اینترنت اشیا (IoT)

اینترنت اشیا (IoT) به شبکه ای از دستگاه های فیزیکی متصل به اینترنت گفته می شود که داده ها را جمع آوری، مبادله و پردازش می کنند. این دستگاه ها می توانند هر چیزی از دستگاه های خانگی هوشمند گرفته تا ماشین آلات صنعتی را شامل شوند.

اینترنت اشیا دارای پتانسیل انقلابی در بسیاری از صنایع و بخش های زندگی ما است

تاریخچه اینترنت اشیا

ایده اینترنت اشیا (IoT) از دهه 1970 وجود داشته است. در آن زمان، محققان در حال کار بر روی روش‌هایی برای اتصال دستگاه‌های فیزیکی به یکدیگر بودند. یکی از اولین نمونه‌های اینترنت اشیا دستگاه وندینگ، حاوی قوطی‌های کوکاکولا بود که در دهه 1980 در دانشگاه کارنگی ملون در پیتسبورگ پنسیلوانیا قرار داشت. این دستگاه به یک رایانه متصل بود که می توانست سطح کوکاکولا را در دستگاه بررسی کند و سفارشات را به طور خودکار پر کند.

در دهه 1990، پیشرفت‌های فناوری مانند ظهور شبکه‌های بی‌سیم و ریزپردازنده‌های ارزان‌تر، توسعه اینترنت اشیا را تسهیل کرد. در سال 1999، کوین اشتون، بنیانگذار مرکز Auto-ID در موسسه فناوری ماساچوست (MIT)، اصطلاح اینترنت اشیا را برای اولین بار ابداع کرد. اشتون اینترنت اشیا را به عنوان “شبکه ای از اشیا فیزیکی متصل که قادر به جمع آوری و مبادله داده ها هستند” تعریف کرد.

در دهه 2000، اینترنت اشیا به سرعت رشد کرد. تعداد دستگاه‌های متصل به اینترنت افزایش یافت و کاربردهای جدیدی برای اینترنت اشیا توسعه یافت.

برخی از کاربردهای بالقوه اینترنت اشیا

خانه های هوشمند :  دستگاه های اینترنت اشیا می توانند برای کنترل دما، روشنایی و سایر جنبه های خانه هوشمند استفاده شوند.

مراقبت های بهداشتی :  دستگاه های اینترنت اشیا می توانند برای نظارت بر سلامت بیماران و ارائه خدمات درمانی از راه دور استفاده شوند.

حمل و نقل :  دستگاه های اینترنت اشیا می توانند برای بهبود ایمنی و کارایی حمل و نقل استفاده شوند.

شهرهای هوشمند :  دستگاه های اینترنت اشیا می توانند برای بهبود مدیریت شهری و ارائه خدمات بهتر به شهروندان استفاده شوند.

لایه های مختلف اینترنت اشیا

اینترنت اشیا از پنج لایه اصلی تشکیل شده است که عبارت است از :

• لایه فیزیکی :  این لایه شامل دستگاه های فیزیکی متصل به اینترنت مانند سنسورها، فرستنده ها و گیرنده ها است.
• لایه شبکه :  این لایه مسئول انتقال داده ها بین دستگاه های اینترنت اشیا است.
• لایه خدمات :  این لایه مسئول پردازش و تحلیل داده های جمع آوری شده توسط دستگاه های اینترنت اشیا است.
• لایه برنامه :  این لایه مسئول ارائه خدمات و برنامه های کاربردی بر اساس داده های جمع آوری شده توسط دستگاه های اینترنت اشیا است.
• لایه مدیریت :  این لایه مسئول مدیریت، پشتیبانی و امنیت دستگاه های اینترنت اشیا است.

لایه فیزیکی

لایه فیزیکی شامل دستگاه های فیزیکی متصل به اینترنت است. این دستگاه ها می توانند سنسورها، فرستنده ها، گیرنده ها یا ترکیبی از این موارد باشند. سنسورها داده های فیزیکی مانند دما، رطوبت یا حرکت را اندازه گیری می کنند. فرستنده ها داده ها را از طریق شبکه های بی سیم یا سیمی ارسال می کنند و گیرنده ها داده ها را از طریق شبکه های بی سیم یا سیمی دریافت می کنند .

لایه شبکه

لایه شبکه مسئول انتقال داده ها بین دستگاه های اینترنت اشیا است. این لایه می تواند از شبکه های بی سیم مانند  Wi-Fi، بلوتوث یا شبکه های سیمی مانند تلفن ثابت یا کابل استفاده کند .

لایه خدمات

لایه خدمات مسئول پردازش و تحلیل داده های جمع آوری شده توسط دستگاه های اینترنت اشیا است. این لایه می تواند از الگوریتم های یادگیری ماشین و هوش مصنوعی برای استخراج بینش از داده ها استفاده کند .

