اینترنت اشیا چیست و چه کاربردی دارد؟

يادداشت پيش رو، به بررسی کامل و جامع مفهوم اینترنت اشیا می‌پردازد. از سرگذشت اینترنت اشیاء گرفته تا کاربرد آن در صنعت و همچنین، مزایا و معایب آن به طور کامل زیر ذره‌بین قرار می‌دهد. همچنین، به طور گذرا و فهرست‌وار به امتيازها و نارسايی‌هايی اشاره می‌کند که پياده‌سازی و اجرای سامانه‌های هوشمند اينترنتی و بهره‌برداری از ادوات اينترنت اشیا به هم‌راه دارد.

مفهوم اینترنت اشیا

اینترنت اشیا چیست؟ اینترنت اشیاء سیستمی از دستگاه‌های کامپیوتری و پردازشی به هم مرتبط مانند انواع ماشین‌های دیجیتال و مکانیکی، ادوات و وسايل هم‌راه با حيوانات و افراد است که هر يک با شناسه‌ی منحصر به فرد و برخوردار از توانایی انتقال اطلاعات در شبکه بدون دخالت مستقيم انسانی می‌توانند به فعاليت بپردازند.

به عبارت ساده‌تر، اينترنت اشيا ميلياردها دستگاهی را که قابلیت اتصال به اینترنت دارند و در تعامل با يک‌ديگر به جمع‌آوری و پردازش و به اشتراک‌گذاری داده‌ها و اطلاعات می‌پردازند، نظر دارد. شیء در عبارت اینترنت اشياء می‌تواند به بیمار قلبی مجهز به دستگاه کمک‌رسان به قلب‌اش، يک حيوان در مزرعه که حامل يک تراشه‌ی زيستی‌ست و اتومبیلی که دارای حس‌گرهای داخلی برای هشدار دادن به راننده موقع خطر است يا هر چیز ساخته‌ی دست بشر که بتوان یک نشانی اينترنتی (IP) به آن اختصاص داد و قادر به انتقال داده از طریق شبکه باشد، اطلاق شود. اکنون به خاطر اقتصادی شدن پردازنده‌های کوچک و فراگيری شبکه‌های بی‌سیم این امکان فراهم شده تا هر چیزی، از کوچک‌ترين اشياء تا بزرگ‌ترين و پيچيده‌ترين ماشين‌های خودکار، روبات‌ها و حتا هواپیماها، بخشی از اينترنت اشيا را شامل شود.

تاریخچه اینترنت اشیا

کوین اشتون، يکی از بنیان‌گذاران مرکز آتو–آی‌دی (Auto-ID) در دانشگاه ام‌آی‌تی، نخستین بار در بحثی که در سال ۱۹۹۹ در نشست P&G ارائه داد، تعبير «اینترنت اشیا» را به کار برد. اشتون در زمانی که محبوبيت اينترنت در حال رشد بود، از اين تعبير استفاده کرد تا نظرهای مساعد را جذب ايده‌ی RFID يا مدارهای شناسایی مبتنی بر فرکانس‌های رادیویی کند. نیل گرشنفلند هم در همان سال ۱۹۹۹ کتابی با عنوان «وقتی اشياء شروع به فکر کردن می‌کنند» منتشر کرد و هر چند از تعبير اينترنت اشياء استفاده نکرد، اما به روشنی چشم‌اندازی از آن‌چه به مفهوم اینترنت اشیا منجر می‌شد، ترسيم کرد.

با وجود اين سابقه، انديشه‌ی اوليه‌ی دستگاه‌های متصل به يک‌ديگر به دهه‌ی ۱۹۷۰ باز می‌گردد. برای نمونه، اولین دستگاه اینترنتی که در اوائل دهه‌ی ۱۹۸۰ به کار گرفته شد، يک ماشين نوشابه بود که در دانشگاه کارنگی ملون نصب شد. این دستگاه به اين شکل کار می‌کرد که از طريق شبکه امکان بررسی وضعیت مخزن آن برای اطمینان از وجود نوشابه وجود داشت. اگر نوشابه‌ی خنک در کار بود، آن وقت راه می‌افتادی به سمت ماشين تا ليوان نوشيدنی‌ات را تحويل بگيری و اگر نه، چرا تا پای دستگاه بروی و دست خالی بمانی؟

اینترنت اشیا با هم‌گرایی تکنولوژی‌های ارتباطات بی‌سیم، تجهيزات MEMS، سامانه‌های خدمات‌رسان يک‌پارچه و اینترنت تکامل و توسعه یافته است. اين هم‌‌گرايی باعث شده تا فاصله‌ی تکنولوژی‌های عملياتی و تکنولوژی اطلاعات از ميان برداشته شود و به اين ترتيب، تحليل و پردازش داده‌های ماشينی ساخت‌نايافته برای کسب نتايج بهينه امکان‌پذير شود.

اینترنت اشیا با ارتباط ماشین به ماشین (M2M)، يعنی ارتباط دستگاه‌هایی که از طریق شبکه بدون دخالت انسانی با يک‌ديگر کار می‌کنند، شکل گرفت. اکنون مفهوم M2M ارتباط و اتصال یک دستگاه را به شبکه‌ی ابری برای جمع‌آوری داده‌ها و سامان‌دهی فرآيندهای مديريتی در نظر دارد. در سطحی تکامل‌يافته‌تر، IoT شبکه‌يی از حس‌گرها شامل ميلياردها دستگاه هوشمند است که با ايجاد ارتباط ميان افراد، سیستم‌ها و برنامه‌های کاربردی امکان جمع‌آوری و بهره‌برداری مشترک از داده‌ها را ممکن می‌سازد. به عنوان زيرساخت، M2M بستر اتصال و ارتباط برای عملياتی شدن IoT است.

