اصطلاح خانه هوشمند (Smart House) تا چند سال قبل فقط در حد یک رویا بود اما امروزه با پیشرفت چشمگیر عرصه تکنولوژی شاهد دستاوردهای بسیار زیادی در این زمینه هستیم.
کلمه IoT مخفف عبارت Internet of Things یا همان اینترنت اشیاء است که شامل لوازمی می‌شود که در آنها قطعاتی همچون حسگرها و انواع مختلف دیگری از قطعات الکترونیکی و کنترل‌کننده‌ها تعبیه شده‌است و از طریق برنامه‌نویسی و نرم‌افزار به آنها دستورات لازم برای ارائه خدماتی مشخص داده می‌شود. در حال حاضر 7 میلیارد دستگاه فعال در زمینه اینترنت اشیاء در سرتاسر دنیا وجود دارد و کارشناسان انتظار دارند این عدد به 10 میلیارد در سال 2022 و 22 میلیارد در سال 2025 برسد. این تکنولوژی در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته‌است.
تاریخچه اینترنت اشیاء:
کوین اشتون (یکی از بنیانگذاران مرکز Auto-ID در موسسه تکنولوژی ماساچوست (MIT)) برای اولین بار در سال 1999 در یکی از کنفرانس‌هایش از واژه اینترنت اشیاء (IoT) استفاده کرد.
اشتون برای اولین بار اصطلاح اینترنت اشیاء را مطرح کرد و در همان سال این موضوع تبدیل به یکی از داغ‌ترین مباحث آن سال شد. یکی از اساتید دانشگاه MIT به نام پروفسور نیل گرشنفلد (Neil Gershenfeld) کتابی در همان سال منتشر کرد به نام وقتی اشیاء فکر می‌کنند. اشتون از اصطلاح IoT در کتاب خود استفاده نکرد ولی یک چشم‌انداز واضح از IoT و مسیر آینده آن ارائه کرد.
با اینکه اصطلاح اینترنت اشیاء برای اولین بار توسط اشتون ارائه شد، با این حال نظریه برقراری ارتباط بین دستگاهها در حدود سال 1970 تحت عنوان اینترنت تعبیه شده و محسبات فراگیر مطرح شده‌بود.
سیر تکاملی اینترنت اشیاء:
اینترنت اشیاء نوع تکامل‌یافته سیستمی به نام "کنترل نظارتی و فراگیری داده‌ها" است که به اختصار به آن SCADA گفته می‌شود، که در واقع یک دسته‌بندی از برنامه‌های نرم‌افزاری برای پردازش، کنترل و جمع‌آوری لحظه ای اطلاعات و داده‌ها از مکان‌های مختلف در جهت کنترل شرایط و تجهیزات است. سیستم‌های SCADA متشکل از سخت‌افزار و نرم‌افزار است که در آن سخت‌افزار داده‌ها را جمع‌آوری می‌کند و آنها را تحویل نرم‌افزار می‌دهد، سپس نرم‌افزار آنها را پردازش کرده و نتایج را در اسرع وقت ارائه می‌دهد. در حال حاضر این سیستم تکامل یافته‌است و آخرین نسل‌های SCADA جای خود را به اولین نسل‌های IoT داده‌اند.
اهمیت اینترنت اشیاء:
در سال‌های اخیر تکنولوژی اینترنت اشیاء بسیار حائز اهمیت شده‌است زیرا این فناوری به افراد این امکان را می‌دهد که راحت‌تر و هوشمندانه‌تر زندگی خود را اداره کنند، چه برای بخش صنعتی و چه برای استفاده افراد عادی. یکی از این خدمات هماهنگی بین لوازم و کنترل آنها از طریق ریموت و یا موبایل از فاصله نزدیک یا دور است. برای مثال ممکن است در مسیر کار خود یادتان بیفتد که یکی از لوازم خانه مانند اجاق گاز را خاموش نکرده‌اید و زمان لازم برای برگشتن به خانه و خاموش کردن آن را نیز ندارید، از طرفی روشن ماندن گاز باعث ایجاد آتش‌سوزی و خسارت‌های جبران‌ناپذیر می‌شود، پس در این حالت بهترین روش توانایی کنترل آن از راه دور از طریق ریموت و یا گوشی همراه است. این ارتباط می‌تواند از طریق اینترنت و یا شبکه‌های دیگر برقرار شود.