لایه برنامه

لایه برنامه مسئول ارائه خدمات و برنامه های کاربردی بر اساس داده های جمع آوری شده توسط دستگاه های اینترنت اشیا است. این لایه می تواند از برنامه های کاربردی مانند کنترل از راه دور، نظارت و تجزیه و تحلیل استفاده کند .

لایه مدیریت

لایه مدیریت مسئول مدیریت و امنیت دستگاه های اینترنت اشیا است. این لایه می تواند از ابزارها و فناوری های مختلفی برای نظارت بر دستگاه ها، تشخیص مشکلات و اجرای اقدامات امنیتی استفاده کند .

نمونه ای از نحوه کار اینترنت اشیا

برای درک نحوه کار اینترنت اشیا، می توان از مثال یک خانه هوشمند استفاده کرد. در یک خانه هوشمند، دستگاه های مختلف مانند ترموستات، چراغ ها و قفل ها به اینترنت متصل هستند. این المان ها از سنسورها برای جمع آوری داده های فیزیکی مانند دما، روشنایی و موقعیت استفاده می کنند. سپس، این داده ها از طریق شبکه های بی سیم به یک دروازه اینترنت اشیا ارسال می شوند. دروازه اینترنت اشیا داده ها را پردازش و تحلیل می کند و سپس آنها را به یک برنامه مدیریت خانه هوشمند ارسال می کند. برنامه مدیریت خانه هوشمند از این داده ها برای کنترل دستگاه های خانه هوشمند استفاده می کند.

به عنوان مثال، اگر دمای خانه بیش از حد بالا باشد، ترموستات می تواند داده های دما را به دروازه اینترنت اشیا ارسال کند. دروازه اینترنت اشیا این داده ها را پردازش و تحلیل می کند و سپس آنها را به برنامه مدیریت خانه هوشمند ارسال می کند. برنامه مدیریت خانه هوشمند از این داده ها برای کاهش دمای خانه استفاده می کند.

دستگاه های تشکیل دهنده اینترنت اشیا

اجزای اینترنت اشیا می توانند هر چیزی از دستگاه های خانگی هوشمند گرفته تا ماشین آلات صنعتی را شامل شوند. برخی از نمونه های رایج دستگاه های اینترنت اشیا عبارتند از :

سنسورها : سنسورها دستگاه هایی هستند که داده های فیزیکی مانند دما، رطوبت یا حرکت را اندازه گیری می کنند.

تجهیزات مرتبط با اینترنت : دستگاه های متصل به اینترنت دستگاه هایی هستند که می توانند به اینترنت متصل شوند، مانند تلفن های هوشمند، رایانه ها و تلویزیون های هوشمند.

ماشین آلات صنعتی : اتوماسیون های صنعتی  مدرن اغلب با سنسورها و نرم افزارهای متصل به اینترنت مجهز هستند که به آنها امکان می دهد به طور خودکار کار کنند و داده های عملیاتی را جمع آوری کنند.

برد های اینترنت اشیا

برای اینترنت اشیا می توان از انواع مختلفی از بردهای الکترونیکی استفاده کرد. برخی از پرکاربردترین بردهای الکترونیکی برای اینترنت اشیا عبارتند از :

بردهای آردوینو : بردهای آردوینو یکی از محبوب ترین بردهای الکترونیکی برای اینترنت اشیا هستند. این بردها مقرون به صرفه، آسان برای یادگیری و استفاده هستند و دارای طیف وسیعی از کتابخانه ها و منابع پشتیبانی هستند.

جهت آشنایی بیشتر با بردهای آردوینو اینجا را کلیک کنید.

بردهای ESP826  : بردهای ESP8266 بردهای بی سیم هستند که از پروتکل Wi-Fi پشتیبانی می کنند. این بردها برای پروژه های اینترنت اشیا که نیاز به اتصال بی سیم دارند، ایده آل هستند.

جهت آشنایی بیشتر با بردهای ESP اینجا را کلیک کنید.

بردهای Raspberry Pi  : بردهای Raspberry Pi بردهای کوچک و قدرتمندی هستند که می توانند برای طیف وسیعی از کاربردها، از جمله اینترنت اشیا استفاده شوند. این بردها دارای پردازنده های قدرتمند، حافظه کافی و پورت های ارتباطی متعدد هستند.

جهت انتخاب برد الکترونیکی مناسب برای اینترنت اشیا باید به عوامل مختلفی توجه داشت که از جمله آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد :

• کاربرد مورد نظر : نوع کاربرد اینترنت اشیا تعیین می کند که چه نوع برد الکترونیکی مورد نیاز است. به عنوان مثال، برای یک پروژه اینترنت اشیا که نیاز به اتصال بی سیم دارد، یک برد ESP8266 یا Raspberry Pi مناسب است.
• سطح مهارت : برخی از بردهای الکترونیکی برای مبتدیان آسان تر از سایرین هستند. اگر تازه کار هستید، بهتر است از یک برد الکترونیکی مانند آردوینو استفاده کنید.
• بودجه : قیمت بردهای الکترونیکی می تواند متفاوت باشد. اگر بودجه محدودی دارید، بهتر است از یک برد الکترونیکی ارزان قیمت مانند آردوینو استفاده کنید.

