همه چیز درباره اینترنت اشیا و تاثیر IoT بر زندگی انسان

استفاده از فناوری‌های هوشمند، از کوچک‌ترین ابزارها گرفته تا بزرگ‌ترین آن‌ها، تنها به کمک یک مولفه مهم و کاربردی انجام می‌شود و آن اینترنت اشیا (IoT) است. اینترنت اشیا (IoT) به شبکه‌ای از اشیای فیزیکی (دستگاه‌ها، وسایل نقلیه، تجهیزات، ساختمان‌ها و خانه‌‌ها و دیگر اشیا) اطلاق می‌شود که به اینترنت متصل هستند و می‌توانند با استفاده از حسگرها و سایر فناوری‌ها، داده‌ها را جمع‌آوری کنند و با هم تبادل داده داشته باشند. اینترنت اشیا به این اشیا اجازه می‌دهد تا از راه دور نظارت و کنترل شوند و طیف گسترده‌ای از برنامه‌ها و خدمات جدید را ممکن می‌سازد. در این مقاله از وبسایت هوش مصنوعی آویر تصمیم داریم به بررسی کامل اینترنت اشیاء بپردازیم و با این اصطلاح و کاربرد آن بیشتر آشنا شویم. با ما همراه باشید.

اینترنت اشیا چیست؟

اینترنت اشیا یا IoT (Internet of Things)، شبکه‌ای از دستگاه‌های مرتبط با یکدیگر است که به سایر دستگاه‌های دارای اینترنت اشیا و فضای ابری متصل می‌شوند و داده‌ها را با هم تبادل می‌کنند. دستگاه‌های اینترنت اشیا معمولاً با فناوری‌هایی مانند حسگرها و نرم‌افزار تعبیه شده‌اند و می‌توانند شامل ماشین‌های مکانیکی و دیجیتالی و اشیا مصرف‌کننده باشند.

در حال حاضر، سازمان‌های بسیاری در صنایع مختلف از اینترنت اشیا استفاده می‌کنند تا کارآمدتر عمل کنند، خدمات مشتریان را بهبود ببخشند، تصمیم‌گیری را آسان‌تر کنند و ارزش کسب‌وکار را افزایش دهند.

با اینترنت اشیا، داده‌ها از طریق شبکه بدون نیاز به تعامل انسان با انسان یا انسان با کامپیوتر قابل انتقال هستند.

منظور از “شی” یا “چیز” در اینترنت اشیا می‌تواند فردی با کاشت مانیتور قلب، یک حیوان مزرعه با یک ترانسپوندر بیوچیپ، خودرویی که دارای حسگرهای داخلی برای هشدار به راننده در صورت پایین آمدن فشار باد لاستیک است، یا هر چیز طبیعی یا انسانی دیگری باشد.

به بیان دیگر، اصطلاح اینترنت اشیا عمدتاً برای دستگاه‌هایی استفاده می‌شود که قبلاً «گنگ و ساده» بودند و اتصال به اینترنت نداشتند، اما اکنون مستقل از عملکرد انسان با شبکه ارتباط برقرار می‌کنند. به همین دلیل، یک گوشی هوشمند به صراحت به عنوان یک دستگاه اینترنت اشیا تعریف نشده است – اگرچه مملو از سنسورها است. اما یک یخچال متصل، مایکروویو یا چراغ خیابان امروز به اینترنت متصل و دارای اینترنت اشیا هستند.

امروزه، این دستگاه‌های فن‌آوری هوشمند شامل میلیاردها شی در هر شکل و اندازه‌ای هستند – ماشین‌های قهوه‌ساز، لامپ‌ها، کامیون‌های بدون راننده، دستگاه‌های تناسب اندام پوشیدنی، موتورهای جت و اسباب‌بازی‌های هوشمند کودکان – همگی مجهز به حسگرها و داده‌های ارتباطی از طریق اینترنت هستند.