برای مطالعه بیشتر به وبلاگ ما سر بزنید :)
اینترنت اشیاء در صنعت:
اینترنت اشیاء در بعد صنعتی (Industrial Internet of Things و یا به اختصار IIoT) به کاربردهای بسیار زیاد این تکنولوژی در صنایع مختلف می پردازد. این دستگاه‌های هوشمند به کنترل کلی فرایند برای بالا رفتن راندمان و کاهش خطاهای احتمالی کمک بسزایی می‌کنند و این امکان را برای افراد فراهم می‌کنند تا با دانستن عملکرد دقیق ماشین‌آلات و کنترل دقیق فرآیندهای در دست اجرا برنامه دقیق‌تری برای تولید و پیشبرد کارهایشان داشته‌باشند. همچنین این امکان را در اختیار شرکت‌ها و کارخانجات مختلف قرار می‌دهد که با هوشمندسازی فرآیند کاری خود، نیازمند نیروی انسانی کمتری باشند که خود در کاهش خطای انسانی و مدیریت هزینه و سودآوری بیشتر برای مجموعه آنها بسیار موثر است.
اخیراً جهش بسیار چشمگیری را در این فناوری شاهد بودیم، به طوری که در برخی صنایع ارتباطی بین دستگاهها ایجاد کرده‌اند و با این کار، ارتباط خودکار برای انجام فرایندهای آنها به وجود آورده‌اند و باتوجه به پیشرفت‌های قابل توجه در زمینه تحلیل و یادگیری ماشینی (analytics and machine learning) انتظار می‌رود که شاهد جهش‌های بسیار زیادی در این عرصه باشیم، به طوری که برخی از دانشمندان و کارشناسان، اینترنت اشیاء در بعد صنعتی را موج چهارم انقلاب صنعتی می‌دانند.
برخی از موارد استفاده IIoT عبارتند از:
در ادامه به چند مورد از آنها می‌پردازیم:
اینترنت اشیاء در حوزه کشاورزی: در حوزه کشاورزی، IoT باعث به وجود آمدن کشاورزی هوشمند شده‌است، در این روش با بکارگیری سنسورهای مختلف، شرایط مورد نیاز برای پرورش گیاه بررسی و کنترل می‌شود. برای مثال عواملی همچون: میزان رطوبت هوا، رطوبت خاک، دمای مناسب و .... .
اینترنت اشیاء در حوزه سلامت: IoT در حوزه سلامت فواید بسیار زیادی دارد و امکانات مختلفی را در اختیار پزشکان قرار می‌دهد. به عنوان مثال، پزشکان می‌توانند تمامی علائم حیاطی یک بیمار را در هر لحظه و از هر فاصله‌ای تحت کنترل داشته‌باشند و در صورت بروز مشکل سریعاً مطلع شوند. بیمارستان‌ها در زمینه‌های دیگری نیز از این فناوری استفاده می‌کنند، مانند: طبقه‌بندی اطلاعات و وظایف کادر بیمارستان، مدیریت دارایی‌ها، ایجاد هماهنگی بین بخش پزشکی و دارویی و .... .
برای مطالعه بیشتر به وبلاگ ما سر بزنید :)
خانه‌های هوشمند: مهمترین هدف از به وجود آوردن خانه‌های هوشمند جلوگیری از اتلاف انرژی ست. برای مثال تنظیم دما، کنترل سیستم تهویه هوا، خاموش و روشن شدن و تنظیم نور با استفاده از سنسورها و ... .
شهر هوشمند: در یک شهر هوشمند همه چیز به صورت سیستماتیک و از طریق سنسورها و میکروکنترلرها مدیریت و رصد می‌شود. در این صورت می‌توانیم شاهد بهبود عملکرد در بخش‌های عمومی باشیم مانند: کنترل ترافیک، کنترل انرژی‌های مصرفی از قبیل برق و کنتورهای هوشمند و .... .
نحوه عملکرد IoT:
عملکرد یک سیستم IoT معمولی از طریق جمع‌آوری و تغییرات آنی داده‌ها صورت می‌گیرد که دارای سه بخش مجزاست:
دستگاه‌های هوشمند: یک دستگاه است مانند تلویزیون، دوربین مدار بسته، تجهیزات ورزشی و .... که قابلیت تجزیه و تحلیل دارد. این دستگاه داده‌های خود را از منابعی همچون محیط اطرافش، اطلاعات وارد شده از طریق کاربران، الگوهای مختلف و یا از طریق اینترنت جمع‌آوری می‌کند.
اپلیکیشنهای IoT: یک اپلیکیشن IoT مجموعه‌ای از سرویس‌ها و نرم‌افزار است که اطلاعات جمع‌آوری شده از طریق دستگاه‌های IoT را باهم ادغام و یکی می‌کند و برای این‌کار از یادگیری دستگاهی و یا هوش مصنوعی استفاده می‌کند و پس از تحلیل داده‌ها بهترین تصمیم را انجام می‌دهد.
