اینترنت اشیا چیست و چه کاربردی دارد؟

در این مقاله ابتدا به معرفی اینترنت اشیا می‌پردازیم و تاریخچه‌ای از آن را به شما توضیح می‌دهیم. در ادامه انواع، کاربردها، امنیت، مزایا و معایب آن را با هم بررسی می‌کنیم و در آخر مثال‌هایی را به شما معرفی می‌کنیم تا بهتر با این مقوله آشنا شوید. با ما همراه باشید.

اینترنت اشیا (IOT) چیست؟

اینترنت اشیا مجموعه‌ای شامل دستگاه‌های مختلف است که در سرتاسر دنیا به یکدیگر متصل شده‌اند و اطلاعات را جمع‌آوری کرده و با یکدیگر و انسان‌ها به اشتراک می‌گذارند. این تکنولوژی با پیشرفت انسان‌ها در زمینه تولید تراشه‌های ارزان قیمت کوچک و فراگیری اینترنت بدون سیم (wireless) در دنیا،‌ به تدریج ایجاد شد و روز به روز در حال پیشرفت و گسترده شدن است.

اینترنت اشیا سعی دارد با ادغام دنیای فیزیکی و دیجیتالی، جهان پیرامون ما را هوشمندتر و واکنش‌گرا کند. برای رسیدن به این هدف با قرار دادن حسگر روی هر دستگاهی تلاش می‌کند تا زبان ما را به زبان دیجیتال و قابل درک برای دستگاه‌ها تبدیل کند و امکان ارتباط بین انسان و دستگاه را از این طریق فراهم کند.

تاریخچه اینترنت اشیا

عبارت اینترنت اشیا برای اولین بار در سال ۱۹۹۹ میلادی توسط کوین اشتون مطرح شد. اما قبل از آن در دهه‌های ۸۰ و ۹۰ میلادی فعالیت‌هایی در این زمینه انجام شده‌ بود. البته در این سال‌ها به دلیل عدم پیشرفت فناوری، استفاده از تراشه‌های بزرگ و نبود روش درستی برای ارتباط اشیا و دستگاه‌ها، اینترنت اشیا چیز زیادی برای عرضه نداشت. به عنوان اولین دستگاهی که با این تکنولوژی کار می‌کرد می‌توان ماشین وندینگ (ماشینی که با انداختن پول داخل آن جنس را بیرون می‌دهد) شرکت کوکا کولا را نام برد که در دهه ۸۰ اختراع شد.

اما با معرفی برچسب‌های RFID که تراشه‌هایی با مصرف برق کم و قابلیت اتصال بی‌سیم بودند، در کنار دسترسی به اینترنت و پهنای باند گسترده‌تر و همچنین معرفی آدرس‌های IPv6، اینترنت اشیا با سرعت بالاتر و قدرت بیشتری شروع به پیشرفت کرد. در این زمان که دهه ۹۰ میلادی را شامل می‌شود،‌ جان رومکی توانست یک توستر را به اینترنت متصل کند. همینطور دانشمندان دانشگاه کمبریج برنامه‌ای برای بررسی موجود بودن قهوه در قهوه جوش ساختند.

اوایل قرن ۲۱ فعالیت‌هایی مانند ساخت یخچال متصل به اینترنت توسط شرکت LG و ساخت ربات خرگوش Nabaztag در سال ۲۰۰۵ که قادر بود پیش‌بینی آب و هوا و تغییرات بازار سهام را انجام دهد،‌ صورت گرفت.

امروزه با کاهش هزینه‌های تولید حسگرها،‌ اینترنت اشیا در حوزه‌های مختلف مانند خودرو، خانه‌های هوشمند و سیستم‌های امنیتی فعالیت خود را آغاز کرده و با سرعت چشمگیری در حال پیشروی است.