از سويی، اینترنت اشیا توسعه‌يی از سامانه‌ی SCADA (سرنام عبارت Supervisory Control and Data Acquisition) است که مجموعه‌يی از برنامه‌های نرم‌افزاری را برای کنترل فرآیند و جمع‌آوری بی‌درنگ داده‌ها از موقعيت‌های راه دور برای کنترل تجهیزات و شرایط شامل می‌شود. سامانه‌ی SCADA هم مؤلفه‌ی سخت‌افزاری دارد هم مؤلفه‌ی نرم‌افزاری. بخش سخت‌افزاری داده‌ها را جمع‌آوری می‌کند و به کامپيوتری که برنامه‌ی SCADA در آن نصب شده تحويل می‌دهد تا پردازش و ارائه‌ی به موقع نتيجه صورت پذيرد. سير تکامل SCADA چنان بود که آخرین نسل SCADA تبديل به اولين نسل IoT شد.

با این حال، مفهوم اکوسیستم اینترنت اشیا متشکل از دستگاه‌های هوشمند مبتنی بر وب، دارای پردازنده، حس‌گرها و سخت‌افزارهای ارتباطی برای جمع‌آوری و ارسال داده‌های محيطی تا اواسط سال ۲۰۱۰ رنگ و بوی واقعی به خود نگرفت. تازه آن موقع بود که نخستين بار دولت چین اعلام کرد که اينترنت اشيا را به عنوان اولويت راهبردی در برنامه‌ی پنج ساله‌ی توسعه‌ی کشور در نظر دارد.

اينترنت اشيا چه‌طور کار می‌کند؟

اینترنت اشيا متشکل از دستگاه‌های هوشمندی‌ست که مبتنی بر وب فعاليت می‌کنند. اين دستگاه‌ها از پردازنده‌های تعبیه‌شده، حس‌گرها و نرم‌افزارهای ارتباطی برای جمع‌آوری، ارسال و پردازش داده‌هايی که از محیط استخراج می‌کنند و به دست می‌آورند، استفاده می‌کنند.

گاهی اوقات این ادوات در ارتباط با سایر دستگاه‌ها و بر اساس اطلاعاتی که از آن‌ها می‌گيرند، کار می‌کنند. در نتيجه‌ی اين فرآيند، پيام‌های هشدار قابل درک برای کاربر به صورت پیامک، نامه‌ی الکترونيکی يا … صادر می‌شوند. اين دستگاه‌ها بیش‌تر کارها را بدون دخالت عامل انسانی انجام می‌دهند. البته اين امکان وجود دارد که افراد هم با ادوات IoT در ارتباط باشند و آن‌ها را کنترل کنند.

مزایای اینترنت اشیا

• قابلیت دسترسی به داده‌ها و اطلاعات در هر مکان و در هر زمان؛

• بهبود ارتباط بین دستگاه‌های الکترونیکی متصل به یک‌دیگر؛

• انتقال بسته‌های اطلاعاتی در یک شبکه‌ی يک‌پارچه‌ی متصل که باعث صرفه‌جویی در زمان و هزینه می‌شود؛

• با انجام امور به صورت خودکار، کیفیت کسب و کار و خدمات بهبود می‌یابد و نیاز به مداخله‌ی انسانی کم می‌شود.

معایب اینترنت اشیا

• زمانی که تعداد وسیله‌های متصل به شبکه افزایش می‌یابد، به طور طبيعی حجم داده‌ها و اطلاعات در حال انتقال ميان ادوات IoT بیش‌تر می‌شود و موقعیت تحریک‌کننده‌تری برای هکرها و نفوذهای غيرقانونی و مخرب ایجاد می‌شود.

• تعدد و فراوانی ادوات IoT باعث بروز مشکلات و چالش‌های مدیريتی و کاربری می‌شود.

• رخ دادن یک مشکل در سیستم مبتنی بر اينترنت با زمينه‌ی انتشار خطا در شبکه مواجه است و ممکن است سایر دستگاه‌های متصل نیز دچار مشکل شوند.

• از آن‌جا که روی‌کردهای متفاوتی برای پياده‌سازی سامانه‌های IoT وجود دارد و الزاما تمامی آن‌ها از استاندارد يک‌سانی استفاده نمی‌کنند، برقراری ارتباط بین ادوات و سامانه‌های گوناگون IoT يک چالش عملياتی‌ست.

چرا اينترنت اشیا اهمیت دارد؟

اینترنت اشیا به افراد کمک می‌کند تا زندگی و کار هوشمندانه‌تری داشته باشند و زندگی خود را به شکل فراگيرتری کنترل و اداره کنند. جدا از کاربرد IoT در دستگاه‌های هوشمند خانگی، اين تکنولوژی در فعاليت‌های تجاری و داد و ستد هم به طور جدی به کار می‌آيد. اينترنت اشيا به شرکت‌ها اجازه می‌دهد تا فرآیندها را به صورت خودکار سامان بدهند. به اين ترتیب، از هزینه‌ها کاسته می‌شوند و روند خدمت‌رسانی بهينه می‌شود. اینترنت اشیا در صنعت‌ها و حوزه‌هایی مانند بهداشت، بازرگانی، کشاورزی و کارخانه‌هايی تولیدی به طور قابل توجهی کاربرد دارد. هم‌چنين، با کاربرد اين تکنولوژی در ساختار شهرهای هوشمند ضایعات مصرف انرژی کاهش می‌يابد.

کاربردهای اينترنت اشيا

نظارت بر محیط زیست: در حوزه‌ی محيط زيست اینترنت اشیا با بهره‌برداری از حس‌گرها اعمال می‌شود و به کار نظارت بر کیفیت آب و هوا و شرایط جوی، زير نظر گرفتن شرايط زيستی حیات می‌آيد. توسعه‌ی وسیله‌های متصل به اینترنت به این معنی‌ست که برنامه‌های کاربردی دیگر مثل سیستم‌های هشداردهنده‌ی اولیه در زمان زلزله یا سونامی به صورت خدمات اضطراری برای ياری‌رسانی مؤثر ارائه شوند.

از جمله کاربردهای خاص اینترنت اشیا در زمینه‌ی حفاظت از محیط زیست، جلوگیری از جنگل‌زدایی و تخريب بافت جنگلی در آمازون بوده است. شرکتی به نام «کارگو ترک» تعدادی حس‌گر با روی‌کرد M2M در درختان منطقه‌يی حفاظت‌شده در آمازون کار گذاشت. هر گاه درختی در معرض آسيب يا قطع و بريده شدن قرار می‌گيرد، پیامی با اعلام موقعیت جغرافیایی آن درخت برای محافظان قانونی محيط زيست ارسال می‌شود تا از قطع غیرقانونی درختان جلوگيری کنند.