یک رابط کاربری گرافیکی: یک دستگاه IoT و یا مجموعه‌ای از این دستگاهها را می‌توان از طریق یک رابط کاربری گرافیکی مدیریت کرد. برای مثال یک اپلیکیشن گوشی همراه و یا یک وبسایت که می‌توان از آنها برای مدیریت و کنترل دستگاه‌های IoT استفاده کرد.
مزایا و معایب:
به طور کلی هر تکنولوژی و فناوری دارای یکسری مزایا و معایب است که در ادامه به تعدادی از آنها اشاره خواهیم کرد.
مزایا:
معایب:
برخی استانداردهای در حال شکل‌گیری فناوری IoT:
استاندارد IPv6: این فناوری از طریق شبکه‌های بیسیم کم مصرف شخصی کار خود را انجام می‌دهد که به اختصار به آن “6LoWPAN” گفته می‌شود. این استاندارد توسط کارگروه مهندسین شبکه و اینترنت تعریف شده است (IETF) که به تمامی امواج رادیویی کم‌مصرف امکان برقراری ارتباط با اینترنت را می‌دهد، مانند: بلوتوث با سطح انرژی پایین (BLE) و Z-Wave برای اتوماسیون خانگی.
برای مطالعه بیشتر به وبلاگ ما سر بزنید :)
استاندارد ZigBee: یک شبکه بیسیم کم قدرت و با حجم داده کم است که بیشتر در صنعت مورد استفاده قرار
می‌گیرد. این استاندارد توسط موسسه الکترونیک و مهندسین الکترونیک پایه‌گذاری شده است (IEEE). از طریق این استاندارد Dotdot به وجود آمد که زبان عمومی برای IoT به حساب می‌آید و این امکان را برای دستگاه‌های هوشمند به وجود می‌آورد تا در هر شبکه‌ای به صورت ایمن کار کنند و یکدیگر را بشناسند.
استاندارد LiteOS: یک سیستم عامل شبیه به یونیکس است برای شبکه‌های حسگرهای بیسیم. LiteOS مواردی همچون گوشی‌های هوشمند، تکنولوژی‌های پوشیدنی، اپلیکیشنهای تولید هوشمند، خانه‌های هوشمند و اینترنت وسایل نقلیه (IoV) را تحت پوشش قرار می‌دهد. همچنین OS به عنوان یک پلتفرم توسعه‌دهنده دستگاه‌های هوشمند نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
استاندارد OneM2M: یک لایه برقرارساز ارتباط ماشین به ماشین است که با تعبیه‌سازی در نرم‌افزار و سخت‌افزار این امکان را محیا می‌سازد. سازمان استاندارد جهانی این استاندارد را برای امکان‌پذیر بودن برقراری ارتباط بین برنامه‌ها و دستگاه‌های مختلف IoT به وجود آورد.
استاندارد Data Distribution Service: یا به اختصار DDS، توسط گروه مدیریت اشیاء (OMG) برای برقراری ارتباط لحظه‌ای و بی‌درنگ و پردازش سریع بین دستگاهها (M2M) به‌وجود آمد.
استاندارد Advanced Message Queuing Protocol: یا به اختصار AMQP، یک استاندارد با منبعی قابل دسترس برای عموم است که برای پیام‌رسانی ناهمگام در زمان‌های مختلف از طریق کابل به وجود آمده‌است. این استاندارد امکان برقراری ارتباط در بستری امن بین سازمان‌ها و اپلیکیشن‌ها را فراهم می‌سازد. این پروتکل در زمینه‌های پیام‌رسانی میان خدمات‌دهندگان و درخواست‌کنندگان و مدیریت دستگاه‌های IoT کاربرد دارد.
استاندارد Constrained Application protocol: یا به اختصار CoAP، یک پروتکل است که به وسیله IETF طراحی شده و نحوه عملکرد ماشین‌های محسابه‌گر محدود مانند دستگاه‌های هوشمند، میکروکنترلرها، سنسورها و ... را در IoT مشخص می‌کند.
استاندارد Long Range Wide Area Network: یا به اختصار LoRaWAN، پروتکلی برای شبکه‌های گسترده (WAN) است که برای پشتیبانی از شبکه‌های عظیم، مانند شهرهای هوشمند، با میلیون‌ها دستگاه کم‌توان، مانند سنسورها و .... طراحی شده‌است.