تاریخچه اینترنت اشیا

از اولین «شیئی» که به اینترنت متصل شد تا ۷۵ میلیارد دستگاه اینترنت اشیا در سال ۲۰۲۵

اولین “شی” در اینترنت در سال 1982 ایجاد شد: یک دستگاه نوشابه در دانشگاه کارنگی ملون در پیتسبورگ، پنسیلوانیا، که تعداد و دمای نوشیدنی‌های موجود را گزارش می‌کرد.

در سال 1999، کوین اشتون، فن‌آور انگلیسی، اصطلاح اینترنت اشیا را برای تعریف شبکه‌ای ابداع کرد که نه تنها افراد، بلکه اشیا اطراف آن‌ها را نیز به هم متصل می‌کند – مانند ماشین خرید نوشابه در CMU. به گفته اشتون، «شبکه اینترنت اشیا پیوند فرهنگ انسانی – «اشیا» ما – را با سیستم اطلاعات دیجیتال ما – اینترنت ادغام می‌کند.

در آن زمان، بیشتر مردم فکر می‌کردند که این موضوع فیلم‌های علمی تخیلی است. امروزه فناوری اینترنت اشیا به لطف توسعه فناوری‌های ارتباطی، تجزیه و تحلیل داده‌ها و الگوریتم‌های پیچیده‌تر به واقعیت تبدیل شده است.

در مقطعی در سال 2008 یا 2009، دستگاه‌های متصل به اینترنت اشیا از جمعیت انسانی جهان فراتر رفت. از آن زمان، اینترنت اشیا به شبکه گسترده‌ای از اشیای متصل تبدیل شده است که حجم عظیمی از داده‌ها را جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل می‌کند و به طور مستقل وظایف را انجام می‌دهد.

نمونه‌های اینترنت اشیا شامل انواع حسگرها، لوازم خانگی، ماشین‌ها، توربین‌های بادی، دستگاه‌های پزشکی، تلویزیون، ساعت، ماشین‌ها، چراغ‌های راهنمایی و رانندگی، ماشین‌آلات صنعتی، قطعات خودرو و موارد دیگر است.

طبق پیش‌بینی‌ها، تعداد دستگاه‌های متصل به اینترنت اشیا در سال 2025 به طور چشمگیری به 75 میلیارد و تا سال 2030 به 125 میلیارد خواهد رسید. در آن زمان، برای هر انسان روی زمین تقریباً 15 شی به اینترنت متصل خواهد شد.

اما عامل اصلی این رشد نه جمعیت جهان بلکه انفجار دستگاه‌های متصل است.

دستگاه‌های موفق اینترنت اشیا به‌طور یکپارچه در زندگی و خانه‌های ما ادغام می‌شوند و گستردگی آن‌ها به گونه‌ای است که گاهی فراموش می‌کنیم در زندگی ما هستند و زمانی این وظایف را به صورت دستی انجام می‌دادیم.  

 چرا اینترنت اشیا اهمیت دارد؟

اینترنت اشیا بر همه چیز تأثیر می‌گذارد، از نحوه سفر و خرید تا نحوه تناسب اندام. اما IoT دقیقاً چگونه کار می‌کند؟

از آنجایی که میلیاردها شی «گنگ و غیرهوشمند»، امروز «هوشمند» شده‌اند، و میلیاردها شیء هر سال به دنیای هوشمند اضافه می‌شود، اینترنت اشیا اکنون در اطراف ما فعال است. سیستم‌های GPS، اتومبیل‌ها، کشتی‌ها و هواپیماها را به مقصدشان هدایت می‌کند. برای مثال وقتی ماشینی در خیابان نیست، چراغ‌های خیابان کم می‌شوند تا در مصرف انرژی صرفه‌جویی شود. کنترل‌های هوشمند، میزان گرما، تهویه و چراغ‌ها را زمانی خاموش می‌کنند که اتاق‌ها خالی هستند.

