اینترنت اشیا چیست| از تاریخچه تا کاربردها، مزایا و معایب (آپدیت 1403)

به طور کلی می‌توان اینگونه گفت که اینترنت اشیاء یک ربات به اندازه کل جهان است، آمارها از وجود چیزی در حدود 15 میلیارد دستگاه متصل به اینترنت اشیاء تا سال 2023 را نشان می‌دهد. این تقریبا به اندازه دو برابر جمعیت کل جهان است. پیش‌بینی‌ها از تعداد این دستگاه‌ها، رشد دو برابری تا سال 2030 را نشان می‌دهد که به این معنی است که تا سال 2030 تعداد دستگاه‌های متصل به اینترنت اشیاء به 30 میلیارد دستگاه خواهد رسید. در این مقاله از روبیسا همراه ما باشید تا به بررسی نقش و تاثیر اینترنت اشیا بر جنبه‌های مختلف زندگی و پیشرفت‌های چشمگیری که در این حوزه پیش رو داریم، بپردازیم.

اینترنت اشیا چیست؟

اینترنت اشیا چیست به زبان ساده؛ طبق تعریفی که در وب سایت آمازون آمده است اصطلاح  IoT (internet of things) یا اینترنت اشیا به شبکه‌ای از دستگاه‌های متصل و فناوری اشاره دارد که ارتباط بین دستگاه‌ها و فضای ابری و همچنین ارتباط بین خود دستگاه‌ها را امکان‌پذیر می‌کند. 

he term IoT, or Internet of Things, refers to the collective network of connected devices and the technology that facilitates communication between devices and the cloud, as well as between the devices themselves.

دروازه اینترنت اشیا (iot) در واقع شبکه گسترده‌ای از دستگاه‌ها، سنسورها و نرم‌افزارهای متصل به هم که قابلیت ارتباط با یکدیگر را دارند. این ارتباط می تواند از طریق پروتکل‌هایی همچون MQTT و HTTP و تکنولوژی‌های ارتباطی مثل وای فای (WIFI) و بلوتوث و ... شکل بگیرد. دستگاه‌های متصل به هم می‌توانند داده‌هایی را که دریافت می‌کنند با هم به اشتراک گذاشته و حجم عظیمی از داده‌ها را برای استفاده مورد پردازش قرار دهند.

اینترنت اشیاء به چهار لایه سنسورها (Sensor)، لایه شبکه (Network)، لایه داده (Data) و لایه اپلیکیشن (Application) تقسیم می‌شود. در لایه اول حسگرها وجود دارند که می‌توانند داده‌ها را از محیط جمع‌آوری کنند. در لایه دوم یعنی لایه شبکه؛ داده هایی که توسط حسگرها جمع‌آوری شده اند توانایی اشتراک با سایر دستگاه ها و عوامل بیرونی را خواهند داشت. در لایه بعدی (لایه داده) داده‌های جمع آوری شده، اشتراک گذاری و مورد پردازش قرار می‌گیرند.  در نهایت در لایه اپلیکیشن داده‌های پردازش شده مورد استفاده کاربران قرار می‌گیرند. 

تاریخچه اینترنت اشیا

اینترنت اشیا در جهان با تکنولوژی‌های مختلفی آمیخته است. اولین دستگاه‌های IOT با آرپانت (Arpanet) نسخه اولیه اینترنت امروزی شکل گرفتند و پس از آن تکنولوژی‌های دیگر نظیر ارتباط ماشین با ماشین (m2m)، RFID و پروتکل‌های MQTT، TC/IP، HTTP، اینترنت 5G، بلاکچین، بیگ دیتا (BIGDATA) و هوش مصنوعی و ... برای این مقوله تاثیر داشتند و برای رفع نیازها با یکدیگر ادغام شدند. 

اولین نمونه دستگاه اینترنت اشیاء در سال 1980 توسط دیوید نیکولز (David Nicholls) ساخته شد که یک دستگاه وندینگ نوشابه کوکاکولا بود. دیوید نیکولز با ساخت وندینگ (دستگاه فروش خودکار) نوشابه کوکاکولا که به شبکه متصل می‌شد نیاز به چک کردن دستی موجودی دستگاه را از بین برد. در واقع این دستگاه وندینگ با استفاده از سنسور، امکان بررسی و اعلام موجودی وضعیت نوشابه‌های داخل دستگاه را از راه دور فراهم می‌کرد. همچنین مدت زمانی که نوشابه داخل دستگاه بود را نیز اطلاع می‌داد تا از سرد بودن آن نیز مطمئن شوند. 

