اینترنت اشیا (IOT)
اینترنت اشیا (IOT)
علمی
10 / 09 / 1399
نویسنده: سهیل تاجیک

اینترنت اشیا (IoT)، شبکه ای از دستگاه های فیزیکی، وسایل نقلیه، لوازم خانگی و دیگر مواردی است که در داخل آن ها از مدار های الکترونیکی، نرم افزار، حسگرها و عملگرهای مکانیکی استفاده شده است که همگی به اینترنت متصل هستند.

این اتصال به این اشیا اجازه می دهد تا به یکدیگر متصل شده و به تبادل اطلاعات بپردازند و به این ترتیب موقعیت های بیشتری را برای یکپارچه سازی مستقیم جهان حقیقی در داخل سیستم های کامپیوتری ایجاد کرده و در نتیجه، باعث افزایش بازده و مزایای اقتصادی و کاهش کار فیزیکی برای انسان می شود.

در سال ۲۰۱۷، تعداد دستگاه های IoT نسبت به سال قبلی، ۳۱ درصد افزایش یافت و به ۴/۸ میلیارد دستگاه رسید و تخمین زده می شود که این تعداد تا سال ۲۰۲۰، به ۳۰ میلیارد دستگاه برسد. پیش بینی می شود تا سال ۲۰۲۰، ارزش بازار جهانی IoT به ۱/۷ هزار میلیارد دلار برسد.

IoT شامل گسترش اتصال اینترنت به دستگاه هایی فراتر از دستگاه های معمول، مانند کامپیوتر های رومیزی، لپ تاپ ها، گوشی های هوشمند و تبلت ها و رساندن آن به دستگاه هایی غیرهوشمند و بدون دسترسی به اینترنت است. دستگاه هایی که این تکنولوژی در آن ها استفاده می شود می توانند بر بستر اینترنت با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و تعامل داشته باشند؛ همچنین می توان از راه دور آن ها را زیر نظر گرفت و کنترل کرد.


تاریخچه اینترنت اشیا

تعریف اینترنت اشیا به دلیل همگرایی فناوری های مختلف، تجزیه و تحلیل های آنی، یادگیری ماشین، حسگر های مختلف به عنوان کالا و سیستم های نهفته تکامل یافته است. زمینه های معمول مانند سیستم های نهفته، شبکه های حسگر بی سیم، سیستم های کنترل، اتوماسیون( شامل اتوماسیون خانگی و اتوماسیون ساختمانی) و سایر زمینه ها، همه به فراهم آوردن امکان استفاده از اینترنت اشیا کمک می کنند.

مفهوم شبکه ای از دستگاه های هوشمند از سال ۱۹۸۲ میلادی نیز مطرح شده بود به طوری که یک ماشین کوکاکولای اصلاح شده در دانشگاه کارنگی ملون، به اولین وسیله متصل به اینترنت تبدیل شد. این دستگاه می توانست موجودی نوشابه های خود و این که آیا نوشابه های که به تازگی وارد دستگاه شده بودند خنک هستند یا خیر را گزارش کند. مقاله سال ۱۹۹۱ مارک وایزر در زمینه رایانش فراگیر، “کامپیوتر قرن بیست و یکم”، و همچنین رویداد های علمی مانند UbiComp و PerCom چشم انداز معاصر اینترنت اشیا را ایجاد کردند. در سال ۱۹۹۴، رضا راجی در نشریه تخصصی  IEEE Spectrum این مفهوم را به صورت “جابجایی بسته های کوچکی از داده به مجموعه بزرگی از گره ها به منظور یکپارچه سازی و اتوماسیون همه چیز، از لوازم خانگی گرفته تا سرتاسر کارخانه ها” توصیف کرد. بین سال های ۱۹۹۳ تا ۱۹۹۶،‌ چندین شرکت راه حل های مختلفی را مانند پروژه  at Work شرکت مایکروسافت یا NEST شرکت Novel، پیشنهاد کردند. زمانی که بیل جوی، در سال ۱۹۹۹ و در مجمع جهانی اقتصاد، ارتباطات دستگاه به دستگاه را به عنوان بخشی از چارچوب Six Webs خود در نظر گرفت، گسترش این زمینه سرعت بیشتری پیدا کرد.

واژه اینترنت اشیا، احتمالا اولین بار در سال ۱۹۹۹ و توسط کوین اشتون از شرکت  Procter & Gamble و در ادامه از شعبه MIT مجموعه آزمایشگاه های Auto-ID Center، ابداع شد. البته او عبارت “اینترنت برای اشیا” را ترجیح می دهد. در آن زمان، او RFID را برای اینترنت اشیا ضروری می دانست زیرا RFID به کامپیوتر ها اجازه می داد تا همه چیز را کنترل کنند.

در ژوئن ۲۰۰۲، مقاله ای تحقیقاتی با اشاره به اینترنت اشیا برای استفاده در کنفرانس Nordic Researchers in Logistics در نروژ، ثبت شد. قبل از این نیز مقاله ای به زبان فنلاندی در ژانویه ۲۰۰۲ منتشر شده بود. پیاده سازی تشریح شده در این مقاله، توسط Kary Främling و تیمش در دانشگاه صنعتی هلسینکی توسعه یافته بود و تطابق بیشتری با تعریف مدرن اینترنت اشیا، که عبارت از یک زیرساخت سیستم اطلاعاتی برای پیاده سازی اشیا هوشمند و متصل به یکدیگر است، دارد.

با تعریف اینترنت اشیا به گونه ای ساده و به صورت”زمانی که تعداد چیزها یا اشیا متصل به اینترنت از تعداد افراد متصل به آن بیشتر باشد” شرکت سیسکو تخمین می زند که IoT بین سال های ۲۰۰۸ و ۲۰۰۹ متولد شد. نسبت اشیا به افراد متصل به اینترنت از ۰۸/۰ در سال ۲۰۰۳ به ۸۴/۱ در سال ۲۰۱۰ افزایش یافته است.


کاربرد های اینترنت اشیا

مجموعه جامع از کاربرد های مختلف IoT اغلب به سه گروه مصرفی، شرکتی و زیرساختی تقسیم می شود.

کاربرد های مصرفی

بخش در حال افزایشی از دستگاه های IoT برای کاربرد های مصرفی تولید می شوند. این دسته شامل وسایل نقلیه متصل به اینترنت، اتوماسیون خانگی یا خانه های هوشمند، تکنولوژی های پوشیدنی، ابزارهای سلامتی، و لوازمی با قابلیت نظارت از راه دور است.

خانه هوشمند

دستگاه های IoT بخشی از مفهوم بزرگ تر اتوماسیون خانگی هستند که شامل سیستم های روشنایی، گرما و تهویه هوا، سیستم های رسانه ای و امنیتی هستند. مزایای بلند مدت این اتوماسیون شامل صرفه جویی در مصرف انرژی از طریق اطمینان پیدا کردن خاموش شدن لوازم روشنایی و الکترونیکی است.

کاربرد های شرکتی

واژه “اینترنت اشیا شرکتی”، به دستگاه هایی اشاره دارد که در محیط های شرکتی و اداری مورد استفاده قرار می گیرند. تخمین زده می شود که تا سال ۲۰۱۹، ۱/۹ میلیارد دستگاه مربوط به اینترنت اشیا شرکتی باشند.

کاربرد های زیر ساختی

نظارت و کنترل عملکرد زیر ساخت های شهری و روستایی مانند پل ها، ریل های قطار، مزرعه های بادی زمینی و دریایی، یکی از کاربرد های کلیدی اینترنت اشیا به شمار می رود. زیرساخت های IoT را می توان برای نظارت بر روی هر گونه رویداد یا تغییر در وضعیت سازه ای، که می تواند ایمنی سازه را به خطر انداخته و ریسک آن را افزایش دهد، استفاده کرد. IoT می تواند با صرفه جویی در هزینه ها، کاهش زمان، بهبود کیفیت روز های کاری، گردش کار بدون نیاز به کاغذ و افزایش بهره وری کمک فراوانی به صنعت ساخت و ساز کند. همچنین می تواند با کمک تجزیه و تحلیل داده ها به صورت آنی، در تصمیم گیری سریع تر و کاهش هزینه ها مفید باشد. می توان از IoT برای برنامه ریزی فعالیت های تعمیر و نگهداری به شیوه ای پر بازده استفاده کرد. این کار از طریق هماهنگ سازی وظایف بین سرویس دهندگان مختلف و استفاده کنندگان از این امکانات انجام می گیرد. علاوه بر این، از دستگاه های IoT می توان برای کنترل زیرساخت های حیاتی مانند پل ها، به منظور فراهم آوردن امکان دسترسی کشتی ها، نیز استفاده نمود. استفاده از دستگاه های IoT برای نظارت و کنترل زیرساخت ها احتمالا مدیریت حادثه و هماهنگی واکنش در شرایط اضطراری، کیفیت خدمات، زمان به کار را بهبود می بخشد و باعث کاهش هزینه های عملیاتی در همه زمینه های زیرساختی می شود. حتی زمینه های مانند مدیریت مواد زائد نیز می توانند از اتوماسیون و بهینه سازی که توسط اینترنت اشیا فراهم می شود، بهره مند شوند.

تولید

IoT می تواند موجب تحقق یکپارچه سازی بدون مشکل دستگاه های تولیدی مختلف که دارای قابلیت های تشخیص، شناسایی، پردازش، ارتباط، به کار اندازی و شبکه ای هستند، شود. چنین فضای سایبر-فیزیکی هوشمند و یکپارچه ای، راه را برای فرصت های جدید تولید در بازار باز می کند. کنترل و مدیریت تحت شبکه دستگاه های تولیدی، مدیریت دارایی ها و وضعیت ها یا کنترل فرآیند تولید، همه باعث می شوند تا IoT به قلمرو کاربرد های صنعتی و تولید هوشمند نیز وارد شود. سیستم های هوشمند IoT امکان تولید سریع محصولات جدید، پاسخ پویا به تقاضا برای کالا، بهینه سازی آنی تولید و شبکه های زنجیره تامین را از طریق شبکه کردن ماشین آلات، حسگر ها و سیستم های کنترل در کنار یکدیگر فراهم می کند.