انواع اینترنت اشیا

فناوری و پروتکل‌های اینترنت اشیا که باعث قدرتمند شدن این فناوری می‌شوند در چند دسته زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

• فناوری‌های NFC و RFID: فناوری RFID از فرستنده و گیرنده‌های رادیویی دوطرفه برای شناسایی و ردیابی برچسب هر شی استفاده می‌کند. NFC از پروتکل‌های ارتباطی برای ابزارهای الکترونیکی (معمولاً یک دستگاه همراه و یک دستگاه استاندارد) تشکیل شده‌ است. این فناوری‌ها از ساده‌ترین و کم مصرف‌ترین انواع فناوری‌های اینترنت اشیا هستند.
• فناوری بلوتوث کم مصرف: این فناوری از تکنولوژی‌های استاندارد با پیشتیبانی بومی روی سیستم‌ها استفاده می‌کند. به دلیل مصرف انرژی کم و امکان استفاده طولانی مدت، این فناوری فراگیر و محبوب است.
• فناوری وایرلس کم مصرف: در این فناوری حسگرها و اجزای دیگر می‌توانند در مدت زمانی طولانی خاموش باشند ولی مسیرهای ارتباطی همیشه باید فعال باقی بمانند. مزیت این فناوری استفاده کم از انرژی و بالا بردن عمر مفید دستگاه است.
• پروتکل‌های رادیویی: Zigbee یا زیگبی، Z-Wave و Thread پروتکل‌هایی هستند که برای شبکه‌های محلی خصوصی با نرخ پایین به کار می‌روند. این فناوری‌ها کم مصرف هستند اما بازدهی بالایی را بر خلاف گزینه‌های مشابه ارائه می‌دهند. این امر موجب افزایش قدرت شبکه‌های اشیا کوچک محلی بدون صرف هزینه‌های متداول می‌شود.
• LTE-A: LTE-A یا LTE Advanced به‌روزرسانی مهمی از فناوری LTE است که منجر به افزایش ناحیه پوشش، کاهش تاخیر و افزایش بازدهی این فناوری می‌شود. مهم‌ترین کاربرد این فناوری در وسایل نقلیه،‌ پهپاد‌ها و ارتباطات مشابه است.
• WiFi-Direct: این فناوری امکان برقراری ارتباطات جفت به جفت (peer-to-peer) با سرعت WiFi اما با تأخیر کمتر را به شما می‌دهد. WiFi-Direct یکی از اجزای شبکه که در اغلب موارد باعث کندی آن می‌شود را بدون اینکه سرعت یا بازدهی را فدا کند، حذف می‌کند.

کاربرد اینترنت اشیا

از آنجایی که امکان اتصال هر وسیله‌ای به اینترنت و قرار گرفتن آن در مجموعه اینترنت اشیا وجود دارد، این فناوری در زمینه‌های بسیاری کاربرد دارد. در این قسمت به بررسی چند نمونه از مهم‌ترین و شناخته‌شده‌ترین آنها می‌پردازیم.