کشاورزی

یکی از زمينه‌هایی که اینترنت اشیا در آن نقش مهمی ایفا می‌کند، کشاورزی‌ست. جمع‌آوری اطلاعات درباره‌ی دما، بارندگی، رطوبت، سرعت باد، هجوم آفت‌ها و خاک‌شناسی از جمله مواردی‌ست که با بهره‌گيری از ادوات IoT سامان‌دهی می‌شوند. از این اطلاعات می‌توان در برنامه‌ها و فرآيندهای مزرعه‌داری خودکار و تصمیم‌گیری آگاهانه برای بهبود کمی و کیفی محصولات و به حداقل رساندن مخاطرات و ضايعات در کشاورزی استفاده کرد. برای مثال، کشاورزان می‌توانند دما و رطوبت خاک را از راه دور کنترل و نظارت کنند و حتا به کمک داده‌های استخراجی و کاربرد ادوات اینترنت اشیاء يک برنامه‌ی کوددهی مناسب تنظيم و اجرا شود.

خدمات پزشکی و بهداشتی

با کاربرد اینترنت اشیا و جمع‌آوری، پردازش و تحلیل داده‌ها و اجرای عمليات کنترل و نظارت یک سیستم بهداشتی دیجیتالی در حوزه‌ی پزشکی به خوبی راه‌اندازی می‌شود. این دستگاه‌های نظارت بر سلامت از تنظیم فشار خون و ضربان قلب گرفته تا دستگاه‌های پیشرفته‌ی ديگری مانند مچ‌بندهای الکتریکی یا سمعک را شامل می‌شوند.

جالب است بدانید که بعضی از بیمارستان‌ها اجرای طرح تخت‌خواب‌های هوشمند را پياده‌سازی کرده‌اند. تخت‌های هوشمند موقعیت‌هایی مثل اشغال بودن تخت و یا زمانی را که بیمار قصد بلند شدن دارد، تشخیص می‌دهند و هم‌چنین می‌توانند بدون مداخله‌ی پرستار به بیماران رسیدگی کنند.

حتا می‌توان فضاهای مختلف را برای افراد سالمند به حس‌گرهای تخصصی مجهز کرد تا از وضعیت سلامت و درمان صحیح آن‌ها اطمینان حاصل شود. در واقع این حس‌گرها شبکه‌ای هوشمند ایجاد می‌کنند که قادر به جمع‌آوری، پردازش، انتقال و تجزیه و تحلیل اطلاعات در محیط‌های مختلف است.

پوشیدنی‌های هوشمند

اینترنت اشیا نه تنها به شهر‌ها، خانه‌ها و سیستم‌های آموزشی نفوذ کرده، بلکه به دنیای مد و پوشاک نیز وارد شده است. حتما با گجت‌های هوشمند مانند ساعت و مچ‌بندهای هوشمند آشنا هستید. اما، تا به حال در مورد پوشیدنی‌های هوشمند چیزی شنیده‌اید؟ در بافت پارچه‌ی این لباس‌ها از لوازم و قطعات الکترونیکی انعطاف پذیری استفاده شده که آنها را مجهز به تکنولوژی هوشمند می‌کند. نکته‌ی جالبی که در مورد این لباس‌ها وجود دارد این است که افراد می‌توانند با استفاده از لباس‌های هوشمند از وضعیت جسمانی و سلامت خود آگاه شوند. این لباس‌ها از طریق نرم‌افزار به خانه‌ی هوشمند یا شبکه هوشمند خانگی متصل می‌شود و اطلاعات مورد نیاز را در اختیار کاربر می‌گذارند. در این مطلب به بررسی برخی از پوشیدنی‌های هوشمند می‌پردازیم.

• کفش هوشمند

کفش هوشمند قابلیت اندازه‌گیری هر چیزی که با سلامت شما مرتبط است را دارد. کفی‌های بلوتوثی کفش هوشمند اغلب بازخورد خوبی به پوشنده کفش ارائه می‌دهد. برای مثال کفی‌های کفش هوشمند با اطلاع دادن در مورد نحوه قرار گرفتن پا در کفش، در سبک دویدن دونده‌ها بسیار تأثیرگذار است و از آن‌ها در برابر صدمات جدی جلوگیری می‌کند. این کفی‌ها اطلاعات را جمع‌آوری می‌کند و به برنامه مخصوصی که در گوشی هوشمند نصب شده ارسال می‌کند و دونده این اطلاعات را از طریق گوشی دریافت می‌کند.

• لباس کار هوشمند

تصور کنید به یک جلسه کاری دعوت شده‌اید و ناگهان متوجه می‌شوید که کارت ویزیت‌تان را در خانه جا گذاشته‌اید! شرکت سامسونگ با تولید لباس‌کار هوشمند توانسته تا حدی این مشکل را برطرف کند. پوشنده این لباس می‌تواند کارت ویزیت خود را به صورت دیجیتال با بقیه به اشتراک بگذارد و با دستگاه‌های متصل به لباس در تعامل باشد. این ایده برای کارآفرینان بسیار کارآمد است.

• لباس شب هوشمند

لباس شب هوشمند با جذب گرمای بدن کیفیت خواب افراد را افزایش می‌دهد. این لباس برای کسانی که در خوابیدن مشکل دارند، بسیار کمک‌کننده و موثر خواهد بود.

لباس هوشمند علاوه بر اینکه به بهبود سطح زندگی افراد کمک می‌کند، در حفظ سلامت افراد هم نقش مهمی ایفا می‌کند. این لباس‌ها به دلیل ویژگی‌هایی که دارند، نه تنها قادر به تشخیص و اعلام بیماری‌های مختلف هستند بلکه به وسیله وای فای و گوشی هوشمند با پزشک و کادر درمان ارتباط برقرار کرده و آنها را از حملات قلبی و … آگاه می‌کنند.