اکنون صنایع مختلف و دولت‌ها از اینترنت اشیا برای درک نیازهای مصرف‌کننده در لحظه استفاده می‌کنند. پاسخگوتر شدن، بهبود فرآیندهای تولید و کارایی کل کارخانه و تبدیل جوامع به شهرهای هوشمند از مهم‌ترین دلایلی است که اینترنت اشیا را تا این حد مهم کرده است.

عناصر اساسی اینترنت اشیا

چندین مؤلفه کلیدی وجود دارد که برای عملکرد اینترنت اشیا ضروری است و شامل موارد زیر است:

حسگرها و دستگاه‌ها: اشیا به حسگرهایی مجهز هستند که می‌توانند داده‌های مربوط به محیط اطرافشان مانند دما، رطوبت و حرکت را جمع‌آوری کنند.

اتصال به شبکه: برای اینکه حسگرها و دستگاه‌ها با یکدیگر و با اینترنت گسترده‌تر ارتباط برقرار کنند، باید به یک شبکه متصل شوند. این اتصال می‌تواند یک شبکه محلی (LAN)، یک شبکه گسترده (WAN) مانند اینترنت، یا ترکیبی از هر دو باشد.

ذخیره‌سازی و پردازش داده‌ها: داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط حسگرها و دستگاه‌ها باید در جایی ذخیره شوند و اغلب باید پردازش شوند تا مفید باشند. این ذخیره‌سازی معمولاً با استفاده از سرورها و منابع رایانش ابری انجام می‌شود.

رابط‌های کاربری: برای این که افراد بتوانند با سیستم اینترنت اشیا تعامل داشته باشند، باید نوعی رابط کاربری مانند اپلیکیشن گوشی هوشمند یا داشبورد مبتنی بر وب وجود داشته باشد.

امنیت: اطمینان از امنیت یک سیستم اینترنت اشیا بسیار مهم است، زیرا IoT شامل داده‌های حساس است و پتانسیل عوامل مخرب برای به خطر انداختن سیستم را دارد.

شناسایی یک جزء مهم از اینترنت اشیا دشوار است، زیرا سیستم از بسیاری از بخش‌های به هم پیوسته تشکیل شده است که همگی نقش مهمی دارند. با این حال، بسته به کاربرد خاص سیستم اینترنت اشیا، برخی از مؤلفه‌ها می‌توانند ضروری‌تر از سایرین در نظر گرفته شوند.

به عنوان مثال، اگر هدف اولیه سیستم اینترنت اشیا جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌ها باشد، حسگرها و دستگاه‌ها، ذخیره‌سازی و پردازش داده‌ها، و احتمالاً رابط‌های کاربری ممکن است مهم‌ترین مؤلفه‌ها در نظر گرفته شوند. از سوی دیگر، اگر تمرکز اصلی سیستم اینترنت اشیا بر اتوماسیون و کنترل باشد، اتصال شبکه و رابط‌های کاربری ممکن است مهم‌ترین مؤلفه‌ها در نظر گرفته شوند.

در نهایت، اهمیت هر جزء به نیازها و اهداف خاص سیستم اینترنت اشیا و روش‌هایی بستگی دارد که اجزای مختلف با یکدیگر برای رسیدن به آن اهداف کار می کنند.

چه کسانی و چگونه از اینترنت اشیا استفاده می‌کنند؟

اما اینترنت اشیا در چه حوزه‌هایی کاربرد دارد؟ چه کسانی می‌توانند از اینترنت اشیا استفاده کنند؟ اینترنت اشیا در صنایع و حوزه‌های مختلفی کاربرد دارد که در ادامه به آن‌ها می‌پردازیم.

1.       برنامه‌های کاربردی مصرف‌کننده

رایج‌ترین مناطقی که یک فرد با فناوری هوشمند در تماس است، در خانه یا از طریق گجت‌ها (اشیای پوشیدنی) است.