همچنین موارد دیگری مانند پشتیبانی یا نیازی که انتظار میرود از برد مورد نظر باید در انتخاب برد لحاظ شود.

زبان های برنامه نویسی اینترنت اشیا

برای اینترنت اشیا می توان از طیف وسیعی از زبان های برنامه نویسی استفاده کرد. برخی از پرکاربردترین زبان های برنامه نویسی برای اینترنت اشیا عبارتند از :

جاوا (Java): یک زبان برنامه نویسی سطح بالا است که برای ساخت برنامه های کاربردی جاوا اسکریپت، اندروید و دسکتاپ استفاده می شود. جاوا همچنین برای توسعه برنامه های اینترنت اشیا استفاده می شود. یک زبان پورتابل است که می تواند روی انواع مختلف دستگاه ها اجرا شود.

سی (C): زبان برنامه نویسی سطح پایین است که برای ساخت برنامه های کاربردی سیستمی، مانند سیستم عامل ها و برنامه های کاربردی تعبیه شده مورد استفاده می گیرد. این زبان همچنین برای توسعه برنامه های اینترنت اشیا استفاده می شود. زبانی کارآمد است که می تواند روی سخت افزارهای مختلف اجرا شود.

سی پلاس پلاس (C++): زبان برنامه نویسی سطح بالا است که از ویژگی های زبان سی استفاده می کند. C++ برای ساخت برنامه های کاربردی سیستمی و برنامه های کاربردی تعبیه شده مورد استفاده می گیرد. سی پلاس پلاس همچنین برای توسعه برنامه های اینترنت اشیا استفاده می شود. سی پلاس پلاس یک زبان قدرتمند است که می تواند برای انواع مختلفی از برنامه ها استفاده شود.

پایتون (Python): این زبان که برای ساخت برنامه های کاربردی وب استفاده می شود، زبانی سطح بالا است. پایتون برای برنامه های کاربردی دسکتاپ و برنامه های کاربردی تعبیه شده استفاده می شود. همچنین این زبان برای توسعه برنامه های اینترنت اشیا استفاده می شود. پایتون یک زبان ساده و قابل یادگیری است که برای مبتدیان مناسب است.

جاوا اسکریپت (JavaScript): جاوا اسکریپت یک زبان برنامه نویسی سمت کلاینت است که برای ساخت برنامه های کاربردی وب استفاده می شود. جاوا اسکریپت همچنین برای توسعه برنامه های اینترنت اشیا استفاده می شود. JavaScript یک زبان قدرتمند است که می تواند برای تعامل با رابط کاربری وب و ایجاد افزونه ها استفاده شود.

انتخاب زبان برنامه نویسی مناسب برای اینترنت اشیا به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله :

• کاربرد مورد نظر : نوع کاربرد اینترنت اشیا تعیین می کند که چه نوع زبان برنامه نویسی مورد نیاز است. به عنوان مثال، برای یک پروژه اینترنت اشیا که نیاز به تعامل با سخت افزار دارد، یک زبان برنامه نویسی سطح پایین مانند سی یا سی پلاس پلاس مناسب است.
• سطح مهارت : برخی از زبان های برنامه نویسی برای مبتدیان آسان تر از سایرین هستند. اگر تازه کار هستید، بهتر است از یک زبان برنامه نویسی سطح بالا مانند پایتون یا جاوا اسکریپت استفاده کنید.
• تجربه : اگر تجربه توسعه نرم افزار دارید، می توانید از زبان برنامه نویسی مورد علاقه خود استفاده کنید.

آینده اینترنت اشیا

آینده اینترنت اشیا بسیار روشن است. پیش بینی می شود که تعداد دستگاه های متصل به اینترنت تا سال 2030 به 250 میلیارد برسد. این رشد سریع، فرصت های جدیدی را برای کاربردهای اینترنت اشیا در بسیاری از صنایع و بخش های زندگی ما ایجاد خواهد کرد.

چالش استفاده از اینترنت اشیا

علارقم تمام این ویژگی ها، اینترنت اشیا همچنین چالش هایی را به همراه دارد. یکی از چالش های اصلی، امنیت است. دستگاه های اینترنت اشیا ممکن است در برابر حملات سایبری آسیب پذیر باشند. چالش دیگر، حریم خصوصی است. نحوه جمع آوری و استفاده از داده های جمع آوری شده توسط دستگاه های اینترنت اشیا نگرانی های حریم خصوصی را ایجاد می کند.

نتیجه گیری

اینترنت اشیا یک فناوری انقلابی است که پتانسیل تغییر بسیاری از جنبه های زندگی ما را دارد. آینده اینترنت اشیا بسیار روشن است و این فناوری فرصت های جدیدی را برای کاربردهای جدید در بسیاری از صنایع و بخش های زندگی ما ایجاد خواهد کرد.