اینترنت اشیا (Internet of Things | IoT) که به آن «اینترنت چیزها» نیز گفته میشود، به میلیاردها دستگاهی اشاره دارد که در سراسر جهان قرار دارند، اکنون به اینترنت متصل شدهاند، دادهها را گردآوری میکنند و با یکدیگر به اشتراک میگذارند. به لطف ظهور تراشههای ارزان کامپیوتری و وجود (شبکههای بیسیم) (Wireless Networks )در همه جا و همه وقت، این امکان وجود دارد که همه اشیا از یک قرص کوچک گرفته تا یک هواپیمای بسیار بزرگ به اینترنت متصل و به بخشی از اینترنت اشیا (IoT) مبدل شود.
اینترنت اشیا (IOT)
اینترنت اشیاء یک شبکه از اشیائی است که توانایی پردازش، ارتباط و انجام عمل خاصی را دارند. از کاربردهای آن میتوان به خانهی هوشمند، شهر هوشمند و ماشینهای خودکار اشاره کرد. رایانش ابری یکی از عوامل اصلی برای تحقق اینترنت اشیاء بوده است. به دلیل اینکه اشیاء دادههای بسیار زیادی تولید میکنند، مراکز دادهی ابر بهترین مکان برای ذخیرهسازی این دادهها بوده و همچنان هست. ابر به دلیل منابع ازنظر تئوری نامحدود، مقیاس پذیری الاستیک، فناوری مجازی سازی و پرداخت بهاندازهی استفاده، نیازمندیهای اولیه برنامههای کاربردی اینترنت اشیاء را فراهم میکند .با این وجود، ازنظر جغرافیایی متمرکز بودن مراکز دادهی ابر منجر به عدم توانایی آن برای برطرف ساختن نیازمندیهای اساسی برخی برنامههای کاربردی اینترنت اشیاء میشود . فاصله ارتباطی میان مکانی که داده تولید میشود و ابر و مقدار بسیار زیاد دادههای تولیدشده به وسیلهی دستگاههای اینترنت اشیاء منجر به زمان پاسخ بالا و ازدحام شبکه میشود.
تعداد بسیار زیاد دستگاههای اینترنت اشیاء و دادههای بسیار زیادی که توسط آنها تولید میشود و درنتیجه بالائ رفتن زمان پاسخ و استفادهی بسیار زیاد از پهنای باند، نیاز به یک مدل رایانش جدید را در جامعهی تحقیقاتی و صنعت بهوجود آورد. رایانش مهی بهمنظور غلبه بر محدودیتهای استفاده از مراکز دادهی ابر، به عنوان یک مدل رایانش جدید برای میزبانی برنامه های کاربردی اینترنت اشیاء معرفی شد. رایانش مهی به صورت توزیع شده سرویس های ابر را در لبهی شبکه فراهم میکند. در این مدل رایانش، منابع مه و ابر برای فراهم سازی سرویسها با یکدیگر همکاری میکنند .از مزایای قابل توجه استفاده از رایانش مهی توانایی آن برای برآورده ساختن زمان پاسخ موردنیاز برنامه های کاربردی اینترنت اشیاء حساس به تأخیر است. یکی از مهمترین روندها در تحقیقهای رایانش مهی، ارائهی روشهای گوناگون برای مدیریت منابع در مدل محاسباتی مبتنی بر رایانش مهی است. مسائل موردبررسی برای مدیریت منابع بسیار گوناگون هستند. برای نمونه، میتوان به مسئله های پیشبینی منابع، فراهم سازی منابع 1 ، فراهم سازی سرویس ها، زمانبندی، توزیع بار 2 و مهاجرت سرویس 3 ها اشاره کرد.
