آموزش مجازی

همه آنچه که باید راجع به اینترنت اشیا بدانید

همه آنچه که باید راجع به اینترنت اشیا بدانید

با ظهور اینترنت سبک زندگی انسان‌ها عوض شد و آنها توانستند با این پدیده بی‌نظیر، بسیاری از نیازهای روزمره خود را برطرف کنند. اما هر چه زمان بیشتری سپری می‌شد، وابستگی به اینترنت نیز افزایش پیدا می‌کرد به طوری که امروزه وسایل متعددی در جهان وجود دارند که از طریق اینترنت به هم وصل شده‌اند. به این شیوه ارتباطی اینترنت اشیا می‌گویند که امروز در بلاگ بهنام رباتیک می‌خواهیم شما را با آن آشنا کنیم؛ پس با ما همراه باشید.

فهرست مطالب

اینترنت اشیا چیست؟

اینترنت اشیا (به انگلیسی Internet of Things) که به اختصار با حروف IoT نیز شناخته می‌شود، به میلیاردها دستگاه فیزیکی قرار گرفته در سرتاسر دنیا اشاره دارد که هم‌اکنون با استفاده از اینترنت به یکدیگر وصل هستند و میان آنها داده و اطلاعات رد و بدل می‌شود. این دستگاه‌ها شامل وسایل پوشیدنی هوشمند، سنسورهای صنعتی و . . . می‌گردند.

تاریخچه اینترنت اشیا

کوین اشتون پدر اینترنت اشیا
کوین اشتون ابداع‌کننده عبارت اینترنت اشیا

جرقه‌های اولیه ایده اضافه کردن سنسورها و هوشمندسازی دستگاه‌ها به وسایل معمولی در دهه‌های 80 و 90 میلادی زده شد اما به خاطر آماده نبودن تکنولوژی‌های مربوطه، این کار با سرعت بسیار پایینی انجام می‌گرفت. در آن زمان تراشه‌ها بسیار بزرگ بودند و هیچ روشی وجود نداشت تا دستگاه‌ها به شکل مؤثر با یکدیگر ارتباط برقرار نمایند.

همچنین، در آن موقع به پردازشگرهای ارزان و قدرتمندی نیاز بود تا بتوانند با صرف کمترین هزینه، میلیون‌ها دستگاه را به یکدیگر وصل کنند. در اینجا بود که اختراع تگ‌های RFID تا حدودی مشکلات را حل کرد تا در کنار پهنای باند اینترنت و شبکه‌های سلولی و بیسیم، شبکه اینترنت اشیا به شکل جدی رشد نماید. به علاوه، ابداع شیوه IPv6 که طی آن هر دستگاهی باید آدرس IP مخصوص به خود را داشته باشد نیز دلیل دیگری بر رشد سریع اینترنت اشیا بود.

در نهایت، در سال 1999 بود که کوین اشتون عبارت “اینترنت اشیا” را ابداع کرد هرچند باز هم یک دهه زمان برد تا تکنولوژی به آن رشد مدنظر برسد.

اشتون می‌گوید:«« اینترنت اشیا سبب می‌شود فرهنگ انسان با وسایل اطراف ارتباط داشته باشد و متصل گردد و سیستم اطلاعات دیجیتال را تشکیل دهد»».

اضافه کردن تگ‌های RFID به دستگاه‌های گران‌قیمت برای پیدا کردن دقیق محل قرارگیری، یکی از اولین کاربردهای جدی اینترنت اشیا بود اما از آن زمان تاکنون هزینه‌های اضافه کردن سنسورها و اتصال اینترنتی به وسایل سیر نزولی داشته و کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند که احتمالاً روزی فرا خواهد رسید که هزینه انجام این کار تنها 10 سنت خواهد شد تا تقریباً هر چیزی در دنیا به هم وصل باشد.

در ابتدا اینترنت اشیا برای شرکت‌ها و تولیدکنندگان جذاب بود اما امروزه تمرکز اصلی روی ساخت لوازم خانگی و اداری هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا می‌باشد تا همه بتوانند از آن بهره ببرند. اولین پیشنهادات برای توسعه لوازم اینترنت اشیا به وسایلی مربوط می‌شد که می‌توانستند خودشان داده‌ها را جمع‌آوری و در اینترنت بارگذاری کنند و یا وسایلی بودند که به طور نامرئی محاسبات مختلف را انجام می‌دادند.

