اینترنت اشیا چیست؟

به طور کلی، اینترنت اشیا شامل هر شیء یا چیزی است که می‌تواند به صورت بی‌سیم به اینترنت متصل شود. اما امروزه، اینترنت اشیا به‌طور خاص به اشیای متصل شده‌ای اطلاق می‌شود که به حسگرها، نرم‌افزارها و سایر فناوری‌هایی مجهز هستند که به آنها امکان ارسال و دریافت داده‌ها، با هدف اطلاع‌رسانی به کاربران یا خودکارسازی یک عمل را می‌دهد. در گذشته، اتصال عمدتاً از طریق وای‌فای انجام می‌شد، در حالی که امروزه شبکه‌های 5G و دیگر پلتفرم‌های شبکه‌ای وعده مدیریت مجموعه‌های عظیم داده را تقریباً در هر کجا، با سرعت و قابلیت اطمینان بیشتری می‌دهند.

اینترنت اشیا یا IoT، سیستمی از دستگاه‌های محاسباتی مرتبط است که می‌توانند داده‌ها را از طریق یک شبکه بی‌سیم بدون دخالت انسانی جمع‌آوری کرده و انتقال دهند.

این موضوع تنها به لپ‌تاپ‌ها و گوشی‌های هوشمند محدود نمی‌شود: تقریباً هر چیزی که دارای یک کلید روشن/خاموش باشد و بتواند به اینترنت متصل شود، می‌تواند بخشی از اینترنت اشیا شود. به عنوان مثال، یک “چیز” در اینترنت اشیا، می‌تواند یک فرد با یک ایمپلنت نظارت بر ضربان قلب باشد، یا یک دوربین که از حیوانات وحشی در آب‌های ساحلی مستند تهیه می‌کند، یا یک خودرو با حسگرهای داخلی که به راننده هشدارهای مربوط به خطرات احتمالی را می‌دهد.

هدف نهایی دستگاه‌های اینترنت اشیا از جمع‌آوری و ارسال داده‌ها این است که تا حد امکان از این داده‌ها بیاموزند و خروجی‌ها و اطلاعات دقیق‌تر و پیچیده‌تری ارائه دهند. اینجاست که فناوری‌های هوش مصنوعی وارد عمل می‌شوند: تقویت شبکه‌های اینترنت اشیا با قدرت تحلیل پیشرفته و یادگیری ماشین.

در سال 2021، بیش از 10 میلیارد دستگاه اینترنت اشیا در جهان وجود داشت و پیش بینی می‌شود تا سال 2025، تولید داده‌های جهانی از 73 زتابایت فراتر رود؛ که معادل 73 تریلیون گیگابایت است. اگرچه نمی‌توانیم داده‌های دیجیتال را به‌طور فیزیکی اندازه‌گیری کنیم، اما می‌توان گفت اگر همه این داده‌ها به دیسکت‌های دهه 1990 تبدیل شوند و آنها را پشت سر هم قرار دهیم، می‌توانند بیش از 5,000 بار به ماه بروند و برگردند.

در طول چند دهه اخیر، داده‌های اینترنت اشیا به‌طور تصاعدی رشد کرده و احتمالاً این روند ادامه خواهد داشت. در ادامه می‌خواهیم به بررسی این موضوع بپردازیم که جرقه انفجار اینترنت اشیا از کجا خورده شد.

برای تکامل اینترنت اشیا، مجموعه‌ای از فناوری‌های خاص باید به‌طور همزمان توسعه می‌یافتند:

اینترنت که آغازی ساده مبتنی بر مودم داشت، با اتصال ابری امروزی تکامل یافته و اکنون به اندازه کافی سریع و قوی هست تا حجم عظیمی از داده را ارسال و دریافت کرده و از رشد تصاعدی اینترنت اشیا پشتیبانی کند.

با افزایش مداوم تقاضا برای نوآوری در حسگرهای اینترنت اشیا، بازار تولید حسگر از چند تأمین‌کننده گران‌قیمت و خاص، به یک صنعت جهانی، با قیمتی رقابتی تبدیل شده است. از سال 2004، قیمت متوسط حسگرهای اینترنت اشیا بیش از 70% کاهش یافته و همراه با آن، بهبود عملکرد و تنوع این محصولات به دلیل تقاضای مصرف‌کنندگان افزایش یافته است.