اما آیا لباس‌های هوشمند گران هستند؟ از کجا می‌توان تهیه کرد؟
لباس‌های هوشمند نسبت به لباس‌های معمولی به دلیل سنسورها و قطعات الکترونیکی انعطاف پذیری که در پارچه به کار رفته قیمت گران تری دارند. مارک‌های شناخته شده ای مانند گوگل، سامسونگ و … تولید کننده این لباس‌ها و سرمایه‌گذاران اصلی این تکنولوژی هستند.

حمل و نقل

اینترنت اشیا در جنبه‌های مختلفی از سامانه‌های ترابری و حمل و نقل، چه در زيرساخت‌ها و ادوات نقليه چه برای راننده‌ها و کاربران، کاربرد دارد. برای نمونه، کاربرد اینترنت اشیا برای مدیریت یک ناوگان حمل و نقل به صورتی‌ست که می‌توان شرایط و موقعیت جغرافیایی را به کمک حس‌گرها تشخیص داد و حتا به کمک IoT در اوقاتی که اتفاقات پیش‌بینی‌نشده، مانند تأخیر ورود، خسارت و سرقت، رخ دهد، می‌توان پيام هشدار صادر کرد. انجام اين کارها تنها با اتصال یک‌پارچه‌ی دستگاه‌ها و پيوستن آن‌ها به اينترنت اشياء امکان‌پذیر است. سیستم‌هایی مانند جی‌پی‌اس، اطلاعات هواشناسی را به سکوی عملياتی و پردازشی اینترنت اشیاء ارسال می‌کند و سپس نتيجه به کاربران ارسال می‌شود. به این ترتیب، نه تنها اينترنت اشيا برای موقعيت‌يابی و رديابی وسايل نقليه کاربرد دارد که می‌تواند راهنمای خوبی برای راننده‌ها در انتخاب مسير و تنظيم برنامه‌ی سفر به حساب آيد.

دنیای حمل و نقل هوشمند را تصور کنید که ماشین شخصی‌تان رفت و آمد روزانه شما را در مسیر حرکت نظارت می‌کند و به طور خاص، یک تصادف بزرگ را در طول مسیر شما تشخیص می‌دهد. هم‌زمان تقویم برنامه‌ی هفتگی شما را بررسی می‌کند و متوجه قرار کاری مهم شما در ساعت 9 صبح می‌شود. حتا قدرت درک این را دارد که اگر شما در همان زمان همیشگی از خواب بیدار شوید، قرار کاری‌تان را با یکی از مشتریان مهم‌تان از دست خواهید داد! بنابراین ماشین شما به ساعت هوشمندتان هشدار می‌دهد که 30 دقیقه زودتر به صدا در آید. می‌بینید که چطور در یک چشم به هم زدن از یک فاجعه بزرگ اقتصادی نجات پیدا می‌کنید. تصورش سخت است؟ اصلا!

تجهیزات مبتنی بر اینترنت اشیا و حمل و نقل هوشمند بر جهانی که امروزه در آن زندگی می‌کنیم به طور چشم‌گیری تأثیرگذارند. نه به دلیل وجود تجهیزات مبتنی بر اینترنت اشیا، بلکه به دلیل انتقال آن‌ها به برنامه‌های کاربردی که قبلا به آن فکر هم نشده بود.

استفاده از تکنولوژی اینترنت اشیاء و استانداردهای ارتباطی مثل 5G، نحوه‌ی استفاده ما از حمل و نقل و طرز رانندگی ما را دگرگون می‌کنند. همین که یک ماشین مجهز به تکنولوژی اینترنت اشیاء و ارتباطات بی‌سیم شود، از  وسیله‌ای برای انتقال افراد از جایی به جای دیگر،  به مکانی راحت همانند یک اتاق نشیمن ارتقاء پیدا می‌کند. 5 روش مبتنی بر اینترنت اشیا که در ادامه بیان می‌کنیم، تضمین‌کننده‌ی تغییر شیوه‌ی رانندگی افراد هستند.

• تعمیرات قابل پیش‌بینی

وظیفه‌ی سنسورهای تعبیه شده در وسیله‌های نقلیه، نظارت بر باتری ماشین، پمپ سوخت و موتور اتومبیل و جمع‌آوری اطلاعات به سرور ابری است. این داده‌ها با سایر داده‌های ذخیره شده در ابر ترکیب می‌شوند تا مشکلات احتمالی به طور دقیق پیشبینی شوند. از طرفی توصیه‌های مربوطه از طریق صفحه نمایش ماشین به راننده ارائه می‌شود.

• سطح بالای سرگرمی

برنامه‌های هوش مصنوعی (AI)، واقعیت افزوده (AR) و واقعیت مجازی (VR)، اطلاعات را از طریق یک دستیار مجازی یا یکی از نمایشگرهای جدید داخل اتومبیل به راننده منتقل می‌کند. این برنامه‌های و نمایشگرها سطحی جدید از سرگرمی و بهره‌وری را به راننده ارائه می‌دهند.

• جلوگیری از برخورد

تبادل اطلاعات بین دو وسیله‌ی نقلیه رانندگان را از شرایط خطرناک و تصادف‌های قریب‌الوقوع آگاه می‌کند. همین مسئله موجب جلوگیری از تصادفات و وقوع اتفاقات ناگوار می‌شود.

• دوربین‌های تعبیه شده در ماشین

یک دوربین داخلی که سطح توجه و دقت راننده را بررسی می‌کند! برای مثال اگر راننده ماشین در یک فرکانس تعریف شده پلک نزند، به این معناست که به خواب رفته است. آنگاه یک اخطار صوتی آغاز می‌شود. علاوه بر این،‌ یک دوربین خارجی، وقایع را هنگام رانندگی تفسیر کرده و راننده را از هر گونه مشکل احتمالی آگاه می‌کند. در عین حال دید 360 درجه‌ای را اطراف خودرو فراهم می‌کند.

• لاستیک هوشمند

سنسورهای تعبیه شده در لاستیک‌های اتومبیل شرایط تایرها از قبیل فشار هوا، عاج لاستیک، دما، شتاب و شرایط جاده را رصد می‌کنند. این داده‌ها در زمان واقعی به واحد کنترل موتور ماشین منتقل می‌شوند. بنابراین، شرایط برای بهبود رانندگی کاملا برقرار می‌شود. سنسورهای تایر خودرو همچنین برای به دست آوردن اطلاعاتی در مورد وضعیت جاده، وقوع تصادف و وضعیت ترافیک، به خودروهای اطراف خود متصل می‌شوند.