سیستم های کنترل دیجیتال برای اتوماسیون کنترل فرآیند ها و ابزار های اپراتوری و سیستم های اطلاعات خدمت که برای بهینه سازی امنیت و ایمنی کارخانه ها به کار می روند همه در قلمرو IoT قرار می گیرند. اما این زمینه حیطه خودش را از طریق نگهداری و تعمیرات پیش گویانه، ارزیابی های آماری و اندازه گیری ها که همه با هدف افزایش قابلیت اطمینان پذیری انجام می شوند، به مدیریت دارایی نیز گسترش می دهد. سیستم های هوشمند مدیریت صنعتی را می توان با شبکه های هوشمند (Smart Grid) نیز یکپارچه سازی کرد تا بدین ترتیب بتوان از بهینه سازی مصرف انرژی به صورت آنی بهره مند شد. اندازه گیری ها، کنترل های خودکار، بهینه سازی کارخانه، مدیریت ایمنی و بهداشت و سایر کارکرد ها، همه از طریق تعداد زیادی حسگر شبکه شده فراهم می شوند.

واژه اینترنت اشیا صنعتی (IIoT)، اغلب در صنایع تولیدی مورد استفاده قرار می گیرد و به زیرمجموعه صنعتی IoT اشاره دارد. IIoT در تولید می تواند به حدی ارزش کسب و کار تولید کند که در نهایت به چهارمین انقلاب صنعتی منجر شود که به آن صنعت ۴.۰ گفته می شود. تخمین زده می شود که در آینده، شرکت های موفق بتوانند با استفاده از اینترنت اشیا درآمد خود را افزایش دهند. این کار از طریق ایجاد مدل های کسب و کار جدید و بهبود بهره وری، بهره برداری از تجزیه و تحلیل ها برای خلق نوآوری ها و دگرگون کردن نیروی کار انجام می شود. رشد احتمالی ناشی از پیاده سازی IIoT، تا سال ۲۰۳۰، ۱۲ هزار میلیارد دلار از تولید ناخالص داخلی جهان را ایجاد خواهد کرد.

اگرچه اتصال به اینترنت و به دست آوردن اطلاعات برای IIoT ضروری هستند اما نباید به عنوان هدف در نظر گرفته شوند بلکه باید به عنوان مبنا و مسیری برای رسیدن به چیزی بزرگ تر به آن ها نگاه شود. از میان همه تکنولوژی ها، نگهداری و تعمیرات پیش گویانه، نسبتا جذاب تر به نظر می رسد زیرا می توان آن را بر روی دارایی ها و سیستم های مدیریتی فعلی نیز پیاده سازی کرد. هدف سیستم های نگهداری هوشمند، کاهش زمان خرابی های غیرمنتظره و افزایش بهره وری است. به واقعیت تبدیل کردن این موضوع به تنهایی تا ۳۰ درصد از هزینه های تعمیر و نگهداری را کاهش خواهد داد. تجزیه و تحلیل کلان داده های صنعتی نقش کلیدی در تعمیر و نگهداری پیش گویانه دارایی های تولیدی خواهد داشت. البته این تنها قابلیت کلان داده های صنعتی نیست. سیستم های سایبر-فیزیکی(CPS)، تکنولوژی اصلی کلان داده های صنعتی است و در واقع، رابطی بین انسان و دنیای مجازی خواهد بود. سیستم های سایبر- فیزیکی را می توان با استفاده از معماری 5C(اتصال، تبدیل، سایبر، شناخت و پیکربندی) طراحی کرد. این سیستم ها داده های جمع آوری شده را به اطلاعاتی که می توان بر مبنای آن ها عمل کرد، تبدیل می کند و در نهایت، برای بهینه سازی فرآیند ها در دارایی های فیزیکی مداخله می کند.

سیستمی هوشمند با قابلیت استفاده از IoT برای چنین مواردی در سال ۲۰۰۱ پیشنهاد شد و در ادامه در سال ۲۰۱۴ توسط مرکز تحقیقاتی صنعتی/دانشگاهی بنیاد ملی علوم آمریکا برای سیستم های نگهداری هوشمند (IMS) در دانشگاه سینسیناتی، در نمایشگاه IMTS 2014 در شیکاگو، بر روی یک اره نواری در معرض نمایش قرار گرفت. اره های نواری لزوما گران نیستند اما هزینه تسمه اره های نواری بسیار زیاد است زیرا بسیار سریع خراب می شوند. با این وجود، بدون استفاده از ابزار های تشخیص و تجزیه و تحلیل ها هوشمند، تنها با استفاده از تجربه می توان تخمین زد که چه زمانی تسمه اره نواری پاره می شود. سیستم پیش بینی خرابی توسعه یافته شده می تواند میزان از بین رفتن تسمه اره نواری را تشخیص داده و آن را زیر نظر بگیرد(حتی در حالتی که وضعیت در حال تغییر باشد) و بهترین زمان برای تعویض تسمه را به کاربر پیشنهاد دهد. این کار تجربه کاربری و ایمنی اپراتور را به طرز چشمگیری بهبود می بخشد و در نهایت منجر به صرفه جویی در هزینه ها می شود.

اینترنت اشیا در کشاورزی

کاربرد های مختلفی از IoT در کشاورزی وجود دارد که برای نمونه می توان به جمع آوری داده در مورد دما، بارش، رطوبت، سرعت باد، آلودگی به آفات و محتوای خاک اشاره کرد. از این داده ها می توان برای خودکارسازی روش های کشاورزی، گرفتن تصمیمات آگاهانه برای بهبود کیفیت و کمیت محصولات، به حداقل رساندن ریسک و مواد زائد و کاهش زحمت لازم برای مدیریت محصولات اشاره کرد. برای نمونه، در حال حاضر کشاورزان می توانند دما و رطوبت خاک را از راه دور زیر نظر بگیرند و یا حتی داده های به دست آمده از طریق IoT را برای افزایش دقت برنامه های حاصلخیزی خاک مورد استفاده قرار دهند.

مدیریت انرژی

تعداد بسیار زیادی از دستگاه های مصرف کننده انرژی(کلید ها، پریز های برق، لامپ های حبابی، تلویزیون ها و…) قابلیت اتصال به اینترنت دارند که به آن ها اجازه می دهد تا با شرکت های تولید و توزیع برق ارتباط برقرار کرده و به این ترتیب، میزان تولید برق و مصرف انرژی را متعادل کرده و به طور کلی مصرف انرژی را بهینه سازی کنند. این دستگاه ها قابلیت کنترل از راه دور توسط کاربران و یا مدیریت از مرکز از طریق یک رابط ابری را دارند و امکان استفاده از کارکرد هایی مانند برنامه ریزی(روشن یا خاموش کردن از راه دور دستگاه های گرمایشی، کنترل اجاق گاز ها، تغییر وضعیت روشنایی و …) را فراهم می کنند. شبکه هوشمند یکی از کاربرد های IoT در سمت شرکت های توزیع برق است؛ سیستم ها اطلاعات مربوط به برق را جمع آوری کرده و با استفاده از آن ها، بازدهی تولید و توزیع برق را افزایش می دهند. با استفاده از زیر ساخت های کنتور های پیشرفته(کنتور های هوشمند) که به اینترنت متصل هستند، شرکت های تولید و توزیع برق نه تنها از مصرف کنندگان اطلاعات جمع آوری می کنند بلکه  می توانند دستگاه های خودکارسازی توزیع برق مانند ترانسفورمر ها را نیز مدیریت کنند.

نظارت بر محیط زیست

کاربرد های نظارتی IoT بر روی محیط زیست اغلب شامل استفاده از حسگر ها برای کمک به محافظت از محیط زیست از طریق نظارت بر کیفیت آب یا هوا، شرایط جوی و خاک و یا حتی زیر نظر گرفتن جابجایی حیات وحش و تغییرات محیط زندگی آن ها است. توسعه دستگاه های با منابع محدود که به اینترنت متصل هستند بدان معناست که خدمات اضطراری می توانند از کاربرد های دیگر،‌ مانند سیستم های هشدار زلزله و سونامی استفاده کنند تا کمک رسانی را به صورت موثرتری انجام دهند. دستگاه های IoT در این نوع کاربرد، معمولا منطقه جغرافیایی وسیعی را تحت پوشش قرار می دهند و همچنین قابلیت حرکت داده شدن را نیز دارند. این عقیده وجود دارد که استاندارد سازی که IoT برای زمینه تشخیص بی سیم به همراه می آورد می تواند آن را متحول کند.

اتوماسیون ساختمان و خانه

در زمینه اتوماسیون خانگی و اتوماسیون ساختمان، از دستگاه های IoT می توان برای نظارت و کنترل بر روی سیستم های مکانیکی،‌ برقی و الکترونیکی که در انواع مختلفی از ساختمان ها(عمومی یا خصوصی، صنعتی، موسسات یا مسکونی) استفاده کرد. در این رابطه، سه موضوع اصلی در ادبیات موضوع مورد بررسی قرار گرفته است:

  • یکپارچه سازی اینترنت با سیستم های مدیریت انرژی ساختمان به منظور ایجاد “ساختمان های هوشمند” که از اینترنت اشیا و از نظر مصرف انرژی پر بازده هستند
  • ابزار احتمالی برای نظارت آنی به منظور کاهش مصرف انرژی و نظارت بر رفتار افراد داخل ساختمان
  • یکپارچه سازی دستگاه های هوشمند در محیط ساخته شده و چگونگی استفاده از آن ها در کاربرد های آتی

استفاده در مقیاس کلان شهر ها

در حال حاضر، چندین مورد از استفاده بزرگ مقیاس از IoT برنامه ریزی شده یا در حال اجرا است. این کار امکان مدیریت بهتر شهر ها و سیستم ها را برای ما فراهم می کند. برای مثال، شهر  Songdo در کره جنوبی، در نوع خود اولین شهر هوشمند کاملا مجهز و تماما متصل به شمار می رود که به تدریج در حال ساخته شدن است و  تا ماه ژوئن ۲۰۱۸، حدود ۷۰ درصد بخش تجاری آن ساخته شده است. بسیاری از بخش های این شهر به گونه ای برنامه ریزی شده که با اتصال به اینترنت، به صورت خودکار عمل کرده و نیازی به مداخله انسان ندارند یا این مداخله بسیار ناچیز است.

یکی دیگر از موارد استفاده، پروژه ای در حال اجرا در سانتاندر اسپانیا است. برای این پروژه،‌ دو رویکرد اتخاذ شد. در این شهر ۱۸۰۰۰۰ نفری، تاکنون ۱۸۰۰۰ نفر اپلیکیشن شهر برای گوشی های هوشمند را دانلود کرده اند. این اپلیکیشن به ۱۰۰۰۰ حسگر متصل است و امکان استفاده از خدماتی مانند جستجوی جای پارک، نظارت بر شرایط محیطی، صورت جلسه دیجیتال شهر و کاربرد های دیگر را فراهم می کند. در این مورد، از اطلاعات زمینه ای شهر استفاده شده تا بازرگانان و تجار بتوانند از طریق یک مکانیزم پیشنهادات لحظه ای بر مبنای رفتار شهر که هدفش بیشینه کردن اثر هر یک از نوتیفیکیشن ها(اعلانات) است، از مزایای آن بهره مند شوند.

