مقدمه‌ای بر مفاهیم IoT

امروزه، توجه سياست‌گذاران و رگولاتورها به همگرايي ميان شبكه‌هاي موبايل و ثابت و ميان حوزه‌هاي مخابرات و برودكستينگ منعطف شده است. اينترنت اشياء (IoT)  نیز، گام بعدي در ايجاد همگرايي ميان ICT و اقتصاد در مقياسي بسيار گسترده‌تر خواهد بود. عبارت IoT به معناي برقراري اتصال ميان تجهيزات و اشياء از طريق شبكه اينترنتي است و ساير مفاهيمي كه در اين زمينه استفاده مي‌شود، عبارتند از IoE ، اينترنت صنعتي  و ارتباطات ماشين به ماشين (M2M). 

البته استفاده از مفهوم IoE روز به روز به عنوان عبارتي تعمیم یافته‌تر براي نشان دادن مفهوم اتصال تمام تجهيزات و اشياء مورد قبول عموم قرار مي‌گيرد، زيرا سنسورها و سيستم‌هاي فعال‌كننده متصل به اينترنت، نه تنها به اشياء و تجهيزات متصل مي‌شوند بلكه بر سلامت، موقعیت مكانی و فعاليت‌هاي افراد و حيوانات، شرايط محيط زيست، كيفيت غذاها و غيره نيز كنترل دارند.

ترجمه: مريم پرستش-

تعریف Internet of Things

ايده مربوط به ارتباط هوشمند ميان اشياء و تجهيزات، يك ايده جديد نيست و حتي قبل از به وقوع پيوستن اينترنت (در حدود 45سال پيش) نيز مطرح بوده است. تا اوايل دهه 1990، ايده‌هاي مربوط به استفاده گسترده از اينترنت و مجازي‌سازي به خوبي توسعه يافت.

 

برای تعریف مفهوم IoT بهتر است که ابتدا به بررسی M2M پرداخت. اين مفهوم غالبا با برنامه‌هاي كاربردي در ارتباط است كه شامل RFID مي‌شود. RFID امكان استفاده از تَگ‌ها (برچسب‌ها) را فراهم مي‌آورد: چيپ‌هاي بسيار كوچك با آنتن‌هايي كه هنگام تماس با محيط مغناطيسي، ديتا را انتقال مي‌دهند. به این تجهيزات ارتباطي، پسيو گفته می‌شود چرا که بدون نیاز به دسترسی به منبع انرژي همانند باطري، ديتا را منتقل مي‌كنند. 

بنابر تعریف OECD، عبارت M2M براي تجهيزاتي استفاده مي‌شود كه با استفاده از شبكه‌هاي سيمي و بي‌سيم با يكديگر در ارتباط هستند، آنها كامپيوتر نيستند و به گونه‌اي ديگر از اينترنت استفاده مي‌كنند. ارتباطات M2M فقط يكي از اِلمان‌هاي شهرهاي هوشمند يا سيستم‌هاي روشنايي هوشمند هستند. زمانيكه اين برنامه‌هاي كاربردي با خدمات ابري و قابليت تعاملي ترکیب مي‌شوند، به برنامه‌هاي هوشمند تبديل مي‌شوند. يكي ديگر از اِلمان‌هاي فضاي هوشمند، RFID است كه مي‌تواند همراستا با ارتباطات M2M و خدمات ابري استفاده شود.

البته از سال 2011، مفهوم M2M برخي از معاني خود را از دست داده است و استفاده از عبارت IoT براي اشياء و تجهيزاتي كه به اينترنت متصل هستند، متداول‌تر شده است. مفهوم IoT شامل اِلمان‌هاي متعددي همانند خدمات ابري، بزرگ‌داده، ارتباطات ماشين‌به‌ماشين، سنسورها و سيستم‌هاي راه‌انداز مي‌شود؛ همانطور كه در ابتدای مقاله نيز گفته شد، عبارت دقيق‌تر براي اين مفهوم، IoE است كه البته استفاده از آن هنوز متداول نشده است.

در كل، تعريف اصلي IoT به هر چیزی اطلاق مي‌شود كه از طريق اينترنت با يكديگر در ارتباط هستند. البته اين تعريف، اشكالاتي نيز دارد؛ اين تعريف فقط به اشياء و تجهيزات محدود مي‌شود و تأثيرات آن و ويژگي‌هاي جديد را شامل نمي‌شود. بر اساس اين تعريف، هرآنچه به صورت مستقيم به اينترنت متصل مي‌شود بايد يك شيء باشد و افراد نمي‌توانند از طريق اينترنت ارتباط برقرار كنند مگر از طريق اشياء يا تجهيزات. در بسياري از تعاريف نیز، صريحا عنوان مي‌شود كه تجهيزاتي كه توسط انسان‌ها كنترل يا اداره مي‌شوند در اين تعريف قرار نمي‌گيرند همانند گوشي‌هاي هوشمند، تبلت‌ها و ساير كامپيوترها. 

