اینترنت اشیا چیست و کاربرد آن

اینترنت اشیا چیست و کاربرد آن در چه بخش هایی است؟ اینترنت اشیا (IoT) شبکه ای از دستگاه های هوشمند متصل است که داده های غنی را ارائه می دهد، اما می تواند یک کابوس امنیتی نیز باشد. IoT یا اینترنت اشیا اصطلاحی فراگیر برای تعداد فزاینده ای از وسایل الکترونیکی است که دستگاه های محاسباتی سنتی نیستند، اما برای ارسال داده، دریافت دستورالعمل یا هر دو به اینترنت متصل هستند.

طیف فوق‌العاده گسترده‌ای از «چیزها» وجود دارد که زیر چتر اینترنت اشیا قرار می‌گیرند: نسخه‌های «هوشمند» متصل به اینترنت از لوازم سنتی مانند یخچال و لامپ؛ گجت هایی که فقط می توانند در دنیایی با اینترنت فعال باشند مانند دستیارهای دیجیتالی به سبک الکسا. حسگرهای مجهز به اینترنت که کارخانه ها، مراقبت های بهداشتی، حمل و نقل، مراکز توزیع و مزارع را متحول می کنند. در مقوله پشتیبانی شبکه ، پیاده سازی و نگهداری از اینترنت اشیا به سرعت در حال گسترش است. از این رو شرکت های فناور محور به پشتیبانی شبکه و اینترنت اشیا اهمیت بیشتری می دهند. در صورتی که به خدمات اینترنت اشیا نیاز داشتید می توانید با شماره 02157801080 تماس حاصل کنید.

اینترنت اشیا چیست؟

اینترنت اشیا اتصال به اینترنت، پردازش داده و تجزیه و تحلیل را به دنیای اشیاء فیزیکی می آورد. برای مصرف کنندگان، این به معنای تعامل با شبکه جهانی اطلاعات بدون واسطه صفحه کلید و صفحه نمایش است (مثلاً الکسا).

در تنظیمات سازمانی، اینترنت اشیا می‌تواند همان کارایی را برای فرآیندهای تولید و سیستم‌های توزیع به ارمغان بیاورد که اینترنت مدت‌هاست به کار دانش ارائه کرده است. میلیاردها حسگر تعبیه شده مبتنی بر اینترنت در سراسر جهان مجموعه فوق العاده غنی از داده ها را ارائه می دهند که شرکت ها می توانند از آنها برای بهبود ایمنی عملیات خود، ردیابی دارایی ها و کاهش فرآیندهای دستی استفاده کنند.

داده‌های ماشین‌ها را می‌توان برای پیش‌بینی خرابی تجهیزات مورد استفاده قرار داد، و به سازندگان هشدارهای قبلی برای جلوگیری از توقف طولانی‌مدت می‌دهد. محققان همچنین می‌توانند از دستگاه‌های IoT برای جمع‌آوری داده‌ها در مورد ترجیحات و رفتار مشتری استفاده کنند، اگرچه این می‌تواند پیامدهای جدی برای حفظ حریم خصوصی و امنیت داشته باشد.

اینترنت اشیا چقدر بزرگ است؟

در یک کلام: عظیم. Priceonomics آن را تجزیه می کند: بیش از 50 میلیارد دستگاه IoT در سال 2020 وجود داشت و آن دستگاه ها 4.4 زتابایت داده تولید کردند. (یک زتابایت یک تریلیون گیگابایت است.) در مقایسه، در سال 2013 دستگاه های IoT تنها 100 میلیارد گیگابایت تولید کردند. مقدار پولی که باید در بازار اینترنت اشیا به دست بیاورید به همین ترتیب حیرت آور است. برآوردها در مورد ارزش بازار در سال 2025 از 1.6 تریلیون دلار تا 14.4 تریلیون دلار متغیر است.

در پیش‌بینی بازار جهانی اینترنت اشیا، تحقیقات تحلیلی IoT پیش‌بینی می‌کند تا سال 2025، 27 میلیارد اتصال فعال اینترنت اشیا (به استثنای رایانه‌ها، لپ‌تاپ‌ها، تلفن‌ها، تلفن‌های همراه و تبلت‌ها) وجود خواهد داشت. با این حال، این شرکت پیش‌بینی خود را بر اساس کمبود مداوم تراشه کاهش داد. انتظار می رود بر تعداد دستگاه های متصل اینترنت اشیا پس از سال 2023 تأثیر بگذارد.