یکی از مهمترین فعالیتها در فرآیند مدیریت منابع در ابر و مه، تصمیم گیری دربارهی فراهم سازی سرویسها یا قرار دادن سرویسها است. برنامه های کاربردی اینترنت اشیاء در یک محیط بسیار پویا اجرا میشوند و برای مدیریت منابع به شکلی که سرویسها قادر به پاسخگویی به درخواستهای کاربران باشند، استفاده از روشهای فراهم سازی سرویسها به شکلی که با این پویایی سیستم سازگار باشد، بسیار ضروری است. خروجی یک مسئله فراهم سازی سرویسها تصمیم دربارهی چگونگی قرار دادن توزیع شدهی اجزای برنامه های کاربردی اینترنت اشیاء در منابع ابر و مه است. درنتیجهی این تصمیم گیری، سرویسی که درخواست بیشتری را از دستگاههای اینترنت اشیاء تجربه میکند ممکن است در چندین گرهی مه قرار داده شود. از طرف دیگر، اگر درخواست برای یک سرویس ناچیز باشد، ممکن است برای کاهش هزینهها آن سرویس از منابع مه حذف شود . از مزایای فراهم سازی پویای سرویسها در مه میتوان به کاهش استفاده از پهنای باند، مدیریت بهینهی منابع ابر و مه، کاهش هزینهی اجارهی منابع، برآوردن زمان پاسخ موردنیاز برای درخواستهای برنامههای کاربردی، دسترس پذیری، قابلیت اطمینان سرویسهای ارائه شده به کاربران برنامههای کاربردی، کاهش انرژی و غیره اشاره کرد.
تاریخچه اینترنت اشیا (IOT)
اینترنت اشیا داستان پیدایش جالبی دارد. شاید اولین نمونهای که بتوان واقعا نام اینترنت اشیا را روی آن گذاشت، دستگاه وندینگ حاوی قوطیهای کوکاکولا بود که در دهه ۸۰، یعنی بیش از ده سال قبل از اینکه نام اینترنت اشیا روی این تکنولوژی گذاشته شود، در دانشگاه کارنگی ملون در پیتسبورگ پنسیلوانیا قرار داشت. یکی از دانشجویان این دانشگاه به نام دیوید نیکولز از اینکه مجبور بود برای خرید نوشیدنی، هر بار مسیری طولانی را از دفتر خود تا این یخچال طی کند، خسته و کلافه شده بود و در اغلب اوقات هم وقتی به یخچال میرسید، از نوشابه خبری نبود یا کاملا گرم بود.
ذهن نیکولز مدتها درگیر این ماجرا بود که ناگهان اولین دستگاه وندینگی را که با کامپیوتر کنترل میشد و در دانشگاه استنفورد قرار داشت، به یاد آورد و متوجه شد تکنولوژی که برای حل مشکل یخچال کوکاکولا دانشگاه خود به دنبال آن بود، از پیش وجود داشته است.
چند روز بعد، نیکولز به همراه چند نفر از دوستانش، سیستمی برای اتصال به دستگاه وندینگ از طریق آرپانت (پیشدرآمد اینترنت امروزی) طراحی کرد که به کمک آن میتوانستند از راه دور وضعیت موجودی یخچال را بررسی کنند (مثلاً ببینند آیا در یخچال نوشیدنی موجود است یا اینکه نوشیدنی خنک است). از نظر بسیاری، این دستگاه وندینگ اولین دستگاه واقعی اینترنت اشیا بود.
اما در سال ۱۹۹۹ بود که نام «اینترنت اشیا» توسط کوین اشتون، یکی از بنیانگذاران گروه پژوهشی Auto-ID Labs در دانشگاه MIT، ابداع شد.
اشتون آن زمان در شرکت Procter & Gamble مسئول راهاندازی خط تولید لوازم آرایشی بود. او هر بار که به مغازه لوازم آرایشی محل میرفت، متوجه میشد رژ لب قهوهای در قفسهها یافت نمیشود. مسئولان زنجیره تأمین به او میگفتند این رنگ رژ در انبار موجود است؛ اما اشتون نیاز داشت بداند این رژها دقیقا کجا بودند، چه اتفاقی برایشان میافتاد و چرا مغازه نمیتوانست از آنها به تعداد کافی داشته باشد؛ اما کسی جواب این سؤالها را نمیدانست.