برای مطالعه بیشتر به وبلاگ ما سر بزنید :)
بسترهای توسعه دهنده IoT:
سرویس Amazon Web Services (AWS) IoT: یک پلتفرم محساباتی ابری‌ست که توسط شرکت آمازون منتشر شده‌است. این قالب برای تعامل هرچه راحت‌تر و برقراری ارتباط دستگاه‌های هوشمند با سرویس AWS و دیگر دستگاه‌های متصل در بستری امن ارائه شده‌است.
سرویس Arm Mbed IoT: یک پلتفرم برای توسعه اپلیکیشنهای IoT بر پایه نوع خاصی از پردازنده‌های مرکزی است به نام Arm microcontrollers. هدف از ارائه این پلتفرم ایجاد بستری مناسب برای بهینه‌سازی، گسترش و برقراری ارتباط در امنیت کامل برای دستگاه‌های IoT از طریق سرویس‌ها و امکانات آن است.
سرویس Microsoft’s Azure IoT Suite: پلتفرمی است که شامل مجموعه‌ای از سرویس‌هاست و به افراد این امکان را می‌دهد که با انجام عملیات‌های مختلف بر روی داده‌ها با دستگاه‌های هوشمند تعامل داشته باشند. از جمله این تعاملات می‌توان به تحلیل‌های چندبعدی داده‌ها و همچنین انتقال و جمع‌آوری آنها اشاره کرد. همچنین مجسم‌سازی این عملیات‌ها به گونه‌ای که به راحتی قابل درک بوده و در کسب‌وکار مورد استفاده قرار گیرند نیز یکی دیگر از این تعاملات به حساب می‌آید.
سرویس Google’s Brillo/Weave: پلتفرمی است برای پیاده‌سازی سریع اپلیکیشنهای IoT. این پلتفرم دارای دو قسمت اصلی است: Brillo، یک سیستم عملیاتی بر پایه اندروید برای توسعه‌دادن دستگاه‌های کم‌توان مورد استفاده است و دیگری Weave، که یک پروتکل با محوریت IoT برای برقراری ارتباط است و زمینه فعالیت آن مربوط به زبان برقراری ارتباط بین دستگاه و پلتفرم ابری‌ست.
سرویس Calvin: یک پلتفرم باز IoT ست که توسط شرکت Ericsson برای مدیریت اپلیکیشنهای مختلف و برقراری ارتباط بین آنها طراحی شده‌است و شامل محیطی برای توسعه اپلیکیشنهای جدید و مدیریت آن‌هاست.
امنیت و شخصی‌سازی در IoT:
با گسترش فناوری اینترنت اشیاء ضرورت استفاده از این فناوری در صنعت‌های مختلف بیش از پیش احساس
می‌شود. اما در این بین حفاظت از بانک اطلاعاتی امری بسیار مهم است و این موضوع در برخی زمینه‌ها مانند پزشکی که اطلاعات افراد زیادی را در اختیار دارند از اهمیت بیشتری برخوردار است. فناوری اینترنت اشیاء نیز همانند دیگر فناوری‌ها از این قاعده مستثنی نیست و به علت یکپارچه‌سازی وسایل دیجیتال تحت شبکه، زمینه را برای هکرها و سودجویان فراهم می‌کند.
در ادامه به چند نمونه از چالشهای اینترنت اشیاء می‌پردازیم.
چالشهای امنیتی:
وجهه عمومی: طبق تحقیقات انجام شده در سال 2015 در آمریکا، مشخص شد که 27% از مردم تا حدودی نگران و 44% به شدت نگران به سرقت رفتن اطلاعاتشان از طریق گوشی‌های هوشمند هستند. با توجه به این آمار احتمالا شاهد تردید مردم برای استفاده از فناوری IoT خواهیم‌بود.
هکرها: محققان و تیم‌های امنیتی با صرف زمان و تلاش می‌توانند مشکلات امنیتی یک شبکه دیجیتال مانند سایت، اپلیکیشن و ... را پیدا کنند. این به این معناست که هکرها نیز می‌توانند این کار را انجام دهند، پس برای جلوگیری از هک شدن اطلاعات، باید لایه‌های امنیتی زیادی داشته‌باشیم.
برای مثال یک تیم تحقیقاتی متشکل از متخصصین مایکروسافت و دانشگاه میشیگان توانستند انبوهی از باگ‌ها و مشکلات امنیتی را در پلتفرم "دستگاه‌های هوشمند-خانه هوشمند" سامسونگ پیدا کنند، و جالب‌تر این است که روش‌هایی که آنها برای پیدا کردن این باگ‌ها استفاده کردند بسیار ساده و به دور از پیچیدگی بوده‌است.
