اینترنت اشیا، ازتحقیق و نوآوری تا گسترش بازار
نگار فتحعلی بیگی
اینترنت اشیا اصطلاحی است برای توصیف دنیایی که درآن اشیا قادر خواهند بود با اتصال به اینترنت یا به کمک ابزارهای ارتباطی، با سایر اشیا تعامل داشته باشند و اطلاعات خود را با هم و یا با انسان ها به اشتراك بگذارند و کلاس جدیدی از قابلیت‌ها، برنامه‌های کاربردی و سرویسها را ارائه دهند. دنیایی که درآن تمامی اشیا و دستگاه های نامتجانس قابلیت آدرس دهی و در نتیجه قابلیت کنترل پذیری دارند. اینترنت اشیا، نوآوری آینده در زمینه تکنولوژی‌های بیسیم محسوب می‌شود و در بسیاری از زمینه‌ها و حوزهها دارای کاربرد است.
امروزه اکثر گره های پایانی در اینترنت را افرادی تشکیل می‌دهند که ازگوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها، لپ تاپ ها و کامپیوترها استفاده می‌کنند اما طولی نمی‌کشد که اشیا این تعادل را برهم زده و تعداد اشیا متصل به اینترنت بر تعداد افراد متصل به اینترنت پیشی می‌گیرد. پیش بینی‌های موسسه تحقیقاتی گارتنر نشان می‌دهد تا سال ٢٠٢٠ حدود ٢٦ میلیارد دستگاه مختلف در سراسر جهان به شبکه اینترنت متصل می شود. همچنین شرکت سیسکو پیش بینی کرده که فناوری اینترنت اشیا تا سال ٢٠٢٠ حدود ٥٠ میلیارد وسیله را با آدرس های IP مشخص به اینترنت متصل می‌کند. این یعنی به طور میانگین به ازای هر شخص حدود ٥,٦ دستگاه به اینترنت متصل می شود.
اصطلاح اینترنت اشیا، برای نخستین بار در سال ١٩٩٩توسط کوین اشتون در انستیتو تکنولوژی ماساچوست (MIT) مورد استفاده قرار گرفت. یکی از اصلی‌ترین فاکتورهای این الگوی امید بخش یکپارچگی فناوری‌های مختلف است. همچنین بستر اینترنت اشیا بر امواج رادیویی بی سیمی قرار داده شده است که به اشیا، ماشین‌ها و دستگاه های مختلف این امکان را می‌دهد که از راه دور و با استفاده از اینترنت به عنوان یک پلتفرم جهانی با یکدیگر به برقراری ارتباط پرداخته و هماهنگ باشند. مسلما قدرت اصلی ایده اینترنت اشیا تاثیر زیادی است که بر جنبه‌های مختلف زندگی روزمره افراد خواهد داشت. از نقطه نظر کاربران، آشکارترین تاثیر اینترنت اشیا در زمینه‌های هوشمندسازی، آسایش و رفاه، سلامت و کسب وکار مشهود خواهد بود.
استفاده از واژه اشیا به این معنی است که صرفا قرار نیست ارتباطات توصیف شده در فوق بین دستگاه های الکترونیکی که بصورت بالقوه پتانسیل هوشمند شدن را نیز دارند برقرار شوند بلکه تقریبا تمام اشیا پیرامون ما که ما با آنها سر و کار داریم قرار است با اعمال تغییراتی در آنها به این زنجیره بپیوندند.
بعنوان مثال دیگر، حتی تشکی که برای استراحت روی آن دراز می کشیم و می‌خوابیم نیز می تواند به این زنجیره ملحق شود. با تعبیه سنسورهایی روی این تشک‌ها می‌توان اطلاعات مفیدی از ضربان قلب و یا حرکت های فردی که روی آن خوابیده را بدست آورد و این اطلاعات جهت تحلیل و بررسی وضعیت سلامت جسمی وی جمع آوری شود این اطلاعات می توانند در صورت بروز برخی بیماری‌ها برای این فرد در اختیار پزشک او جهت تحلیل بهتر رفتارهای جسمی او به همراه سایر اطلاعات بدست آمده از سنسورهای تعبیه شده در لباسها، اتومبیل و .... وی قرار بگیرد.
نکته حائز اهمیت دیگری که باید در ارتباط با اینترنت اشیا باید به آن اشاره شود تولید اطلاعات بی‌شماری است که ماحصل ظهور پدیدهای به نام اینترنت اشیا خواهد بود. در یکی دو مثالی که در فوق اشاره شده باید به اطلاعات جدید که قرار است با استفاده از سنسورهای تعبیه شده از کاربران و اشیا گرفته و با استفاده از یک شبکه در دسترس در همه جا که چیزی جز اینترنت نیست جمع آوری و تجمیع شوند. این تکنولوژی اگر در سراسر جهان پیاده سازی گردد اطلاعات غیرقابل محاسبه ای از اشیا و کاربران را روزانه دریافت و جهت تحلیل و بررسی در مواقع لزوم ذخیره سازی می‌کند.
استانداردها و پروتکل‌های پیاده سازی اینترنت اشیا در حوزه های مختلف مثل شهر هوشمند، حمل و نقل هوشمند، سلامت هوشمند و ... در حال حاضر توسط شرکت ها و سازمان های بزرگ و معتبر در حال توسعه است و در آینده پس از اینکه زیرساخت لازم برای آن در هر بخش مهیا شود، با طراحی سخت افزارها و اشیا سازگار با اینترنت اشیا، این تکنولوژی بطور فراگیری وارد زندگی مردم در سراسر جهان می‌شود.
