اینترنت اشیاء (Internet of Things) چطور کار می‌کند؟ چیست؟ چرا مهم است؟ پاسخ دادن به این سؤالات که مدام در حال تغییرند، هدف اصلی IoT For All است. بیایید با یک تعریف ساده و قابل‌فهم شروع کنیم که شاید همه سؤال‌هایتان را جواب ندهد، اما حداقل نقطه شروعی برای پرسیدن سؤال‌های درست به شما می‌دهد!
برای اینکه بفهمیم چه چیزی اینترنت اشیاء را خاص می‌کند و چه تفاوتی با اینترنت معمولی قدیمی دارد، باید ببینیم IoT کجای تاریخ ارتباطات و فناوری مدرن قرار می‌گیرد.
اینترنت اشیاء از کجا آمد؟
در قرن بیستم، فناوری ارتباطات به ما اجازه داد با تلفن از راه دور با هم حرف بزنیم.
در دهه 1980، شروع کردیم به اتصال کامپیوترهای شخصی (PCها) به اینترنت – یک پروتکل جدید در آن زمان – تا منابع و اطلاعات را فراتر از داده‌های صوتی ساده در فواصل زیاد و خیلی سریع به اشتراک بگذاریم و به آن‌ها دسترسی پیدا کنیم.
از اوایل قرن بیست‌ویکم، اپل (Apple) با آیفون (iPhone) دنیا را تغییر داد. آن‌ها به ما، آدمای معمولی، قدرت نگه داشتن اینترنت در جیبمان را در هر جا که می‌رویم دادند. نسل موبایل واقعاً شروع شد.
کمی بعد از شروع عصر گوشی‌های هوشمند، متوجه ارزش دسترسی به اینترنت از طیف وسیعی از دستگاه‌های کوچک‌تر و قابل‌حمل شدیم. نه فقط برای “خواندن” داده‌ها از چیزهای اطرافمان، بلکه برای “نوشتن” داده‌ها – مثل دستورات – به آن‌ها.
و حالا می‌رسیم به جایی که اینترنت اشیاء (Internet of Things) وارد داستان می‌شود!
اینترنت اشیاء به اتصال اشیا، دستگاه‌ها و فضاهایی به اینترنت گفته می‌شود که قبلاً از دسترس اینترنت خارج بودند. همان‌طور که دیدیم، تا چند سال پیش اینترنت عملاً به دو چیز محدود بود: کامپیوترها و بعد گوشی‌ها. حالا داریم کلی چیز را آنلاین می‌کنیم: خودروها، بلندگوها (مثل Alexa)، لوازم خانگی مثل یخچال و ماشین لباسشویی، زیرساخت‌های شهری، تجهیزات کشاورزی – فهرست ادامه دارد.
IoT یعنی اتصال نه فقط کامپیوترها و گوشی‌ها، بلکه طیف وسیعی از اشیا و فضاها به اینترنت، تا جمع‌آوری داده‌ها از راه دور و تعامل با آن‌ها ممکن شود.
اینترنت اشیاء به شهروندان، کسب‌وکارها و دولت‌ها اجازه می‌دهد از راه دور و در مقیاس بزرگ با اشیایی که قبلاً جدا بودند تعامل کنند. به ما امکان می‌دهد از آن‌ها داده جمع کنیم، از آن داده‌ها بینش به دست بیاریم و گاهی دستوراتی به دستگاه‌ها (مثل خودروها یا تراکتورها) بفرستیم که به آن‌ها کمک کند وظایفشان را بهتر انجام دهند.
IoT به انسان‌ها قدرت می‌دهد دنیای فیزیکی اطرافشان را به اینترنت وصل کنند و از طریق یک نسخه دیجیتالی یا “دوقلوی دیجیتال” با آن تعامل داشته باشند.
اجزای اصلی یک سیستم IoT
سخت‌افزار (Hardware)
قلب IoT میلیاردها دستگاه متصل است که معمولاً حسگرها (Sensors) و عملگرها (Actuators) هستند و به شما اجازه می‌دهند دنیای فیزیکی اطراف را حس کنید (و گاهی کنترل کنید). این دستگاه‌ها علاوه بر نیاز به اتصال شبکه برای انتقال داده‌هایی که جمع می‌کنند، به قابلیت‌های پایه پردازش و ذخیره‌سازی هم نیاز دارند که اغلب توسط یک میکروکنترلر (Microcontroller)، سیستم روی چیپ (SoC) یا آرایه قابل‌برنامه‌ریزی میدانی (FPGA) فراهم می‌شود.