این‌ها همگی چشم‌اندازی از آینده‌ی حمل و نقل با وجود تکنولوژی اینترنت اشیا است. اما، همه‌ی این اتفاقات یک شبه اتفاق نمی‌افتند و نیاز به پیش‌زمینه‌هایی دارند که لازم است امروز پیاده‌سازی شوند. هرچند برای دسترسی به این نوآوری با چالش‌هایی مواجهیم که خود یک مأموریت مهم و حیاتی محسوب می‌شوند.

در این جهان اتوماتیک که هم راننده و هم سرنشینان خودرو خواهان حداکثر ایمنی قابل اطمینان و دقت بالای خودرو هستند، تولیدکنندگان باید مسیر خود را فراتر از این‌ها طی کنند. البته این‌ها تنها فاکتورهایی نیستند که باید مد نظر قرار داد. اتصالات مداوم، ارتباطات پیچیده در روشن یا خاموش کردن خودرو و زمان‌بندی بسیار دقیق از موارد مهم و ضروری هستند.

دستیابی به عمل‌کرد با سطح بالا که وسیله‌های نقلیه‌ی خودکار و حمل ونقل هوشمند به آن نیاز دارند، تنها با طراحی دقیق، آزمایش مناسب دستگاه، اتصالات و ارتباطات بی‌سیم قابل تحقق است.

تست دستگاه

سنسورهای اینترنت اشیا باید از ابتدا دقیق، قابل اعتماد و ماندگار طراحی شوند. طول عمر باتری آن‌ها باید با استفاده از یک راه حل با پیش‌بینی جریان خروجی بهبود یابد. همچنین، قدرت سیگنال نیز باید مورد تحلیل و بررسی قرار بگیرد.

آزمایش ارتباطات بی‌سیم

برای اطمینان از عملکرد اینترنت اشیا طبق انتظارات ما و تحت شرایط جهان واقعی، در طیف گسترده‌ای از محیط‌های مختلف و در حضور سایر سنسورها، انجام آزمایش همزیستی بسیار مهم و حیاتی است. به این ترتیب، هر گونه دخالت احتمالی که مانع عملکرد دستگاه‌های مبتنی بر اینترنت اشیاء شود، تشخیص داده می‌شود و به سرعت محدود و کم اثر می‌شود. انجام آزمایش‌های سازگاری با استاندارد بی‌سیم، که توسط دستگاه‌های مبتنی بر اینترنت اشیاء پشتی‌بانی می‌شود، نیز بسیار مهم و ضروری است.

آزمایش اتصال

اتصالات بی‌سیم قوی و قابل اعتماد، نیاز به آمادگی شبکه دارد که خود این مسئله جای نگرانی دارد. اپراتورها باید مطمئن باشند که تغییرات شبکه کیفیت یا عملکرد را مختل نمی‌کند. به علاوه،‌ شبکه باید بتواند از استانداردهای مختلف بی‌سیم که در وسیله‌ی نقلیه مورد استفاده قرار گرفته، پشتیبانی کند.

بدون شک، ظهور دستگاه‌های مبتنی بر اینترنت اشیا همراه با تکنولوژی‌های مرتبط با وسیله‌های نقلیه (V2X)، دوره‌ی جدید از حمل و نقل را به وجود می‌آورند. اما ایجاد نوآوری در الکترونیک اتومبیل با استفاده از آزمایش دقیق و موشکافانه برای تحقق ایمنی و رانندگی اتوماتیک قابل اطمینان الزامی است.

فرودگاه هوشمند

نفوذ تکنولوژی اینترنت اشیاء به فرودگاه‌ها نه تنها می‌تواند شرایط مطلوب مسافران را مهیا کند بلکه به مدیران کمک می‌کند تا بهتر از قبل بتوانند محیط‌ها و بخش‌های مختلف فرودگاه را نظارت و مدیریت کنند. فرودگاه هوشمند به مسافران این امکان را می‌دهد که دمای سالن انتظار را تغییر دهند یا حتی روشنایی و رطوبت را به سطح دلخواه خود برسانند. اما این کار مستلزم شرایطی است که باید در فرودگاه‌ها به وجود آورد.

فرودگاه سانتیاگو شیلی یکی از فرودگاه‌های هوشمند است که دو شرکت آی‌کی‌یوسی (IKUSI)  و لیبلیوم (Libelium) در هوشمندسازی آن نقش مهمی را ایفا کرده‌اند. شرکت لیبلبوم، ارائه‌دهنده‌ی پلت‌فرم شبکه‌های حس‌گر ارتباط بی‌سیم و شرکت آی‌کی‌یوسی در زمینه‌ی مهندسی فناوری و توسعه‌دهنده‌ی تجارت دیجیتال فعالیت می‌کنند.

فرودگاه سانتیاگو با به کار گیری پلت‌فرم شبکه‌های حس‌گر ارتباط بی‌سیم در 20 پایانه و ترکیب آن با بستر عنکبوتی، بستری را فراهم کرده تا بتوان بر شرایط فرودگاه و چگونگی عملکرد آن نظارت دقیق و به موقع را انجام داد. این راه‌حل امکانی را برای مسافران ایجاد می‌کند که با توجه به شرایط جوی بتوانند محیط دلخواه خود را ایجاد کنند.

در واقع این پلت‌فرم مبتنی بر سنسور، شامل دستگاهی‌ مجهز به یک محفظه‌ی ضد آب است که با استفاده از آن می‌توان پروژه‌های مربوط به هوشمندسازی را از طریق شبکه سنسور ارتباط بی‌سیم پیاده‌سازی کرد. این وسیله شامل سوکت‌های خروجی برای اتصال به سنسورها، درگاه‌ USB، آنتن و یک پنل خورشیدی است.

این پلت‌فرم شرایطی را برای مسافران ایجاد می‌کند تا راحت‌تر بتوانند با تأخیر به وجود آمده کنار بیایند و احساس خستگی و کلافگی نکنند. وقتی مسافر درخواست های خود را برای تغییر شرایط جوی سالن انجام می‌دهد یک سری داده‌ها باید به فضای ابری ارسال شوند که این فرایند از طریق همین پلت‌فرم صورت می‌گیرد. اما نکته‌ی مهم این جاست که حس‌گرها برای دریافت به موقع اطلاعات، لازم است در جای مناسب قرار گیرند.