2.      اینترنت صنعتی اشیا (IIoT)

اینترنت اشیا تمام مراحل فرآیند صنعتی اینترنت اشیا را از زنجیره تامین، ماشین‌آلات کارخانه و قفسه‌های انبار تا تحویل به مشتریان متصل می‌کند و به شرکت‌ها دیدگاهی منسجم از تولید، فرآیندهای عملیات و داده‌های محصول ارائه می دهد. IIoT همراه با تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ و مدل‌سازی پیش‌بینی می‌تواند از نقص و خرابی جلوگیری کند، عملکرد تجهیزات را به حداکثر برساند، تحویل به موقع را بهینه کند، هزینه‌های گارانتی را کاهش دهد، بازده تولید را افزایش دهد و تجربه مشتری را بهبود ببخشد.

3.      اینترنت اشیا در خرده‌فروشی‌ها

اینترنت اشیا داده‌ها، تجزیه و تحلیل و فرآیندهای بازاریابی را یکپارچه می‌کند. خرده‌فروشان داده‌ها را از تراشه‌های RFID تعبیه‌شده در محصول، قفسه‌های هوشمند، کانال‌های درون فروشگاهی و دیجیتالی می‌گیرند و تجزیه و تحلیل‌ها را برای درک الگوهای رفتار و ترجیحات مشتری – اغلب در زمان واقعی – اعمال می‌کنند.

4.      اینترنت اشیا در بخش لجستیک

شرکت‌های لجستیک می‌توانند با استفاده از اینترنت اشیا با خدمات مبتنی بر مکان ارائه شده توسط شناسایی فرکانس رادیویی (RFID)، Wi-Fi، GPS یا داده‌های سلولی، همراه با الگوریتم‌های هوش مصنوعی، به کارایی و قابلیت اطمینان بیشتری در سراسر عملیات خود دست یابند.

این فناوری می‌تواند کیفیت خدمات را بهبود ببخشد، ایمنی را افزایش دهد و زمان توقف و هزینه‌ها را با ردیابی و نظارت بر وسایل نقلیه ناوگان، بار و سایر دارایی‌های سیار در زمان واقعی کاهش دهد.

5.      اینترنت اشیا در بخش انرژی

زیرساخت های الکتریکی (“شبکه برق”) چیزی بیش از نیروگاه‌ها و خطوط انتقال است و اکوسیستمی از صاحبان دارایی، تولیدکنندگان، ارائه‌دهندگان خدمات و مقامات دولتی است.

اتصال دستگاه‌های IoT، وسایل نقلیه و ساختمان‌ها، نوید خدمات پیشرفته‌ای را ارائه می‌دهد که از اتصالات جدید بین سیستم‌های دیجیتال و فیزیکی شبکه مبتنی بر فناوری‌های ارتباطی و کنترلی بهبودیافته ناشی می‌شود.

این فناوری‌ها شامل الگوریتم‌های کنترل، یادگیری و بهینه‌سازی توزیع‌شده است که به شرکت‌های انرژی این امکان را می‌دهد تا خدمات مهم شبکه مانند انعطاف‌پذیری بار، تنظیم ولتاژ/فرکانس، و آگاهی از وضعیت را بهبود ببخشند. IoT منابع شبکه توزیع‌شده مانند خورشیدی و باد را یکپارچه خواهد کرد.

داده‌های داخلی شرکت‌ها همراه با داده‌های رفتاری کاربران جمع‌آوری‌شده از خانه‌های هوشمند، راحتی و امنیت را بهبود می‌بخشد و از توسعه خدمات سفارشی‌شده و ساختارهای قیمت‌گذاری جدید خبر می‌دهد.

