اینترنت اشیا (IoT) چیست و چگونه کار می کند؟

در طی سال های گذشته دستگاه های هوشمند IoT بیشتر از همه در دنیای فناوری مورد توجه قرار گرفته‌اند. اما اینترنت اشیا چگونه کار می کند و چه تاثیری بر زندگی ما خواهد گذاشت؟

تسترهای هوشمند، دماسنج‌ و قلاده‌های سگ تنها چند نمونه از اشیا هستند که هر روزه تعداد زیادی از آن‌ها به عنوان اینترنت اشیا به وب متصل می‌شوند. از طرف دیگر دستگاه‌ها و اشیایی که در کارخانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند با اتصال به اینترنت می‌توانند چهارمین انقلاب صنعتی بشر را رقم بزنند. کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند تا سال 2025 بیش از 40 میلیارد دستگاه به اینترنت اشیا متصل شوند. با توجه به اهمیت بالای این موضوع، سوال مهمی که باید پاسخ آن را بدانیم این است که اینترنت اشیا چگونه کار می کند؟

در این مقاله پلازا به تمامی نکاتی که باید در مورد این دنیای جدید که هر روزه به تعداد اعضای آن افزوده می‌شود بدانید، خواهیم پرداخت.

فهرست مطالب

اینترنت اشیا چیست و چگونه کار می کند؟

اینترنت اشیا یا IoT، به میلیاردها دستگاه‌هایی که در حال حاضر به اینترنت متصل هستند و همزمان به جمع‌آوری و اشتراک‌گذاری داده نیز مشغول هستند گفته می‌شود. امروزه به‌لطف عرضه تراشه‌های کامپیوتری بسیار ارزان‌قیمت، می‌توان تمام اشیا از یک قرص گرفته تا یک هواپیما را به اینترنت اشیا متصل کرد.

با اتصال اشیا به اینترنت و همچنین اضافه کردن سنسورهای مختلف به آن‌ها، شما می‌توانید هر وسیله‌ای را هوشمندسازی کرده و این امکان را برایش فراهم کنید تا بتواند به‌صورت لحظه‌ای، به تبادل داده مشغول شود. اینترنت اشیا در واقع دنیای دیجیتال را به دنیای حقیقی متصل کرده و در نتیجه می‌تواند زندگی روزمره ما را هوشمندتر کند.

معماری اینترنت اشیا و معرفی لایه‌های آن

اینترنت اشیا به‌طور کلی دارای 4 مرحله یا لایه مختلف است:

• سنسورها: این لایه اولین لایه معماری اینترنت اشیا است و وظیفه آن جمع‌آوری داده از سنسورهای مختلف متصل به دستگاه است. اطلاعاتی مثل دما، رطوبت، میزان نور و صدا و دیگر پارامترها از جمله داده‌هایی هستند که از طریق سنسورها جمع‌آوری می‌شوند.
• شبکه: لایه شبکه وظیفه برقراری ارتباط میان دستگاه‌های مختلف در اینترنت اشیا را بر عهده دارد. در این لایه شاهد پروتکل‌ها و فناوری‌های مختلفی هستیم که امکان اتصال دستگاه‌ها به یکدیگر را فراهم می‌کنند. برای مثال در حال حاضر از شبکه‌های وای‌فای یا 5G برای اتصال دستگاه‌های اینترنت اشیا استفاده می‌شود.
• پردازش داده‌ها: در این لایه سخت افزار و نرم افزار با همکاری با یکدیگر به دریافت داده‌های خام از اشیا متصل به اینترنت می‌پردازند. این داده‌ها در ادامه با استفاده از سیستم‌های مربوطه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و تبدیل به داده‌های کاربردی می‌شوند.
• لایه اجرایی: لایه اجرایی آخرین لایه اینترنت اشیا و همان لایه‌ای است که کاربران با آن سر و کار دارند. در این لایه شما به امکانات و قابلیت‌های مختلف برای کنترل دستگاه‌های متصل به اینترنت اشیا دسترسی دارید. برای مثال اپلیکیشن‌هایی که با آن‌ها دستگاه‌های متصل به اینترنت را کنترل می‌کنید جزو همین لایه هستند. در این لایه شما همچنین می‌توانید به اطلاعات مختلفی از این دستگاه‌ها دسترسی پیدا کنید. مثلا اگر یک ماشین ظرفشویی را به اینترنت اشیا وصل کرده باشید، در این لایه می‌توانید ببینید ماشین در حال حاضر در کدام مرحله از شستن ظروف است و دقیقا در چه زمانی کارش تمام خواهد شد.

تاریخچه رشد و تکامل IoT

ایده افزودن سنسورها به اشیا ابتدا در دهه‌های 80 و 90 میلادی به‌طور جدی مطرح شد. اما از آنجایی که در آن زمان فناوری لازم برای پیشبرد چنین ایده‌ی در دسترس نبود، اینترنت اشیا پیشرفت بسیار محدودی داشت و تنها چند نمونه اولیه از دستگاه های هوشمند IoT مثل یک دستگاه فروش خودکار متصل به اینترنت، در دسترس قرار گرفتند. به‌خصوص از آنجایی که در آن زمان تراشه‌های کامپیوتری اندازه بسیار بزرگی داشتند و این امکان وجود نداشت تا آن‌ها را به تمام اشیا متصل کرد.