• اینترنت اشیا در پزشکی و سلامت: امروزه اینترنت اشیا در پزشکی و سلامت توسعه فراگیری داشته و با نام‌هایی مانند سلامت دیجیتال یا سلامت از راه دور معروف شده است. بسیاری از افراد از گجت‌های پوشیدنی برای رصد مؤلفه‌های سلامتی خود استفاده می‌کنند. همینطور در بیمارستان‌ها دستگاه‌هایی برای بررسی لحظه به لحظه وضعیت بیمار وجود دارند تا کار پزشکان را برای تشخیص و درمان بیماری‌های مختلف آسان‌تر کنند. بعضی از شرکت‌ها با پوشاندن گجت‌های پوشیدنی محافظ در برابر مواد شیمیایی به کارکنان خود، از آنها در برابر آسیب‌های ایجاد شده از طریق این مواد محافظت می‌کنند.
• اینترنت اشیا در کشاورزی: پیشرفت اینترنت اشیا در کشاورزی باعث شده است تا کار کشاورزان راحت‌تر شود و میزان بازدهی کار آنها بیشتر شود. برای مثال با استفاده از سیگنال‌های GPS اطلاعات دقیق آب‌ و هوایی را دریافت می‌کنند و با استفاده از آن زمان فعالیت‌های خود را تنظیم می‌کنند. همینطور با جمع‌آوری داده‌ها درباره شرایط کاشت و خاک می‌توانند استفاده از منابعی مانند خاک و کود را مدیریت کنند.
• اینترنت اشیا در آموزش: از اینترنت اشیا می‌توان برای آموزش زبان‌های خارجی، کلاس‌های هوشمند و متصل، یادگیری وظیفه محور، آموزش به دانش‌آموزان دارای معلولیت و آموزش استثنائی، تربیت بدنی، امنیت کلاس‌های درس، نظارت بر کلاس‌های درس، خودکارسازی نظارت بر حضور و غیاب، سلامت جسم و روان دانش‌آموزان و یادگیری از خانه استفاده کرد.
• اینترنت اشیا در وسیله نقلیه و خودروها: حسگرهای موجود در وسایل نقلیه می‌توانند به طور لحظه‌ای اطلاعاتی درباره وسیله نقلیه و محیط اطراف آن در اختیار کاربران آن وسایل قرار دهند. برای مثال بررسی و نظارت بر سلامت وسیله نقلیه و اعلام هشدار در صورت بروز مشکل، اعلام میزان ترافیک در مسیر، طراحی ماشین‌های خودران و… مواردی هستند که اینترنت اشیا برای این حوزه فراهم کرده است.
• اینترنت اشیا در کارخانه‌ها: می‌توان از اطلاعات گردآوری شده توسط حسگرهای تعبیه شده در دستگاه‌های کارخانه برای طراحی راهکارهایی برای بهینه‌ کردن و کاهش خطرات احتمالی در خط تولید استفاده کرد. سنسورهای جمع‌آوری داده در قفسه‌های کارخانه یا قفسه‌های انبار می‌توانند مشکلات احتمالی را با مسئول مربوطه به اشتراک بگذارند. همچنین تولیدکنندگان می‌توانند یک برنامه جامع برای بهینه‌سازی عملیات، تعمیر و نگهداری، کنترل موجودی انبار، بهداشت و ایمنی و فرآیند تولید داشته باشند.
• اینترنت اشیا در خانه‌ها: دستگاه‌های اینترنت اشیا با مصرف بهینه‌تر انرژی برای اداره راحت‌تر خانه قابل استفاده هستند. جنبه‌های مختلفی از خانه‌های هوشمند را می‌توان از راه دور و از طریق کامپیوتر یا گوشی هوشمند، تبلت و دیگر موارد کنترل کرد. برای مثال حسگرها با بررسی رفتارهای افراد بهترین دما را در هر لحظه برای خانه انتخاب می‌کنند. همینطور با استفاده از دوربین‌ها و حسگرهای موجود در خانه امنیت آن از راه دور تأمین می‌شود و در صورت لزوم به کاربران هشدار می‌دهد. لوازم برقی هوشمند به طور مستقل و بدون دخالت انسان کارها را انجام می‌دهند.
• اینترنت اشیا در شهرها: استفاده‌های گوناگونی از اینترنت اشیا در زندگی شهری انجام می‌شود. دستگاه‌های اینترنت اشیا داده‌ها را جمع‌آوری می‌کنند تا به مدیریت جنبه‌های مختلف حاکمیت شهری مانند کنترل ترافیک، مدیریت منابع و امنیت عمومی کمک کنند.
• اینترنت اشیا در تأمین انرژی: کنتورهای هوشمند به‌طور خودکار داده‌ها را جمع‌آوری می‌کنند و با تجزیه‌ و تحلیل میزان استفاده از انرژی، به مدل‌سازی پیش‌گویانه‌ای برای زمان‌بندی استفاده از انرژی کارآمد می‌رسند تا مصرف انرژی را بهینه کنند.

مزایا و معایب اینترنت اشیا

مانند همه فناوری‌های دیگر، این فناوری نیز دارای مزایا و معایبی است که بهتر است با آنها آشنا شوید. در این قسمت به طور مختصر تعدادی از این‌ موارد را معرفی می‌کنیم.

از مزایای اینترنت اشیا می‌توان موارد زیر را نام برد:

• بهبود جمع‌آوری اطلاعات و دسترسی سریع به آنها در صورت لزوم
• افزایش دقت و کارایی به دلیل استفاده از ماشین‌ها به جای انسان‌ها
• صرفه‌جویی در زمان
• بهینه‌سازی منابع

از جمله معایب اینترنت اشیا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• حریم خصوصی و امنیت ضعیف به دلیل کار روی شبکه و امکان دسترسی هکرها به اطلاعات
• بیکار شدن افراد و کاهش شغل به دلیل استفاده از دستگاه‌ها و اتوماسیون‌سازی
• پیچیدگی اینترنت اشیا در طراحی، پیاده‌سازی و اجرا