از دیگر نمونه های استفاده بزرگ مقیاس که در حال حاضر در حال ساخت هستند می توان به شهر دانش  Sino-Singapore Guangzhou اشاره کرد که در سن خوزه ایالت کالیفرنیا بر روی بهبود کیفیت هوا و آب، کاهش آلودگی های صوتی و افزایش بهره وری وسایل حمل و نقل کار کند و در بخش غربی سنگاپور در زمینه مدیریت هوشمند ترافیک فعالیت می کند. شرکت فرانسوی Sigfox در سال ۲۰۱۴ شروع به احداث یک شبکه بی سیم داده باند فوق باریک در منطقه خلیج سان فرانسیسکو کرد و به اولین کسب و کاری تبدیل شد که چنین پیاده سازی را در خاک ایالات متحده انجام دهد. در ادامه اعلام شد که این شرکت تا پایان سال ۲۰۱۶، در مجموع ۴۰۰۰ ایستگاه پایه(بی تی اس) که ۳۰ شهر را تحت پوشش خود در می آورند احداث می کند. کاری که این شرکت را به بزرگ ترین ارائه دهنده پوشش IoT در آمریکا تبدیل می کند.

یکی دیگر از مثال های استفاده در مقیاس بزرگ، شرکت حمل و نقل New York Waterways در شهر نیویورک است که تمامی کشتی های این شهر را به اینترنت متصل کرده تا بتواند بر آن ها به صورت زنده و در همه زمان ها نظارت کند. این شبکه توسط شرکت Fluidmesh، که یک شرکت توسعه شبکه های بی سیم برای کاربرد های حیاتی واقع در شیکاگو است، طراحی و اجرا شد. شبکه NYWW در حال حاضر مناطق Hudson River، East River و Upper New York Bay را تحت پوشش قرار داده است. با کمک این شبکه بی سیم، NY Waterway می تواند ناوگان خود و مسافران را به طریقی که قبلا میسر نبود، کنترل کند. کاربرد های جدید در این زمینه می توانند شامل امنیت،‌ مدیریت انرژی و ناوگان، صفحه نمایش های دیجیتالی، وای-فای عمومی، بلیت های غیرکاغذی و موارد دیگر باشند.


سایر زمینه های کاربرد:

بهداشت و پزشکی

چشم انداز آینده این گونه به نظر می رسد که به زودی، شما میزان فعالیت ورزشی، ضربان قلب، فعالیت های مختلف و سایر داده های ضروری که توسط تلفن همراهتان جمع آوری می شوند را با پزشکتان به اشتراک خواهید گذاشت. “مراقبت های بیشتر و بیشتری در بیرون از بیمارستان ها و کلینیک ها ارائه می شود”. این بدان معناست که با افزایش تعداد بیمارانی که در خانه، یا در خانه های سالمندان و یا در سایر مراکز از آن ها مراقبت می شود، دستگاه های قابل حمل، از تلفن های هوشمند گرفته تا دستگاه های نظارتی، اهمیت فوق العاده ای پیدا خواهند کرد. از دستگاه های IoT می توان برای نظارت بر حال بیمار از راه دور و یا سیستم اعلانات اضطراری استفاده کرد. این دستگاه های نظارت بر سلامتی می توانند بازه گسترده ای را، از دستگاه های کنترل فشار خون و ضربان قلب گرفته تا دستگاه های پیشرفته که می توانند عملکرد دستگاه های قرار گرفته در بدن انسان، مانند دستگاه تنظیم کننده ضربان قلب، مچ بند های الکترونیکی Fitbit یا سمعک های پیشرفته را کنترل کنند، شامل می شود. برخی از بیمارستان ها شروع به استفاده از تخت خواب های هوشمند کرده اند که می توانند زمانی که بیمار بر روی آن ها خوابیده و یا زمانی که قصد بلند شدن از روی تخت را دارد، تشخیص دهند. این تخت ها همچنین می توانند خود را به صورت خودکار تنظیم کرده تا بدون نیاز به تنظیم دستی توسط پرستاران، فشار و تکیه گاه مناسب به بیمار اعمال شود. یکی از گزارش های شرکت Goldman Sachs در سال ۲۰۱۵، به این نکته اشاره می کند که دستگاه های سلامتی که از اینترنت اشیا استفاده می کنند می توانند سالانه تا ۳۰۰ میلیارد دلار در هزینه های مربوط به خدمات درمانی صرفه جویی کند. این کار از طریق افزایش درآمد و کاهش هزینه های مربوط به این بخش انجام می شود. حتی تحقیقات اخیر، از راهکار های IoT برای مصارف بهداشتی و درمانی به عنوان “اینترنت اشیا پزشکی” یاد می کنند.

همچنین می توان حسگر های مخصوصی را در محل زندگی افراد تعبیه کرد که سلامتی و وضعیت کلی افراد مسن را زیر نظر داشته باشند و همچنین از رسیدن درمان مناسب و کافی به آن ها و یا کمک به افرادی که قابلیت حرکت خود را از دست داده اند اطمینان حاصل کنند. سایر دستگاه های مصرفی مانند ترازو های متصل به اینترنت یا ابزار های پوشیدنی نظارت بر ضربان قلب، که از آن ها برای تبلیغ سالم زندگی کردن استفاده می شود نیز به لطف IoT به واقعیت تبدیل شده اند. پلتفرم های IoT نظارت بر سلامتی انتها به انتها نیز برای بیماران باردار یا کسانی که از بیماری های مزمن رنج می برند در دسترس هستند و به پزشکان اجازه می دهند تا علائم حیاتی و نیاز های دارویی آن ها را زیر نظر بگیرند.

شرکت DEKA، که کار اصلی آن تولید اندام مصنوعی است، توانسته دست مصنوعی تولید کند که با باتری کار می کند و از میو الکتریسیته استفاده می کند. این دستگاه مجموعه حس های گروه های عضلانی را به کنترل حرکتی تبدیل می کند و با الهام از لوک اسکای واکر( از جنگ ستارگان)، دست لوک نام گذاری شده است.

مراقبت از سالمندان

یکی از کاربرد های کلیدی خانه هوشمند، کمک به افراد معلول یا سالمندان است. این سیستم های خانگی از تکنولوژی های کمکی برای برطرف کردن ناتوانی های مشخص مالک دستگاه استفاده می کنند. کنترل صوتی می تواند به کاربران در زمینه محدودیت های بینایی و حرکتی کمک کند. در عین حال، سیستم های هشدار را می توان به صورت مستقیم به کاشت های حلزونی که برای افراد با معلولیت های شنوایی استفاده می شوند، متصل کرد. همچنین این دستگاه ها را می توان به قابلیت های امنیتی اضافی نیز مجهز کرد. این قابلیت ها شامل حسگر هایی هستند که شرایط اضطراری پزشکی مانند از دست دادن تعادل یا تشنج را تشخیص می دهند. استفاده از تکنولوژی خانه هوشمند به این طریق، می تواند آزادی و کیفیت زندگی بیشتری را در اختیار افراد بگذارد.

ملاحظات مربوط به اندازه

اینترنت اشیا ۵۰ تا ۱۰۰ هزار میلیارد شی را رمزنگاری کرده و حرکت آن ها را ردیابی خواهد کرد. انسان هایی که در محیط های شهری نقشه برداری می شوند هر کدام توسط ۱۰۰۰ تا ۵۰۰۰ شی قابل ردیابی محصور شده اند. در سال ۲۰۱۵، ۸۳ میلیون دستگاه هوشمند در خانه های مردم وجود داشت. این عدد تا سال ۲۰۲۰ به ۱۹۳ میلیون افزایش خواهد یافت و قطعا در آینده نزدیک نیز به رشد خود ادامه خواهد داد.

تعداد دستگاه های با قابلیت اتصال به اینترنت، از سال ۲۰۱۶ تا سال ۲۰۱۷، ۳۱ درصد افزایش یافت و به ۴/۸ میلیارد دستگاه رسید.


تکنولوژی های لازم برای اینترنت اشیا

تکنولوژی های زیادی وجود دارند که امکان استفاده از IoT را فراهم می کنند. یکی از موارد ضروری برای این زمینه، شبکه مورد استفاده برای برقراری ارتباط بین دستگاه های یک IoT است. این نقش توسط تکنولوژی های مختلف بی سیم یا باسیم  ایفا می شود.

آدرس پذیری

ایده اولیه Auto-ID Center بر مبنای برچسب های RFID و شناسایی منحصر به فرد از طریق کد الکترونیکی محصول است اما این ایده به اشیا دارای آدرس IP یا URI تکامل پیدا کرده است. دیدگاه دیگر، که از دنیای وب معنایی می آید بر تبدیل همه اشیا( نه فقط اشیا الکترونیکی، هوشمند یا RFID دار) به حالت آدرس پذیر از طریق پروتکل های نام گذاری موجود مانند URI، تمرکز می کند. اشیا خودشان صحبت نمی کنند اما واسطه های دیگر مانند سرور های متمرکز قدرتمند که برای مالکان انسانیشان عمل می کنند می توانند آن ها را مخاطب قرار دهند. یکپارچه سازی با اینترنت به این مفهوم اشاره می کند که دستگاه ها از یک آدرس IP به عنوان شناساگر منحصر به فرد استفاده خواهند کرد. با توجه به فضای آدرس دهی محدود IPv4( که امکان داشتن ۳/۴ میلیارد آدرس منحصر به فرد را فراهم می کند)، اشیا موجود در IoT باید از نسل بعدی پروتکل اینترنت IPv6 استفاده کنند تا بتوانند خود را با فضای آدرس دهی بسیار بزرگ مورد نیاز هماهنگ کنند. علاوه بر این، دستگاه های اینترنت اشیا از پیکر بندی خودکار آدرس به صورت stateless که در IPv6 وجود دارد نیز بهره می برند زیرا این حالت، سربار پیکربندی بر روی میزبان و فشرده سازی 6LoWPAN را کاهش خواهد داد. در واقع، تا حد زیادی می توان گفت آینده اینترنت اشیا بدون پشتیبانی IPv6 ممکن نخواهد بود و در نتیجه، استفاده جهانی از IPv6در سال های آتی، برای توسعه موفقیت آمیز IoT در آینده ضروری خواهد بود.