آمادگی شرکت‌ها: سایت AT&T بیش از 5000 شرکت را در سرتاسر جهان مورد بررسی قرار داد و طبق گزارشی اعلام کرد که 85% از این شرکت‌ها در حال استفاده از فناوری IoT هستند، با این حال تنها 10% از آنها بر این باورند که می‌توانند امنیت اطلاعاتشان را در مقابل هکرها حفظ کنند.
امنیت واقعی: امینت دستگاه‌های IoT بسیار پیچیده‌تر از دستگاه‌های معمولی ست، شرکت‌ها برای ایمن‌سازی آنها باید علاوه بر ایمن‌سازی خود دستگاه، نرم‌افزارهایی را طراحی کنند تا امنیت دستگاه و شبکه‌های متصل به آن را نیز پوشش دهند.
چالشهای شخصی‌سازی:
حجم زیاد داده‌ها: حجم اطلاعات تولیدی توسط دستگاه‌های IoT می‌تواند سرسام‌آور باشد، به گونه‌ای که 10هزار خانوار می‌توانند روزانه چیزی بالغ بر 150میلیون داده جداگانه تولید کنند و این حجم از اطلاعات می‌تواند هکرهای زیادی را به دنبال خود داشته باشد. بنابراین هرچه حجم اطلاعات بیشتر باشد چالشهای حفظ‌ونگهداری از آنها نیز بیشتر می‌شود.
اشتراک‌گذاری ناخواسته اطلاعات: برای استفاده از فناوری IoT ممکن است مجبور به قبول کردن یکسری قوانین اولیه باشید ولی چند درصد از کاربران تمامی قوانین را ممکن است مطالعه کنند؟
برخی از شرکت‌ها ممکن است اطلاعات شما را مورد پردازش قرار دهند. برای مثال ممکن است شرکت‌های بیمه رفتار رانندگی شما را مورد بررسی قرار دهند و هنگامی که شما برای تهیه بیمه‌نامه اقدام می‌کنید با افزایش مبلغ بیمه‌نامه روبه‌رو شوید و یا ممکن است وضعیت سلامتی شما مورد بررسی قرار گیرد و در هنگام تهیه کردن بیمه‌نامه با افزایش قیمت و یا شروط مختلفی روبه‌رو شوید.
برای مطالعه بیشتر به وبلاگ ما سر بزنید :)
استراق سمع: هکرها می‌توانند با هک کردن دستگاه هوشمند شما به اطلاعات شخصی شما دست پیدا کنند، و یا صدای شما را ضبط کنند، و یا با هک کردن دوربین تلفن همراه یا لپتاپ از شما فیلم بگیرند.
همچنین در صورت استفاده شما از فناوری IoT می‌توانند اطلاعات رفتاری شما را پیدا کنند و آن ها را به سازمانهای مختلف تحویل دهند. برای مثال می‌توانند تلویزیون هوشمند شما را هک کنند و برنامه‌هایی که تماشا می‌کنید را دسته‌بندی کنند و از این روش به لیست علاقه‌مندی‌های شما دست یابند.
اعتماد مشتریان: تمامی چالشهای مطرح شده می‌توانند باعث عدم جذب اعتماد مشتریان بشوند و این امر در نهایت مانع تحقق یافتن پتانسیل حداکثری این فناوری خواهدشد.
چشم‌انداز اینترنت اشیاء:
در IoT ماشین‌ها تحت یک شبکه بدون دخالت انسان‌ها به یکدیگر متصل می‌شوند و این امر باعث تکامل یافتن اینترنت اشیاء می‌شود.
ارتباط ماشین با ماشین یا همان M2M به برقراری ارتباط بین یک دستگاه با پلتفرم ابری، مدیریت آن و جمع‌آوری اطلاعات اشاره دارد.
در مرحله بعدی تکامل M2M، اینترنت اشیاء تبدیل به یک شبکه متشکل از میلیاردها دستگاه هوشمند می‌شود که با مردم، سیستم‌ها و اپلیکیشنهای مختلف برای تبادل و به اشتراک‌گذاری اطلاعات و داده‌ها ارتباط برقرار
می‌کند.
لزوم پیشرفت در این زمینه به‌قدری زیاد است که کشور چین در سال 2010 اعلام کرد: پیشرفت در زمینه IoT و به‌کارگیری آن جزو اولویت‌های استراتژیک کشور چین در ۵ سال آینده خواهد‌بود.
به طورکلی تکنولوژی با سرعت بسیار زیادی در حال پیشرفت است و مانند موجی ست که هر شرکت و سازمانی برای توسعه یافتن باید با آن حرکت کند، در غیر این‌صورت جایگاه خود را در بازار کسب‌وکارهای رقابتی امروزی از دست خواهدداد.
