Arm است. هدف پلتفرم اینترنت اشیا Arm Mbed ارائه یک محیط مقیاس پذیر، متصل و امن برای دستگاههای اینترنت اشیا به وسیله یکپارچه سازی ابزارها و خدمات Mbed است.
- Azure IoT Suite مایکروسافت پلتفرمی است که از مجموعهای از خدمات تشکیل شده است که کاربران را قادر میسازد تا با دستگاههای اینترنت اشیا خود تعامل داشته باشند و دادهها را از آنها دریافت کنند و همچنین عملیاتهای مختلفی را بر روی دادهها انجام دهند، مانند تجزیه و تحلیل چند بعدی، تبدیل و تجمیع، و تجسم این عملیاتها به نحوی که برای کسب و کار مناسب باشد.
- Brillo/Weave گوگل پلتفرمی برای اجرای سریع اپلیکیشنهای اینترنت اشیا است. این پلتفرم از دو ستون اصلی تشکیل شده است: Brillo، یک سیستم عامل مبتنی بر اندروید برای توسعه دستگاههای جاسازی شده کم مصرف، و Weave، یک پروتکل ارتباطی مبتنی بر اینترنت اشیا که به عنوان زبان ارتباطی بین دستگاه و سرویس ابری عمل میکند.
- Calvin یک پلتفرم منبع باز اینترنت اشیا است که توسط Ericsson برای ساخت و مدیریت برنامههای کاربردی توزیع شده طراحی شده است که دستگاهها را قادر میسازد با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. Calvin شامل یک چارچوب توسعه برای توسعه دهندگان اپلیکیشن، و همچنین یک محیط زمان اجرا برای مدیریت برنامه در حال اجرا است.
برنامههای کاربردی اینترنت اشیا؛ موارد مخصوص مصرف کننده و سازمانها
کاربردهای متعددی در دنیای واقعی برای اینترنت اشیا وجود دارد، از اینترنت اشیا مصرف کننده و اینترنت اشیا سازمانی گرفته تا اینترنت اشیا تولیدی و صنعتی (IIoT). اینترنت اشیا در حوزههای متعددی از جمله خودرو، مخابرات و انرژی کاربرد دارد. برای مثال، در بخش مصرف کننده، خانههای هوشمند مجهز به ترموستاتهای هوشمند، لوازم هوشمند و گرمایش، روشنایی و وسایل الکترونیکی متصل میتوانند از راه دور از طریق رایانه و تلفنهای هوشمند کنترل شوند.
دستگاههای پوشیدنی با حسگرها و نرم افزارها میتوانند دادههای کاربر را جمعآوری و تجزیه و تحلیل کنند، و پیامهایی را درباره کاربران به سایر فناوریها ارسال کنند تا زندگی کاربران را آسانتر و راحتتر کنند. دستگاههای پوشیدنی همچنین برای ایمنی عمومی استفاده میشوند. به عنوان مثال، بهبود زمان پاسخ دهی اولین واکنش دهنده در مواقع اضطراری با ارائه مسیرهای بهینه به یک مکان یا با ردیابی علائم حیاتی کارگران ساختمانی یا آتش نشانان در مکانهای خطرناک.
در مراقبتهای بهداشتی، اینترنت اشیا مزایای زیادی را ارائه میدهد، از جمله توانایی نظارت دقیقتر بر بیماران با استفاده از تجزیه و تحلیل دادههای تولید شده. بیمارستانها اغلب از سیستمهای اینترنت اشیا برای تکمیل وظایفی مانند مدیریت موجودی برای داروها و ابزار پزشکی استفاده میکنند. برای مثال، ساختمانهای هوشمند میتوانند با استفاده از حسگرهایی که تعداد ساکنان یک اتاق را تشخیص میدهند، هزینههای انرژی را کاهش دهند. دما میتواند به طور خودکار تنظیم شود - برای مثال، اگر حسگرها تشخیص دهند اتاق کنفرانس پر است تهویه مطبوع روشن میشود یا اگر همه افراد در دفتر به خانه رفته باشند، درجه گرمایش پایین میآید.
در کشاورزی، سیستمهای کشاورزی هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا میتوانند به نظارت، به عنوان مثال، نور، دما، رطوبت، و میزان رطوبت خاک مزارع با استفاده از حسگرهای متصل کمک کنند. علاوه بر اینها، اینترنت اشیا در خودکارسازی سیستمهای آبیاری نیز مفید است. در یک شهر هوشمند، حسگرها و استقرارهای اینترنت اشیا، مانند چراغهای هوشمند خیابان و کنتورهای هوشمند، میتوانند به کاهش ترافیک، صرفهجویی در مصرف انرژی، نظارت و رفع نگرانیهای محیطی و بهبود بهداشت کمک کنند.
مسائل امنیتی و حریم خصوصی اینترنت اشیا
اینترنت اشیا میلیاردها دستگاه را به اینترنت متصل میکند و با استفاده از میلیاردها نقطه داده فعالیت میکند که همه آنها باید ایمن شوند. به دلیل سطح حمله گسترده به آن، امنیت اینترنت اشیا و حریم خصوصی اینترنت اشیا به عنوان نگرانیهای اصلی ذکر شده است. در سال 2016، یکی از بدنامترین حملات اخیر اینترنت اشیا صورت گرفت. Mirai، بات نتی که به ارائه دهنده سرور نام دامنه Dyn نفوذ کرد و بسیاری از وب سایتها را برای مدت زمان طولانی، در یکی از بزرگترین حملات انکار سرویس (DDoS) توزیع شده که تا به امروز مشاهده شده است، از دسترس خارج کرد. مهاجمان با حمله به دستگاههای اینترنت اشیایی که امنیت ضعیفی داشتند، به شبکه دسترسی پیدا کردند.