اینترنت اشیا با نفوذ به فرودگاه سانتیاگو به مدیران فرودگاه کمک کرده تا با نظارت به موقع بر شرایط ترمینال‌ها، بتوانند تصمیم‌های پیشگیرانه‌ای برای رفاه حال مسافران بگیرند.

آلفونسو ساردن (Alfonso Sardón) مدیر تولید شرکت آی‌کی‌یوسی بر این باور است که فرودگاه‌های هوشمند تجربه‌‌ی خوب سفر را برای مسافران ایجاد می‌کنند. به علاوه این که فرودگاه‌ها نباید مکانی خسته‌کننده و کسالت‌بار باشند بلکه باید بستری فراهم کند تا مسافران بتوانند مطابق میل خود شرایط را تنظیم کنند چرا که شرایط نامطلوب مستقیما بر رفتار مسافران تأثیر می‌گذارد.

اینترنت اشیا صنعتی

اينترنت اشيا صنعتی (IIoT) بخشی از اينترنت اشياء (IoT) به عنوان يک مفهوم کلان‌تر است. اينترنت اشيا شبکه‌يی از کامپيوترها، تجهيزات و اشياء هوش‌مند است که حجم قابل توجهی از داده‌ها را جمع‌آوری می‌کنند و به اشتراک می‌گذارند. داده‌های جمع‌آوری شده به يک سرويس ابری مرکزی ارسال می‌شوند تا در آن‌جا با ساير داده‌ها تجميع و به نحوی سودمند با کاربران نهايی به اشتراک گذاشته شوند. اينترنت اشيا باعث افزايش درجه‌ی خودکاری در خانه‌ها، مدارس، فروش‌گاه‌ها و بسياری از صنايع می‌شود.

کاربرد اینترنت اشیا در فرآيندهای تولید صنعتی اینترنت اشیاء صنعتی يا به طور خلاصه اينترنت صنعتی ناميده می‌شود. اینترنت اشیاء صنعتی به خاطر فراهم کردن امکان گردآوری حجم زياد اطلاعات و دسترسی به آن با سرعت و بازدهی خيلی بیش‌تر نسبت به قبل باعث ایجاد تغییر و تحول در صنعت می‌شود. همین امر باعث شده تا چندين شرکت خلاق و پيش‌رو به پياده‌سازی اینترنت اشیا صنعتی در کارگاه‌ها و کارخانه‌ها رو بياورند.

امتیازهای اینترنت اشیا صنعتی

افزایش بازدهی و بهره­‌وری، ظرفيت توسعه، بهبود کیفیت اتصال و همین‌­طور کمک به صرفه‌جويی در هزينه‌ها و مصرف انرژی مزایای مهم و قابل توجه اینترنت اشیا صنعتی برای نهادها و سازمان‌های صنعتی هستند. هم‌اکنون، شرکت­‌ها از ظرفيت‌های IIoT با کاهش هزينه‌ها منتفع می‌شوند. اين دست‌آورد ناشی از اِعمال روش‌های نگه‌داری مبتنی بر پيش‌بينی، بهينه‌سازی امنيت و بازدهی‌های عملياتی‌ست. شبکه‌ی تجهیزات هوشمند در اینترنت اشیا صنعتی به سازمان‌های صنعتی کمک می‌کند تا در انبوه داده‌ها رخنه کنند و با ايجاد ارتباط بين تمام کارکنان، داده‌ها و فرآيندها بستری يک‌پارچه از عرصه‌ی کارخانه تا دفترهای اداری بگسترند. پيش‌گامان حوزه‌ی تجارت با اتکا به داده‌های IIoT می‌توانند چشم‌اندازی کامل و دقيق از اين که تشکيلات‌شان چه‌طور کار می‌کند، ترسيم کنند. به اين ترتيب، می‌توانند تصميم‌هايی بهينه بگيرند.

پروتکل‌­های اینترنت اشیا صنعتی

یکی از چالش‌های پيش رو در مسير رو آوردن به اینترنت اشیاء صنعتی این است که هر يک از تجهیزات متصل به شبکه سابق بر اين از پروتکل­‌‌های متفاوتی برای دریافت و ارسال داده‌ها استفاده کرده‌اند. با وجود استفاده از پروتکل‌های متفاوتی مثل پروتکل‌­ OPC-UA که اينک به کار گرفته می‌شوند، پروتکل انتقال MQTT با سرعت به عنوان يک استاندارد برای IIoT در حال مطرح شدن است. اين اتفاق به سبک بودن سربار، مدل اشتراک و انتشار، ظرفيت‌های ارتباط دو طرفه در اين پروتکل ربط دارد. برای کسب اطلاعات بیش‌تر درباره‌ی این پروتکل می‌توان به این سایت سر زد.

چالش­‌های اینترنت اشیا صنعتی

احتمالا بزرگ‌ترين چالش‌های روند پياده‌سازی IIoT امکان تعامل بينابينی و امنیت هستند. از ديد کارشناسان و تحليل‌گران فنی، دغدغه‌ی اصلی در اینترنت اشیاء صنعتی امکان تعامل بينابينی بین دستگاه­‌ها و ماشین­‌هایی‌ست که از پروتکل­‌ها و معماری‌های متفاوتی استفاده می‌­کنند. در اين شرايط، پلتفرم ايگنيشن (Ignition) که مبتنی بر تکنولوژی‌های منبع باز در حوزه‌ی فن‌شناسی اطلاعات است، يک راه حل عالی به حساب می‌آيد.

امنيت داده‌ها دغدغه‌ی مهم ديگر شرکت‌هاست. افزايش تعداد حس‌گرها و ساير ادوات هوشمند در شبکه منجر به تشديد آسيب‌پذيری‌های امنيتی شده است. دليل ديگری که باعث رواج MQTT شده اين است که پروتکلی بسيار امن برای پياده‌سازی IIoT است.

