اینترنت اشیا

 تعریف اینترنت اشیا

اینترنت اشیا مفهومی است که به سختی می‌توان تعریف دقیقی از آن ارائه کرد. در واقع گروه‌های مختلف تعاریف مختلفی از این مفهوم ارائه کرده‌اند اما فردی که اولین بار از این مفهوم سخن به میان آورد کسی نبود جز کوین اشتون، یک کارشناس در حوزه نوآوری دیجیتال. نقطه مشترک همه این تعاریف در این مفهوم نهفته است که در تعریف اولیه از اینترنت، داده‌ها مقولاتی بودند که کاربران تولید می‌کردند اما در تعریف جدید، داده‌ها تولید اشیا هستند. اشتون این مفهوم را در مقاله‌ای در نشریه RFID در سال ۱۹۹۹ به بهترین نحو تشریح کرده است:

اگر ما رایانه‌هایی داشتیم که همه چیز را درباره همه چیز می‌دانستند ـ و بدون هیچ کمکی از سوی ما از داده‌هایی که خود جمع‌آوری می‌کردند، استفاده می‌کردند ـ در آن صورت می‌توانستیم همه چیز را ردگیری و اندازه‌گیری کنیم و با این کار تا حد زیادی از ائتلاف وقت و انرژی و هزینه جلوگیری کنیم. همچنین می‌دانستیم چه چیزهایی را برای تعویض، تعمیر یا راه‌اندازی لازم داریم و آیا اشیا خود به تنهایی قادر به اجرای وظایف خود هستند یا خیر. وقتی صحبت از اتصال به میان می‌آید، بیشتر ما به رایانه، تبلت و گوشی هوشمند فکر می‌کنیم اما اینترنت اشیا جهانی را توصیف می‌کند که در آن همه چیز به صورت هوشمند به یکدیگر متصل می‌شوند و با هم ارتباط برقرار می‌کنند. به عبارت دیگر با اینترنت اشیا جهان فیزیکی به یک سیستم اطلاعاتی بزرگ تبدیل می‌شود. اینترنت اشیا مفهومی رایانشی است برای توصیف آینده‌ای که در آن اشیای فیزیکی یکی پس از دیگری به اینترنت وصل می‌شوند و با اشیای دیگر در ارتباط قرار می‌گیرند. اینترنت اشیا رابطه نزدیکی با مفهوم «شناسایی از طریق فرکانس رادیویی» (RFID) به عنوان یک روش ارتباطی دارد اما شامل فناوری‌های حسگر، فناوری‌های بی‌سیمی، کدهای واکنش سریع (QR) و… نیز می‌شود. اینترنت اشیا از اهمیت خاصی برخوردار است زیرا اشیا وقتی بتوانند خود را به صورت دیجیتالی ارائه کنند در نهایت به پدیده‌ای بسیار فراتر از کلیتی که در واقعیت هستند، تبدیل خواهد شد. در چنین شرایطی، ارتباط اشیا دیگر محدود به ما نیست بلکه آنها با اشیای اطراف، داده‌های یک پایگاه داده و… نیز در ارتباط قرار می‌گیرند. وقتی اشیا با یکدیگر مرتبط شدند، می‌توان سخن از یک محیط هوشمند به میان آورد. اینترنت اشیا به اشیایی با هویت خاص و بازنمایی مجازی آنها در یک ساختار اینترنتی اطلاق می‌شود. اصطلاح اینترنت اشیا اولین بار از سوی کوین اشتون در سال ۱۹۹۹ مطرح شد. این مفهوم در ابتدا از طریق پروژه‌های MIT و نشریات تحلیلی فراگیر شد. تشخیص اشیا معمولا به وسیله فرکانس رادیویی (RFID) پیش‌شرطی برای اینترنت اشیا تلقی می‌شود. اگر همه اشیای مردم در زندگی روزمره خود به ابزارهای شناسایی مجهز شوند می‌توان آنها را با کمک رایانه‌ها مدیریت و کنترل کرد. با برخی فناوری‌های دیگر هم مثل بارکدها، کدهای QR، سیستم NFC و digital watermarking می‌توان اشیا را برچسب‌گذاری کرد. تجهیز همه اشیا در جهان با ابزارهای هویتی کوچک می‌تواند زندگی روزمره را دگرگون کند. برای مثال، هیچ کسب و کاری دیگر ناگهان با موجودی صفر از محصولی مواجه نمی‌شود یا هیچ محصول ناقصی دیگر تولید نمی‌شود زیرا دست‌اندرکاران می‌توانند موجودی مواد مصرفی و محصولات لازم خود را از قبل هوشمندانه مدیریت کنند .

عناصر تشکیل‌دهنده اینترنت اشیا:

جهت رسیدن به امکان راه حل‌های فراگیر بدون مرز سه مؤلفه از اینترنت اشیا موردنیاز است که عبارت‌اند از:

·     سخت‌افزار: حسگرها و عملگرها

·     میان‌افزار: ابزارهای پردازش و ذخیره‌سازی برای تجزیه‌وتحلیل داده‌ها

·     ارائه: ابزارهای تجسم سازی و تفسیر داده‌ها باقابلیت درک آسان

تعریف RFID  

امروزه ضرورت شناسایی خودکار عناصر و جمع‌آوری داده مرتبط به آنان بدون نیاز به دخالت انسان جهت ورود اطلاعات در بسیاری از عرصه‌های صنعتی، علمی، خدماتی و اجتماعی احساس می‌شود. در پاسخ به این نیاز تاکنون فناوری‌های متعددی طراحی و پیاده‌سازی شده است.