برای همه‌گیر شدن اینترنت اشیا نیاز به تراشه‌های ارزان با مصرف برق بسیار کم بود تا بتوان با استفاده از آن‌ها، اشیا مختلف را به اینترنت و در نهایت به یکدیگر متصل کرد. از سال 2006 با گسترش تگ‌های RFID که تراشه‌های با مصرف انرژی پایین بوده و امکان برقراری ارتباط به‌صورت بی‌سیم را داشتند، بخشی از این مشکل حل شد. همزمان شاهد گسترش اینترنت ثابت و همراه در کشورهای مختلف جهان نیز بودیم.

اولین مورد استفاده از اینترنت اشیا به‌صورت گسترده در جهان، اضافه کردن تگ‌های RFID به قطعات و لوازم بسیار گران‌قیمت و مهم، با هدف ردیابی موقعیت مکانی آن‌ها از طریق اینترنت بود. اما اکنون با توجه به کاهش هزینه‌های مربوط به اضافه کردن سنسورهای مختلف به اشیا، تقریبا می‌توان هر چیزی را به اینترنت متصل کرد.

نمونه هایی از کاربرد دستگاه های اینترنت اشیا

همانطور که بالاتر گفتیم، شما تقریبا تمام اشیا را می‌توانید به اینترنت متصل و آن‌ها را از این طریق کنترل کنید. برای مثال لامپ‌های هوشمند که این روزها به‌طور گسترده در دسترس هستند، یکی از همین کاربردهای اینترنت اشیا به‌حساب می‌آیند. با استفاده از اپلیکیشن اینترنت اشیا مربوط به آن لامپ، می‌توانید از طریق گوشی و حتی زمانی که در خانه نیستید، آن را خاموش و روشن کنید. اما دستگاه های هوشمند IoT تنها محدود به لامپ نمی‌شوند.

استفاده از اینترنت اشیا در خودرو های هوشمند

متصل کردن خودرو به اینترنت نیز یکی از مهمترین کاربردهای اینترنت اشیا است. شاید از خود بپرسید که اینترنت اشیا در خودروها چگونه کار می کند؟

این مورد بیشتر از همه در خودروهای هوشمند و برقی کاربرد دارد. با اتصال خودرو به اینترنت، تولیدکننده خودرو قادر خواهد بود به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری خودرو خود را از طریق اینترنت منتشر کرده و صاحب خودرو نیز به‌راحتی و مانند آپدیت کردن یک گوشی، خودرو خود را به‌روزرسانی کند. به این ترتیب بدون نیاز به مراجعه به نمایندگی یک خودرو، می‌توانید علاوه بر آپدیت کردن نقشه ناوبری، عملکرد سنسورها و حتی موتور خودرو را نیز بهبود دهید.

برای مثال شرکت تسلا به‌صورت مداوم و با انتشار آپدیت‌ها از طریق اینترنت، توانسته باگ‌های نرم‌افزاری خودروهای خود را در کنار مواردی مثل عملکرد بد باتری و حتی سیستم تعلیق، برطرف کند.

اما علاوه بر آپدیت کردن خودرو، متصل کردن ماشین به اینترنت می‌تواند مزیت‌های بیشتری مثل تجزیه و تحلیل داده‌های عملکردی خودرو و شناسایی قطعات معیوب، پیدا کردن جای پارک با دریافت اطلاعات مربوط به محل پارک دیگر خودروها، دسترسی به محتوای سرگرم‌کننده از طریق کارپلی و اندروید اتو و همچنین اطلاع از ترافیک لحظه‌ای بدون نیاز به گوشی در اختیار شما قرار دهد.

استفاده از اینترنت اشیا در شهرهای هوشمند

از اینترنت اشیا برای هوشمندسازی شهر و سازمان‌ها نیز می‌توان استفاده کرد. برای مثال می‌توان موتور یک هواپیما را به سنسورهای مختلفی متصل کرد و با زیرنظر قرار دادن داده‌های دریافتی از این سنسورها، مطمئن شد که موتور عملکرد ایده‌آلی داشته و هوای شهر را آلوده نمی‌کند.

در سال 2017 شهر لاس‌وگاس با همکاری با کمپانی Cisco و با استفاده از دوربین‌ها و سنسورهای این کمپانی قدم بزرگی به سمت هوشمندسازی برداشت. مدیران این شهر با استفاده از این ابزارها قادر خواهند بود اطلاعاتی مثل ترافیک، مصرف آب، نقاط پرجمعیت، سیستم حمل و نقل شهری، نورپردازی، مدیریت پسماند، امنیت و همچنین پارکینگ در سطح شهر را زیر نظر قرار داده و بسته به این داده‌ها، تصمیماتی برای بهبود کیفیت زندگی در این شهر اتخاذ کنند.

