اینترنت اشیاء (IoT) یکی از اصطلاحات مهم فناوری است که پیش از رونق کنونی هوش مصنوعی (AI) به وجود آمد. اینترنت اشیاء از دایره فناوری خارج، و به دانش عمومی وارد شد. اینترنت اشیاء، همزمان با ظهور خانه‌های هوشمند و دستیاران دیجیتال مانند سیری، الکسا و دستیار گوگل، شناخته شد. در حالی که برخی از توجهات عمومی، حول اصطلاح خاص «اینترنت اشیاء» کاهش یافته‌است؛ اهمیت زیرساختی آن همچنان به قوت خود باقی است.
کاربردهای تکنولوژی محبوب کنونی، یعنی هوش مصنوعی، اغلب بر اساس فناوری اینترنت اشیاء بنا شده‌است. در این مقاله نگاهی دقیق‌تر به مفهوم اینترنت اشیاء خواهیم داشت و اینکه آغاز آن به چه صورت بوده است و در آینده به چه سمتی خواهدرفت.
اینترنت اشیاء (IoT) چیست؟
IoT به مجموعه‌ای از دستگاه‌ها و حسگرهای متصل به هم اشاره دارد که می‌توانند داده‌ها را جمع‌آوری و تبادل کنند. این دستگاه‌ها می‌توانند شامل حسگرهای کشاورزی باشند که بررسی می‌کنند آیا زمین به اندازه کافی آبیاری شده‌است یا خیر. همچنین IoT در یخچال‌های هوشمند می‌تواند وضعیت مواد غذایی را زیر نظر داشته‌باشد.
به طور ساده، اینترنت اشیاء به این معناست که دستگاه‌ها و اشیاء مختلف می‌توانند به اینترنت متصل شوند، با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و اطلاعات را به اشتراک بگذارند تا کارایی و راحتی بیشتری ایجاد کنند.
در حالی که بسیاری از افراد اینترنت اشیاء را فقط به عنوان دستگاه‌های هوشمند موجود در خانه‌هایشان می‌شناسند، این مفهوم در واقع بسیار وسیع‌تر و قدیمی‌تر از این است. اصطلاح “اینترنت اشیاء” برای اولین بار در سال 1999 توسط یک تکنولوژیست بریتانیایی به نام کوین اشتون (Kevin Ashton) مطرح شد، اما نمونه‌های اولیه آن خیلی زودتر از آن زمان به وجود آمدند.
بسیاری، از جمله IBM، اولین استفاده از آنچه که امروز ممکن است به آن اینترنت اشیاء بگوییم را به یک دستگاه فروش نوشیدنی کوکاکولا که در سال ۱۹۸۲ در دانشگاه کارنگی ملون نصب شده‌بود، نسبت می‌دهند. این یک دهه قبل از عمومی شدن وب جهانی بود. دستگاه فروش نوشیدنی به یک شبکه کامپیوتری متصل بود تا سطح موجودی و دمای نوشیدنی‌ها را منتقل کند. این ایده تا امروز هم نسبتاً هوشمند به نظر می‌رسد.
اکنون پس از چهل سال، اینترنت اشیاء در همه جا وجود دارد. از IoT در صنایع مختلف استفاده می‌شود:
کشاورزی:
- حسگرهای خاک برای اندازه‌گیری رطوبت و کیفیت خاک؛
- سیستم‌های آبیاری هوشمند که بر اساس داده‌های حسگرها به طور خودکار آبیاری می‌کنند؛
- نظارت بر سلامت گیاهان و محصولات با استفاده از دوربین‌ها و حسگرها.
بهداشت و درمان:
- دستگاه‌های پوشیدنی برای نظارت بر علائم حیاتی بیماران؛
- سیستم‌های هوشمند برای مدیریت و نظارت بر داروها و تجهیزات پزشکی؛
- حسگرها برای نظارت بر بیماران در بیمارستان‌ها و ارائه خدمات بهتر.