اینترنت اشیا چگونه کار می‌کند؟

اینترنت اشیا یک سیستم متشکل از دستگاه‌های به یکدیگر متصل است. این دستگاه‌ها مشخصاً از پردازشگرهای ریزی بهره می‌برند که با استفاده از یادگیری ماشینی نحوه خواندن داده‌های دریافتی از سنسورها را می‌آموزند. این دستگاه‌ها می‌توانند لوازم خانگی هوشمند یا حتی خودروهای برقی بدون راننده باشند.

با این توضیحات، یک سیستم مجهز به اینترنت اشیا از چهار قسمت اساسی تشکیل شده است:

1) سنسورها

شامل سنسورهایی می‌شود که وظیفه انتقال داده‌ها و اطلاعات را به کلود بر عهده دارند.

2) جمع‌آوری داده‌ها

داده‌ها پس از دریافت شدن از سنسور با استفاده از اتصالی خاص به کلود ارسال می‌شوند اما اینکه دستگاه‌ها چگونه وصل می‌گردند، بستگی به نوع آنها دارد.

روش‌های متداول اتصال دستگاه‌ها عبارتند از HTTP، HTTPS، بلوتوث، RFID، FTP و یا یک میزبان برای پروتکل‌های ارتباطی.

از طریق یکی از روش‌های نامبرده شده، داده به یک نقطه مرکزی موجود در کلود منتقل می‌شود.

3) پردازش داده‌ها یا یادگیری ماشینی

پس از اینکه یک دستگاه IoT داده‌ها را جمع‌آوری و آنها را در مرکز کلود ذخیره کرد، نرم‌افزار خاصی شروع به پردازش آنها می‌کند. در این میان، دستگاه می‌تواند تصمیم بگیرد که آیا داده‌ها را پس از ارسال هشدار یا اعلان به کاربر اجرا نماید یا خیر و یا اینکه بدون اجازه او این کار را صورت دهد.

همزمانی که داده‌ها در حال جمع شدن هستند، بسیاری از دستگاه‌های اینترنت اشیا می‌توانند در مورد علایق کاربران باخبر شوند و به صورت خودکار تنظیمات را طبق آنها مشخص کنند. ترکیب پردازش داده‌ها و یادگیری ماشینی همان چیزی است که دستگاه‌های اینترنت اشیا را به وسایل هوشمند تبدیل می‌کند.

در واقع همین که دستگاه‌های اینترنت اشیا می‌توانند بدون نیاز به برنامه‌نویسی چیزهای جدیدی یاد بگیرند، بسیار باارزش است.

در مورد ارزشمند بودن این وسایل به ترموستاتی فکر کنید که خودش را با بهترین و ایده‌آل‌ترین دمای محیط سازگار می‌کند و یا یخچال هوشمندی را به یاد بیاورید که نه تنها در زمان کاهش موجودی یک میوه یا سبزی به شما هشدار می‌دهد بلکه خودش به طور اتوماتیک سفارشی را برای جایگزینی آن از فروشگاه به ثبت می‌رساند.

4) رابط کاربری

در حالی که اتوماتیک شدن کارها نحوه برقراری ارتباط ما با دستگاه‌های اینترنت اشیا را به شدت تحت تأثیر قرار داده اما هنوز هم هستند فعالیت‌ها و تصمیماتی که می‌بایست توسط کاربران گرفته شوند. برای مثال، شاید شخصی بخواهد دمای ترموستات را با گوشی خود تنظیم کند و یا دوربین امنیتی نصب شده در منزل را با موبایل کنترل نماید. در چنین شرایطی، رابط کاربری اینترنت اشیا پاسخگوی نیازهای افراد خواهد بود و کارهای آنها را راه خواهد انداخت.

اهمیت اینترنت اشیا در چیست؟

خیلی خلاصه بگوییم که IoT شبکه گسترده‌ای از دستگاه‌های به هم متصل است؛ شبکه‌ای که در هر لحظه و دقیقه در حال رشد می‌باشد. امروزه بیش از 50 میلیارد دستگاه استفاده‌کننده از اینترنت اشیا وجود دارد.