استفاده از اینترنت اشیا در خانه های هوشمند

شبکه های IoT حتما نباید در مقیاس بزرگی مثل یک شهر باشند و خود شما نیز می‌توانید خانه خود را هوشمندسازی کرده و به اینترنت متصل کنید. گذشته از مثال لامپ‌های هوشمند که پیشتر به آن پرداختیم، می‌توانید دیگر اشیا خانه را نیز به اینترنت متصل کرده و آن‌ها را از راه دور کنترل کنید.

برای مثال برخی مدل‌های آیفون‌های تصویری امکان اتصال به اینترنت را دارند. با استفاده از آن‌ها می‌توانید حتی در زمانی که در مسافرت هستید به کسانی که زنگ درب خانه را می‌زنند پاسخ داده و تصویر آن‌ها را نیز از طریق گوشی یا کامپیوتر مشاهده کنید. علاوه بر این اکنون بسیاری از لوازم خانگی برندهای مطرح مثل سامسونگ و ال‌جی با امکان اتصال به اینترنت عرضه می‌شوند؛ برای مثال یک ماشین لباسشویی یا ظرفشویی متصل به اینترنت، از راه دور و از طریق گوشی تلفن همراه قابل کنترل کردن است.

به همین ترتیب دیگر لوازم خانگی مثل کولرهای گازی، یخچال و تلویزیون همگی امکان اتصال به اینترنت و پیوستن به اینترنت اشیا را دارند.

امنیت اینترنت اشیا چگونه تامین می شود؟

تا به اینجا با مزایای فراوانی که اینترنت اشیا دارد آشنا شدیم اما سوال بسیار مهمی که باید به آن پاسخ داد این است که چگونه می‌توانیم از حریم خصوصی خود محافظت کنیم؟ بر اساس یک قانون نانوشته، هر چیزی که به اینترنت متصل باشد را می‌توان هک کرد و محصولاتی که از اینترنت اشیا استفاده می‌کنند نیز از این قانون مستثنی نیستند. برای مثال چندین سال پیش ضعف امنیتی در سیستم‌های اینترنت اشیا شرکت VTech که در زمینه تولید اسباب بازی فعالیت می‌کند، سبب شد هکرها به تصاویر و ویدیوهای کودکانی که از دستگاه‌های این شرکت استفاده می‌کردند دسترسی پیدا کنند.

اگر تمامی محصولاتی که کاربران از آن‌ها استفاده می‌کند به اینترنت متصل شوند، طبیعتا احتمال اینکه کاربران تحت نظارت قرار بگیرند نیز بالا می‌رود. فرضا اگر یک یخچال را به اینترنت وصل کنیم و این یخچال مقدار غذای مصرفی را محاسبه کند، می‌توان غذاهای اضافی را به افرادی که توانایی خرید غذا ندارند داد. اگر یک ساعت هوشمند به تمامی جوانب زندگی فرد احاطه داشته باشد و به شکل مخفیانه به جمع آوری اطلاعات بپردازد چه تضمینی وجود دارد افرادی به این اطلاعات دست پیدا نکرده و از آن بر علیه کاربر استفاده نکنند؟

در حقیقت تا به اینجا توجه بسیار کمی به این که نقاط ضعف فناوری های اینترنت اشیا چیست شده است و بسیاری از دستگاه های هوشمند IoT، حتی در مباحث پایه‌ای مثل رمزگذاری داده‌ها هنگام دریافت یا ارسال آن‌ها، عملکرد ضعیفی داشتند. مشکل زمانی جدی‌تر می‌شود که این نکته را درنظر بگیریم که اشیا متصل به اینترنت امکان دریافت آپدیت‌های امنیتی را ندارند و همیشه در معرض خطر هستند. به همین خاطر است که هکرها مدام در حال هدف قرار دادن دستگاه‌هایی مثل روترها یا وب‌کم‌ها هستند.

از همین رو برخی کشورها مانند بریتانیا با انتشار قواعد و مقرراتی در زمینه اینترنت اشیا تلاش می‌کنند از خطرات این موضوع بکاهند. در بریتانیا براساس قوانین لازم است که هر دستگاه متصل به اینترنت یک رمزعبور منحصر به فرد داشته باشد. با این حال در حال حاضر امنیت اینترنت اشیا یکی از بزرگترین موانعی است بر سر راه گسترش بیشتر این فناوری قرار دارد.

سخن پایانی

در این مطلب به سوال اینترنت اشیا چگونه کار می کند؟ پاسخ دادیم و دیدیم که این فناوری می‌تواند تاثیر بسیار مثبتی بر زندگی روزمره ما داشته باشد. با استفاده از این قابلیت، امکان کنترل لوازم خانگی از راه دور فراهم می‌شود و در مقیاس بزرگ‌تر نیز می‌توان با استفاده از آن به‌شکل بهتری به مدیریت و بهبود سطح رفاه در جامعه پرداخت. البته که نباید از خطراتی که دستگاه های هوشمند IoT دارند نیز غافل شد. نظر شما در مورد این فناوری چیست؟ آیا تاکنون از آن استفاده کرده‌اید؟ دیدگاه‌های خود را در بخش نظرات با ما و سایر کاربران پلازا به‌اشتراک بگذارید.