در ادامه و در سال 1999 کوین اشتون (Kevin Ashton) اصطلاح اینترنت اشیاء (Internet of Things) را در شرکت پروکتر و گمبل معرفی کرد. ماجرا از آنجا شروع شد که شرکت پروتکر و گمبل در زنجیره تامین و زمان تولید و ارسال رژ لب های محبوب دچار ناهماهنگی شدند و این محصولات در قفسه های فروشگاه موجود نبودند. کوین اشتون برای حل این مسئله، از طریق RFID و با شناسایی امواج رادیویی اطلاعات کالاها را به اسکنر منتقل و آنها را ردیابی می کرد. در واقع اشتون با استفاده از اینترنت اشیاء مفهوم شبکه‌ای از اشیاء فیزیکی که امکان ارسال و دریافت داده داشتند را مطرح کرد. 

پس از آن در سال 2010 شرکت اینترنت اشیاء نست (NEST) تاسیس شد که بعدها این شرکت توسط گوگل خریداری شد. امروزه این پلتفرم‌های گوگل هوم (Google Home)  و گوگل نست (Google Nest) در زمینه خانه‌های هوشمند فعالیت می‌کنند. و در نهایت در سال‌های اخیر همزمان با پیشرفت و شکل‌گیری فناوری‌های جدیدی همچون اینترنت 5G، بلاکچین، بیگ دیتا و هوش مصنوعی؛ اینترنت اشیاء دست‌خوش تغییرات و پیشرفت‌های چشم گیری قرار شده است. 

اما تاریخچه اینترنت اشیاء در ایران نیز به سال 1393 برمی‌گردد و در دی ماه 1393 مرکز تحقیقات مخابرات ایران پروژه‌های اینترنت اشیا در ایران را آغاز کرد و در پی آن شرکت‌های دانش بنیان اینترنت اشیا نیز راه‌اندازی شده‌اند. یکی از این پروژه‌ها، «تدوین کسب‌وکار اینترنت اشیا در کشور» است که از ۱۰ دی ۱۳۹۳ تا ۱۰ خرداد ۱۳۹۴ اجرا شد.

در این پروژه، با بررسی تجربه‌های علمی و عملیاتی کشورهای مختلف در حوزه‌های گوناگون، مطالعات اولیه انجام و نقشه راهی برای ایران تدوین شد. این نقشه راه با هدف بهره‌گیری از فناوری‌های جدید از جمله اینترنت اشیا جهت ارتقای رفاه اقتصادی، بهبود کیفیت زندگی و توجه به مسائل محیط زیستی در راستای چشم‌انداز اقتصادی ۱۴۰۴ طراحی شده است.

همچنین در ماهواره هدهد که بزودی به فضا پرتاب می شود نیز از فناوری اینترنت اشیا استفاده شده است. ماهواره ایرانی هدهد به عنوان ماهواره مکعبی بستر مناسب برای ارائه خدمات اینترنت اشیا را در سطح بین المللی فراهم می کند. پیش بینی می شود از این ماهواره بتوان با پوشش برون مرزی خدمات متنوعی را در مناطق دور افتاده، جنگلی و کوهستانی بخصوص در بخش کشاوری، حمل و نقل و حفاظت از محیط زیست ارائه داد.

اینترنت اشیاء چطور کار می کند؟

در این بخش می‌خواهیم به این موضوع بپردازیم که اینترنت اشیاء چگونکه کار می‌کند. بنابراین ضمن اینکه تا به اینجا متوجه شدیم اینترنت اشیا چیست و چه کاربردی دارد، این مفهوم را نیز باید بدانیم که  سیستم اینترنت اشیاء از طریق جمع آوری و تبادل سریع داده‌ها کار می‌کند. به طور کلی اجزا اینترنت اشیاء IOT عبارتند از:

• دستگاه‌های هوشمند

دستگاه هایی همچون تلویزیون، دوربین امنیتی یا تجهیزات ورزشی که قابلیت‌های محاسباتی در آن تعریف شده است. این دستگاه ها داده‌ها را از محیط، ورودی‌های کاربر یا الگوهای استفاده شده جمع‌آوری می‌کند و سپس از طریق اینترنت ارسال می‌کند.

• اپلیکیشن اینترنت اشیا

اپلیکیشن اینترنت اشیا به نرم افزارهایی اشاره دارد که داده‌های دریافتی از دستگاه های مختلف اینترنت اشیا را یکپارچه می‌کند و به منظور تجزیه و تحلیل این داده ها و تصمیم‌گیری آگاهانه نیز از یادگیری ماشین یا هوش مصنوعی (AI) استفاده می‌کند. در نهایت نتایج به دستگاه اینترنت اشیا منتقل می‌شود و دستگاه اینترنت اشیا به ورودی ها به طور هوشمند پاسخ می‌دهد.