این شبکه وسیع داده‌ها را با سایر سیستم‌ها و دستگاه‌ها به اشتراک می‌گذارد. این اشتراک‌گذاری در حوزه اینترنت اشیا امری بسیار حیاتی است زیرا به کاربران یا شرکت‌های مختلف اجازه می‌دهد به اطلاعات مدنظر دسترسی داشته باشند، جزئیات لازم را به دست آورند و یک تصمیم درست و منطقی بگیرند.

مزایای اینترنت اشیا بسیار گسترده هستند و شرکت‌های زیادی در تلاشند تا کاربردهای احتمالی آن را بشناسند. در این میان، نگرانی‌هایی درباره امنیت و استانداردهای اینترنت اشیا وجود دارد.

در حالی که فعلاً بیشتر دستگاه‌های اینترنت اشیا مانند تلویزیون‌های هوشمند، خودروهای هوشمند، وسایل پوشیدنی، آنالیزورهای فعالیت‌های ورزشی، یخچال و فریزرها و . . . به کاربران وابسته هستند اما شرکت‌ها با استفاده از دوربین‌های امنیتی، زیرساخت‌های هوشمند، وسایل برقی متصل، سیستم‌های کنترل صنعتی، دستگاه‌های متصل به GPS و RFID در حال بهره‌برداری از این تکنولوژی می‌باشند.

در حال حاضر پردازشگرها قیمت پایینی دارند و به خاطر تنوع شبکه‌های بیسیم، می‌توان تقریباً هر چیزی را به همدیگر وصل کرد و آن را هوشمند ساخت و به وسیله سنسورهای پردازشگر داده، میان دنیای دیجیتالی و دنیای واقعی ارتباطی خاص به وجود آورد.

اینترنت اشیا و امنیت

IoT و امنیت
امنیت، مهمترین چالش IoT

امنیت یکی از مهمترین مشکلات پیرامون اینترنت اشیا به شمار می‌رود. سنسورهایی که مسئول جمع‌آوری اطلاعات هستند، در اکثر دستگاه‌ها داده‌های حساس را در خود ذخیره می‌کنند. بر این اساس، ایمن نگه داشتن این داده‌ها برای جلب اعتماد کاربران حائز اهمیت می‌باشد. متأسفانه تأمین امنیت دستگاه‌های اینترنت اشیا چندان جدی گرفته نشده و شرکت‌های زیادی این موضوع را مورد توجه قرار نمی‌دهند.

باگ‌های نرم‌افزاری و استفاده از کدهای قدیمی و نادرست در وسایل IoT مختلفی یافت شده و با توجه به اینکه می‌توان به راحتی آنها را هک کرد، نگرانی در مورد ایمنی همچنان وجود دارد. در حال حاضر هکرها وسایلی نظیر روترها و وبکم‌ها را هدف قرار داده‌اند زیرا می‌دانند که آنها خلأ امنیتی دارند و از طرفی افراد زیادی از آنها استفاده می‌کنند.

این باگ‌ها یخچال‌ها، فریزرها، گازها، ظرفشورها و دیگر لوازم خانگی هوشمند را به طعمه‌های مناسبی برای هکرها تبدیل کرده‌اند. طی تحقیقات انجام شده، 100 هزار وبکم را می‌توان به راحتی هک کرد و برخی ساعت‌های هوشمند مخصوص کودکان نیز به قدری از نظر امنیتی ضعیف هستند که به هکرها اجازه می‌دهند موقعیت مکانی آنها را شناسایی و یا به مکالماتشان گوش کنند.

در این بین، دولت‌ها هم روزبه‌روز بیشتر نگران امنیت اینترنت اشیا می‌شوند. برای مثال، دولت انگلستان راهکارهای مخصوص به خود در مورد امنیت کاربران اینترنت اشیا را تدوین کرده و انتظار دارد که دستگاه‌ها نیز کلمات عبور منحصربفردی داشته باشند تا در صورت بروز مشکل، به راحتی بتوان آن را برطرف کرد. البته این قوانین و راهکارها سطح بسیار پایینی دارند اما برای شروع بد نیستند.