به مجموعه‌ای از  فناوری‌ها که از آنان برای شناسایی اشیاء، انسان و حیوانات توسط ماشین استفاده می‌گردد، شناسایی خودکار و یا به‌اختصار Auto ID  گفته می‌شود.  هدف اکثر سیستم‌های شناسایی خودکار، افزایش کارایی، کاهش خطا ورود اطلاعات  و آزادسازی زمان کارکنان برای انجام کارهای مهم‌تر نظیر سرویس‌دهی بهتر به مشتریان است.

تاکنون فناوری‌های مختلفی به‌منظور شناسایی خودکار طراحی و پیاده‌سازی شده است. کدهای میله‌ای، کارت‌های هوشمند، تشخیص صدا، برخی فناوری‌های بیومتریک، OCR^[1]   و  RFID ^[2]نمونه‌هایی در این زمینه می‌باشند.

RFID یک پلت فرم مهم جهت شناسایی اشیاء، جمع‌آوری داده و مدیریت اشیاء را ارائه می‌نماید. پلت فرم فوق مشتمل بر مجموعه‌ای از فناوری‌های حامل داده و محصولاتی است که به مبادله داده بین حامل و یک سیستم مدیریت اطلاعات از طریق یک لینک فرکانس رادیویی کمک می‌نماید.  تگ‌های RFID با استفاده از یک فرکانس و بر اساس نیاز سیستم (محدوده خواندن و محیط)، پیاده‌سازی می‌گردند. تگ‌ها به‌صورت فعال (به همراه یک باطری) و یا غیرفعال (بدون باطری) پیاده‌سازی می‌شوند . تگ‌های غیرفعال، توان لازم جهت انجام عملیات را از میدان تولیدشده توسط کد خوان می‌گیرند.

کد خوان RFID، معمولاً به یک کامپیوتر متصل می‌شود و دارای نقشی مشابه با یک اسکنر کد میله‌ای است. مسئولیت برقراری ارتباط لازم بین سیستم اطلاعاتی و تگ‌های RFID بر عهده کد خوان RFID است.

تگ و یا دستگاه فرستنده خودکار، شامل یک مدار الکترونیکی است که به شی‌ء مورد نظری که لازم است دارای یک کد شناسایی باشد، متصل می‌گردد. زمانی که تگ نزدیک و یا در محدوده کد خوان قرار می‌گیرد، میدان مغناطیسی تولیدشده توسط کد خوان باعث فعال شدن تگ می‌گردد.

در ادامه، تگ به‌طور پیوسته اقدام به ارسال داده از طریق پالس‌های رادیویی می‌نماید.  درنهایت داده توسط کد خوان دریافت و توسط نرم‌افزارهای مربوطه  نظیر برنامه‌هایERP  و  SCMS پردازش می‌گردد.

عوامل کلیدی برای توسعه فنّاوری RFID عبارت‌اند از: هزینه، زیرساخت‌های نرم‌افزاری و سخت‌افزاری، استانداردهای بین‌المللی، امنیت و سایر عوامل دیگر. سازمان‌ها و شرکت‌ها می‌توانند با بررسی هر یک از این ابعاد و استخراج نقاط ضعف و قوت خود در هرکدام به اجرای صحیح این فناوری اقدام نمایند (E-Code, 1396).

 تعریف کاربرد در حوزه IOT

کاربرد به کارگیری اینترنت اشیاء در صنعت و مشخصاٌ کسب و کاری اشاره دارد. این کاربرد‌ها می تواند در لایه ها و زنجیره کسب و کارها تجلی یابد. مانند تامین، توزیع و فروش، انبار داری و دیگر کسب و کارها در هر یک از صنایع (موارد کاربردی هر یک در گزارش مورد توجه قرار گرفته است). با این وجود کاربرد در حوزه اینترنت اشیاء بسیار وسیع بوده و فقط متمرکز بر حوزه پزشکی و یا حوزه سلامت و حمل و نقل نمی باشد و محققان و نظر سنجی های مختلف کاربردهای متفاوتی را برای صنایع مختلف مورد توجه قرار داده اند. یکی از این کاربرد ها در حوزه هوشمندی می‌باشد. هوشمندی و کاربرد اینترنت اشیاء در هوشمندی بسیار متنوع بوده و می تواند در صنایع مختلفی ظهور یابد مانند، که در ادامه برخی از آن‌ها مورد توجه قرار گرفته است. این محققان عمدتا اینترنت اشیاء را در هوشمندی دیده و با این وجود متمرکز بر معنی هوشمندی می‌باشند.

مفهوم هوشمندی نیز متمرکز بر ازدیاد ادراکات ما از محیط و بر اساس آن واگذاری برخی از اختیارات به برخی از اشیاء می باشد مانند سیستم های تهویه در خانه های هوشمند و یا ابزارهای کنترل کننده فشار خون در سلامت هوشمند. اما هر یک از این حوزه ها دارای کاربرانی بوده که در ادامه مورد بررسی قرار گرفته‌اند.

 کاربران اینترنت اشیاء

کاربرد های IoT بسیار متفاوت و متنوع بوده و در حقیقت گروه مخاطب و نیاز‌های آن‌ها می باشد که تعیین کننده کاربرد مناسب می باشد. با این وجود کاربران اینترنت اشیاء را می توان عموماً در سه گروه زیر مورد شناسایی قرار داد: تک تک شهروندان، تجمع شهروندان(مردم یک شهر، یک ناحیه، یک کشور و یا منطقه جغرافیایی خاص) و تشکلات اقتصادی، شرکت‌ها، کسب و کارها  مورد توجه قرار گرفته‌اند.