برنامه‌نویسی تعبیه‌شده (Embedded Programming)
دستگاه‌های IoT، دستگاه‌های “تعبیه‌شده” هستند. ممکن است با پلتفرم‌های میکروکنترلر مثل Arduino نمونه‌سازی شوند و بعداً با بردهای مدار چاپی (PCB) سفارشی توسعه یابند. نمونه‌سازی با این پلتفرم‌ها نیاز به مهارت طراحی مدار، برنامه‌نویسی میکروکنترلر و درک عمیق پروتکل‌های ارتباطی سخت‌افزاری مثل Serial، I2C یا SPI دارد که برای ارتباط بین میکروکنترلر و حسگرها و عملگرها استفاده می‌شود. برنامه‌های تعبیه‌شده اغلب با C++ یا C نوشته می‌شوند، اما Python و JavaScript (برای رابط کاربری و پلتفرم‌ها) برای نمونه‌سازی و مقیاس‌پذیری سیستم‌های IoT محبوب‌تر شده‌اند.
امنیت (Security)
امنیت یکی از مهم‌ترین دغدغه‌ها در IoT است که به اخلاق داده‌ها، حریم خصوصی و مسئولیت مرتبط است. باید در هر مرحله از طراحی سیستم گنجانده شود. با اتصال میلیون‌ها دستگاه جدید هر روز، تعداد نقاط آسیب‌پذیر (Attack Vectors) روزانه بیشتر می‌شود. با این همه چیز در خطر، مهارت‌های مهندسی امنیت مثل ارزیابی تهدید، هک اخلاقی، رمزنگاری، ایمن‌سازی معماری شبکه و اپلیکیشن‌ها، مانیتورینگ رویدادها، ثبت فعالیت‌ها و هوش تهدیدات حیاتی می‌شوند.
شبکه و ادغام ابری (Networking and Cloud Integration)
طراحی و مدیریت شبکه در IoT ضروری است، چون تعداد دستگاه‌های متصل زیاد است و تصمیمات طراحی شبکه می‌توانند در سیستم‌های IoT در مقیاس بزرگ تأثیر بگذارند.
اتصال به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد با دستگاه‌های دیگر و همچنین اپلیکیشن‌ها و خدماتی که در ابر (Cloud) اجرا می‌شوند ارتباط برقرار کنند. هرچند رایانش ابری (Cloud Computing) و IoT دو فناوری خیلی متفاوت‌اند، اما پخش داده لحظه‌ای و ادغام ابری برای کارکرد درست IoT حیاتی‌اند. زیرساخت ابری برای ذخیره، پردازش و تحلیل داده‌ها و پیاده‌سازی منطق کسب‌وکار در اپلیکیشن‌های IoT استفاده می‌شود.
تحلیل داده‌ها و پیش‌بینی (Data Analytics and Prediction)
تعداد دستگاه‌های IoT که داده ارسال می‌کنند هر روز بیشتر می‌شود و داده‌های بزرگ (Big Data) را به داده‌های عظیم تبدیل می‌کند. توسعه‌دهندگان باید این حجم عظیم داده‌های ناهمگن را به‌طور امن و قابل‌اعتماد دریافت، ذخیره و پرس‌وجو کنند. بسیاری از دستگاه‌های IoT داده‌های حساس به تأخیر یا زمان تولید می‌کنند، پس فیلتر کردن یا دور ریختن داده‌های بی‌ربط در لبه شبکه (Edge) به‌جای ارسال همه‌چیز به سرورها مفید است.
هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی (AI & Machine Learning)
برای ارزش‌آفرینی و درک حجم عظیم داده‌های تولیدشده توسط دستگاه‌های IoT، یادگیری ماشینی (Machine Learning) و هوش مصنوعی (AI) ابزارهای مفیدی در سیستم IoT هستند. این تکنیک‌ها – که با دادن کلی داده درباره یک موقعیت به ماشین یاد می‌دهید یاد بگیرد – می‌توانند لحظه‌ای روی جریان داده حسگرها برای تحلیل پیش‌بینانه (Predictive Analysis) و تصمیم‌گیری خودکار به کار روند. یادگیری ماشینی همچنین می‌تواند روی داده‌های تاریخی اعمال شود تا الگوها یا ناهنجاری‌هایی را پیدا کند که به تصمیم‌گیری‌های مهم کمک می‌کند.
IoT و صنعت
تأثیر IoT روی اکوسیستم‌های صنعتی به ظهور اتصال قوی فیزیکی-سایبری منجر شده که اغلب به‌عنوان انقلاب صنعتی چهارم (Industry 4.0) یا اینترنت اشیاء صنعتی (IIoT) شناخته می‌شود. این اکوسیستم متصل شامل دارایی‌های صنعتی متصل مثل تجهیزات کف کارخانه، وسایل نقلیه لجستیکی متصل، فرایندها و بیشتر است.
نتیجه‌گیری
اینترنت اشیاء (Internet of Things) یعنی اتصال دنیای واقعی به اینترنت به شکلی که قبلاً تصورش را هم نمی‌کردیم. از حسگرها و سخت‌افزارهای کوچک گرفته تا تحلیل داده‌ها با AI و ادغام ابری، IoT به ما اجازه می‌دهد با اشیا تعامل کنیم، داده جمع کنیم و زندگی‌مان را هوشمندتر کنیم. حالا که اصول اولیه را می‌دانید، آماده‌اید سؤال‌های بهتری بپرسید و این دنیای جذاب را بیشتر کاوش کنید؟
منبع: iotforall