امنیت اینترنت اشیا

از آنجاییکه بسیاری از دستگاه‌های متصل به اینترنت اشیا، اقدام به جمع‌آوری و تحلیل اطلاعات شخصی افراد و یا اطلاعات مهم شرکت‌ها می‌کنند می‌توان نتیجه گرفت که امنیت این حوزه یکی از مهم‌ترین چالش‌هایی است که باید به آن توجه کرد. با این وجود تا به امروز امنیت این حوزه در اغلب موارد بسیار ضعیف عمل کرده است. عدم برنامه‌ریزی مداوم، وضعیت کنونی فناوری و هزینه ناچیز ساخت وسایل هوشمند از عواملی هستند که باعث بروز این ناامنی‌ها می‌شوند.

بدون وجود امنیت هر وسیله‌ی متصل به اینترنت اشیا ممکن است توسط هکرها هک شود و کنترل آن به دست آنها بیفتد که در بعضی موارد باعث بروز مشکلات غیر قابل جبرانی می‌شود. برای مثال هک کردن سنسورهای کنترل دما در یک نیروگاه یا سنسورهای کنترل خودرو بدون راننده می‌تواند فجایع بدی را رقم بزند.

البته شرکت‌ها و دولت‌ها در این زمینه اقدامات امنیتی خود را ارائه می‌دهند و در تلاش برای رسیدن به بالاترین سطح امنیت هستند. اما بهتر است تا امن شدن کامل این فضا خود افراد با انجام دادن اقداماتی مانند گذاشتن پسوردهای قوی و غیر قابل حدس، داشتن مکانیزم آپدیت امنیتی، به‌روزرسانی سیستم‌عامل‌ها و نرم‌افزارها، استفاده از نرم‌افزارهای patch شده و ذخیره‌سازی و انتقال امن داده‌ها، تا حدودی این فضا را برای خود امن‌تر کنند.

مثال‌هایی از اینترنت اشیا

به طور کلی هر وسیله‌ فیزیکی که بتواند به اینترنت متصل شود و بدون نیاز به دخالت انسان به تبادل اطلاعات در شبکه بپردازد و یا بتوان آن را از راه دور و از طریق اینترنت کنترل کرد، قابلیت تبدیل شدن به یک دستگاه اینترنت اشیا را دارد. برای مثال می‌توان موارد زیر را نام برد:

• لامپ‌های هوشمند که به وسیله یک گوشی هوشمند قابل روشن و خاموش شدن هستند. همچنین می‌توان با استفاده از گوشی هوشمند شدت روشنایی، زمان خاموشی و یا روشن شدن لامپ هنگام ورود فرد به اتاق را تنظیم کرد.
• چراغ‌های روشنایی معابر که در شرایط زمانی یا روشنایی خاصی روشن و خاموش می‌شوند.
• دستگاه‌های نظارت بر نوزاد که به لباس کودک متصل می‌شوند و به طور کامل اطلاعات مربوط به کودک مانند خواب کودک،‌ تنفس، میزان دمای پوست، صدا و مکان کودک را جمع‌آوری می‌کنند و آن را به یک دستگاه هوشمند ارسال می‌کنند.
• نرم‌افزارهای پارک هوشمند ماشین که با اسکن محیط اطراف، محل خالی و مناسب برای پارک کردن را به راننده نشان می‌دهند.
• وسایل هوشمند منزل که می‌توان از راه دور با استفاده از گوشی‌های هوشمند آنها را کنترل کرد. برای مثال می‌توان اجاق گاز را خاموش کرد، در و پنجره‌ها را باز یا بسته کرد، از کالاهای موجود در یخچال باخبر شد و… .
• ساعت‌ها و مچ‌بندهای هوشمند که امروزه بین عموم افراد بسیار رواج پیدا کرده. این وسایل اطلاعات مفیدی درباره میزان فعالیت و پارامترهای سلامت فرد جمع‌آوری می‌کنند که با استفاده از آنها می‌تواند در راستای بهبود سبک زندگی خود گام بردارد.

در این مطلب سعی کردیم به زبانی ساده به معرفی اینترنت اشیا بپردازیم تا با این فناوری که قطعاً در آینده‌ نزدیک بسیاری از ما با آن سروکار داریم بیشتر آشنا شوید. امیدواریم خواندن این مطلب برای شما مفید باشد.