6.      اینترنت اشیا در صنعت پزشکی و مراقبت‌های بهداشتی

اینترنت اشیا پزشکی (IoMT) یک شبکه مبتنی بر اینترنت اشیا از نظارت و دستگاه‌های پزشکی (عمدتاً گجت‌ها)، برنامه‌های کاربردی نرم‌افزاری و خدمات مرتبط با سلامت است. اینترنت اشیا، افراد و مؤسسات مرتبط با مراقبت‌های بهداشتی (مطب پزشکان، بیمارستان‌ها، شرکت های بیمه، سازمان‌های دولتی) را به هم متصل می‌کند تا تعامل بین همه طرف‌ها را ارتقا دهد و اطمینان حاصل شود که شرکت‌کنندگان، خدمات مورد نیاز خود را بر اساس تصمیمات آگاهانه دریافت می‌کنند و این امر تخصیص منطقی منابع را تسهیل می‌کند.

7.      اینترنت اشیا و دولت‌ها

«شهر هوشمند» در سال‌های گذشته به یک کلمه مهم تبدیل شده است و بسیاری از شهرهای جهان در حال آزمایش زیرساخت‌ها و خدمات هوشمند هستند.

چه چیزی باعث رشد انفجاری اینترنت اشیا می‌شود؟

رشد انفجاری اینترنت اشیا به لطف بعضی از پیشرفت‌ها افزایش یافته است: هزینه، پروتکل‌های شبکه، پلتفرم‌های رایانش ابری، تجزیه و تحلیل مبتنی بر یادگیری ماشین و هوش مصنوعی.

میانگین هزینه فناوری حسگر اینترنت اشیا طی 15 سال گذشته 75 درصد کاهش یافته است و استفاده گسترده از آنها را برای تولیدکنندگان و ارائه‌دهندگان خدمات جذاب‌تر کرده است.

توسعه پروتکل های شبکه اینترنت (IP) اتصال حسگرها به فضای ابری و سایر دستگاه‌های اینترنت اشیا را برای انتقال کارآمد داده آسان کرده است. IP مجموعه‌ای از قوانین است که نحوه ارسال داده‌ها به اینترنت را تعیین می‌کند. پروتکل‌های اینترنت اشیا مختلف برای سناریوها و استفاده‌های مختلف طراحی و بهینه شده‌اند. این پروتکل‌ها تضمین می‌کنند که اطلاعات یک دستگاه یا حسگر توسط دستگاه دیگر، یک دروازه یا یک سرویس، خوانده و درک می‌شود.

نوع اتصالی که توسط یک پروتکل اینترنت اشیا استفاده می‌شود به دستگاه، عملکرد آن و کاربران آن بستگی دارد. معمولاً مسافتی که داده‌ها باید طی کنند (کوتاه‌برد یا بلندبرد) نوع اتصال IoT مورد نیاز را تعیین می‌کند.

شبکه‌های کم مصرف و کوتاه‌برد برای خانه‌ها، ادارات و سایر محیط‌های کوچک مناسب هستند. آنها معمولاً فقط به باتری‌های کوچک نیاز دارند و معمولاً کار با آنها ارزان است. به عنوان مثال می توان به بلوتوث، NFC، Wi-Fi/802.11، Z-Wave و Zigbee اشاره کرد.

شبکه‌های کم مصرف و پهن‌منطقه (LPWAN) ارتباطات را در طول حداقل 500 متر امکان‌پذیر می‌کنند، به حداقل انرژی نیاز دارند و برای اکثر دستگاه‌های IoT استفاده می‌شوند. نمونه های رایج LPWAN ها عبارتند از 4G LTE IoT، 5G IoT، Cat-0، Cat-1، LTE Cat-M1، LoRaWAN، NB-IoT/Cat-M2، و Sigfox.