وایرلس کوتاه برد

  • شبکه مش بلوتوث- مشخصاتی که شبکه مش متفاوتی را با تعداد گره های بیشتر و لایه کاربرد استانداردسازی شده نسبت به Bluetooth Low Energy ایجاد می کند
  • Li-Fi – تکنولوژی ارتباطات بی سیم که شبیه به استاندارد Wi-Fi است اما از ارتباطات نور مرئی برای افزایش پهنای باند استفاده می کند
  • NFC – پروتکل های ارتباطی که به دو دستگاه الکترونیکی اجازه می دهند تا در فاصله ۴ سانتی متری با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
  • QR Code ها و بارکد ها – برچسب های نوری که توسط ماشین ها قابل خوانده شدن هستند و اطلاعاتی را در مورد کالایی که به آن متصل هستند در خود ذخیره کرده اند.
  • RFID – تکنولوژی که از میدان های الکترومغناطیسی برای قرائت داده های ذخیره شده در برچسب های تعبیه شده در کالا های مختلف استفاده می کند
  • Thread- پروتکل شبکه ای بر مبنای استاندارد IEEE 802.15.4، شبیه به ZigBee و دارای قابلیت آدرس پذیری IPv6
  • پروتکل امنیت لایه انتقال- پروتکل امنیتی شبکه
  • Wi-Fi – تکنولوژیی برای شبکه های محلی بر مبنای استاندارد  IEEE 802.11 که در آن دستگاه ها می توانند از طریق یک اکسس پوینت مشترک یا به صورت مستقیم و بدون واسطه با یکدیگر ارتباط برقرار کنند
  • Z-Wave – پروتکل ارتباطی که امکان انتقال اطلاعات با برد و تاخیر زمانی کم را در نرخ ها و مصرف توان کمتری نسبت به Wi-Fi فراهم می کند. از این پروتکل عمدتا برای اتوماسیون خانگی استفاده می شود
  • ZigBee- پروتکل های ارتباطی برای شبکه های شخصی که بر مبنای استاندارد  IEEE 802.15.4 طراحی شده و دارای توان مصرفی کم، نرخ انتقال داده کم، هزینه کم و توان عملیاتی بالا

وایرلس میان برد

  •  HaLow- حالت تغییر یافته استاندارد Wi-FI که برد بیشتری را برای ارتباطات با توان مصرفی کم و با نرخ انتقال پایین فراهم می کند
  • LTE-Advanced- مشخصات ارتباطی با سرعت بالا که برای شبکه های تلفن همراه استفاده می شود. این مشخصات تغییراتی را در استاندارد LTE ایجاد می کند که باعث افزایش برد، توان عملیاتی بیشتر و تناخیر زمانی کمتر می شود

وایرلس دوربرد

  • LPWAN – شبکه های بی سیم که به گونه ای طراحی شده اند که امکان ارتباطات دور برد با نرخ انتقال داده پایین را فراهم می کنند و توان و هزینه های مورد نیاز برای انتقال اطلاعات را کاهش می دهند. از جمله تکنولوژی ها و پروتکل های  LPWAN می توان به موارد روبرو اشاره کرد: LoRaWan, Sigfox, NB-IoT, Weightless
  • VSAT – تکنولوژی ارتباطات ماهواره ای با استفاده از دیش های کوچک برای داده های باند باریک و پهن باند
  • Wi-Fi دور برد

ارتباط سیمی

  • Ethernet – استاندارد شبکه با کاربرد عمومی که از زوج به هم تابیده و فیبر نوری به همراه هاب ها و سوییچ های شبکه استفاده می کند
  • MoCA – مشخصاتی که امکان توزیع ویدئو های HD و محتوا را در سرتاسر خانه فراهم می کند. این کار از طریق کابل های کواکسیال موجود انجام می شود.
  • PLC – تکنولوژی ارتباطی که از سیم کشی الکتریکی برای انتقال توان و داده ها استفاده می کند. مشخصاتی مانند HomePlug یا  G.hn از PLC برای شبکه کردن دستگاه های IoT استفاده می کنند

موانع استفاده از IoT

نبود قابلیت همکاری و واضح نبودن گزاره ارزش

با وجود اعتقاد مشترک به پتانسیل IoT، رهبران صنعتی و مصرف کنندگان برای استفاده بیشتر از آن با موانعی مواجه هستند. مایک فارلی در مجله فوربز معتقد است که اگرچه راهکار های IoT برای استفاده کنندگان اولیه جذاب است، اما آن ها فاقد قابلیت همکاری یا موارد استفاده واضح برای کاربران نهایی هستند. تحقیقی که توسط شرکت اریکسون در زمینه میزان استفاده از IoT در بین شرکت های دانمارکی انجام شد نشان می دهد بسیاری از آن ها در مشخص کردن این که ارزش IoT برای آن ها  دقیقا در چه چیزی است، ناتوان هستند.

نگرانی های حریم خصوصی و امنیتی

بنا به تحقیق اخیر که توسط  Noura Aleisa و Karen Renaud در دانشگاه گلاسکو انجام شد،‌ “پتانسیل اینترنت اشیا برای نقض آشکار حریم خصوصی یک نگرانی به شمار می رود” و بیشتر تحقیقات “به صورت نامتوازن بر نگرانی های امنیتی IoT متمرکز شده اند”. در میان “راهکار های پیشنهاد شده در زمینه تکنولوژی های مورد استفاده آن ها و میزانی که اصول مبنایی حریم خصوصی را رعایت می کنند” تنها چند مورد عملکرد کاملا رضایت بخشی داشتند. Louis Basenese، مدیر سرمایه گذاری در  Wall Street Daily، از عدم توجه صنعت به مسائل امنیتی انتقاد کرده است:

“با وجود هک های بزرگ و هشدار دهنده، تولید کنندگان دستگاه ها رویکرد خود را تغییر نداده اند و به جای امنیت بر سوددهی متمرکز شده اند. مصرف کنندگان باید تماما بر روی داده های جمع آوری شده کنترل داشته باشند به طوری که حتی بتوانند در صورات انتخاب، تمام داده های خود را پاک کنند…بدون تضمین های حفظ حریم خصوصی، استفاده گسترده از اینترنت اشیا اتفاق نخواهد افتاد.”

در دنیای پسا-اسنودن با افشاگری های جاسوسی گسترده، مصرف کنندگان به محافظت حریم خصوصی خود توجه بیشتری می کنند و می خواهند تا قبل از خرید آن ها،‌ دستگاه های IoT برای پیدا کردن آسیب پذیری های احتمالی امنیتی و نقض حریم خصوصی زیر نظر گرفته شوند. بنا به نظرسنجی مصرف کننده های دیجیتالی شرکت Accenture،‌ که در آن ۲۸۰۰۰ مصرف کننده در ۲۸ کشور مختلف در زمینه استفاده شان از تکنولوژی مورد پرسش قرار گرفتند، “امنیت از یک مشکل ناخوشایند به مانع اصلی و علت ترک دستگاه ها و خدمات اینترنت اشیا توسط مصرف کنندگان تبدیل شده است.” همچنین این نظر سنجی نشان داد “از بین مصرف کنندگانی که از حملات هکر ها آگاهی داشتند و همچنین مالک دستگاه های IoT بودند یا قصد داشتند در ۵ سال آینده مالک آن ها شوند،  ۱۸ درصد تصمیم گرفتند استفاده از این خدمات را تا زمانی که تضمین کافی در زمینه امنیتی دریافت کنند، متوقف کنند.” این بدان معناست که مصرف کنندگان امروزه بیشتر درک می کنند که خطرات ناشی از نقض حریم خصوصی و تهدیدات امنیتی بسیار بیشتر از گزاره ارزش دستگاه های IoT است و ترجیح می دهند تا خرید یا اشتراک اینگونه کالا ها و خدمات را به تاخیر بیندازند.

ساختار های نظارتی سنتی

تحقیق شرکت اریکسون در زمینه استفاده از اینترنت اشیا در بین شرکت های دانمارکی به تضاد بین IoT و ساختار های نظارتی سنتی شرکت ها اشاره می کند. “علت این تضاد این است که IoT هنوز دارای عدم قطعیت ها و فقدان پیشینه تاریخی است.” از میان پاسخ دهندگان به این نظرسنجی، ۶۰ درصد اعلام کردند که “باور ندارند دارای توانمندی های سازمانی باشند” و ۷۵ درصد اعلام کردند که” فاقد فرآیند های لازم برای استفاده از فرصتی به نام IoT هستند.” این امر منجر به نیاز به درک فرهنگ سازمانی به منظور تسهیل فرآیند های طراحی سازمانی و آزمایش اقدامات جدید مربوط به مدیریت نوآوری شده است. فقدان رهبری دیجیتال در عصر دیجیتال نوآوری و استفاده از IoT را با مشکل مواجه کرده تا جایی که بسیاری از شرکت ها، با وجود عدم قطعیت موجود، “منتظر بودند تا پویایی بازار خودش را نشان دهد” یا اقدامات آتی در زمینه IoT در انتظار ” حرکت رقبا، کشش مشتریان یا نیاز های مقرراتی” بود. برخی از این شرکت ها در معرض خطر کداک شدن(کداک در زمان عکاسی فیلمی(آنالوگ) پیشتاز بازار بود تا این که اختلال دیجیتال با ورود عکس های دیجیتال، بازار را از دست آن ها خارج کرد) و ناتوانی در دیدن “نیرو های مخربی که بر صنعت آن ها تاثیر می گذارد” و “پذیرش حقیقی مدل های کسب و کار جدید که این تغییرات مخرب به همراه می آورند” قرار دارند. اسکات آنتونی در مجله Harvard Business Review می نویسد کداک دوربین دیجیتال را ابداع کرد، در این تکنولوژی سرمایه گذاری کرد و حتی متوجه شد که عکس ها به صورت آنلاین به اشتراک گذاشته خواهند شد اما در نهایت درک نکرد که اشتراک آنلاین عکس ها، نه به عنوان راهی برای گسترش کسب و کار چاپ عکس بلکه خودکسب و کار جدیدی به شمار می رود.

برنامه ریزی کسب و کار و مدل ها

بنا به تحقیقی که در سال ۲۰۱۸ انجام گرفت، ۷۰ تا ۷۵ درصد موارد استفاده از IoT در مرحله پایلوت یا نمونه اولیه گیر کرده اند و نتوانسته اند به مقیاس اصلی برسند که بخشی از مربوط به نبود برنامه ریزی کسب و کار است.

تحقیقات در ادبیات موضوع و پروژه های IoT نشان از برجستگی نامتوازن تکنولوژی در پروژه های IoT دارد که اغلب به جای این که در زمینه نوآوری مدل های کسب و کار تمرکز کنند، اغلب بر مبنای مداخلات تکنولوژیکی به جلو حرکت می کنند.