حمل و نقل:
- خودروهای متصل که اطلاعات مربوط به ترافیک و شرایط جاده را به اشتراک می‌گذارند؛
- سیستم‌های مدیریت ناوگان برای پیگیری و بهینه‌سازی مسیرها؛
- حسگرها در زیرساخت‌های حمل و نقل برای نظارت بر وضعیت جاده‌ها و پل‌ها.
صنعت و تولید:
- اتوماسیون کارخانه‌ها و نظارت بر ماشین‌آلات برای بهبود کارایی؛
- پیش‌بینی نیاز به تعمیر و نگهداری با استفاده از حسگرهای وضعیت؛
- مدیریت زنجیره تأمین و نظارت بر موجودی‌ها.
مدیریت شهرها (Smart Cities):
- سیستم‌های روشنایی خیابانی هوشمند که بر اساس نیاز و ترافیک تنظیم می‌شوند؛
- نظارت بر کیفیت هوا و مدیریت زباله‌ها؛
- سیستم‌های حمل‌ونقل عمومی هوشمند که اطلاعات بلادرنگ به مسافران ارائه می‌دهند.
تجارت خرده‌فروشی:
- استفاده از حسگرها و دوربین‌ها برای نظارت بر موجودی و رفتار مشتریان؛
- سیستم‌های پرداخت هوشمند و مدیریت تجربه مشتری؛
- تحلیل داده‌ها برای بهبود استراتژی‌های بازاریابی.
انرژی:
- شبکه‌های برق هوشمند که مصرف انرژی را بهینه می‌کنند؛
- حسگرهای نظارت بر مصرف انرژی در ساختمان‌ها؛
- مدیریت منابع انرژی تجدیدپذیر.
اینترنت اشیاء به عنوان یک تزریق هوش عمل می‌کند که یا بسیار نیروی کار زیادی می‌طلبد یا بازسازی آن با قدرت انسانی خالص غیرممکن است.
اینترنت اشیاء چگونه کار می‌کند؟
دستگاه‌های اینترنت اشیاء معمولاً از یک یا چند حسگر برای جمع‌آوری اطلاعات استفاده می‌کنند. نوع حسگر و داده‌هایی که ضبط می‌کند به مورد استفاده بستگی دارد. به عنوان مثال، در حوزه بهداشت و درمان، یکی از کاربردهای اینترنت اشیاء، آرایه الکتروکاردیوگرام است که ریتم سینوسی و ضربان قلب بیمار را ثبت می‌کند.
پس از آن، یک لایه نرم‌افزاری وجود دارد که تحلیل داده‌ها را انجام می‌دهد و آن داده‌های خام، حسگر را به چیزی مفید تبدیل می‌کنند. در مثال الکتروکاردیوگرام، نرم‌افزار به دنبال نشانه‌های آریتمی، که نشان‌دهنده یک مشکل سلامتی زیرساختی است، می‌گردد.
تکنولوژی اینترنت اشیاء معمولاً این داده‌ها را یا از طریق اتصال اینترنت خود ارسال می‌کند، یا داده‌هایش را به یک دستگاه واسط مانند گوشی هوشمند با استفاده از تکنولوژی بی‌سیم مانند بلوتوث یا Z-Wave منتقل می‌نماید.
نمونه‌ها و کاربردهای اینترنت اشیاء
اینترنت اشیاء آن‌قدر رایج است که به نظر می‌رسد شمارش مواردی که به این حوزه مربوط نیست، آسان‌تر باشد. مثال‌های خوبی از اینترنت اشیاء برای خودروها، کتری‌ها، قهوه‌سازها، یخچال‌ها، ماشین‌های لباسشویی، گوشی‌های هوشمند و نان‌پزها وجود دارند.
از منظر مصرف‌کننده، هر چیزی که دارای یک اپلیکیشن همراه باشد احتمالاً شامل یک عنصر اینترنت اشیاء است. این موضوع زمانی جالب‌تر می‌شود که ارتباطات بین محصولات به یک پلتفرم اینترنت اشیای وسیع‌تر گسترش یابد.
پلتفرم‌های برتر اینترنت اشیای مصرف‌کننده شامل Samsung SmartThings، Google Home و Amazon Alexa هستند. این پلتفرم‌ها می‌توانند صدها یا حتی هزاران دستگاه اینترنت اشیاء را از یک رابط کاربری مصرف‌کننده، کنترل کنند.
البته، اگر از کسی که واقعاً در این زمینه کار می‌کند درباره پلتفرم‌های اینترنت اشیا بپرسید، پاسخ کاملاً متفاوتی دریافت خواهیدکرد. آنها درباره پلتفرم‌های بک‌اِند مانند Microsoft Azure، Google Cloud، Amazon AWS و PTC Thingworx صحبت خواهندکرد. این‌ها نمونه‌هایی از سیستم‌هایی هستند که برای ساخت و راه‌اندازی سیستم‌های اینترنت اشیا و مدیریت نیازهای داده و محاسبات ابری استفاده می‌شوند.
این موضوع زمانی که به سمت نگرش به اینترنت اشیاء در صنعت می‌روید (هرچند که به طور طبیعی این دستگاه‌های مصرفی هنوز از چنین بک‌اِندی استفاده می‌کنند) به هنجار تبدیل می‌شود.
به عنوان مثال، IEEE در سال 2023، مقاله‌ای درباره یک سیستم کشاورزی اینترنت اشیاء در سنگال منتشر کرد، جایی که روش‌های سنتی کشاورزی هنوز غالب است. این مقاله اینترنت اشیاء را به عنوان راهی برای بهبود عملکرد محصولات، ارائه راهنمایی‌های لازم در زمان واقعی مانند مناسب‌ترین محصولات برای یک زمین مشخص و کمک به تعدیل مصرف آب، همه با استفاده از داده‌های حسگری به عنوان راهنما، پیشنهاد می‌کند.
همچنین وال‌مارت مقاله‌ای منتشر کرده‌است درباره اینکه چگونه از اینترنت اشیاء در تمام فروشگاه‌های خود در ایالات متحده (بیش از 4000 فروشگاه) استفاده می‌کند. حسگرها برای نظارت از راه دور بر دمای یخچال‌ها و فریزرها استفاده می‌شوند تا ایمنی و کیفیت غذا را تضمین کنند و به عنوان یک سیستم هشدار زودهنگام در مورد خرابی ماشین‌ها عمل کنند.
همچنین به نظر می‌رسد سیستم وال‌مارت بسیار وسیع‌تر است. این سیستم قادر است مصرف انرژی کل فروشگاه‌ها در ایالات متحده را کاهش دهد تا فشار بر شبکه انرژی محلی را کم کند. این معمولاً شامل تغییر تنظیمات سیستم‌های HVAC (سیستم‌های کنترل دما، رطوبت و کیفیت هوا در ساختمان‌ها) فروشگاه است که وال‌مارت آن را پاسخ به تقاضا می‌نامد.
تمامی این کاربردها به زیبایی در یکی از داغ‌ترین موضوعات فناوری امروز، یعنی هوش مصنوعی، تنیده شده‌اند. هوش مصنوعی به طرز شگفت‌انگیزی در شناسایی الگوها با سرعتی بسیار بیشتر از انسان عمل می‌کند و این در ریشه مدیریت داده‌ها قرار دارد که برای تبدیل داده‌های حسگر اینترنت اشیاء به چیزی مفید نیاز است.
مزایای IoT چیست؟
در زمان اوج هیاهوی اینترنت اشیاء، به راحتی می‌توانستید باور کنید که اینترنت اشیاء واقعاً فقط هیاهو است. اما واقعیت این است که اینترنت اشیاء روند بلوغ طولانی‌تری از آنچه ممکن است تصور شود، دارد؛ چرا که این اصطلاح به طور ناگهانی در کنار فناوری‌های خانه هوشمند رایج شد.
کاربرد‌هایی که در مورد اینترنت اشیاء که ماندگار هستند، همگی به مزایای منطقی مربوط می‌شوند. این به معنی کاهش هدررفت منابع، انرژی، آب و زمان است. در نتیجه این امر به بهبود کارایی در تقریباً تمام جنبه‌ها منجر می‌شود.
این فناوری آن‌قدر رایج است که احتمالاً مفاهیم و تکنولوژی‌های اینترنت اشیاء به طور غیرمستقیم در حال تاثیرگذاری بر زندگی شما هستند. به عنوان مثال، اینترنت اشیاء در قلب مفهوم مهم دیگری در سال‌های اخیر، یعنی شهر هوشمند، قرار دارد. این شامل استفاده از اینترنت اشیاء برای ارائه گرما، نور و امنیت اضافی فقط در جایی است که نیاز است، می‌شود؛ چه در داخل و چه در خارج، و می‌تواند به شکل‌دهی به ترافیک و سیستم‌های حمل و نقل عمومی برای به دست آوردن بهترین نتیجه منجر شود.
شهرهای هوشمند شامل مفاهیم دیگری هستند که همیشه به طور مستقیم به اینترنت اشیاء مرتبط نیستند؛ شما اغلب عبارت فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) را به جای آن خواهیددید. اما این یک دسته نزدیک و تا حدودی گسترده‌تر است.
چالش‌های IoT
با وجود تمامی مزایا، اینترنت اشیاء با چالش‌های قابل توجهی روبه‌رو است. حریم خصوصی و امنیت از مهم‌ترین و مطرح‌ترین این چالش‌ها هستند.
اگر حسگرها در خانه یک شخص اطلاعاتی درباره زندگی روزمره او ثبت کنند، طبیعی است که این داده‌ها حساس باشند. در یکی از بزرگ‌ترین موارد این چنینی تا به امروز، گروه باج‌افزاری به نام ALPHV ادعا کرد که به تولیدکننده زنگ درب اینترنت اشیاء، Ring که متعلق به آمازون است، نفوذ کرده و تهدید کرد که داده‌های شرکت را برای عموم منتشر خواهدکرد. البته آمازون این ادعا را رد کرد.
فقط چند ماه بعد، در ماه مه 2023، کمیسیون تجارت فدرال (FTC) حکم داد که آمازون به دلیل اجازه دادن به کارمندان Ring برای نظارت بر خانه‌های مشتریان بدون رضایت، گناهکار است. همچنین متهم به عدم تأمین امنیت مناسب برای کاربران Ring در برابر هکرها شد.
این موضوع به ویژه در مورد Ring، که یکی از بزرگ‌ترین برندها در فناوری هوشمند مصرف‌کننده شناخته می‌شود، بسیار نگران‌کننده است. امنیت بسیاری از برندهای کوچک چینی در برخی موارد تقریباً به طور قابل توجهی بدتر است، نه تنها به این دلیل که امنیت بک‌اِند باید با به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری حفظ شود تا با تهدیدات سایبری جدید و در حال ظهور همگام باشد، بلکه این کار هزینه‌بر نیز است.
انفجار اینترنت اشیاء منجر به این شد که چندین حوزه برای پیاده‌سازی این فناوری به منظور حفظ رقابت، به سرعت اقدام کنند. اما، همان‌طور که Techtarget اشاره می‌کند، این موضوع همیشه با سطح مناسبی از دقت لازم، انجام نشده‌است. بسیاری از شرکت‌های بهداشت و درمان و خودروسازی، آمادگی سرمایه‌گذاری در مقدار پول و منابع مورد نیاز برای تامین امنیت این دستگاه‌ها را نداشتند.
راه‌حل‌ها در این زمینه مشابه سایر حوزه‌های فناوری هستند:
رمزگذاری، تیمی که به طور مداوم روی به‌روزرسانی‌های امنیتی و آسیب‌پذیری‌های احتمالی کار می‌کند، شیوه‌های کاری ایمن و بهداشت داخلی خوب. تکنیک‌های هکرها همیشه پیشرفته نیستند و فیشینگ برای داده‌های ورود همچنان یک مشکل اصلی است. این شامل کارکنان شرکت‌های اینترنت اشیاء و همچنین مصرف‌کنندگان نهایی نیز می‌شود.
جنبه نرم‌افزاری مشکلات مصرف‌کننده با اینترنت اشیاء حول قابلیت همکاری متمرکز است. در حالی که پلتفرم‌های محبوب اینترنت اشیاء می‌توانند با صدها یا هزاران دستگاه ارتباط برقرار کنند، که بیشتر آنها توسط دارنده پلتفرم ساخته نشده‌اند، تجربه متفاوت خواهدبود. به همین دلیل MATTER در سال 2019 به عنوان یک استاندارد بین‌پلتفرمی برای یکسان‌سازی میدان طراحی شد.
با وجود تعهدات زیاد از سوی تولیدکنندگان برای پذیرش MATTER، از جمله شرکت‌های سامسونگ، اپل، گوگل و آمازون، پیشنهاد اولیه آن هنوز محقق نشده‌است.
تمام این مسائل در چالش‌های پیش روی شرکت‌ها و سایر نهادها که به دنبال پیاده‌سازی اینترنت اشیا هستند، منعکس می‌شود. هزینه‌های مداوم در زمینه مدیریت داده، استفاده از سرور و تقاضاهای امنیتی وجود دارد.
رعایت سیستم‌های قانونی یک عامل مهم است، مانند قوانین GDPR اتحادیه اروپا. اگر در حال کار بر روی یک پیاده‌سازی نوآورانه از اینترنت اشیا باشید، تبدیل حجم وسیعی از داده‌های حسگر به نتایج قابل اقدام نیز کار آسانی نیست. و در حالی که اینترنت اشیا در بسیاری از موارد برای کاهش شدید مصرف انرژی استفاده می‌شود، خود دارای ردپای انرژی است.
یک گزارش انرژی از 6G World تخمین می‌زند که اینترنت اشیاء تا سال 2030 به میزان 653 تراوات‌ساعت (TWh) انرژی مصرف خواهد کرد، در حالی که صرفه‌جویی انرژی به 1.8 پتاتوات‌ساعت (PWh) خواهد رسید. این به این معنی است که اینترنت اشیا 2.7 برابر بیشتر از آنچه استفاده می‌کند، انرژی صرفه‌جویی خواهدکرد. و یکی از روش‌های واضح برای کسب‌وکارها برای جبران این مصرف انرژی، اتخاذ تدابیر صرفه‌جویی انرژی اینترنت اشیا در زیرساخت خودشان است.
آینده اینترنت اشیاء چیست؟
همان‌طور که گفته شد، هوش مصنوعی و اینترنت اشیا شرکای طبیعی یکدیگر هستند و بسیاری از نوآوری‌هایی که ممکن است در سال آینده و فراتر از آن بشنویم نیز ممکن است به اینترنت اشیا وابسته باشند، چه به رسمیت شناخته شوند و چه نشوند.
حوزه بهداشت و درمان احتمالاً برخی از جالب‌ترین مثال‌ها را از این موضوع ارائه خواهدداد. دستگاه‌های پوشیدنی می‌توانند به همراه هوش مصنوعی برای نظارت بر بیماران در طول روزها و هفته‌ها استفاده شوند، با حداقل تلاش اضافی از طرف بیمار یا ارائه‌دهنده خدمات بهداشتی.
این استفاده‌های بالقوه، احتمالا سبب انقلابی با داستان‌های بیشتری از مشکلات حریم خصوصی و امنیتی متعادل خواهدشد.