اما از آنجا كه گوشي‌هاي هوشمند و تبلت‌ها به عنوان تجهيزات اصلي IoT مورد استفاده هستند، اين تعريف چندان مناسب نيست. به عنوان مثال، تجهيزات كنترل سلامتي همانند دستگاه‌هاي كنترل ضربان قلب ورزشكاران يا گام‌شمار، خارج از محدوده اين تعريف قرار مي‌گيرد، زيرا به يك گوشي هوشمند به عنوان يك پلتفرم براي انجام آن نياز است.

شمارش چالش انگیز تعداد اتصال‌های IoT

حتی تعريف IoT مي‌تواند چالش‌برانگيزتر باشد. براي مثال، سنسورها مي‌توانند براي تعيين اينكه آيا يك خودرو در محل پارك قرار دارد يا نه استفاده شود. اما وسايل نقليه جديد كه داراي سنسورها و دوربين‌هاي داخلي هستند، مي‌توانند مكان و سايز محل پارك خالي را نيز مشخص نمايند. اين اطلاعات امكان مي‌دهد تا به صورت بهنگام، فضاهاي پاركينگ مورد بازبيني قرار گيرد بدون اينكه به سنسورهاي نصب‌شده در جاده‌ها نياز باشد. از نظر كاربران، اين محل‌هاي پارك به اينترنت متصل است. اما آيا اين پاركينگ‌ها را مي‌توان به عنوان يك شيء در نظر گرفت؟

زمانيكه سنسورهاي چندگانه در سيستم‌هايي همچون وسايل نقليه ادغام مي‌شوند، مشكل است كه به طور دقيق تعداد اشياء و تجهيزات متصل به اينترنت را حساب كرد. در برخي محاسبه‌ها، سنسورها و سيستم‌هاي راه‌انداز به عنوان اشياء جداگانه حساب مي‌شوند، البته يك وسيله نقليه مي‌تواند حدود 30 تا 200 سنسور متفاوت داشته باشد. سوالي كه پيش مي‌آيد اين است كه آيا این وسيله نقليه بايد به عنوان يك شيء در نظر گرفته شود يا سنسورهاي جداگانه؟ 

ديگر اينكه، قابليت‌هاي جديد، از طريق ادغام سنسورها و سيستم‌هاي راه‌انداز متفاوت ايجاد مي‌شوند. به بياني ديگر، ممكن است سنسورها در طول زمان، با اهدافي جديد مورد استفاده قرار گيرند يا اينكه عملكردهاي آنها توسعه يابد. براي مثال، يك ترموستات هوشمند داراي يك سنسور حركتي است كه مي‌تواند به عنوان يك سوئيچ نوري و يا دزدگير نيز عمل كند. ممكن است صاحب خانه، سيستم دزدگير نصب نكرده باشد، اما با ادغام سنسورها و نرم‌افزارها در خانه مي‌تواند يك سيستم هشداردهنده ايجاد كند.

در برخي ديگر از تعاريف آمده است كه يك شيء متصل به اينترنت بايد قادر باشد تا در لايه‌هاي ارتباطات IP نيز فعال باشد. بنابراين، تجهيزاتي همچون تَگ‌هاي RFID، تجهيزات متصل به بلوتوث و يا لامپ‌هاي برق متصل به شبكه در اين تعريف قرار نمي‌گيرند، چراكه فقط مي‌توانند از طريق يك درگاه (gateway) به اينترنت متصل شوند كه اين درگاه به عنوان يك واسط ميان شيء مورد نظر و اينترنت عمل مي‌كند. 

اما براساس تعريف OECD، اين تجهيزات نيز جزء IoT قرار مي‌گيرند. بنابراين، اگر يك لامپ برق از پروتكل IP پشتيباني نمي‌كند اما مي‌تواند از طريق يك درگاه به اينترنت متصل شود، به عنوان شيء متصل به اينترنت محسوب مي‌شود. چنين برداشتي براي تجهيزاتي همچون تَگ‌هاي RFID، دستبندهاي كنترل سلامتي يا كفش‌هاي متصل به شبكه نيز مصداق دارد.

بدين ترتيب، IoT به عنوان يك مفهوم كلي در نظر گرفته مي‌شود كه تمام اشياء و تجهيزاتي را شامل مي‌شود كه قابليت اتصال به اينترنت (با يا بدون دخالت فعال افراد) را دارند. اين تجهيزات شامل لپ‌تاپ‌ها، روترها، سرورها، تبلت‌ها و گوشي‌هاي هوشمند است كه غالبا به عنوان بخشي از اينترنت سنتي محسوب مي‌شود. البته اين تجهيزات، جزء جدايي‌ناپذير براي فعاليت و آناليز كردن موقعيت تجهيزات IoT هستند و غالباً به عنوان قلب اين سيستم‌ها محسوب مي‌شوند و نمي‌توان اين تجهيزات را ناديده گرفت.