در پنج سال آینده، میزان داده‌های تولید شده دو برابر بیشتر از کل داده‌های ذخیره شده از زمان شروع ذخیره‌سازی دیجیتال خواهد بود. برای استفاده و بهره‌برداری از این داده‌ها، کسب‌وکارهای مدرن به حافظه و قدرت پردازشی بیشتری نیاز دارند. این مسابقه برای دستیابی به هدف، سریع و رقابتی بوده و به رشد اهمیت و کاربرد اینترنت اشیا کمک کرده است.

از دهه 1980، داده‌های جهان و فناوری کامپیوتری مورد نیاز برای ذخیره آن به صورت تصاعدی رشد کرده‌اند. پیشرفت‌ در پایگاه‌های داده و ابزارهای تحلیلی امکان پردازش و تحلیل حجم عظیمی از داده‌های تولید شده توسط دستگاه‌های اینترنت اشیا، وسایل نقلیه هوشمند و تجهیزات را به صورت لحظه‌ای فراهم کرده‌اند. این سرعت و ظرفیت برای اینترنت اشیا ضروری است.

فناوری‌ هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، توانایی مدیریت و پردازش حجم وسیعی از داده‌های اینترنت اشیا را دارند و همچنین می‌توانند این داده‌ها را تحلیل کرده و از آن‌ها یاد بگیرند. داده‌های بزرگ، غذای مورد علاقه هوش مصنوعی و یادگیری ماشین هستند. هر چه مجموعه داده‌ها بزرگتر و متنوع‌تر باشند، دیدگاه‌ها و اطلاعاتی که تحلیل‌های پیشرفته مبتنی بر هوش مصنوعی ارائه می‌دهند، قدرتمندتر و دقیق‌تر خواهند بود. افزایش دستگاه‌های اینترنت اشیا به‌طور موازی با پیشرفت هوش مصنوعی و نیاز آن به داده‌ها رشد کرده است.

همان‌طور که اتصال برای توسعه اینترنت اشیا ضروری بود، افزایش پردازش ابری نیز به تکامل آن مرتبط بوده است. خدمات ابری اینترنت اشیا با امکان ارائه قدرت پردازشی و ذخیره‌سازی حجیم، راه را برای جمع‌آوری و ارسال مجموعه‌ داده‌های بزرگ و پیچیده توسط دستگاه‌های اینترنت اشیا هموار کرده‌اند.

دستگاه‌های اینترنت اشیا، وقتی که نمی‌توانیم به‌طور فیزیکی در جایی حضور داشته باشیم، چشم‌ها و گوش‌های ما هستند و داده‌‌هایی که برای جمع‌آوری آن برنامه‌ریزی شده‌اند را از محیط اطراف می‌گیرند. سپس این داده‌ها تجزیه و تحلیل می‌شوند تا به ما در اطلاع‌رسانی و خودکارسازی اقدامات یا تصمیمات بعدی کمک کنند. چهار مرحله کلیدی در این فرآیند وجود دارد:

دستگاه‌های اینترنت اشیا از طریق حسگرها، داده‌ها را از محیط خود جمع‌آوری می‌کنند. این داده می‌تواند به سادگی دما یا به پیچیدگی یک جریان ویدئویی لحظه‌ای باشد.

با استفاده از اتصالات شبکه موجود، دستگاه‌های اینترنت اشیا این داده‌ها را به یک سیستم ابری عمومی یا خصوصی (دستگاه-سیستم-دستگاه) یا به دستگاه دیگری (دستگاه-دستگاه) ارسال می‌کنند، یا طبق دستورالعمل به صورت محلی ذخیره می‌کنند تا در لبه (Edge) پردازش شوند.

در این مرحله، نرم‌افزار برنامه‌ریزی شده است تا بر اساس آن داده‌ها کاری انجام دهد، مانند روشن کردن یک فن یا ارسال یک هشدار.

داده‌های جمع‌آوری شده از همه دستگاه‌ها در یک شبکه اینترنت اشیا تحلیل می‌شوند. این تحلیل‌ها اطلاعات ارزشمندی را ارائه می‌دهند تا اقدامات و تصمیمات تجاری مطمئنی را بر اساس آن‌ها انجام دهیم.

شبکه‌های اینترنت اشیا و داده‌هایی که تولید می‌کنند تقریباً در تمامی جنبه‌های زندگی مدرن فعال هستند، در خانه‌ها، خودروها، فروشگاه‌ها و حتی روی بدن‌هایمان!