واقعیت این است که هر چه هزینه‌های توسعه اینترنت اشیا و وسایل متصل به آن کمتر می‌شود، نگرانی‌های این‌چنینی در مورد امنیت افزایش می‌یابد.

این مشکلات در شرکت‌های تجاری نیز به شکل گسترده‌تری خود را نشان می‌دهند. وصل کردن لوازم صنعتی به شبکه‌های اینترنت اشیا خطر هک شدن آنها را به شدت افزایش می‌دهد. این یعنی شرکت‌ها می‌بایست مطمئن باشند که از شبکه‌های مورد استفاده محافظت و داده‌ها و سنسورهای به کار رفته رمزگذاری شده‌اند.

شرایط فعلی اینترنت اشیا نمی‌تواند نگرانی‌های موجود را از بین ببرد چرا که به نظر می‌رسد اراده جدی از سوی سازمان‌های مختلف برای حل این مشکلات وجود ندارد. همین اتفاق سبب می‌شود که عزم جدی هکرها برای هک کردن شبکه‌های اینترنت اشیا مورد استفاده کمپانی‌های بزرگ، به یک معضل اساسی تبدیل گردد.

خلأ موجود در پل‌های ارتباطی میان دنیای دیجیتال و دنیای واقعی وسایل IoT در آینده خسارات جبران‌ناپذیری به وجود خواهد آورد. هک کردن سنسورها و کنترل کردن دمای ایستگاه‌های حساس، اتفاقات ناگواری رقم خواهد زد و یا به هم خوردن سیستم حرکت خودکار اتومبیل‌ها، آسیب‌های متعددی به وجود خواهد آورد.

اینترنت اشیا و حریم شخصی کاربران

با توجه به سنسورهای متعددی که داده‌های کاربران را جمع‌آوری می‌کنند، باید اینگونه گفت که حریم شخصی کاربران در دستگاه‌های مجهز به این تکنولوژی چندان جدی گرفته نشده است. با چنین ضعفی، هکرها می‌توانند بفهمند شما چه زمانی از خواب بیدار شدید، صبحانه، ناهار یا شام چه خوردید، به چه کانال رادیویی گوش دادید، به فرزندان خود چه گفتید و . . .

شاید بد نباشد که این نکته را بدانید که اگرچه در وهله اول اقدام به خرید دستگاه IoT می‌کنید اما احتمالاً در مراحل بعد به شرکت فروشنده اجازه می‌دهید اطلاعات شخصی شما را به سازمان‌های مختلف بفروشد.

اینکه برای داده‌های منتشر شده چه اتفاقی می‌افتد یک موضوع مهم است. البته این‌گونه نیست که همه شرکت‌ها با هدف فروش داده‌های شخصی کاربران وارد بازار می‌شوند اما متأسفانه برخی‌ها این کار را انجام می‌دهند.

باید به خاطر داشت که اطلاعات IoT جمع‌آوری شده را می‌توان با سایر داده‌ها ترکیب کرد و تصویر باجزئیات دقیقی از کاربران را ساخت. هکرها خیلی راحت می‌توانند با چند خط کد، اطلاعات زیادی در مورد افراد متوجه شوند. در یک تحقیق انجام شده، مشخص گردید که می‌توان با آنالیز داده‌های مربوط به انرژی مصرفی خانه، مقدار رطوبت، دما، کربن دی اکسید و کربن مونوکسید، غذایی که کاربر خورده را حدس زد.

اینترنت اشیا و حریم شخصی شرکت‌ها

برخی از مشکلات نامبرده شده، برای شرکت‌ها نیز متداول هستند. مثلاً می‌توان به آسانی خروجی یک جلسه محرمانه در یک کمپانی را متوجه شد. طی تحقیقات صورت گرفته، از هر پنج شرکت، چهار شرکت نمی‌توانند وسایل IoT نصب شده روی شبکه را تشخیص دهند.

محصولات اینترنت اشیا که بد روی شبکه نصب شده‌اند، زمینه حملات هکرها را فراهم می‌آورند و داده‌ها را منتشر می‌کنند. شاید فعلاً ابعاد خطرات این‌چنینی را کسی درک نکند اما تصور کنید که یک روز درب اتوماتیک دفتر باز نشود و یا هکرها بتوانند با دستکاری یکی از وسایل موجود در اتاق مدیرعامل، صحبت‌های او را بشنوند.