اینترنت اشیا چگونه کار می کند؟

اولین عنصر یک سیستم اینترنت اشیا، دستگاهی است که داده ها را جمع آوری می کند. به طور کلی، اینها دستگاه های متصل به اینترنت هستند، بنابراین هر کدام یک آدرس IP دارند. پیچیدگی آن‌ها از ربات‌ها و لیفتراک‌های متحرک مستقل که محصولات را در طبقات کارخانه و انبارها جابه‌جا می‌کنند تا حسگرهای ساده‌ای که دما را کنترل می‌کنند یا نشت گاز در ساختمان‌ها را بررسی می‌کنند، را شامل می‌شود.

آنها همچنین شامل دستگاه های شخصی مانند ردیاب های تناسب اندام هستند که بر تعداد گام هایی که افراد در هر روز برمی دارند نظارت می کنند.

انتقال داده های جمع آوری شده

در مرحله بعدی در فرآیند اینترنت اشیا، داده های جمع آوری شده از دستگاه ها به نقطه جمع آوری منتقل می شود. انتقال داده ها را می توان به صورت بی سیم با استفاده از طیف وسیعی از فناوری ها یا از طریق شبکه های سیمی انجام داد. داده ها را می توان از طریق اینترنت به مرکز داده یا ابر ارسال کرد. یا انتقال را می توان در فازها انجام داد، با دستگاه های واسطه ای که داده ها را جمع می کنند، قالب بندی می کنند، فیلتر می کنند، داده های نامربوط یا تکراری را دور می ریزند، سپس داده های مهم را برای تجزیه و تحلیل بیشتر ارسال می کنند.

پردازش و تجزیه و تحلیل داده ها

مرحله نهایی، پردازش و تجزیه و تحلیل داده ها، می تواند در مراکز داده یا ابر انجام شود، اما گاهی اوقات این یک گزینه نیست. در مورد دستگاه های حیاتی مانند خاموش شدن در تنظیمات صنعتی، تاخیر ارسال داده از دستگاه به مرکز داده از راه دور بسیار زیاد است. زمان رفت و برگشت برای ارسال داده ها، پردازش آن ها، تجزیه و تحلیل آن ها و دستورالعمل های بازگرداندن (آن دریچه را قبل از ترکیدن لوله ها ببندید) ممکن است خیلی طول بکشد.

در چنین مواردی محاسبات لبه می‌تواند وارد عمل شود، جایی که یک دستگاه لبه هوشمند می‌تواند داده‌ها را جمع‌آوری کند، آن‌ها را تجزیه و تحلیل کند و در صورت لزوم پاسخ‌ها را در فاصله فیزیکی نسبتاً نزدیک نشان دهد و در نتیجه تاخیر را کاهش دهد. دستگاه‌های Edge همچنین دارای اتصال بالادستی برای ارسال داده‌ها برای پردازش و ذخیره‌سازی بیشتر هستند.

تعداد فزاینده ای از موارد استفاده از محاسبات لبه، مانند وسایل نقلیه خودمختار که نیاز به تصمیم گیری در چند ثانیه دارند، توسعه فناوری های لبه را تسریع می بخشد که می توانند داده ها را بلافاصله بدون رفتن به فضای ابری پردازش و تجزیه و تحلیل کنند.

نمونه هایی از دستگاه های اینترنت اشیا

اساساً، هر دستگاهی که بتواند اطلاعات مربوط به دنیای فیزیکی را جمع آوری و انتقال دهد، می تواند در اکوسیستم اینترنت اشیا شرکت کند. لوازم خانگی هوشمند، برچسب های RFID و سنسورهای صنعتی چند نمونه هستند. این حسگرها می توانند طیف وسیعی از عوامل از جمله دما و فشار در سیستم های صنعتی، وضعیت قطعات حیاتی در ماشین آلات، علائم حیاتی بیمار، استفاده از آب و برق و بسیاری از امکانات دیگر را کنترل کنند.

ربات‌های کارخانه‌ای را می‌توان دستگاه‌های IoT و همچنین وسایل نقلیه خودران و روبات‌هایی که محصولات را در محیط‌های صنعتی و انبارها جابه‌جا می‌کنند در نظر گرفت. شهرداری‌هایی که در حال کاوش در اکوسیستم‌های شهرهای هوشمند هستند، از اینترنت اشیا و حسگرهای ماشین به ماشین (M2M) برای فعال کردن برنامه‌هایی مانند نظارت بر ترافیک، مدیریت نور خیابان و پیشگیری از جرم از طریق فید دوربین استفاده می‌کنند.