 

پایان مقاله.
منابع و الهامات : مدیا سافت.

اینترنت اشیا (IoT)، شبکه ای از دستگاه های فیزیکی، وسایل نقلیه، لوازم خانگی و دیگر مواردی است که در داخل آن ها از مدار های الکترونیکی، نرم افزار، حسگرها و عملگرهای مکانیکی استفاده شده است که همگی به اینترنت متصل هستند.

این اتصال به این اشیا اجازه می دهد تا به یکدیگر متصل شده و به تبادل اطلاعات بپردازند و به این ترتیب موقعیت های بیشتری را برای یکپارچه سازی مستقیم جهان حقیقی در داخل سیستم های کامپیوتری ایجاد کرده و در نتیجه، باعث افزایش بازده و مزایای اقتصادی و کاهش کار فیزیکی برای انسان می شود.

در سال ۲۰۱۷، تعداد دستگاه های IoT نسبت به سال قبلی، ۳۱ درصد افزایش یافت و به ۴/۸ میلیارد دستگاه رسید و تخمین زده می شود که این تعداد تا سال ۲۰۲۰، به ۳۰ میلیارد دستگاه برسد. پیش بینی می شود تا سال ۲۰۲۰، ارزش بازار جهانی IoT به ۱/۷ هزار میلیارد دلار برسد.

IoT شامل گسترش اتصال اینترنت به دستگاه هایی فراتر از دستگاه های معمول، مانند کامپیوتر های رومیزی، لپ تاپ ها، گوشی های هوشمند و تبلت ها و رساندن آن به دستگاه هایی غیرهوشمند و بدون دسترسی به اینترنت است. دستگاه هایی که این تکنولوژی در آن ها استفاده می شود می توانند بر بستر اینترنت با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و تعامل داشته باشند؛ همچنین می توان از راه دور آن ها را زیر نظر گرفت و کنترل کرد.


تاریخچه اینترنت اشیا

تعریف اینترنت اشیا به دلیل همگرایی فناوری های مختلف، تجزیه و تحلیل های آنی، یادگیری ماشین، حسگر های مختلف به عنوان کالا و سیستم های نهفته تکامل یافته است. زمینه های معمول مانند سیستم های نهفته، شبکه های حسگر بی سیم، سیستم های کنترل، اتوماسیون( شامل اتوماسیون خانگی و اتوماسیون ساختمانی) و سایر زمینه ها، همه به فراهم آوردن امکان استفاده از اینترنت اشیا کمک می کنند.

مفهوم شبکه ای از دستگاه های هوشمند از سال ۱۹۸۲ میلادی نیز مطرح شده بود به طوری که یک ماشین کوکاکولای اصلاح شده در دانشگاه کارنگی ملون، به اولین وسیله متصل به اینترنت تبدیل شد. این دستگاه می توانست موجودی نوشابه های خود و این که آیا نوشابه های که به تازگی وارد دستگاه شده بودند خنک هستند یا خیر را گزارش کند. مقاله سال ۱۹۹۱ مارک وایزر در زمینه رایانش فراگیر، “کامپیوتر قرن بیست و یکم”، و همچنین رویداد های علمی مانند UbiComp و PerCom چشم انداز معاصر اینترنت اشیا را ایجاد کردند. در سال ۱۹۹۴، رضا راجی در نشریه تخصصی  IEEE Spectrum این مفهوم را به صورت “جابجایی بسته های کوچکی از داده به مجموعه بزرگی از گره ها به منظور یکپارچه سازی و اتوماسیون همه چیز، از لوازم خانگی گرفته تا سرتاسر کارخانه ها” توصیف کرد. بین سال های ۱۹۹۳ تا ۱۹۹۶،‌ چندین شرکت راه حل های مختلفی را مانند پروژه  at Work شرکت مایکروسافت یا NEST شرکت Novel، پیشنهاد کردند. زمانی که بیل جوی، در سال ۱۹۹۹ و در مجمع جهانی اقتصاد، ارتباطات دستگاه به دستگاه را به عنوان بخشی از چارچوب Six Webs خود در نظر گرفت، گسترش این زمینه سرعت بیشتری پیدا کرد.

واژه اینترنت اشیا، احتمالا اولین بار در سال ۱۹۹۹ و توسط کوین اشتون از شرکت  Procter & Gamble و در ادامه از شعبه MIT مجموعه آزمایشگاه های Auto-ID Center، ابداع شد. البته او عبارت “اینترنت برای اشیا” را ترجیح می دهد. در آن زمان، او RFID را برای اینترنت اشیا ضروری می دانست زیرا RFID به کامپیوتر ها اجازه می داد تا همه چیز را کنترل کنند.

در ژوئن ۲۰۰۲، مقاله ای تحقیقاتی با اشاره به اینترنت اشیا برای استفاده در کنفرانس Nordic Researchers in Logistics در نروژ، ثبت شد. قبل از این نیز مقاله ای به زبان فنلاندی در ژانویه ۲۰۰۲ منتشر شده بود. پیاده سازی تشریح شده در این مقاله، توسط Kary Främling و تیمش در دانشگاه صنعتی هلسینکی توسعه یافته بود و تطابق بیشتری با تعریف مدرن اینترنت اشیا، که عبارت از یک زیرساخت سیستم اطلاعاتی برای پیاده سازی اشیا هوشمند و متصل به یکدیگر است، دارد.

با تعریف اینترنت اشیا به گونه ای ساده و به صورت”زمانی که تعداد چیزها یا اشیا متصل به اینترنت از تعداد افراد متصل به آن بیشتر باشد” شرکت سیسکو تخمین می زند که IoT بین سال های ۲۰۰۸ و ۲۰۰۹ متولد شد. نسبت اشیا به افراد متصل به اینترنت از ۰۸/۰ در سال ۲۰۰۳ به ۸۴/۱ در سال ۲۰۱۰ افزایش یافته است.


کاربرد های اینترنت اشیا

مجموعه جامع از کاربرد های مختلف IoT اغلب به سه گروه مصرفی، شرکتی و زیرساختی تقسیم می شود.

کاربرد های مصرفی

بخش در حال افزایشی از دستگاه های IoT برای کاربرد های مصرفی تولید می شوند. این دسته شامل وسایل نقلیه متصل به اینترنت، اتوماسیون خانگی یا خانه های هوشمند، تکنولوژی های پوشیدنی، ابزارهای سلامتی، و لوازمی با قابلیت نظارت از راه دور است.

خانه هوشمند

دستگاه های IoT بخشی از مفهوم بزرگ تر اتوماسیون خانگی هستند که شامل سیستم های روشنایی، گرما و تهویه هوا، سیستم های رسانه ای و امنیتی هستند. مزایای بلند مدت این اتوماسیون شامل صرفه جویی در مصرف انرژی از طریق اطمینان پیدا کردن خاموش شدن لوازم روشنایی و الکترونیکی است.

کاربرد های شرکتی

واژه “اینترنت اشیا شرکتی”، به دستگاه هایی اشاره دارد که در محیط های شرکتی و اداری مورد استفاده قرار می گیرند. تخمین زده می شود که تا سال ۲۰۱۹، ۱/۹ میلیارد دستگاه مربوط به اینترنت اشیا شرکتی باشند.

کاربرد های زیر ساختی

نظارت و کنترل عملکرد زیر ساخت های شهری و روستایی مانند پل ها، ریل های قطار، مزرعه های بادی زمینی و دریایی، یکی از کاربرد های کلیدی اینترنت اشیا به شمار می رود. زیرساخت های IoT را می توان برای نظارت بر روی هر گونه رویداد یا تغییر در وضعیت سازه ای، که می تواند ایمنی سازه را به خطر انداخته و ریسک آن را افزایش دهد، استفاده کرد. IoT می تواند با صرفه جویی در هزینه ها، کاهش زمان، بهبود کیفیت روز های کاری، گردش کار بدون نیاز به کاغذ و افزایش بهره وری کمک فراوانی به صنعت ساخت و ساز کند. همچنین می تواند با کمک تجزیه و تحلیل داده ها به صورت آنی، در تصمیم گیری سریع تر و کاهش هزینه ها مفید باشد. می توان از IoT برای برنامه ریزی فعالیت های تعمیر و نگهداری به شیوه ای پر بازده استفاده کرد. این کار از طریق هماهنگ سازی وظایف بین سرویس دهندگان مختلف و استفاده کنندگان از این امکانات انجام می گیرد. علاوه بر این، از دستگاه های IoT می توان برای کنترل زیرساخت های حیاتی مانند پل ها، به منظور فراهم آوردن امکان دسترسی کشتی ها، نیز استفاده نمود. استفاده از دستگاه های IoT برای نظارت و کنترل زیرساخت ها احتمالا مدیریت حادثه و هماهنگی واکنش در شرایط اضطراری، کیفیت خدمات، زمان به کار را بهبود می بخشد و باعث کاهش هزینه های عملیاتی در همه زمینه های زیرساختی می شود. حتی زمینه های مانند مدیریت مواد زائد نیز می توانند از اتوماسیون و بهینه سازی که توسط اینترنت اشیا فراهم می شود، بهره مند شوند.

تولید

IoT می تواند موجب تحقق یکپارچه سازی بدون مشکل دستگاه های تولیدی مختلف که دارای قابلیت های تشخیص، شناسایی، پردازش، ارتباط، به کار اندازی و شبکه ای هستند، شود. چنین فضای سایبر-فیزیکی هوشمند و یکپارچه ای، راه را برای فرصت های جدید تولید در بازار باز می کند. کنترل و مدیریت تحت شبکه دستگاه های تولیدی، مدیریت دارایی ها و وضعیت ها یا کنترل فرآیند تولید، همه باعث می شوند تا IoT به قلمرو کاربرد های صنعتی و تولید هوشمند نیز وارد شود. سیستم های هوشمند IoT امکان تولید سریع محصولات جدید، پاسخ پویا به تقاضا برای کالا، بهینه سازی آنی تولید و شبکه های زنجیره تامین را از طریق شبکه کردن ماشین آلات، حسگر ها و سیستم های کنترل در کنار یکدیگر فراهم می کند.

سیستم های کنترل دیجیتال برای اتوماسیون کنترل فرآیند ها و ابزار های اپراتوری و سیستم های اطلاعات خدمت که برای بهینه سازی امنیت و ایمنی کارخانه ها به کار می روند همه در قلمرو IoT قرار می گیرند. اما این زمینه حیطه خودش را از طریق نگهداری و تعمیرات پیش گویانه، ارزیابی های آماری و اندازه گیری ها که همه با هدف افزایش قابلیت اطمینان پذیری انجام می شوند، به مدیریت دارایی نیز گسترش می دهد. سیستم های هوشمند مدیریت صنعتی را می توان با شبکه های هوشمند (Smart Grid) نیز یکپارچه سازی کرد تا بدین ترتیب بتوان از بهینه سازی مصرف انرژی به صورت آنی بهره مند شد. اندازه گیری ها، کنترل های خودکار، بهینه سازی کارخانه، مدیریت ایمنی و بهداشت و سایر کارکرد ها، همه از طریق تعداد زیادی حسگر شبکه شده فراهم می شوند.

واژه اینترنت اشیا صنعتی (IIoT)، اغلب در صنایع تولیدی مورد استفاده قرار می گیرد و به زیرمجموعه صنعتی IoT اشاره دارد. IIoT در تولید می تواند به حدی ارزش کسب و کار تولید کند که در نهایت به چهارمین انقلاب صنعتی منجر شود که به آن صنعت ۴.۰ گفته می شود. تخمین زده می شود که در آینده، شرکت های موفق بتوانند با استفاده از اینترنت اشیا درآمد خود را افزایش دهند. این کار از طریق ایجاد مدل های کسب و کار جدید و بهبود بهره وری، بهره برداری از تجزیه و تحلیل ها برای خلق نوآوری ها و دگرگون کردن نیروی کار انجام می شود. رشد احتمالی ناشی از پیاده سازی IIoT، تا سال ۲۰۳۰، ۱۲ هزار میلیارد دلار از تولید ناخالص داخلی جهان را ایجاد خواهد کرد.

اگرچه اتصال به اینترنت و به دست آوردن اطلاعات برای IIoT ضروری هستند اما نباید به عنوان هدف در نظر گرفته شوند بلکه باید به عنوان مبنا و مسیری برای رسیدن به چیزی بزرگ تر به آن ها نگاه شود. از میان همه تکنولوژی ها، نگهداری و تعمیرات پیش گویانه، نسبتا جذاب تر به نظر می رسد زیرا می توان آن را بر روی دارایی ها و سیستم های مدیریتی فعلی نیز پیاده سازی کرد. هدف سیستم های نگهداری هوشمند، کاهش زمان خرابی های غیرمنتظره و افزایش بهره وری است. به واقعیت تبدیل کردن این موضوع به تنهایی تا ۳۰ درصد از هزینه های تعمیر و نگهداری را کاهش خواهد داد. تجزیه و تحلیل کلان داده های صنعتی نقش کلیدی در تعمیر و نگهداری پیش گویانه دارایی های تولیدی خواهد داشت. البته این تنها قابلیت کلان داده های صنعتی نیست. سیستم های سایبر-فیزیکی(CPS)، تکنولوژی اصلی کلان داده های صنعتی است و در واقع، رابطی بین انسان و دنیای مجازی خواهد بود. سیستم های سایبر- فیزیکی را می توان با استفاده از معماری 5C(اتصال، تبدیل، سایبر، شناخت و پیکربندی) طراحی کرد. این سیستم ها داده های جمع آوری شده را به اطلاعاتی که می توان بر مبنای آن ها عمل کرد، تبدیل می کند و در نهایت، برای بهینه سازی فرآیند ها در دارایی های فیزیکی مداخله می کند.

سیستمی هوشمند با قابلیت استفاده از IoT برای چنین مواردی در سال ۲۰۰۱ پیشنهاد شد و در ادامه در سال ۲۰۱۴ توسط مرکز تحقیقاتی صنعتی/دانشگاهی بنیاد ملی علوم آمریکا برای سیستم های نگهداری هوشمند (IMS) در دانشگاه سینسیناتی، در نمایشگاه IMTS 2014 در شیکاگو، بر روی یک اره نواری در معرض نمایش قرار گرفت. اره های نواری لزوما گران نیستند اما هزینه تسمه اره های نواری بسیار زیاد است زیرا بسیار سریع خراب می شوند. با این وجود، بدون استفاده از ابزار های تشخیص و تجزیه و تحلیل ها هوشمند، تنها با استفاده از تجربه می توان تخمین زد که چه زمانی تسمه اره نواری پاره می شود. سیستم پیش بینی خرابی توسعه یافته شده می تواند میزان از بین رفتن تسمه اره نواری را تشخیص داده و آن را زیر نظر بگیرد(حتی در حالتی که وضعیت در حال تغییر باشد) و بهترین زمان برای تعویض تسمه را به کاربر پیشنهاد دهد. این کار تجربه کاربری و ایمنی اپراتور را به طرز چشمگیری بهبود می بخشد و در نهایت منجر به صرفه جویی در هزینه ها می شود.

اینترنت اشیا در کشاورزی

کاربرد های مختلفی از IoT در کشاورزی وجود دارد که برای نمونه می توان به جمع آوری داده در مورد دما، بارش، رطوبت، سرعت باد، آلودگی به آفات و محتوای خاک اشاره کرد. از این داده ها می توان برای خودکارسازی روش های کشاورزی، گرفتن تصمیمات آگاهانه برای بهبود کیفیت و کمیت محصولات، به حداقل رساندن ریسک و مواد زائد و کاهش زحمت لازم برای مدیریت محصولات اشاره کرد. برای نمونه، در حال حاضر کشاورزان می توانند دما و رطوبت خاک را از راه دور زیر نظر بگیرند و یا حتی داده های به دست آمده از طریق IoT را برای افزایش دقت برنامه های حاصلخیزی خاک مورد استفاده قرار دهند.

مدیریت انرژی

تعداد بسیار زیادی از دستگاه های مصرف کننده انرژی(کلید ها، پریز های برق، لامپ های حبابی، تلویزیون ها و…) قابلیت اتصال به اینترنت دارند که به آن ها اجازه می دهد تا با شرکت های تولید و توزیع برق ارتباط برقرار کرده و به این ترتیب، میزان تولید برق و مصرف انرژی را متعادل کرده و به طور کلی مصرف انرژی را بهینه سازی کنند. این دستگاه ها قابلیت کنترل از راه دور توسط کاربران و یا مدیریت از مرکز از طریق یک رابط ابری را دارند و امکان استفاده از کارکرد هایی مانند برنامه ریزی(روشن یا خاموش کردن از راه دور دستگاه های گرمایشی، کنترل اجاق گاز ها، تغییر وضعیت روشنایی و …) را فراهم می کنند. شبکه هوشمند یکی از کاربرد های IoT در سمت شرکت های توزیع برق است؛ سیستم ها اطلاعات مربوط به برق را جمع آوری کرده و با استفاده از آن ها، بازدهی تولید و توزیع برق را افزایش می دهند. با استفاده از زیر ساخت های کنتور های پیشرفته(کنتور های هوشمند) که به اینترنت متصل هستند، شرکت های تولید و توزیع برق نه تنها از مصرف کنندگان اطلاعات جمع آوری می کنند بلکه  می توانند دستگاه های خودکارسازی توزیع برق مانند ترانسفورمر ها را نیز مدیریت کنند.

نظارت بر محیط زیست

کاربرد های نظارتی IoT بر روی محیط زیست اغلب شامل استفاده از حسگر ها برای کمک به محافظت از محیط زیست از طریق نظارت بر کیفیت آب یا هوا، شرایط جوی و خاک و یا حتی زیر نظر گرفتن جابجایی حیات وحش و تغییرات محیط زندگی آن ها است. توسعه دستگاه های با منابع محدود که به اینترنت متصل هستند بدان معناست که خدمات اضطراری می توانند از کاربرد های دیگر،‌ مانند سیستم های هشدار زلزله و سونامی استفاده کنند تا کمک رسانی را به صورت موثرتری انجام دهند. دستگاه های IoT در این نوع کاربرد، معمولا منطقه جغرافیایی وسیعی را تحت پوشش قرار می دهند و همچنین قابلیت حرکت داده شدن را نیز دارند. این عقیده وجود دارد که استاندارد سازی که IoT برای زمینه تشخیص بی سیم به همراه می آورد می تواند آن را متحول کند.

اتوماسیون ساختمان و خانه

در زمینه اتوماسیون خانگی و اتوماسیون ساختمان، از دستگاه های IoT می توان برای نظارت و کنترل بر روی سیستم های مکانیکی،‌ برقی و الکترونیکی که در انواع مختلفی از ساختمان ها(عمومی یا خصوصی، صنعتی، موسسات یا مسکونی) استفاده کرد. در این رابطه، سه موضوع اصلی در ادبیات موضوع مورد بررسی قرار گرفته است:

  • یکپارچه سازی اینترنت با سیستم های مدیریت انرژی ساختمان به منظور ایجاد “ساختمان های هوشمند” که از اینترنت اشیا و از نظر مصرف انرژی پر بازده هستند
  • ابزار احتمالی برای نظارت آنی به منظور کاهش مصرف انرژی و نظارت بر رفتار افراد داخل ساختمان
  • یکپارچه سازی دستگاه های هوشمند در محیط ساخته شده و چگونگی استفاده از آن ها در کاربرد های آتی

استفاده در مقیاس کلان شهر ها

در حال حاضر، چندین مورد از استفاده بزرگ مقیاس از IoT برنامه ریزی شده یا در حال اجرا است. این کار امکان مدیریت بهتر شهر ها و سیستم ها را برای ما فراهم می کند. برای مثال، شهر  Songdo در کره جنوبی، در نوع خود اولین شهر هوشمند کاملا مجهز و تماما متصل به شمار می رود که به تدریج در حال ساخته شدن است و  تا ماه ژوئن ۲۰۱۸، حدود ۷۰ درصد بخش تجاری آن ساخته شده است. بسیاری از بخش های این شهر به گونه ای برنامه ریزی شده که با اتصال به اینترنت، به صورت خودکار عمل کرده و نیازی به مداخله انسان ندارند یا این مداخله بسیار ناچیز است.

یکی دیگر از موارد استفاده، پروژه ای در حال اجرا در سانتاندر اسپانیا است. برای این پروژه،‌ دو رویکرد اتخاذ شد. در این شهر ۱۸۰۰۰۰ نفری، تاکنون ۱۸۰۰۰ نفر اپلیکیشن شهر برای گوشی های هوشمند را دانلود کرده اند. این اپلیکیشن به ۱۰۰۰۰ حسگر متصل است و امکان استفاده از خدماتی مانند جستجوی جای پارک، نظارت بر شرایط محیطی، صورت جلسه دیجیتال شهر و کاربرد های دیگر را فراهم می کند. در این مورد، از اطلاعات زمینه ای شهر استفاده شده تا بازرگانان و تجار بتوانند از طریق یک مکانیزم پیشنهادات لحظه ای بر مبنای رفتار شهر که هدفش بیشینه کردن اثر هر یک از نوتیفیکیشن ها(اعلانات) است، از مزایای آن بهره مند شوند.

از دیگر نمونه های استفاده بزرگ مقیاس که در حال حاضر در حال ساخت هستند می توان به شهر دانش  Sino-Singapore Guangzhou اشاره کرد که در سن خوزه ایالت کالیفرنیا بر روی بهبود کیفیت هوا و آب، کاهش آلودگی های صوتی و افزایش بهره وری وسایل حمل و نقل کار کند و در بخش غربی سنگاپور در زمینه مدیریت هوشمند ترافیک فعالیت می کند. شرکت فرانسوی Sigfox در سال ۲۰۱۴ شروع به احداث یک شبکه بی سیم داده باند فوق باریک در منطقه خلیج سان فرانسیسکو کرد و به اولین کسب و کاری تبدیل شد که چنین پیاده سازی را در خاک ایالات متحده انجام دهد. در ادامه اعلام شد که این شرکت تا پایان سال ۲۰۱۶، در مجموع ۴۰۰۰ ایستگاه پایه(بی تی اس) که ۳۰ شهر را تحت پوشش خود در می آورند احداث می کند. کاری که این شرکت را به بزرگ ترین ارائه دهنده پوشش IoT در آمریکا تبدیل می کند.

یکی دیگر از مثال های استفاده در مقیاس بزرگ، شرکت حمل و نقل New York Waterways در شهر نیویورک است که تمامی کشتی های این شهر را به اینترنت متصل کرده تا بتواند بر آن ها به صورت زنده و در همه زمان ها نظارت کند. این شبکه توسط شرکت Fluidmesh، که یک شرکت توسعه شبکه های بی سیم برای کاربرد های حیاتی واقع در شیکاگو است، طراحی و اجرا شد. شبکه NYWW در حال حاضر مناطق Hudson River، East River و Upper New York Bay را تحت پوشش قرار داده است. با کمک این شبکه بی سیم، NY Waterway می تواند ناوگان خود و مسافران را به طریقی که قبلا میسر نبود، کنترل کند. کاربرد های جدید در این زمینه می توانند شامل امنیت،‌ مدیریت انرژی و ناوگان، صفحه نمایش های دیجیتالی، وای-فای عمومی، بلیت های غیرکاغذی و موارد دیگر باشند.


سایر زمینه های کاربرد:

بهداشت و پزشکی

چشم انداز آینده این گونه به نظر می رسد که به زودی، شما میزان فعالیت ورزشی، ضربان قلب، فعالیت های مختلف و سایر داده های ضروری که توسط تلفن همراهتان جمع آوری می شوند را با پزشکتان به اشتراک خواهید گذاشت. “مراقبت های بیشتر و بیشتری در بیرون از بیمارستان ها و کلینیک ها ارائه می شود”. این بدان معناست که با افزایش تعداد بیمارانی که در خانه، یا در خانه های سالمندان و یا در سایر مراکز از آن ها مراقبت می شود، دستگاه های قابل حمل، از تلفن های هوشمند گرفته تا دستگاه های نظارتی، اهمیت فوق العاده ای پیدا خواهند کرد. از دستگاه های IoT می توان برای نظارت بر حال بیمار از راه دور و یا سیستم اعلانات اضطراری استفاده کرد. این دستگاه های نظارت بر سلامتی می توانند بازه گسترده ای را، از دستگاه های کنترل فشار خون و ضربان قلب گرفته تا دستگاه های پیشرفته که می توانند عملکرد دستگاه های قرار گرفته در بدن انسان، مانند دستگاه تنظیم کننده ضربان قلب، مچ بند های الکترونیکی Fitbit یا سمعک های پیشرفته را کنترل کنند، شامل می شود. برخی از بیمارستان ها شروع به استفاده از تخت خواب های هوشمند کرده اند که می توانند زمانی که بیمار بر روی آن ها خوابیده و یا زمانی که قصد بلند شدن از روی تخت را دارد، تشخیص دهند. این تخت ها همچنین می توانند خود را به صورت خودکار تنظیم کرده تا بدون نیاز به تنظیم دستی توسط پرستاران، فشار و تکیه گاه مناسب به بیمار اعمال شود. یکی از گزارش های شرکت Goldman Sachs در سال ۲۰۱۵، به این نکته اشاره می کند که دستگاه های سلامتی که از اینترنت اشیا استفاده می کنند می توانند سالانه تا ۳۰۰ میلیارد دلار در هزینه های مربوط به خدمات درمانی صرفه جویی کند. این کار از طریق افزایش درآمد و کاهش هزینه های مربوط به این بخش انجام می شود. حتی تحقیقات اخیر، از راهکار های IoT برای مصارف بهداشتی و درمانی به عنوان “اینترنت اشیا پزشکی” یاد می کنند.

همچنین می توان حسگر های مخصوصی را در محل زندگی افراد تعبیه کرد که سلامتی و وضعیت کلی افراد مسن را زیر نظر داشته باشند و همچنین از رسیدن درمان مناسب و کافی به آن ها و یا کمک به افرادی که قابلیت حرکت خود را از دست داده اند اطمینان حاصل کنند. سایر دستگاه های مصرفی مانند ترازو های متصل به اینترنت یا ابزار های پوشیدنی نظارت بر ضربان قلب، که از آن ها برای تبلیغ سالم زندگی کردن استفاده می شود نیز به لطف IoT به واقعیت تبدیل شده اند. پلتفرم های IoT نظارت بر سلامتی انتها به انتها نیز برای بیماران باردار یا کسانی که از بیماری های مزمن رنج می برند در دسترس هستند و به پزشکان اجازه می دهند تا علائم حیاتی و نیاز های دارویی آن ها را زیر نظر بگیرند.

شرکت DEKA، که کار اصلی آن تولید اندام مصنوعی است، توانسته دست مصنوعی تولید کند که با باتری کار می کند و از میو الکتریسیته استفاده می کند. این دستگاه مجموعه حس های گروه های عضلانی را به کنترل حرکتی تبدیل می کند و با الهام از لوک اسکای واکر( از جنگ ستارگان)، دست لوک نام گذاری شده است.

مراقبت از سالمندان

یکی از کاربرد های کلیدی خانه هوشمند، کمک به افراد معلول یا سالمندان است. این سیستم های خانگی از تکنولوژی های کمکی برای برطرف کردن ناتوانی های مشخص مالک دستگاه استفاده می کنند. کنترل صوتی می تواند به کاربران در زمینه محدودیت های بینایی و حرکتی کمک کند. در عین حال، سیستم های هشدار را می توان به صورت مستقیم به کاشت های حلزونی که برای افراد با معلولیت های شنوایی استفاده می شوند، متصل کرد. همچنین این دستگاه ها را می توان به قابلیت های امنیتی اضافی نیز مجهز کرد. این قابلیت ها شامل حسگر هایی هستند که شرایط اضطراری پزشکی مانند از دست دادن تعادل یا تشنج را تشخیص می دهند. استفاده از تکنولوژی خانه هوشمند به این طریق، می تواند آزادی و کیفیت زندگی بیشتری را در اختیار افراد بگذارد.

ملاحظات مربوط به اندازه

اینترنت اشیا ۵۰ تا ۱۰۰ هزار میلیارد شی را رمزنگاری کرده و حرکت آن ها را ردیابی خواهد کرد. انسان هایی که در محیط های شهری نقشه برداری می شوند هر کدام توسط ۱۰۰۰ تا ۵۰۰۰ شی قابل ردیابی محصور شده اند. در سال ۲۰۱۵، ۸۳ میلیون دستگاه هوشمند در خانه های مردم وجود داشت. این عدد تا سال ۲۰۲۰ به ۱۹۳ میلیون افزایش خواهد یافت و قطعا در آینده نزدیک نیز به رشد خود ادامه خواهد داد.

تعداد دستگاه های با قابلیت اتصال به اینترنت، از سال ۲۰۱۶ تا سال ۲۰۱۷، ۳۱ درصد افزایش یافت و به ۴/۸ میلیارد دستگاه رسید.


تکنولوژی های لازم برای اینترنت اشیا

تکنولوژی های زیادی وجود دارند که امکان استفاده از IoT را فراهم می کنند. یکی از موارد ضروری برای این زمینه، شبکه مورد استفاده برای برقراری ارتباط بین دستگاه های یک IoT است. این نقش توسط تکنولوژی های مختلف بی سیم یا باسیم  ایفا می شود.

آدرس پذیری

ایده اولیه Auto-ID Center بر مبنای برچسب های RFID و شناسایی منحصر به فرد از طریق کد الکترونیکی محصول است اما این ایده به اشیا دارای آدرس IP یا URI تکامل پیدا کرده است. دیدگاه دیگر، که از دنیای وب معنایی می آید بر تبدیل همه اشیا( نه فقط اشیا الکترونیکی، هوشمند یا RFID دار) به حالت آدرس پذیر از طریق پروتکل های نام گذاری موجود مانند URI، تمرکز می کند. اشیا خودشان صحبت نمی کنند اما واسطه های دیگر مانند سرور های متمرکز قدرتمند که برای مالکان انسانیشان عمل می کنند می توانند آن ها را مخاطب قرار دهند. یکپارچه سازی با اینترنت به این مفهوم اشاره می کند که دستگاه ها از یک آدرس IP به عنوان شناساگر منحصر به فرد استفاده خواهند کرد. با توجه به فضای آدرس دهی محدود IPv4( که امکان داشتن ۳/۴ میلیارد آدرس منحصر به فرد را فراهم می کند)، اشیا موجود در IoT باید از نسل بعدی پروتکل اینترنت IPv6 استفاده کنند تا بتوانند خود را با فضای آدرس دهی بسیار بزرگ مورد نیاز هماهنگ کنند. علاوه بر این، دستگاه های اینترنت اشیا از پیکر بندی خودکار آدرس به صورت stateless که در IPv6 وجود دارد نیز بهره می برند زیرا این حالت، سربار پیکربندی بر روی میزبان و فشرده سازی 6LoWPAN را کاهش خواهد داد. در واقع، تا حد زیادی می توان گفت آینده اینترنت اشیا بدون پشتیبانی IPv6 ممکن نخواهد بود و در نتیجه، استفاده جهانی از IPv6در سال های آتی، برای توسعه موفقیت آمیز IoT در آینده ضروری خواهد بود.

وایرلس کوتاه برد

  • شبکه مش بلوتوث- مشخصاتی که شبکه مش متفاوتی را با تعداد گره های بیشتر و لایه کاربرد استانداردسازی شده نسبت به Bluetooth Low Energy ایجاد می کند
  • Li-Fi – تکنولوژی ارتباطات بی سیم که شبیه به استاندارد Wi-Fi است اما از ارتباطات نور مرئی برای افزایش پهنای باند استفاده می کند
  • NFC – پروتکل های ارتباطی که به دو دستگاه الکترونیکی اجازه می دهند تا در فاصله ۴ سانتی متری با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
  • QR Code ها و بارکد ها – برچسب های نوری که توسط ماشین ها قابل خوانده شدن هستند و اطلاعاتی را در مورد کالایی که به آن متصل هستند در خود ذخیره کرده اند.
  • RFID – تکنولوژی که از میدان های الکترومغناطیسی برای قرائت داده های ذخیره شده در برچسب های تعبیه شده در کالا های مختلف استفاده می کند
  • Thread- پروتکل شبکه ای بر مبنای استاندارد IEEE 802.15.4، شبیه به ZigBee و دارای قابلیت آدرس پذیری IPv6
  • پروتکل امنیت لایه انتقال- پروتکل امنیتی شبکه
  • Wi-Fi – تکنولوژیی برای شبکه های محلی بر مبنای استاندارد  IEEE 802.11 که در آن دستگاه ها می توانند از طریق یک اکسس پوینت مشترک یا به صورت مستقیم و بدون واسطه با یکدیگر ارتباط برقرار کنند
  • Z-Wave – پروتکل ارتباطی که امکان انتقال اطلاعات با برد و تاخیر زمانی کم را در نرخ ها و مصرف توان کمتری نسبت به Wi-Fi فراهم می کند. از این پروتکل عمدتا برای اتوماسیون خانگی استفاده می شود
  • ZigBee- پروتکل های ارتباطی برای شبکه های شخصی که بر مبنای استاندارد  IEEE 802.15.4 طراحی شده و دارای توان مصرفی کم، نرخ انتقال داده کم، هزینه کم و توان عملیاتی بالا

وایرلس میان برد

  •  HaLow- حالت تغییر یافته استاندارد Wi-FI که برد بیشتری را برای ارتباطات با توان مصرفی کم و با نرخ انتقال پایین فراهم می کند
  • LTE-Advanced- مشخصات ارتباطی با سرعت بالا که برای شبکه های تلفن همراه استفاده می شود. این مشخصات تغییراتی را در استاندارد LTE ایجاد می کند که باعث افزایش برد، توان عملیاتی بیشتر و تناخیر زمانی کمتر می شود

وایرلس دوربرد

  • LPWAN – شبکه های بی سیم که به گونه ای طراحی شده اند که امکان ارتباطات دور برد با نرخ انتقال داده پایین را فراهم می کنند و توان و هزینه های مورد نیاز برای انتقال اطلاعات را کاهش می دهند. از جمله تکنولوژی ها و پروتکل های  LPWAN می توان به موارد روبرو اشاره کرد: LoRaWan, Sigfox, NB-IoT, Weightless
  • VSAT – تکنولوژی ارتباطات ماهواره ای با استفاده از دیش های کوچک برای داده های باند باریک و پهن باند
  • Wi-Fi دور برد

ارتباط سیمی

  • Ethernet – استاندارد شبکه با کاربرد عمومی که از زوج به هم تابیده و فیبر نوری به همراه هاب ها و سوییچ های شبکه استفاده می کند
  • MoCA – مشخصاتی که امکان توزیع ویدئو های HD و محتوا را در سرتاسر خانه فراهم می کند. این کار از طریق کابل های کواکسیال موجود انجام می شود.
  • PLC – تکنولوژی ارتباطی که از سیم کشی الکتریکی برای انتقال توان و داده ها استفاده می کند. مشخصاتی مانند HomePlug یا  G.hn از PLC برای شبکه کردن دستگاه های IoT استفاده می کنند

موانع استفاده از IoT

نبود قابلیت همکاری و واضح نبودن گزاره ارزش

با وجود اعتقاد مشترک به پتانسیل IoT، رهبران صنعتی و مصرف کنندگان برای استفاده بیشتر از آن با موانعی مواجه هستند. مایک فارلی در مجله فوربز معتقد است که اگرچه راهکار های IoT برای استفاده کنندگان اولیه جذاب است، اما آن ها فاقد قابلیت همکاری یا موارد استفاده واضح برای کاربران نهایی هستند. تحقیقی که توسط شرکت اریکسون در زمینه میزان استفاده از IoT در بین شرکت های دانمارکی انجام شد نشان می دهد بسیاری از آن ها در مشخص کردن این که ارزش IoT برای آن ها  دقیقا در چه چیزی است، ناتوان هستند.

نگرانی های حریم خصوصی و امنیتی

بنا به تحقیق اخیر که توسط  Noura Aleisa و Karen Renaud در دانشگاه گلاسکو انجام شد،‌ “پتانسیل اینترنت اشیا برای نقض آشکار حریم خصوصی یک نگرانی به شمار می رود” و بیشتر تحقیقات “به صورت نامتوازن بر نگرانی های امنیتی IoT متمرکز شده اند”. در میان “راهکار های پیشنهاد شده در زمینه تکنولوژی های مورد استفاده آن ها و میزانی که اصول مبنایی حریم خصوصی را رعایت می کنند” تنها چند مورد عملکرد کاملا رضایت بخشی داشتند. Louis Basenese، مدیر سرمایه گذاری در  Wall Street Daily، از عدم توجه صنعت به مسائل امنیتی انتقاد کرده است:

“با وجود هک های بزرگ و هشدار دهنده، تولید کنندگان دستگاه ها رویکرد خود را تغییر نداده اند و به جای امنیت بر سوددهی متمرکز شده اند. مصرف کنندگان باید تماما بر روی داده های جمع آوری شده کنترل داشته باشند به طوری که حتی بتوانند در صورات انتخاب، تمام داده های خود را پاک کنند…بدون تضمین های حفظ حریم خصوصی، استفاده گسترده از اینترنت اشیا اتفاق نخواهد افتاد.”

در دنیای پسا-اسنودن با افشاگری های جاسوسی گسترده، مصرف کنندگان به محافظت حریم خصوصی خود توجه بیشتری می کنند و می خواهند تا قبل از خرید آن ها،‌ دستگاه های IoT برای پیدا کردن آسیب پذیری های احتمالی امنیتی و نقض حریم خصوصی زیر نظر گرفته شوند. بنا به نظرسنجی مصرف کننده های دیجیتالی شرکت Accenture،‌ که در آن ۲۸۰۰۰ مصرف کننده در ۲۸ کشور مختلف در زمینه استفاده شان از تکنولوژی مورد پرسش قرار گرفتند، “امنیت از یک مشکل ناخوشایند به مانع اصلی و علت ترک دستگاه ها و خدمات اینترنت اشیا توسط مصرف کنندگان تبدیل شده است.” همچنین این نظر سنجی نشان داد “از بین مصرف کنندگانی که از حملات هکر ها آگاهی داشتند و همچنین مالک دستگاه های IoT بودند یا قصد داشتند در ۵ سال آینده مالک آن ها شوند،  ۱۸ درصد تصمیم گرفتند استفاده از این خدمات را تا زمانی که تضمین کافی در زمینه امنیتی دریافت کنند، متوقف کنند.” این بدان معناست که مصرف کنندگان امروزه بیشتر درک می کنند که خطرات ناشی از نقض حریم خصوصی و تهدیدات امنیتی بسیار بیشتر از گزاره ارزش دستگاه های IoT است و ترجیح می دهند تا خرید یا اشتراک اینگونه کالا ها و خدمات را به تاخیر بیندازند.

ساختار های نظارتی سنتی

تحقیق شرکت اریکسون در زمینه استفاده از اینترنت اشیا در بین شرکت های دانمارکی به تضاد بین IoT و ساختار های نظارتی سنتی شرکت ها اشاره می کند. “علت این تضاد این است که IoT هنوز دارای عدم قطعیت ها و فقدان پیشینه تاریخی است.” از میان پاسخ دهندگان به این نظرسنجی، ۶۰ درصد اعلام کردند که “باور ندارند دارای توانمندی های سازمانی باشند” و ۷۵ درصد اعلام کردند که” فاقد فرآیند های لازم برای استفاده از فرصتی به نام IoT هستند.” این امر منجر به نیاز به درک فرهنگ سازمانی به منظور تسهیل فرآیند های طراحی سازمانی و آزمایش اقدامات جدید مربوط به مدیریت نوآوری شده است. فقدان رهبری دیجیتال در عصر دیجیتال نوآوری و استفاده از IoT را با مشکل مواجه کرده تا جایی که بسیاری از شرکت ها، با وجود عدم قطعیت موجود، “منتظر بودند تا پویایی بازار خودش را نشان دهد” یا اقدامات آتی در زمینه IoT در انتظار ” حرکت رقبا، کشش مشتریان یا نیاز های مقرراتی” بود. برخی از این شرکت ها در معرض خطر کداک شدن(کداک در زمان عکاسی فیلمی(آنالوگ) پیشتاز بازار بود تا این که اختلال دیجیتال با ورود عکس های دیجیتال، بازار را از دست آن ها خارج کرد) و ناتوانی در دیدن “نیرو های مخربی که بر صنعت آن ها تاثیر می گذارد” و “پذیرش حقیقی مدل های کسب و کار جدید که این تغییرات مخرب به همراه می آورند” قرار دارند. اسکات آنتونی در مجله Harvard Business Review می نویسد کداک دوربین دیجیتال را ابداع کرد، در این تکنولوژی سرمایه گذاری کرد و حتی متوجه شد که عکس ها به صورت آنلاین به اشتراک گذاشته خواهند شد اما در نهایت درک نکرد که اشتراک آنلاین عکس ها، نه به عنوان راهی برای گسترش کسب و کار چاپ عکس بلکه خودکسب و کار جدیدی به شمار می رود.

برنامه ریزی کسب و کار و مدل ها

بنا به تحقیقی که در سال ۲۰۱۸ انجام گرفت، ۷۰ تا ۷۵ درصد موارد استفاده از IoT در مرحله پایلوت یا نمونه اولیه گیر کرده اند و نتوانسته اند به مقیاس اصلی برسند که بخشی از مربوط به نبود برنامه ریزی کسب و کار است.

تحقیقات در ادبیات موضوع و پروژه های IoT نشان از برجستگی نامتوازن تکنولوژی در پروژه های IoT دارد که اغلب به جای این که در زمینه نوآوری مدل های کسب و کار تمرکز کنند، اغلب بر مبنای مداخلات تکنولوژیکی به جلو حرکت می کنند.

 

پایان مقاله.
منابع و الهامات : مدیا سافت.