اینترنت اشیا و فضای سایبری

IoT محاسبات مربوط به خود را پشت پرده انجام می‌دهد بنابراین اگر چیزی به اشتباه حساب شد و کسی متوجه نشد، اتفاقات ناگواری در دنیای واقعی به وقوع خواهد پیوست. به همین دلیل دولت‌ها در حال تدوین استراتژی و راهکار برای فضای سایبری خود هستند.

انجمن هوشمندسازی ایالات متحده هشدار داده که رقبای این کشور هم‌اکنون می‌توانند زیرساخت‌های حیاتی و اکوسیستم شبکه‌ای او را تهدید کنند. همچنین، این انجمن هشدار می‌دهد که ترموستات‌ها، دوربین‌ها و گازهای متصل به شبکه ممکن است وسیله‌ای برای جاسوسی از شهروندان باشند. علاوه بر اینها، اضافه کردن سیستم‌های حیاتی و امنیتی وسایل IoT را به طعمه بهتری برای هکرها تبدیل می‌کنند.

IoT و فضای سایبری
نقش حیاتی IoT در توسعه فضای سایبری غیرقابل‌انکار است

اینترنت اشیا و کلود (حافظه ابری)

داده‌های گسترده و زیادی که وسایل IoT تولید می‌کنند یعنی اینکه کمپانی‌های مختلف بهتر است فرآیندهای پردازش آنها را در کلود یا حافظه ابری انجام دهند. در حال حاضر مایکروسافت، آمازون و گوگل به ترتیب Azure IoT، Web Services و Cloud را به عنوان زیرمجموعه‌های ابری خود تولید کرده‌اند.

اینترنت اشیا و شهرهای هوشمند

با استفاده از سنسورهای متعدد در شهرها، مسئولین بهتر می‌توانند به این نتیجه برسند که در لحظه چه اتفاقاتی دارد می‌افتد. در نتیجه، ساخت شهرهای هوشمند به یکی از پروژه‌های مورد توجه تبدیل می‌شود. هم‌اکنون شهرهای سرتاسر دنیا داده‌های زیادی را تولید می‌کنند. به همین خاطر پروژه‌های IoT در تلاشند تا این اطلاعات را به یکدیگر وصل و سیستم‌ها را هوشمند کنند.

کسب آگاهی از شرایط یک شهر به مسئولان آن کمک خواهد کرد که بفهمند چگونه یک تغییر کوچک زندگی افراد مختلف را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

شرکت‌های تکنولوژی بزرگ امروزه پروژه ساخت شهرهای هوشمند را بسیار مهم می‌دانند و به همین دلیل کمپانی‌های ارائه‌دهنده خدمات شبکه‌ای و اپراتورهای موبایلی روی به توسعه چنین شهرهایی آورده‌اند.

اینترنت اشیا و هوش مصنوعی

همان‌طور که بارها و بارها اشاره کردیم، دستگاه‌های IoT داده‌های زیادی تولید می‌کنند. این اطلاعات می‌توانند به دمای یک موتور مربوط شوند و یا به باز یا بسته بودن یک درب. همه این داده‌ها می‌بایست جمع‌آوری، ذخیره و بررسی شوند. یکی از روش‌های مناسب برای به دست آوردن دقیق‌ترین جزئیات از این اطلاعات، استفاده از هوش مصنوعی (AI) است.

برای مثال، گوگل از هوش مصنوعی بهره گرفته تا سیستم خنک‌کننده دیتاسنتر خود را مدیریت کند. AI از هزاران سنسور نصب شده بر روی شبکه‌های نورونی بهره می‌برد تا پیش‌بینی کند چه روشی می‌تواند در آینده انرژی کمتری مصرف نماید. با بهره‌مندی از یادگیری ماشینی و هوش مصنوعی، گوگل توانسته پایگاه‌های داده خود را پربازده‌تر کند و مدعی شده که این تکنولوژی در دیگر بخش‌های صنعت نیز کاربرد دارد.