محرك‌هاي اصلي IoT

توسعه و تكامل IoT تحت تأثير چهار روند اصلي در حوزه ICT مشتمل بر بزرگ‌داده، سيستم‌های ابري، ارتباطات M2M و سنسورها قرار گرفته است. ترکیب رايانش ابري و تجزيه و تحليل‌های مبتنی بر بزرگ‌داده، به ايجاد برنامه‌هاي كاربردي توسعه ‌يافته و يادگيري ماشيني منجر مي‌شود كه سطح جديدي از هوش مصنوعي را ايجاد مي‌كند. 

از طرف دیگر، این ترکیب باعث توسعه بيشتر در روند يادگيري ماشيني و كنترل از راه دور مي‌شود. البته با وجود امکان كنترل از راه دور، همچنان به دخالت نيروي انساني نياز است، اما بیشتر عملكردهاي اجرايي اصلي توسط ماشين‌ها انجام مي‌شود و دخالت انساني به فعاليت‌هاي خاصی محدود مي‌شود. 

 

از ترکیب سيستم‌ها و ماشين‌هاي با قابلیت كنترل از راه دور با سيستم يادگيري ماشيني، زمینه شکل‌گیری ماشین‌های خودکار و سیستم‌های هوشمند فراهم می‌شود که اصطلاحاً عبارت ماشين‌هاي روباتيك تداعی می‌شود. 

از طرف دیگر، ارتباط ميان سنسورها كه از طريق واحدهاي پردازش مركزي كنترل مي‌شوند نیز به ماشين‌ها امكان مي‌دهد تا از محیط پیرامون خود، اطلاعات و آگاهی خوبی داشته باشند. ادامه روند، زمینه ايجاد سيستم‌هاي راه‌انداز جديد با قابليت‌ها و عملكردهاي بيشتر را در پی خواهد داشت. در ننیجه، فعاليت از راه دور به روش‌هايي كه قبلا غير ممكن بود، در جاييكه اكثر فعاليت‌ها توسط ماشين‌ها انجام مي‌شود و تعامل انساني محدود است، امكان‌پذير می‌شود.  براي مثال، امروزه در استخراج معدن، يك نیروی اپراتوری از راه دور مي‌تواند فرآیندهای حمل و نقل سنگ معدن را به راحتی تحت کنترل و مدیریت قرار دهد. 

 

گوشي هوشمند، قطب IoT

گوشي‌هاي هوشمند نقشي بسزا را در ترغيب مشتريان به استفاده از IoT ايفا مي‌كنند. محصولات هوشمند همچون ساعت‌هاي مچي، دستبند‌هاي تناسب اندام، كفش‌هاي ورزشی و دستگاه‌هاي كنترل ضربان قلب، نمونه‌هايي از محصولاتي هستند كه مشتريان مي‌توانند آنها را از طريق گوشي هوشمند خود به اينترنت وصل كنند كه به آنها امكان مي‌دهد تا با ساير كاربران در ارتباط باشند و يا اينكه وضعيت سلامتي خود را تحت كنترل داشته باشند. تقريبا تمام محصولات مجهز به IoT با يك نرم‌افزار كاربردي تعاملي در گوشي هوشمند در ارتباط هستند.

توسعه گوشي‌هاي هوشمند و تبلت‌ها، فضايي كاملا جديد را براي واسط‌هاي كاربر  ايجاد كرده است. در اصل، گوشي‌هاي هوشمند نه تنها واسط‌هاي كاربري انعطاف‌پذيرتر را امكان‌پذير ساخته است، بلكه به كابران امكان مي‌دهد تا آنها را شخصی‌سازي كنند.

از طرف دیگر، توسعه گوشي‌هاي هوشمند تأثير بسزايي در هزينه‌هاي قطعات لازم براي توليد تجهيزات IoT داشته است. گوشي‌هاي هوشمند در مقياس ميلياردها عدد توليد مي‌شوند كه متعاقبا بدين معنا است كه سنسورهايي همچون GPS، مغناطيس‌سنج‌ها، ژيروسكوب‌ها و دوربين‌ها نيز در همين مقياس توليد شده‌اند. در نتيجه، سنسورها روز به روز كوچكتر و ارزان‌قيمت‌تر شده‌اند كه امكان استفاده از آنها را در ساير محصولات همچون اساب‌بازي‌ها، هليكوپترهاي كنترل از راه دور، ايستگاه‌هاي هواشناسي خانگي بهينه‌تر كرده است. چنين روند مشابهي در چيب‌هاي ارتباطي و صفحه‌نمايش‌ها نيز ديده مي‌شود چنانكه صفحه نمايش‌هاي كوچكتر با كيفيت پايين‌تر جايگزين صفحه نمايش‌هاي باكيفيت‌تر شده‌اند.

 

ورود اعضا