داده‌های جمع‌آوری‌شده از دستگاه‌های اینترنت اشیا از طریق یک دروازه حرکت می‌کنند، در لبه از پیش پردازش می‌شوند و سپس به پلتفرم‌های رایانش ابری ارسال می‌شوند. تعداد فزاینده پلتفرم‌های ابری اینترنت اشیا در بازار باعث شده است که خدمات بیشتری با هزینه کمتر در دسترس باشند، به این معنی که کسب‌وکارها و مصرف‌کنندگان می‌توانند بدون نیاز به مدیریت همه آن‌ها به زیرساخت‌های مورد نیاز خود دسترسی داشته باشند. ارائه‌دهندگان خدمات (مانند مایکروسافت، زیمنس، اوراکل، آی‌بی‌ام، آمازون، گوگل) معمولاً ابرهای اینترنت اشیا را در بالای ابرهای عمومی می‌سازند. در بیشتر موارد، ویژگی‌های معمولی شامل اتصال و مدیریت شبکه، مدیریت دستگاه، جمع‌آوری داده، تجزیه و تحلیل پردازش و تجسم، فعال‌سازی برنامه، یکپارچه‌سازی و ذخیره‌سازی است.

سیستم‌های اینترنت اشیا چنان حجم عظیمی از داده‌ها را جمع‌آوری می‌کنند که تجزیه و تحلیل مبتنی بر یادگیری ماشین برای مرتب‌سازی و تجزیه و تحلیل همه آن‌ها و شناسایی الگوها ضروری می‌شود. همانطور که این سیستم‌ها پیچیده‌تر و توانمندتر می شوند، مصرف‌کنندگان سطوح بالاتری از مزایا و راحتی را تجربه می‌کنند، در حالی که کاربران صنعتی و حرفه‌ای دستاوردهای بهینه‌سازی را در سراسر عملیات خود مشاهده می‌کنند.

به عنوان مثال، مدل‌های یادگیری ماشین اینترنت اشیا که برای شناسایی سیگنال‌ها در داده‌های تاریخی طراحی و آموزش داده شده‌اند، می‌توانند برای شناسایی روندهای مشابه در داده‌های فعلی استفاده شوند. این امر به کاربران امکان می‌دهد درخواست‌های خدمات پیشگیرانه را خودکار کنند و قطعات جدید را زودتر سفارش دهند تا در صورت نیاز همیشه در دسترس باشند.

دستیارهای شخصی دیجیتال مانند الکسای آمازون، سیری اپل و واتسون آی‌بی‌ام آینده‌ای را نشان می‌دهند که در آن پیشرفت‌ها در شبکه‌های عصبی، پردازش گسترده زبان طبیعی را برای دستگاه‌های اینترنت اشیا به ارمغان خواهد آورد. این هوش مصنوعی محاوره‌ای (AI) از حجم زیادی از داده‌ها، یادگیری ماشین و پردازش زبان طبیعی برای کمک به تقلید از تعاملات انسانی، تشخیص ورودی‌های گفتار و متن و ترجمه معانی آنها به زبان‌های مختلف استفاده می‌کند.

خطرات امنیتی برنامه‌های اینترنت اشیا

همه این‌ها بسیار امیدوارکننده به نظر می‌رسند و نشان می‌دهند که فناوری‌های 5G می‌توانند مزایای زیادی را برای زندگی روزمره ما به ارمغان بیاورند. اینترنت اشیا قطعا زندگی ما را آسان‌تر خواهد کرد.

اما نباید نکات منفی آن را نادیده بگیریم. از آنجایی که همه چیز اکنون متصل است، این بدان معناست که همه چیز قابل هک است. فناوری‌های بهتر و به‌روز، فرصتی عالی برای هکرها ایجاد می‌کنند و آینده بزرگی را برای مجرمان سایبری به همراه دارند.

هر دستگاهی که به اینترنت فعال باشد، در معرض هک شدن و سوء استفاده قرار می گیرد و به نظر می رسد که این آسیب پذیری گسترده است.

این آسیب‌پذیری‌های موجود اهمیت توسعه امنیت سایبری قوی اینترنت اشیا را برای همه دستگاه‌ها و ارائه‌دهندگان خدمات اینترنت اشیا نشان می‌دهد.

سوالات متداول در مورد اینترنت اشیا