چند نکته جالب در مورد اینترنت اشیا

هر شکلی که اینترنت اشیا امروز دارد، می‌تواند با شکل آن در هفته‌های آتی کاملاً متفاوت باشد. پیش‌بینی شده که تأثیر این تکنولوژی بر روی سبک زندگی و شرکت‌های مختلف بسیار جدی خواهد بود. با این حال، نمی‌توان دقیق تخمین زد که تأثیرات این فناوری در جامعه آتی چگونه است.

دلیل این اتفاق آن است که اینترنت اشیا با دیگر تکنولوژی‌ها تداخل پیدا کرده است. برای مثال، حافظه‌های ابری، سرویس‌های شبکه‌ای، سیستم‌های آنالیز داده و . . . به لطف این فناوری گسترش یافته‌اند.

در سال 2000، شرکت LG یخچال فریزر 20000 دلاری تولید کرد که امکانات محدودی داشت اما در سال 2020 سامسونگ یخچال فریزر هوشمندی ساخت که نه تنها محتویات محصولات داخل و تاریخ انقضای آنها را تشخیص می‌داد بلکه می‌توانست با وصل شدن به یک اپلیکیشن، محل قرار دادن آیتم‌های جدید را نیز معین کند.

  • رشد بازار جهانی IoT: حدود 2.99 تریلیون دلار در سال 2014 و 8.90 تریلیون دلار در سال 2020
  • تعداد دستگاه‌های متصل: 23.14 میلیارد عدد در سال 2018 و 75.44 میلیارد عدد در سال 2025
  • تعداد تگ‌های RFID در جهان: 17.6 میلیارد عدد در سال 2018 و 24.5 میلیارد عدد در سال 2020
  • هزینه اشخاص حقیقی برای توسعه IoT: حدود 742.6 میلیون دلار در سال 2018 و 1.18 میلیارد دلار در سال 2020
  • تعداد اتصالات دستگاه‌ها: 1.5 میلیارد عدد در سال 2018 و 2.6 میلیارد عدد در سال 2020
  • ارزش بازار تعداد شرکت‌های متصل: 195 میلیارد دلار در سال 2015 و 470 میلیارد دلار در سال 2020
  • سرمایه‌گذاری‌های شرکت‌ها: 215 میلیارد دلار در سال 2015 و 832 میلیارد دلار در سال 2020
  • سرمایه‌گذاری‌ها در حوزه حمل‌ونقل و صنایع لجستیکی: 10 میلیارد دلار در سال 2015 و 40 میلیارد دلار در سال 2020
  • میزان تأثیر احتمالی اینترنت اشیا بر اقتصاد: از 3.9 تریلیون دلار تا 11.1 تریلیون دلار در سال 2025
  • درصد شرکت‌های استفاده‌کننده: 30 درصد در سال 2017 و 65 درصد در سال 2020

آینده اینترنت اشیا

حداقل می‌توان گفت که آینده جذابی در انتظار تکنولوژی IoT است. کمپانی‌های هوشمند که این فناوری را رصد می‌کنند، مطمئناً می‌توانند از امکانات آن بهره کافی را ببرند. برای مثال، یک شرکت لجستیکی قادرست با اینترنت اشیا، اطلاعات جمع‌آوری شده و آنالیز آنها، پروژه‌های مدنظرش را پیاده کند و از هزینه‌های خود بکاهد.

با این حال، همچون دیگر تکنولوژی‌های تازه وارد، خطرات IoT نیز کم نیستند. همانگونه که پیش‌تر هم گفتیم، کمپانی‌ها، دولت‌ها و افراد معمولی باید بتوانند ضعف‌های اینترنت اشیا را تشخیص دهند و آنها را برطرف کنند تا مشکلات ناگوار احتمالی پیش نیاید.

با وصل شدن، همگام‌سازی اطلاعات و سازگاری شرکت‌ها با این فناوری و نحوه بهره‌گیری از داده‌های به دست آمده، می‌توان نتیجه گرفت که IoT موفق بوده است یا خیر.

برای بسیاری از شرکت‌ها، IoT حوزه ناشناخته و بکری است اما آنها باید بدانند که با گذشت زمان، می‌بایست از دستگاه‌های متصل به این شبکه بهره ببرند و داده‌های کسب شده را به‌درستی استفاده کنند تا هم خطرات امنیتی را کاهش دهند و هم نهایت بهره‌وری را داشته باشند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *