اگر با دقت بیشتری به محیط اطرافتون دقت کنید، متوجه این موضوع خواهید شد که ما در حال ساخت یک ربات به وسعت کل دنیا هستیم؛ چون این روزها اینترنت میتونه فکر کنه، حس کنه و حتی عمل کنه. اینترنت اشیا دقیقا شبیه رباتی است که محدود به محفظه فلزی نیست و پردازندهها و سیستمهای کنترل اون در سرتاسر دنیا پراکنده شدهاند که برای اهداف متفاوت توسط سازمانها ساخته و کنترل میشن.
در واقع تعریف بالا از اینترنت اشیا، خلاصهای از سخنان بروس اشنایر متخصص امنیت سایبری، در مورد اینترنت اشیا در کنفرانس امنیت اطلاعات اروپا بود.
حالا زندگی خودتون رو اینجوری تصور کنید که لباسشوییتون خودش میدونه کی باید لباسها رو بشوره، یخچالتون به شما خبر میده که شیر تموم شده، لامپها با توجه به حال روحی شما تنظیم میشوند؛ اینها فقط چند نمونه از کاربردهای شگفتانگیز اینترنت اشیا یا IoT است.
در این مقاله تصمیم داریم سفری هیجان انگیز به دنیای اینترنت اشیا داشته باشیم و همه چیز را در مورد این تکنولوژی نوین و کاربردهاش یاد بگیریم.
اینترنت اشیا چیست؟
به طور خلاصه، اینترنت اشیا به شبکهای از اشیاء فیزیکی گفته میشه که به اینترنت متصل هستند و میتونن با هم و با انسانها ارتباط برقرار کنند. اشیاء موجود در IOT یا Internet of Things ممکنه هر چیزی باشند، از لوازم خانگی هوشمند گرفته تا سنسورهای صنعتی و حتی لباسهای هوشمند. در واقع هر وسیله فیزیکی که قابلیت اتصال به اینترنت را داشته باشد، بخشی از شبکه اینترنت اشیا به حساب میاد.
معماری اینترنت اشیا
معماری اینترنت اشیا از چند لایه تشکیل شده که هر کدام وظایف خاص خود را دارند. بین فعالین حوزه IOT این 4 لایه به عنوان لایههای استاندارد شناخته میشن و ارتباطات بین این لایهها میتونه به صورت یک طرفه و یا دو طرفه طراحی شود. ناگفته نمونه که در بعضی موارد این 4 لایه را تا 7 لایه گسترش دادهاند؛ لایههای اضافه که در واقع زیر مجموعه 4 لایه اصلی هستند شامل لایه بیزینس، لایه پردازش در لبه-Edge Computing و… میشن.
لایه فیزیکی-Physical Layer
این لایه شامل سنسورها و عملگرهای متنوعی است که دادهها را از محیط جمعآوری میکنند؛ این دادهها میتونه شامل دما، رطوبت، فشار، حرکت و… باشه. این سنسورها قابلیت نصب بر روی اشیا مختلفی مثل ماشین، چراغ و یا حتی دستگاههایی که بهطور روزمره در آشپزخونهتون استفاده میکنید را دارند.
همونطور که میدونید، سنسورها وظیفه دریافت اطلاعات از محیط اطراف و عملگرها وظیفه کنترل اشیا از راه دور را به عهده دارند. اما هیچ سنسور و عملگری قابلیت ارسال اطلاعات به شبکه را ندارد؛ در نتیجه سخت افزارهایی مثل آردینو و رزبری پای یا بوردهای سخت افزاری که سفارشی ساخته شدهاند، باعث اتصال و انتقال این دادهها به شبکه میشوند. مجموع اشیا، سنسورها، عملگرها و سختافزارها در کنار یکدیگر لایه فیزیکی را تشکیل میدهند.
لایه شبکه ارتباطی یا گیتوی-Network or Gateway
لایه شبکه وظیفه انتقال داده از سنسورها به لایههای دیگه رو داره؛ این انتقال میتونه از طریق WiFi، بلوتوث، شبکههای سلولی مثل 3G و 4G، زیگبی یا روشهای دیگه انجام شود. هر شبکه ارتباطی از پروتکل استاندارد خودش استفاده میکنه که این پروتکلها شامل LoRaWAN، MQTT، HTTP و پروتکلهای صنعتی Modbus میشوند. بهطور کلی شبکههای ارتباطی به دو صورت بیسیم و سیمی موجود هستند که اطلاعات رو از دستگاههای مختلف جمعآوری کرده و با فرمت قابلفهم برای موتورهای پردازش، از طریق سرورهای HTTP Server و MQTT Broker به لایه پردازش ارسال میکنند.
لایه پردازش اطلاعات-Processing Layer or Middleware
لایه سوم معماری اینترنت اشیا که همان لایه پردازش اطلاعات است، با نامهای مختلفی مثل موتور پردازشی یا میان افزار هم شناخته میشه. در واقع این لایه مثل یک پل بین لایه شبکه و لایه اپلیکیشن عمل میکنه و وظیفه اصلی آن پردازش، ذخیره و تحلیل اطلاعاتی است که از دستگاهها، توسط لایه شبکه به اون انتقال داده میشه و در ادامه اونهارو تبدیل به فرمتی قابلفهم و قابل نمایش در اپلیکیشن خواهد کرد.
علاوه بر انجام محاسبات و تجزیه و تحلیل اطلاعات، فناوریهایی مثل Deep Learning، Machine learning، هوش مصنوعی و الگویابی هم در این لایه ادغام و استفاده میشوند. این سطح از پیچیدگی کار لایه پردازش، باعث شده که از پلتفرمهای اینترنت اشیا در این لایه استفاده شود.
لایه اپلیکیشن یا رابط کاربری-Application Layer
آخرین لایه شامل ابزارها و پلتفرمهایی است که برای توسعه برنامههای کاربردی اینترنت اشیا استفاده میشوند. در واقع این لایه به کاربران اجازه میده که با اشیاء متصل به اینترنت اشیا تعامل داشته باشند و اطلاعات از طریق وب یا یک اپلیکیشن موبایل به کاربر نمایش داده خواهد شد.
میتوان گفت این لایه از المانهای گرافیکی مثل نمودار، جداول و… استفاده میکنه، تا اطلاعات پردازش شده را در فرمت قابل فهم پردازش کند؛ معمولا محصولات اینترنت اشیا نمایشگرهایی هستند که اطلاعات را نمایش میدن مثل داشبوردهای مدیریتی کارخانه هوشمند، اپلیکیشن ساعت هوشمند و یا اپلیکیشن موبایل خانه هوشمند و…
کاربردهای اینترنت اشیا
اینترنت اشیا کاربردهای بسیار متنوعی در زمینههای مختلف دارد؛ این کاربردها بهقدری وسیع هستند که نمیشه تمامی اونهارو لیست کرد؛ در نتیجه ما اشارهای کلی به موارد متفاوتی که اینترنت اشیا میتونه در زندگی انسان داشته باشه میکنیم.
- خانههای هوشمند: لوازم خانگی هوشمند، سیستمهای امنیتی، سیستمهای روشنایی و… میتونن به شما کمک کنند تا خونهای راحتتر، امنتر و کم مصرفتر داشته باشید.
- شهرهای هوشمند: برای مدیریت ترافیک، جمعآوری زباله، نظارت بر آلودگی هوا و… میشه از اینترنت اشیا استفاده کرد.
- صنعت: اینترنت اشیا میتونه به افزایش کارایی و راندمان در صنایع مختلف مثل تولید، کشاورزی و… کمک کند.
- کشاورزی: میشه برای آبیاری هوشمند، کنترل آفات، نظارت بر سلامت دام و… ازش استفاده کرد.
- سلامت: دستگاههای پوشیدنی، مانیتورینگ سلامت از راه دور و… میتونن به شما کمک کنن تا سلامتی خودتون رو بهتر مدیریت کنید.
آینده اینترنت اشیا
اکثر شرکتها و پروژههایی که با اینترنت اشیا سروکار دارند، در مرحله آزمایشی خودشون هستند؛ چون تکنولوژی مورد نیاز برای پروژههاشون مثل حسگرها، اینترنت 5G و ابزارهای آنالیز مبتنی بر Machine learning هنوز در مراحل اولیه توسعه خودشون قرار دارند.
در آینده نزدیک با کاهش قیمت چشمگیری که حسگرها و ارتباطات اینترنتی خواهند داشت، افزودن هرچه بیشتر دستگاهها به اینترنت اشیا، مقرونبهصرفه خواهد بود؛ اما مسئله واضح اینه که رقابت بین شرکتهای نرم افزاری، فروشندگان و اپراتورهای شبکه برای بهدست آوردن هرچه بیشتر سهم بازار اینترنت اشیا، بسیار جدی است. البته شاهد فاجعههای امنیتی بزرگ در حوزه IOT هم خواهیم بود؛ چون قطعا همه این مجموعهها موفق نخواهند شد به شکل درست پروتکلها و استانداردهای امنیتی را پیادهسازی کنند.
در نتیجه همه ما باید اطلاعات خودمون رو تا حد ممکن در زمینه اینترنت، بخشهای متفاوت آن و کاربردهاش افزایش بدیم؛ تا در عین حال که بخشهای مختلف زندگیمون رو با تکنولوژیهای روز دنیا تطبیق میدیم و از مزیتهای اون استفاده میکنیم، از خطرات موجود و راههای مواجه با این خطرات هم آگاه باشیم. در بلاگ ما مقالات متفاوتی در مورد اینترنت فیبر نوری و حوزه تکنولوژی وجود دارد که میتونید با مطالعه آنها از دنیای گسترده اینترنت، اطلاعات درست و کافی بهدست بیارید تا آمادگی مدیریت خطراتشون رو داشته باشید.