تقریبا همزمان با این ماجرا، برچسبهای RFID توسعه یافتند. این تگها دارای تراشههای ریزی بودند که به کمک امواج رادیویی میتوانست دادههای بسیار کمحجمی را بهطور بیسیم منتقل کند. هنگامی که اشتون داشت در مورد «اینترنت اشیا» برای شرکت Procter & Gamble سخنرانی میکرد، پیشنهاد داد از این تگها برای محصولات شرکت استفاده شود تا از این طریق اجناس در طول زنجیره تأمین بهآسانی شناسایی و ردیابی شوند.
آن روزها کلمه «اینترنت» تازه بر سر زبانها افتاده بود و هر کس با شنیدن آن هیجانزده میشد. اشتون هم از این موقعیت استفاده کرد و برای جلب نظر مدیران شرکت، در عنوان سخنرانی خود از کلمه «اینترنت» استفاده کرد.
اشتون در گفتگویی با ZDNet، اینترنت اشیا را اینگونه معرفی کرده بود:
اشتون بعد از سخنرانی سرنوشتساز «اینترنت اشیا» برای Procter & Gamble، برای مدیران سازمانهای مختلف، درباره کاربرد تکنولوژی RFID صدها سخنرانی ارائه داد و بهخصوص بر قابلیت تراشه RFID به برقراری ارتباط با دستگاهها از طریق شبکه بیسیم تأکید کرد. تا سال ۲۰۰۳، شرکتی که اشتون تأسیس کرد، ۱۰۳ حامی مالی و چندین شعبه در سراسر جهان داشت و تعهد این شرکت به استانداردهای RFID کمک کرد هر بسته هوشمند بتواند با شبکههای تأمینکننده و خردهفروشان در ارتباط باشد. با گذشت زمان، بازار اجناس هوشمند توسعه یافت، سرمایهگذاریهای بیشتری در این حوزه صورت گرفت و تراشهها بهتر و ارزانتر شدند.
اواخر دهه ۲۰۰۰ تا اوایل دهه ۲۰۱۰، شرکتهای مختلف در سراسر جهان به همان اندازه که اکنون برای هوش مصنوعی و یادگیری ماشین اشتیاق دارند، نسبت به اینترنت اشیا هیجانزده میشدند.
IBM در همین زمان کار روی کمپین Smarter Planet را با هدف رشد اقتصادی و توسعه پایدار آغاز کرد. مککنزی (McKinsey)، معتبرترین شرکت مشاور مدیریت جهانی، شروع به نوشتن گزارشهایی درباره وضعیت تکنولوژی اینترنت اشیا کرد. سیسکو، بزرگترین کمپانی مطرح در حوزه تجهیزات شبکه، در سال ۲۰۱۱ اعلام کرد اینترنت اشیا بین سالهای ۲۰۰۸ و ۲۰۰۹ «متولد» شده است؛ یعنی زمانی که تعداد دستگاههای متصل به اینترنت از تعداد افراد زنده روی کره زمین بیشتر شد. در همان سال، گارتنر، شرکت پژوهشی آمریکایی، برای اولین بار این پدیده جدید را به فهرست تکنولوژیهای نوظهور خود اضافه کرد.
کمی بعد، استارتاپهای اینترنت اشیا از گوشه و کنار سر برآوردند. استارتاپ Nest Labs در سال ۲۰۱۰ شروع به تولید ترموستات و آشکارساز دود هوشمند مجهز به حسگر و وایفای با قابلیت یادگیری کرد. در سال ۲۰۱۴، گوگل این استارتاپ را به قیمت ۳٫۲ میلیارد دلار خرید و شاید بتوان گفت این همان لحظهای بود که اینترنت اشیا توجه عموم مردم را به خود جلب کرد. با ظهور دستیارهای صوتی هوشمند الکسا و گوگل هوم، حضور دستگاههای اینترنت اشیا در خانههای مردم هر روز پررنگتر و عادیتر شد.
تا پایان سال ۲۰۲۱، تعداد دستگاههای اینترنت اشیا به ۴۶ میلیارد خواهد رسید و این تعداد، افزایش ۲۰۰ درصدی را در مقایسه با سال ۲۰۱۶ نشان میدهد.