• رابط کاربری گرافیکی

دستگاه اینترنت اشیاء را می‌توان از طریق یک رابط کاربری گرافیکی مدیریت کرد. مثال اینترنت اشیاء شامل طراحی اپلیکیشن موبایل یا طراحی سایت است که می‌تواند برای ثبت و کنترل دستگاه‌های هوشمند استفاده شود.

نمونه‌هایی از کاربرد اینترنت اشیاء

اینترنت‌اشیا کاربردهای گسترده‌ای در ایجاد سیستم‌های هوشمند و استفاده روزمره در حوزه‌های مختلف دارد که در ادامه به هریک از آنها اشاره شده است. پرکاربردترین حوزه‌های اینترنت اشیا عبارتند از: 

کاربرد اینترنت اشیا در کشاورزی

اینترنت اشیا به کشاورزان کمک می‌کند تا با استفاده از سنسورها اطلاعات دقیقی در خصوص شرایط خاک، رطوبت، دما و نور دریافت کنند تا با استفاده از این داده‌ها آبیاری و کوددهی را بهینه‌سازی کنند و در نتیجه محصول بهتری تولید کنند. 

کاربرد اینترنت اشیا در رشته کامپیوتر

از جمله کاربردهای مهم اینترنت اشیا در علوم کامپیوتر، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

خانه‌های هوشمند: با استفاده از اینترنت اشیا، می‌توان سیستم‌های خانگی را هوشمندسازی کرد. دستگاه‌های مختلف نظیر چراغ‌ها ، درب‌های اتوماتیک، و دوربین‌های امنیتی به شبکه متصل می‌شوند و کاربران می‌توانند آن‌ها را از طریق اپلیکیشن‌های موبایل کنترل کنند. 

شهرهای هوشمند: در شهر هوشمند، حسگرهای اینترنت اشیاء IoT برای جمع‌آوری و تحلیل داده‌ها در زمینه ترافیک، آلودگی، مصرف انرژی و ... به کار می‌روند. این داده‌ها به سیستم‌های کامپیوتری ارسال می‌شود تا با تحلیل آنها بتوان ترافیک را کنترل، کیفیت هوا را بهبود و مصرف انرژی را مدیریت کرد. 

سیستم‌های صنعتی هوشمند: اینترنت اشیا در کارخانه‌ها و صنایع مختلف نیز نقش مهمی دارند. دستگاه‌ها و تجهیزات صنعتی با استفاده از حسگرها به یک شبکه متصل می‌شوند و می‌توانند داده‌هایی مانند دما، فشار، سرعت و وضعیت عملکرد دستگاه‌ها را به سرور ارسال کنند. این داده‌ها به مدیران صنایع کمک می‌کند تا مشکلات احتمالی را پیش‌بینی کرده، خرابی‌ها را کاهش دهند و بهره‌وری سیستم‌ها را بهبود دهند.

کاربرد اینترنت اشیا در پزشکی

اینترنت اشیا در پزشکی نیز تحولات بزرگی ایجاد کرده است که می‌توان از مهم‌ترین آن‌ها به وسایل پوشیدنی مانند ساعت‌های هوشمند که ضربان قلب، سطح اکسیژن خون و فعالیت‌های بدنی افراد را بررسی می‌کنند اشاره کرد. همچنین دستگاه‌هایی که در مانیتورینگ بیمارستانی به پزشکان در بررسی علائم حیاتی بیماران به‌صورت لحظه‌ای و از راه دور کمک می‌کنند. از سوی دیگر، این فناوری در کنترل بیماری‌های مزمن و داروهای هوشمند که به بیمار یادآوری می‌کنند داروهای خود را مصرف کند، نیز کاربرد دارد. 

مزایای اینترنت اشیاء (Internet Of Things) در کسب و کارها 

• ارتباط اینترنت اشیاء با دیگر تکنولوژی ها

اینترنت 5G یکی از فناوری‌هایی است که تاثیر چشم‌گیری در شکوفایی اینترنت اشیاء داشت و به سبب مزایای اینترنت 5G، تا یک میلیون دستگاه در هر کیلومتر مربع قابلیت اتصال به اینترنت را داشتند. اما این تنها مزیت 5G نیست و با استفاده از این تکنولوژی میزان توان مصرفی نیر کاهش‌یافته و موجب ایجاد سرعت بالاتر نیز می‌شود. 

• سرعت بخشیدن به نوآوری

اینترنت اشیا به امکان تجزیه و تحلیل‌های پیشرفته به کسب و کارها کمک می‌کند که فرصت‌های جدیدی را فراهم کنند. به عنوان مثال، کسب و کارها می‌توانند کمپین‌های تبلیغاتی بسیار هدفمند را با جمع‌آوری داده‌ها در مورد رفتار مشتری ایجاد کنند.

• استفاده از هوش‌مصنوعی و یادگیری ماشین (Machine Learning) برای تحلیل داده‌ها

داده‌های جمع‌آوری شده را می‌توان برای پیش بینی نتایج  در آینده استفاده کرد. به عنوان مثال، اطلاعات گارانتی محصولات را می‌توان با داده‌های جمع آوری شده توسط اینترنت اشیا برای پیش‌بینی حوادث مرتبط با تعمیر و نگهداری هماهنگ کرد. این موضوع می‌تواند برای ارائه خدمات پشتیبان مشتری و ایجاد وفاداری در مشتری موثر باشد.

• بهبود امنیت

نظارت مداوم بر زیرساخت‌های دیجیتال و فیزیکی موجب بهبود و کارایی شده و خطرات احتمالی را کاهش می‌دهد. برای مثال، داده‌های جمع‌آوری‌شده از یک مانیتور در محل را می‌توان با داده‌های نسخه سخت‌افزار و سیستم‌افزار ترکیب کرد تا به‌روزرسانی‌های سیستم را به‌طور خودکار زمان‌بندی کند.

• راه حل‌های ساده در مقیاس مختلف برای رضایت مشتری

فناوری‌ اینترنت اشیا را می‌توان به‌طور ویژه برای افزایش رضایت مشتری به کار گرفت. به طور مثال از طریق اینترنت اشیاء وضعیت موجودی محصولات محبوب و پرفروش دائما بررسی می‌شوند تا از کمبود آنها جلوگیری شود.

معایب اینترنت اشیاء (IOT)

اینترنت اشیا (IoT) در کنار تمام مزایایی که به آن‌ها پرداخته شد، معایبی نیز دارد که در ادامه به برخی از مهم‌ترین آنها اشاره کرده‌ایم:

• ریسک‌های امنیتی: از معایب و به نوعی خطرات اینترنت اشیا می‌توان به تمرکز و امنیت داده ها اشاره کرد. به نظر می‌رسد با ترکیب بلاکچین و اینترنت اشیاء (IOT) توانایی حل این موضوعات را نیز خواهد داشت. با این روش داده‌ها به صورت غیرمتمرکز رمز نگاری شده و به صورت امن تبادل می‌شوند.  
• نقض حریم خصوصی: از دیگر چالش های اینترنت اشیا جمع آوری داده‌های کاربران از جمله اطلاعات رفتاری، مکان و عادات روزانه است. این موضوع می‌تواند به نقض حریم خصوصی منجر شود.
• وابستگی به اینترنت: بسیاری از دستگاه‌های اینترنت اشیاء برای نمایش بهترین عملکرد نیاز به اتصال اینترنتی دارند که با قطع اینترنت یا کاهش کیفیت اتصال قطعا مشکلاتی به همراه خواهد داشت.
• هزینه‌های راه‌اندازی: راه‌اندازی و نگهداری سیستم‌های IoT  می تواند هزینه بالایی داشته باشد. بخصوص در صنایع با مقیاس بزرگ هزینه‌هایی نظیر خرید دستگاه‌ها، نصب تجهیزات و به‌روزرسانی‌های مداوم  را باید پیش‌بینی کرد. 
• پشتیبانی و نگهداری دائم:  دستگاه‌های اینترنت اشیا نیاز به به‌روزرسانی و نگهداری مداوم دارند. 

سخن پایانی 

در این مقاله از روبیسا به اینترنت اشیا (IoT) به عنوان یک فناوری نوین که تأثیر عمیقی بر زندگی روزمره و صنایع مختلف دارد پرداخته شد. از زمان پیدایش تا به امروز این مفهوم به سرعت در حال گسترش است و با پیشرفت‌ تکنولوژی‌هایی نظیر 5G و هوش‌مصنوعی، به کسب و کارها کمک می‌کند تا بهینه‌تر عمل کنند و کیفیت خدمات خود را افزایش دهند.. به طور کلی، اینترنت اشیا نه تنها آینده فناوری را شکل می‌دهد، بلکه می‌تواند به بهبود کیفیت زندگی و کارایی در جوامع انسانی کمک کند.