نمونه های دیگر شامل پوشیدنی های تناسب اندام و سیستم های امنیتی خانه است. همچنین دستگاه های عمومی تری مانند رزبری پای یا آردوینو وجود دارند که به شما امکان می دهند نقاط پایانی اینترنت اشیا خود را بسازید. حتی اگر ممکن است گوشی هوشمند خود را یک کامپیوتر جیبی تصور کنید، ممکن است اطلاعات مربوط به موقعیت مکانی و رفتار شما را به روش‌های بسیار شبیه اینترنت اشیا به سرویس‌های پشتیبان ارسال کند.

مدیریت دستگاه اینترنت اشیا

برای کار با هم، همه آن دستگاه ها باید احراز هویت، تهیه، پیکربندی و نظارت شوند، همچنین در صورت لزوم وصله و به روز شوند. خیلی اوقات، همه اینها در چارچوب سیستم‌های اختصاصی یک فروشنده اتفاق می‌افتد – یا اصلاً اتفاق نمی‌افتد، که حتی خطرناک‌تر است. اما صنعت در حال انتقال به یک مدل مدیریت دستگاه مبتنی بر استاندارد است که به دستگاه‌های اینترنت اشیا اجازه می‌دهد تا با هم کار کنند و اطمینان حاصل شود که دستگاه‌ها یتیم نمی‌شوند.

استانداردها و پروتکل های ارتباطی اینترنت اشیا

وقتی گجت‌های اینترنت اشیا با دستگاه‌های دیگر صحبت می‌کنند، می‌توانند از استانداردها و پروتکل‌های ارتباطی متنوعی استفاده کنند که بسیاری از آنها برای دستگاه‌هایی با قابلیت‌های پردازش محدود یا مصرف انرژی کم طراحی شده‌اند. برخی از این موارد را قطعا شنیده اید – برای مثال Wi-Fi یا بلوتوث – اما بسیاری دیگر برای دنیای اینترنت اشیا تخصصی هستند. به عنوان مثال، ZigBee یک پروتکل بی سیم برای ارتباطات کم مصرف و در مسافت کوتاه است، در حالی که انتقال تله متری صف پیام (MQTT) یک پروتکل پیام رسانی انتشار/اشتراک برای دستگاه های متصل شده توسط شبکه های غیرقابل اعتماد یا مستعد تاخیر است. (به واژه نامه استانداردها و پروتکل های IoT World World مراجعه کنید.)

انتظار می رود افزایش سرعت و پهنای باند شبکه های سلولی 5G به نفع اینترنت اشیا باشد. در پیش‌بینی بازار جهانی اینترنت اشیا، تحقیقات تحلیلی IoT نرخ رشد سالانه مرکب (CAGR) 159 درصدی را برای دستگاه‌های اینترنت اشیاء مبتنی بر 5G از سال 2021 تا 2025 پیش‌بینی کرد.

اینترنت اشیا، محاسبات لبه و ابر

برای بسیاری از سیستم‌های اینترنت اشیا، جریان داده‌ها به سرعت و خشمگین می‌شوند، که باعث ایجاد یک دسته فناوری جدید به نام محاسبات لبه‌ای شده است که شامل وسایلی است که نسبتاً نزدیک به دستگاه‌های اینترنت اشیا قرار می‌گیرند و جریان داده‌ها را از آنها می‌سازند. این ماشین‌ها آن داده‌ها را پردازش می‌کنند و فقط مطالب مرتبط را برای تجزیه و تحلیل به یک سیستم متمرکزتر ارسال می‌کنند. به عنوان مثال، شبکه ای از ده ها دوربین امنیتی اینترنت اشیا را تصور کنید. به جای بمباران مرکز عملیات امنیتی ساختمان (SoC) با پخش زنده همزمان، سیستم‌های محاسباتی لبه می‌توانند ویدیوی دریافتی را تجزیه و تحلیل کنند و تنها زمانی به SoC هشدار دهند که یکی از دوربین‌ها حرکت را تشخیص دهد.