از آنجایی که دستگاههای اینترنت اشیا اتصال نزدیکی به یکدیگر دارند، تنها کاری که یک هکر باید انجام دهد این است که با سوء استفاده از یک نقطه ضعف، تمام دادهها را دستکاری کند و آنها را غیر قابل استفاده کند. سازندگانی که دستگاههای خود را به طور منظم آپدیت نمیکنند یا هرگز به روز رسانیای دریافت نمیکنند، آنها را در برابر مجرمان سایبری بسیار آسیب پذیرتر میکنند. علاوه بر این، دستگاههای متصل اغلب از کاربران میخواهند اطلاعات شخصی خود را وارد کنند، از جمله نام، سن، آدرس، شماره تلفن و حتی حسابهای رسانههای اجتماعی؛ اطلاعاتی که برای هکرها بسیار ارزشمند است.
هکرها تنها تهدیدهای موجود برای اینترنت اشیا نیستند. حفظ حریم خصوصی یکی دیگر از نگرانیهای اصلی کاربران اینترنت اشیا است. برای مثال، شرکتهایی که دستگاههای اینترنت اشیا را برای مصرف کنندگان تولید و توزیع میکنند، میتوانند از این دستگاهها برای به دست آوردن و فروش اطلاعات شخصی کاربران استفاده کنند. فراتر از افشای اطلاعات شخصی، اینترنت اشیا برای زیرساختهای حیاتی از جمله برق، حمل و نقل و خدمات مالی خطراتی را به همراه دارد.
تاریخچه اینترنت اشیا چیست؟
آقای «کوین اشتون» (Kevin Ashton)، یکی از بنیانگذاران مرکز Auto-ID در مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT)، اولین بار در سال 1999 در ارائهای به Procter & Gamble (P&G)، از اینترنت اشیا نام برد. Ashton که مایل بود شناسه فرکانس رادیویی (RFID) را مورد توجه مدیریت ارشد P&G قرار دهد، ارائه خود را «اینترنت اشیا» نامید تا اشارهای به ترند جدید جالب سال 1999 کرده باشد.
کتاب «وقتی چیزها شروع به فکر کردن میکنند» از Neil Gershenfel، استاد دانشگاه MIT، نیز در سال 1999 منتشر شد. این کتاب از اصطلاح دقیقی استفاده نکرد، اما چشمانداز روشنی از اینکه اینترنت اشیا به کجا میرود ارائه داد.
اینترنت اشیا از همگرایی فناوریهای بیسیم، سیستمهای میکروالکترومکانیکی (MEMS)، میکروسرویسها و اینترنت تکامل یافته تشکیل میشود. این همگرایی به از بین بردن سیلوهای بین فناوری عملیاتی (OT) و فناوری اطلاعات (IT) کمک کرده است و امکان تجزیه و تحلیل دادههای بدون ساختار تولید شده توسط ماشین را برای ایجاد نگرشهایی برای پیشرفت فراهم میکند. اگرچه اولین شخصی که به اینترنت اشیا اشاره کرد Ashton بود، ایده دستگاههای متصل از دهه 1970 با نامهای اینترنت جاسازی شده و محاسبات فراگیر مطرح شده بود.
برای مثال، اولین دستگاه اینترنتی، یک دستگاه فروش نوشابه کوکاکولا در دانشگاه Carnegie Mellon در اوایل دهه 1980 بود. با استفاده از وب، برنامه نویسان میتوانستند وضعیت دستگاه را بررسی کنند و اگر تمایل داشتند به سمت این دستگاه بروند، میتوانستند از قبل مطمئن شوند که آیا نوشیدنی سردی در این دستگاه در انتظار آنها است یا خیر. اینترنت اشیا از ارتباطات M2M تکامل یافته است، یعنی ماشینهایی که از طریق یک شبکه بدون تعامل انسانی به یکدیگر متصل میشوند. M2M به اتصال یک دستگاه به سرویس ابری، مدیریت آن و جمع آوری دادهها اشاره دارد. اینترنت اشیا با ارتقای سطح بعدی M2M، یک شبکه حسگر متشکل از میلیاردها دستگاه هوشمند است که افراد، سیستمها و سایر برنامهها را برای جمع آوری و به اشتراک گذاری دادهها به هم متصل میکند. M2M به عنوان پایه و اساس خود، اتصالی را ارائه میدهد که اینترنت اشیا را فعال میکند.
اینترنت اشیا همچنین گسترشی طبیعی از کنترل نظارتی و جمعآوری دادهها (SCADA) است؛ دستهای از برنامههای کاربردی نرم افزاری برای کنترل فرایند، جمع آوری دادهها در زمان واقعی از مکانهای دور، و کنترل تجهیزات و شرایط. سیستمهای SCADA شامل قطعات سخت افزاری و نرم افزاری هستند. درواقع سختافزار دادهها را جمعآوری میکند و به رایانهای که نرم افزار SCADA بر روی آن نصب شده است، میرساند. دادهها در آن کامپیوتر پردازش میشوند و در مواقعی که نیاز باشد، مورد استفاده قرار میگیرند. تکامل SCADA به گونهای بوده است که سیستمهای SCADA نسل آخر به سیستمهای اینترنت اشیا نسل اول تبدیل شدهاند. با این حال، مفهوم اکوسیستم اینترنت اشیا تا اواسط سال 2010 به وجود نیامده بود؛ زمانی که دولت کشور چین به صورت رسمی اعلام کرد که اینترنت اشیا را به یک اولویت استراتژیک در برنامهی پنج ساله خود تبدیل خواهد کرد.
ارسال به دوستان