آینده‌­ی اینترنت اشیا صنعتی

به نظر می‌رسد که اينترنت اشيا صنعتی يکی از گرايش‌های تعيين‌کننده و تأثیرگذار در امروز و فردای تجارت صنعتی‌ست. صنايع می‌کوشند سيستم‌ها و تجهيزات خود را مدرنيزه کنند تا با قاعده‌های جديد هم‌آهنگ باشند، هم‌پای سرعت تحولات و نوسان‌ها در بازار حرکت کنند و از پس تکنولوژی‌های دست و پا گير برآيند. شرکت­‌هايی که به اینترنت اشیا صنعتی رو آورده‌اند، پیشرفت چشم­‌گیری از نظر امنيت، بازدهی و سودآوری داشته‌­اند. اين روند با استفاده‌ی بيش‌تر از تکنولوژی‌های مبتنی بر IIoT هم‌چنان ادامه خواهد يافت.

ایگنیشن به عنوان يک راه حل اینترنت اشیا صنعتی ظرفيت‌ها و قابليت‌های اتصال به شبکه، کارایی، مقیاس‌پذیری و صرفه‌جويی در زمان و هزينه را به طور قابل توجهی بهبود می‌دهد. این تکنولوژی به شرکت‌ها اين امکان را می‌دهد تا بيش‌ترين نفع را از سامانه‌های عملياتی‌شان بدون اين که دچار محدوديت‌های فنی و اقتصادی شوند، ببرند. به همين دليل، ایگنيشن روی‌کردی‌ست که مناسب‌ترين پلتفرم را برای برخورداری از دست‌آوردهای IIoT پيش روی شرکت‌ها می‌گذارد.

استانداردهای اینترنت اشیا

معمولا با اين سؤال روبه‌رو می‌شويم که با اين همه روش‌های استاندارد مبتنی بر اینترنت اشیا که وجود دارد، کدام را بايد انتخاب کنيم؟ زيگبی؟ تِِرِد (Thread)؟ بلوتوث؟ يا تکنولوژی وای‌فای؟ يا حتا لورا (LoRa)؟ يا به‌تر است برای عملياتی شدن نسل پنج (5G) و اينترنت اشياء باند باريک (NB-IoT) صبر کنيم؟

هم‌چه پرسش‌هايی نشانه‌ی سردرگمی‌ست و تا حدی گرايش به اينترنت اشياء را کند می‌کند. بخشی از اين سردرگمی به خاطر اين است که هميشه واضح و مشخص نيست کدام استاندارد مناسب است. علاوه بر اين، بازاری‌ها موقع معرفی يک محصول آن‌چنان ادعاهايی در باره‌ی قابليت‌های تازه‌ی استانداردها مطرح می‌کنند، مثلا زمان واکنش در حد ميلی‌ثانيه، که گويی خيلی اهميت دارند. اين‌طور نيست. خيلی از فعاليت‌ها و کاربردها با زمان واکنش در حد ثانيه صورت می‌پذيرند و هيچ طوری نمی‌شود. حتا در پخش زنده‌ی تله‌ويزيونی ممکن است چند ثانيه‌يی تأخير رخ دهد و هم‌چنان ماهيت پخش زنده‌اش حفظ شود.

بالاخره کسی بايد به اين پرسش پاسخ دهد: «کدام استاندارد را بايد به کار برد؟»

ربط فن‌شناسی و روان‌شناسی

گوشی‌های هم‌راه ما از سه الگوی راديويی: نسل چهارم (4G)، وای‌فای و بلوتوث بهره می‌برند. چرا سه تا؟ چرا يکی يا دو تا يا چهار تا نيست؟ اين امر دليلی دارد که به تکنولوژی مرتبط است و البته به همان اندازه به روان‌شناسی تجربه‌ی ما از محيط زنده‌گی‌مان.

اول، تکنولوژی! سه عامل اصلی در عمل‌کرد يک الگوی راديويی تعيين‌کننده هستند:

• – برد (تا چه فاصله‌يی از ايست‌گاه مبداء می‌توان محموله را ارسال کرد)؛
• – نرخ داده (برای کاربردهايی از انتقال صدای معمولی گرفته تا مشاهده‌ی ويدئو)؛
• – عمر باتری (هر چه طولانی‌تر، به‌تر).

عامل چهارمی هم معمولا در بين است: هزينه! و معلوم است که هر چه بيش‌تر بخواهی پول بيش‌تری هم بايد بدهی. به عبارت ديگر، رسيدن به برد طولانی هزينه را افزايش می‌دهد و به همين ترتيب، نرخ داده‌ی بيش‌تر و عمر طولانی‌تر باتری منجر به افزايش هزينه می‌شوند. از نظر فنی، هر چند هر کاری امکان‌پذير است و می‌توان تنها يک الگوی راديويی داشت، اما اين الزاما مقرون به صرفه نيست.

به يک مثال سرراست توجه کنيد. موقعيتی را تصور کنيد که در حال گوش دادن موسيقی از طريق گوشی هم‌راه‌تان و با استفاده از يک هدفون بی‌سيم بلوتوث هستيد. هدفون مستقيما به گوشی متصل است و به شبکه‌ی سلولی گوشی ارتباطی ندارد. از نظر فنی اين امکان وجود دارد که هم گوشی هم هدفون را به شبکه‌ی سلولی متصل کرد و آن‌گاه موسيقی را از مبداء گوشی هم‌راه‌تان و پس از عبور از شبکه‌ی سلولی به کمک هدفون بشنويد.

و اين هم مثالی ديگر: وقتی که در خانه به کمک چاپ‌گر وای‌فای فرمان چاپ سندی را که در کامپیوترتان باز است، صادر می‌کنيد، چه اتفاقی می‌افتد؟ آيا اطلاعات سند و فرمان چاپ مستقيما از کامپيوتر به چاپ‌گر منتقل می‌شود؟ از نظر فنی به کمک بلوتوث يا اتصال مستقيم وای‌فای اين کار ممکن است، اما اين کار می‌تواند از طريق مسيرياب وای‌فای تعبيه‌شده در خانه انجام شود.