خانه‌های هوشمند

بسیاری از افراد با شبکه‌های اینترنت اشیا در خانه‌های خود آشنا هستند. از طریق سوئیچ‌ها، حسگرها و دستگاه‌های هوشمندی که از پروتکل‌هایی مانند Z-Wave یا Zigbee استفاده می‌کنند، سیستم‌های خودکار خانگی می‌توانند برای نظارت و کنترل مواردی مانند روشنایی، دما، سیستم‌های امنیتی، لوازم خانگی و … حتی از راه دور، استفاده شوند. اگر فراموش کرده‌اید چراغ‌ها یا فر را قبل از خروج از خانه خاموش کنید، می‌توانید این کار را از طریق گوشی خود و دستگاه‌های مجهز به اینترنت اشیا انجام دهید.

شبکه‌های هوشمند

با ترکیب هوش مصنوعی و فناوری‌های تحلیلی پیشرفته، شبکه‌های هوشمند از اینترنت اشیا برای کمک به مصرف‌کنندگان در مدیریت بهتر و فهمیدن انرژی مصرفی و حتی تولیدی خود از طریق پانل‌های خورشیدی و سایر روش‌ها استفاده می‌کنند. حسگرهای اینترنت اشیا در سراسر شبکه می‌توانند خطرات احتمالی را زودتر شناسایی کنند تا بتوان برق را به صورت لازم بازتوزیع کرده و از قطعی‌ها و مشکلات دیگر جلوگیری یا آنها را کاهش داد. حسگرها همچنین می‌توانند مشکلات مکانیکی را شناسایی کنند و به تکنسین‌ها برای تعمیرات اطلاع دهند، که همه این‌ها به مصرف‌کنندگان انرژی کمک می‌کند تا کنترل و درک بهتری داشته باشند.

شهرهای هوشمند

بر اساس شاخص شهر هوشمند (SCI)، شهر هوشمند “یک محیط شهری است که از فناوری برای افزایش مزایا و کاهش معایب شهرنشینی استفاده می‌کند.” افزایش جمعیت، تراکم ترافیک و زیرساخت‌های قدیمی از جمله چالش‌هایی هستند که اینترنت اشیا به حل آنها کمک می‌کند. با استفاده از حسگرها، کنتورها و دستگاه‌های اینترنت اشیا، برنامه‌ریزان شهری می‌توانند داده‌ها را نظارت و جمع‌آوری کنند تا به‌صورت پیشگیرانه مسائل را حل کنند. به عنوان مثال، حسگرهایی که در آبراه‌ها قرار داده شده‌اند می‌توانند سطح آب را شناسایی کنند و اقدامات خودکاری انجام دهند تا از وقوع سیل جلوگیری شود.

خودروهای متصل

امروزه تقریباً همه خودروهای جدید، با قابلیت‌ اینترنت اشیا و هوشمند از خط تولید خارج می‌شوند و پیش‌بینی می‌شود خودروهای مجهز به 5G در پنج سال آینده، رواج بیشتری پیدا کنند. سیستم‌های پیشرفته کمک راننده (ADAS) که از فناوری اینترنت اشیا استفاده می‌کنند به رانندگان کمک می‌کنند از تصادفات جلوگیری کنند، مسیرها را برنامه‌ریزی کنند، در مکان‌های تنگ پارک کنند و بسیاری موارد دیگر. با توسعه اینترنت اشیا در صنعت خودرو، ما به طور فزاینده‌ای شاهد اتصال با دستگاه‌های خارجی مانند چراغ‌های راهنمایی، عابران پیاده، منابع خبری و هواشناسی و … هستیم.

اینترنت اشیا در خرده‌فروشی

روش‌های مشتری‌مداری اینترنت اشیا به طور چشم‌گیری برای بهبود تجربه‌های درون فروشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرند. دوربین‌های هوشمند فعال‌شونده با حرکت، قفسه‌های هوشمند، تکنولوژی بیکن و RFID می‌توانند به خریداران کمک کنند که از طریق یک برنامه موبایل محصولات را پیدا کنند. این برنامه ها، اطلاعات موجودی فروشگاه را به اشتراک می‌گذارند و حتی تبلیغات متنی را در حالی که مشتریان در فروشگاه در حال گشت زدن هستند، برایشان ارسال می‌کنند. از آنجایی که مرز بین تجربه خرید آنلاین و فروشگاهی در حال محو شدن است، راه‌حل‌های IoT می‌توانند با ردیابی وسایل نقلیه تحویل و حمل و نقل، به بهبود تجربه خرید مشتری کمک کنند و به مشتریان امکان می‌دهند برنامه‌های خرید خود را بهتر شخصی‌سازی کنند.