و این داده ها پس از پردازش به کجا می روند؟ خوب، ممکن است به مرکز داده متمرکز شما برود، اما بیشتر اوقات در فضای ابری قرار می گیرد. ماهیت کشسانی محاسبات ابری برای سناریوهای اینترنت اشیا که ممکن است داده ها به صورت متناوب یا ناهمزمان وارد شوند عالی است.

ارائه  پلتفرم های IoT

غول‌های ابری (مایکروسافت، آمازون، گوگل) تلاش می‌کنند چیزی بیش از مکانی برای ذخیره اطلاعاتی که حسگرهای شما جمع‌آوری کرده‌اند بفروشند. آنها پلتفرم های کامل اینترنت اشیا را ارائه می دهند که بسیاری از عملکردها را برای هماهنگ کردن عناصر تشکیل دهنده سیستم های اینترنت اشیا با هم ترکیب می کنند. در اصل، یک پلت فرم اینترنت اشیا به عنوان میان افزار عمل می کند که دستگاه های اینترنت اشیا و دروازه های لبه را با برنامه هایی که برای مقابله با داده های اینترنت اشیا استفاده می کنید، متصل می کند. با این اوصاف، به نظر می رسد هر فروشنده پلتفرم، تعریف کمی متفاوت از چیستی پلتفرم اینترنت اشیا دارد، بهتر است از رقبا فاصله بگیرند.

IoT و تجزیه و تحلیل داده های بزرگ

سناریویی را تصور کنید که در آن افراد در یک پارک موضوعی تشویق می‌شوند برنامه‌ای را دانلود کنند که اطلاعاتی درباره پارک ارائه می‌دهد. در همان زمان، این برنامه سیگنال‌های GPS را به مدیریت پارک ارسال می‌کند تا به پیش‌بینی زمان انتظار در صف کمک کند. با این اطلاعات، پارک می‌تواند در کوتاه‌مدت (مثلاً با اضافه کردن کارکنان بیشتر برای افزایش ظرفیت برخی جاذبه‌ها) و در بلندمدت (با یادگیری اینکه کدام سواری بیشترین و کمترین محبوبیت را در پارک دارد) اقدام کند.

نمونه پارک موضوعی سیب زمینی های کوچک در مقایسه با بسیاری از عملیات جمع آوری داده های اینترنت اشیا در دنیای واقعی است. بسیاری از عملیات کلان داده از اطلاعات جمع آوری شده از دستگاه های اینترنت اشیا، که با سایر نقاط داده در ارتباط است، استفاده می کنند تا بینشی در مورد رفتار انسان بدست آورند.

برای مثال، X-Mode نقشه‌ای را بر اساس داده‌های موقعیت مکانی ردیابی افرادی که در تعطیلات بهار در فونت شرکت کرده بودند منتشر کرد. لادردیل در مارس 2020، حتی زمانی که همه گیری ویروس کرونا در ایالات متحده سرعت بیشتری می گرفت، نشان می داد که تمام این افراد در سراسر کشور به کجا رسیده اند. این نقشه نه تنها به این دلیل تکان دهنده بود که شیوع احتمالی ویروس را نشان می داد، بلکه به این دلیل که نشان می داد دستگاه های اینترنت اشیا چقدر می توانند ما را ردیابی کنند. (برای اطلاعات بیشتر در مورد اینترنت اشیا و تجزیه و تحلیل اینجا را کلیک کنید.)

اینترنت اشیا و هوش مصنوعی

حجم داده‌هایی که دستگاه‌های اینترنت اشیا می‌توانند جمع‌آوری کنند، بسیار بیشتر از آن چیزی است که هر انسانی می‌تواند به شیوه‌ای مفید با آن مقابله کند، و البته نه در زمان واقعی. قبلاً دیده‌ایم که دستگاه‌های محاسباتی لبه‌ای فقط برای درک داده‌های خامی که از نقاط پایانی اینترنت اشیا وارد می‌شوند مورد نیاز هستند. همچنین نیاز به شناسایی و مقابله با داده هایی وجود دارد که ممکن است کاملاً اشتباه باشند.