اين کار را به ترتيب آتی هم می‌توان انجام داد: فرمان چاپ را می‌توان به سرويس ابری فرستاد و از آن‌جا فرمان با عبور از يک شبکه‌ی کابلی (يا فيبری) به مسيرياب خانه‌گی و بعد، به صورت بی‌سيم به چاپ‌گر می‌رسد. راه‌های متعددی وجود دارد که می‌توان اين کار را به صورت سيمی و بی‌سيم سامان‌دهی کرد و تا زمانی که اين راه‌ها به نتيجه می‌رسند و کار می‌کنند، همه رضايت خواهند داشت.

و اما دوم، ما چه تجربه‌يی از محيط داريم؟ اين موضوع کم‌تر به تکنولوژی و بيش‌تر به روان‌شناسی ربط دارد. در کوچک‌ترين مقياس، ما يک فضای شخصی را تجربه و حس می‌کنيم. تا حالا شده با کسی گفت‌وگو کنيد که خيلی به صورت شما نزديک می‌شود و از اين وضعيت حس ناخوش‌آيندی داشته باشید؟ اگر آری، می‌فهميد که منظور از فضای شخصی چيست. اين فضا بسته به اين که کجا باشيد و برويد ابعادی متغير و قابل انعطاف دارد. هم‌چنین احساس شما هم نسبت به آن در موقعيت‌های متفاوت فرق می‌کند. مثلا وقتی بين جمعيت در شلوغی مترو هستيد يا زمانی که در رستوران غذا می‌خوريد يا موقعی که در محيط کار مشغول کار هستيد، تصور و تجربه‌ی متفاوتی از فضای شخصی داريد.

اين فضای شخصی دارای زمينه‌های شنيداری و ديداری هم هست. انگار اين فضا يک قلم‌رو شخصی و خصوصی قرار است برای افراد در مقابل دنيای بيرون و اطراف ايجاد کند. همين است که از تعبيرهايی مانند فضای بيرونی و درونی، عرصه‌ی عمومی و خصوصی استفاده می‌کنيم.

از طرفی، اين هم موضوع قابل اعتنايی‌ست که فضای بيرونی و عمومی محل اِعمال قانون از سوی دولت است.

حالا، اين ويژه‌گی‌های مربوط به فضا را به الگوی راديويی برگردانيد. دقت کنيد: يک ارتباط راديويی با بلوتوث در فضای شخصی ما کارآمد است، يک ارتباط رادیويی وای‌فای در محيط خصوصی به کار می‌آيد و ارتباطات راديویی نسل سوم و چهارم و در آينده، نسل پنجم به کار عرصه‌ی عمومی می‌آيند.

در دو سه دهه‌ی اخير، تمام استانداردها در نبرد بوده‌اند تا دامنه‌ی کاربرد بيش‌تری پيدا کنند. هنوز هم برخی از اين دعواها ادامه دارد. در باره‌ی شبکه‌های نسل پنج که به عنوان استانداردی برای ارتباطات در عرصه‌ی عمومی در آستانه‌ی فعال شدن هستند، ادعا می‌شود که در فضاهای داخلی به همان قوت کار می‌کند و می‌تواند به طور کامل وای‌فای را پس بزند و کنار بگذارد. در ابتدای ورود تکنولوژی بلوتوث ادعاهای جدی برای جای‌گزينی وای‌فای مطرح شد، اما موفقيتی به دست نيامد و در عوض، با توسعه‌ی وای‌فای و ارائه‌ی راه حل وای‌فای دايرکت (WiFi Direct) به جای‌گاه بلوتوث چشم دوخت. هر چند، اين تلاش نيز چندان موفقيت‌آميز نبود و دامنه‌ی کاربرد وای‌فای دايرکت در ارتباطات بی‌سيم پهپادها يک جای اختصاصی پيدا کرده است.

گسترش مفاهيم به استانداردهای اينترنت اشيا

با درکی که از تفاوت‌های اساسی و کاربردی بسترهای ارتباطی بلوتوث، وای‌فای و شبکه‌های نسل چهارم و نسل پنجم به دست می‌آيد، به ذهنیتی مناسب از تعامل‌های شبکه‌يی می‌توان رسید.

با اين همه، با انبوهی از استانداردهای اينترنت اشيا که با سطح توان پايين کار می‌کنند و پيش رو سر و کله‌شان پيدا شده، چه بايد کرد؟

در گام نخست، چه بسا مناسب است که از وضعیت بازار اين استانداردها سر در بياوريم.

تمرکز اصلی استانداردهای با سطح توان پايين بر مصالحه بين طول عمر زياد باتری‌ و افزايش برد است. دغدغه‌ی اين روی‌کرد اعتنايی به نرخ داده نمی‌کند. معمولا از استانداردهای با سطح توان پايين برای اتصال تجهيزاتی مثل حس‌گرها به اينترنت اشيا به منظور به اشتراک گذاشتن داده‌ها استفاده می‌شود. نرخ داده‌ی لازم برای هم‌چه کاربردهايی کسر کوچکی از آن مقداری‌ست که در کاربردهای متداول اينترنتی مورد نياز است. به اين ترتيب، با کاهش نرخ داده زمينه‌ی افزايش عمر باتری فراهم می‌شود.

استانداردهای با سطح توان پايين در بردهای محلی و وسيع و برای کاربرد تجهيزات شخصی فضای رقابتی قابل توجهی شکل می‌دهند:

• – در کاربرد تجهيزات شخصی، تکنولوژی بلوتوث کم‌توان سهم عمده‌ی بازار را در اختیار دارد.
• – در محدوده‌‌های خصوصی و ارتباطات محلی، مثل خانه‌ها و دفاتر کار، استاندارد زیگبی (که در واقع زیرشاخه‌یی کم‌توان از استاندارد وای‌فای است) دست بالا را دارد.
• – در فضای عمومی و شبکه‌های وسیع اقبال به استاندارد NB-IoT (اینترنت اشياء باند باريک) به عنوان جزئی از شبکه‌های نسل چهار و پنج قابل اعتناست.

با اين اوصاف، پاسخ به پرسش در باره‌ی چشم‌انداز استانداردها در بازار و صنعت ممکن می‌شود و بحث در اين باره به سرانجامی می‌رسد و اين تضادی با در اختيار بودن هر سه بستر روی گوشی‌های هوشمندمان ندارد.