تله‌پزشکی (پزشکی از راه دور)

امروزه دستگاه‌های پزشکی مبتنی بر اینترنت اشیا مانند ساعت‌های هوشمند و دستگاه‌های توزیع دارو که به پزشکان کمک می‌کنند تا بیماران را از راه دور نظارت کنند، به وفور رایج شده است. اما برخی از پیشرفت‌های شگفت‌انگیز در تله‌پزشکی، از طریق ابزارهای جراحی هوشمند به دست می‌آید. این امر به ویژه برای بیماران در مناطق دورافتاده یا کم‌تر توسعه‌یافته اهمیت زیادی دارد. این ابزارها به پزشکان اجازه می‌دهند با بهترین جراحان دنیا ارتباط برقرار کنند، تشخیص‌های از راه دور و جراحی‌های راهبردی انجام دهند و حتی بیماران بی‌هوش را در طول این زمان حساس نظارت کنند.

مدیریت ترافیک

از طریق شبکه‌ای از حسگرها، دوربین‌ها و دستگاه‌های دیگر، فناوری اینترنت اشیا می‌تواند برای کاهش تراکم ترافیک و ارائه گزینه‌های مسیریابی کارآمد استفاده شود. به عنوان مثال، داده‌های زمان واقعی می‌توانند برای تنظیم زمان‌بندی سیگنال‌ها به منظور تضمین جریان روان ترافیک در شرایط پویا استفاده شوند. حسگرهای نوری می‌توانند روشنایی را برای دید بهینه تنظیم کنند، در حالی که حسگرهای جاده‌ای می‌توانند تصادفات را شناسایی و به‌طور خودکار، مشکلات را گزارش کنند.

از تریلیون‌ها گیگابایت داده‌ای که هر سال تولید می‌کنیم، داده‌های اینترنت اشیا صنعتی (IIoT) بزرگ‌ترین تولیدکننده داده هستند. بخش زیادی از آن از تقریباً یک میلیارد دوربین نظارتی در سراسر جهان می‌آید. مقادیر زیادی نیز توسط خودروهای متصل و برنامه‌های تولید و حمل‌ونقل تولید می‌شود. امروزه داده‌های IIoT در تقریباً هر صنعتی، از مدیریت زنجیره تأمین تا تولید و مراقبت‌های بهداشتی، جمع‌آوری و استفاده می‌شوند.

یکی از حوزه‌هایی که در آن فناوری IIoT سریع‌ترین رشد را دارد، تولید و زنجیره‌های تأمین است. در یک کارخانه هوشمند، حسگرها می‌توانند مشکلات مکانیکی را شناسایی و حتی پیش‌بینی کنند تا امور به‌طور روان اجرا شود. آنها همچنین می‌توانند داده‌های عملیاتی را جمع‌آوری و تحلیل کنند تا فرآیندها و جریان‌های کاری سریع‌تر و کارآمدتر را پیدا کنند که می‌توانند از طریق یک سیستم مرکزی، خودکار شوند.

در زنجیره‌های تأمین، راه‌حل‌های اینترنت اشیا به بهبود عملیات از ابتدا تا انتها کمک می‌کنند. مواد خام و اولیه می‌توانند از نظر ایمنی پیگیری شوند. می‌توان بر محموله، حمل‌ونقل و لجستیک نهایی به‌صورت زمان واقعی نظارت کرد. مشتریان نیز می‌توانند به‌روزرسانی‌های زنده از وضعیت سفارشات یا مبدا محصولات خود داشته باشند.

آنچه ما می توانیم در آینده به دنبال آن باشیم، ادغام یکپارچه تر بین فناوری و تجربه انسانی است. در حالی که ممکن است هنوز چند سال با همه‌گیر شدن استفاده از متاورس (metaverse) فاصله داشته باشیم، اما صدای سه بعدی، واقعیت مجازی پیشرفته، احساسات لمسی و شخصی‌سازی بلادرنگ مبتنی بر هوش مصنوعی به این معنی است که تعامل ما با دستگاه‌های اطرافمان، تجربه‌های حسی «واقعی» فزاینده‌ای را امکان‌پذیر می‌کند.

علاوه بر این، با افزایش 5G و اتصال سریع جهانی، انسان‌ها توانایی شبیه به نیروی کوانتومی برای به اشتراک‌گذاری این تجربیات در هر فاصله‌ای خواهند داشت. پیامدهای این امر وسیع است و می‌تواند نحوه نگرش ما به برخی از فعالیت‌ها و نهادهای بنیادی مانند محیط‌های کاری، مراقبت‌های جراحی و پزشکی، املاک و مستغلات، خرید، سفر و روابط انسانی به‌طور کلی را تغییر دهد.