کاربرد اینترنت اشیا (IOT):
تقریبا تمام اجسام فیزیکی میتوانند به دستگاه اینترنت اشیا تبدیل شوند، به شرط اینکه قابلیت اتصال به اینترنت داشته تا از این طریق کنترل شوند یا با کاربر و دستگاههای دیگر، اطلاعات رد و بدل کنند.
در حوزه اینترنت اشیا احتمالا نام یخچال هوشمند زیاد به گوشتان خورده است؛ پس بیاید یکی از جالبترین کاربردهای اینترنت اشیا را با یخچال هوشمند توضیح دهیم. فرض کنید در حال بازگشت از محل کار هستید. خودرو شما به گوشی هوشمندتان متصل است و این گوشی به یخچال هوشمند شما در خانه وصل است. در این لحظه یخچال، پیغامی به گوشی شما میفرستد و شما را از تمام شدن شیر آگاه میکند. این پیام روی داشبورد خودروی متصل شما به نمایش درخواهد آمد و به شما نزدیکترین سوپرمارکت را برای خرید شیر روی نقشه نشان میدهد. قفسههای سوپرمارکت هم متصل هستند و حالا روی داشبورد خودرو با این پیام روبهرو میشوید که سوپرمارکت، برند شیر مورد علاقه شما را موجود دارد. اینترنت اشیا یعنی این.
- محل کار
شامل سیستمهای ردیابی موجودی انبار است تا هر موقع با کمبود محصول مواجه شدید، شما را در جریان بگذارد و بهصورت خودکار محصولات جدید را سفارش بدهد. نمونه دیگری از اینترنت اشیا در محیط کار، میزهای هوشمندی است که به کارمندانی که به مدت طولانی روی صندلی نشستهاند هشدار میدهد تا از جای خود بلند شوند. اسپیکرهای هوشمند مخصوص محیط کار، نظیر Alexa for Business، کارمندان را قادر میسازد تنها به کمک صدای خود تجهیزات ویدئوکنفرانس را روشن کنند، تقویم را بررسی کنند، زمانی را برای برگزاری جلسه تعیین کنند و اتاق کنفرانس خالی پیدا کنند.
- صنایع
مانند بخش تولید، حسگرهای اینترنت اشیا در ماشینآلات، تجهیزات، خطوط تولید، انبارها و وسایل نقلیه میتوانند دادههای جمعآوریشده را در قالب گزارشهای تعمیر و نگهداری در لحظه منتقل کنند تا اگر دستگاهی دچار مشکل شد یا قطعهای نیاز به تعویض داشت، سازمان بلافاصله در جریان قرار بگیرد. با داشتن چنین سیستم پیشرفتهای، قطعه معیوب بیدرنگ شناسایی میشود تا مهندسان پیش از بروز هرگونه اختلال در کار، تعمیرات لازم را روی آن انجام بدهند.
تگها و حسگرهای مجهز به اینترنت اشیا در زنجیره تأمین نیز بسیار مفید هستند. از کارخانه تا کامیون تا انبار تا مغازه، اینترنت اشیا میتواند به سازمانها، تصویری متمرکز و واحد از محل دقیق تمام محصولات، نحوه تولید آنها، سرعت حملونقل آنها و سرعت فروش آنها ارائه بدهد.
- بخش مراقبتهای بهداشتی
همه چیز از حسگرهای بلعیدنی گرفته تا دستگاههای استنشاقی متصل و لنزهای تماسی اکنون بخشی از اینترنت اشیا شدهاند و بیماران و متخصصان حوزه بهداشت را نسبت به اتفاقات داخل بدن، وضعیت سلامت و نحوه مصرف داروها آگاه میکنند.
- کشاورزی
- تولیدات
- وسایل نقلیه
- انرژی
- شهر ها
مزایا اینترنت اشیا (IOT):
- افزایش دقت و کارایی
- بهینه سازی منابع
- کاهش نیاز به حضور انسان
- صرفه جویی در زمان
- بهبود جمع آوری اطلاعات
معایب اینترنت اشیا (IOT):
- امنیت
- حریم شخصی
- پیچیدگی
- کاهش شغل