بسیاری از ارائه دهندگان اینترنت اشیا، قابلیت های یادگیری ماشین و هوش مصنوعی را برای درک داده های جمع آوری شده ارائه می دهند. برای مثال، پلتفرم Watson IBM، می‌تواند روی مجموعه‌های داده‌های IoT آموزش ببیند تا نتایج مفیدی در زمینه تعمیر و نگهداری پیش‌بینی به دست آورد – به عنوان مثال، تجزیه و تحلیل داده‌های هواپیماهای بدون سرنشین برای تمایز بین آسیب‌های بی‌اهمیت به پل و ترک‌هایی که نیاز به توجه دارند. در همین حال، Arm تراشه‌های کم مصرفی را معرفی کرده است که می‌توانند قابلیت‌های هوش مصنوعی را در نقاط پایانی اینترنت اشیا ارائه دهند. این شرکت همچنین پردازنده های جدید اینترنت اشیا مانند Cortex-M85 و Corstone-1000 را راه اندازی کرد که از هوش مصنوعی در لبه پشتیبانی می کند.

اینترنت اشیا و کاربردهای تجاری

کاربردهای تجاری برای IoT شامل پیگیری مشتریان، موجودی و وضعیت اجزای مهم است. در اینجا چهار صنعتی که توسط اینترنت اشیاء متحول شده اند آورده شده است:

نفت و گاز: مکان های حفاری ایزوله را می توان با حسگرهای اینترنت اشیاء بهتر از مداخله انسان کنترل کرد.

کشاورزی: داده های دانه ای در مورد محصولات در حال رشد در مزارع به دست آمده از حسگرهای اینترنت اشیا می تواند برای افزایش عملکرد استفاده شود.

تهویه مطبوع: سیستم های کنترل آب و هوا در سراسر کشور توسط سازندگان قابل نظارت است.

خرده‌فروشی آجر و ملات: مشتریان را می‌توان با پیشنهادات موجود در تلفن‌های خود در حالی که در بخش‌های خاصی از فروشگاه معطل می‌کنند، هدف‌گذاری خرد کرد.

به طور کلی، شرکت ها به دنبال راه حل های اینترنت اشیا هستند که می تواند در چهار زمینه کمک کند: استفاده از انرژی، ردیابی دارایی، امنیت و تجربه مشتری.

اینترنت اشیا صنعتی

IIoT زیرمجموعه ای از اینترنت اشیا است که از حسگرهای متصل و ابزار دقیق برای ماشین آلات در بخش های حمل و نقل، انرژی و صنعتی تشکیل شده است. IIoT شامل برخی از تثبیت‌ترین بخش‌های بازار اینترنت اشیا، از جمله نوادگان برخی از دستگاه‌هایی است که قبل از نام اینترنت اشیا وجود دارند. دستگاه های IIoT اغلب نسبت به بسیاری از نقاط پایانی اینترنت اشیا عمر طولانی تری دارند – برخی از آنها برای یک دهه یا بیشتر در خدمت هستند – و در نتیجه ممکن است از پروتکل های قدیمی، اختصاصی و استانداردهایی استفاده کنند که حرکت به پلتفرم های مدرن را دشوار می کند.

اینترنت اشیا مصرف کننده

انتقال اینترنت اشیا به دستگاه‌های مصرف‌کننده جدیدتر است، اما برای مردم عادی بسیار قابل مشاهده‌تر است. دستگاه های متصل از پوشیدنی های تناسب اندام که حرکات ما را ردیابی می کنند تا دماسنج های مجهز به اینترنت را شامل می شود. احتمالاً برجسته ترین محصول مصرف کننده اینترنت اشیا دستیار خانگی است، مانند آمازون الکسا یا گوگل هوم.

امنیت و آسیب پذیری اینترنت اشیا

دستگاه های اینترنت اشیا در زمینه امنیت شهرت بدی به دست آورده اند. رایانه‌های شخصی و تلفن‌های هوشمند رایانه‌های «عمومی» هستند که برای سال‌ها کار می‌کنند، با سیستم‌عامل‌های پیچیده و کاربرپسند که اکنون دارای ویژگی‌های امنیتی و اصلاح خودکار داخلی هستند.

در مقابل، دستگاه‌های IoT اغلب ابزارهای اولیه با سیستم‌عامل‌های ضعیف هستند. آنها برای کارهای فردی و حداقل تعامل انسانی طراحی شده اند و نمی توان آنها را اصلاح کرد، نظارت کرد یا به روز کرد. از آنجایی که بسیاری از دستگاه‌های اینترنت اشیا در نهایت نسخه‌ای از لینوکس را با پورت‌های شبکه مختلف در دسترس دارند، اهداف وسوسه‌انگیز برای هکرها ایجاد می‌کنند.