البته باید به این نکته توجه کرد در راستای این پیاده سازی و توسعه چالش‌هایی در هر بخش وجود دارد که می تواند منجر به تهدیدات جدی برای کاربران شود. این تهدیدات می‌تواند حریم شخصی افراد، امنیت اطلاعات بدست آمده، دسترسی افراد به اطلاعات و ... باشد.
قابل ذکر است جوامعی که به داده ها و اطلاعات بیشتری دسترسی داشته باشند در امور مختلف اجتماعی، سیاسی، اقتصادی، رفاهی و ... از قدرت تصمیم گیری و پیشرفت بیشتری نیز برخوردار هستند. لذا افراد با خلق داده بیشتر، اطلاعات و دانش بیشتر بالطبع به معرفت و فرزانگی بیشتری نیز نائل می‌شوند.
همچنین در ادامه به بررسی جدیدترین فناوری‌های ارائه شده برای پیاده سازی اینترنت اشیا و مهمترین چالش‌های مورد بحث که این پدیده با آن روبروست می‌پردازیم.
یک الگو، چند دیدگاه
اینترنت اشیا از دو واژه تشکیل شده است، ابتدا اینترنت که نشان از مبتنی بر IP بودن آن است و سپس اشیا که نشاندهنده اشیا و دستگاه های نامتجانس است که میخواهند به هم متصل شده و به تبادل داده بپردازند. مفاهیم مختلفی از اینترنت اشیا (IOT) ارائه شده است که ارائه این مفاهیم نشانگر اهمیت پیامدهای IOT و تحقیق حول این موضوع است. موارد زیر سه چشم‌انداز اصلی اینترنت اشیا هستند که در پژوهش‌ها بیشترین تمرکز بر روی آنها بوده است:
چشم‌انداز شی‌گرا (Things oriented vision)
اینترنت اشیا با توسعه فناوری برچسب هوشمند (RFID) آغاز شد که متشکل از یک یا چند دستگاه قرائت کننده (Reader) و چندین تگ RFID بود ولی تنها به آن محدود نشد. فناوری‌های فراوان دیگری در اینترنت اشیا درگیر هستند که این فناوری‌ها عبارتاند از: حسگرها، Infrared، NFC، Wifi، Zigbee، Bluetooth، Z-Wave، 6LoWPAN و شبکه‌های موبایلی. اینترنت اشیا همانند اینترنت که روابط اجتماعی بین انسان ها را تا حدود زیادی به سمت دنیای مجازی انتقال داد، این پتانسیل را دارد که ابعاد جدیدی را در روابط بین اشیا هوشمند به وجود آورد.
چشم‌انداز اینترنت گرا (Internet oriented vision)
تمرکز چشم انداز اینترنت گرا بر روی IP برای اشیا هوشمند است و پیشنهاد می‌کند از پروتکل‌های اینترنت برای حمایت از اتصال اشیا هوشمند در سراسر جهان استفاده شود. توسعه IPv6 به‌عنوان یک راه حل که به دلیل فضای بسیار گسترده آن برای آدرس دهی تمامی اشیا قابلیت دریافت شناسه اختصاصی را خواهند داشت، مطرح شده است. تمرکز دیگر این دیدگاه توسعه وبی از اشیا است که در آن استانداردهای پروتکل‌ها برای اتصال دستگاه های تعبیه شده که بر روی اشیا روزمره نصب شده اند به کار گرفته می‌شوند.
چشم‌انداز معناگرا (Semantic oriented vision)
یکی از چالش‌های قابل توجه که در اینترنت اشیا به وجود خواهد آمد، وجود یک شبکه با تعداد بسیار زیادی وسایل است که از استانداردهای گوناگونی پیروی کرده و قصد تعامل با یکدیگر را دارند. به طور خاصتر می‌توان قابلیت‌های محاسباتی و ارتباطی بسیار مبتدی دستگاهها را علت این سطح از عدم تجانس دانست. بنابراین نیازمند استانداردی برای ایجاد امکان به هم پیوستن اجزای ناهمگون به یکدیگر و اطمینان از قابلیت همکاری آنها تحت این استاندارد هستیم.
چالش ها و موانع پیش روی توسعه اینترنت اشیاء
در توسعه اینترنت اشیاء موانع و چالش ها متعددی مطرح است. که از مهمترین آنها می توان به استقرار IP نسخه 6، توان سنسورها و توافق بر روی استانداردهای آن اشاره کرد. مواردی همچون قابلیت اعتماد، حریم خصوصی، ناهمگنی و سیار بودن نیز مورد توجه است.
استقرار IP نسخه 6: تمامی آدرس های IPV4 در فوریه ٢٠١٠ در جهان به سیستم ها اختصاص یافته و به اتمام رسیده اند. و با توجه به اینکه میلیاردها سنسور جدید در اینترنت اشیاء وجود دارد که باید آدرس یکتا به آنها اختصاص داد این موضوع روند پیشرفت اینترنت اشیاء را کند می کند. لذا استفاده از IPV6 بدلیل قابلیت‌های، پیکربندی خودکار مدیریت شبکه‌ها را آسانتر می‌کند. همچنین یکسری ویژگی‌های امنیتی توسعه یافته‌ای را نیز ارائه می‌کند.
توان سنسورها: در صورتی که سنسورها بصورت خودکار شارژ شوند شبکه به بازدهی بالایی می‌رسد. در غیر اینصورت تعویض باطری میلیاردها دستگاه که در کره زمین و یا فضا پخش شده اند غیر ممکن است. لذا باید از روشهایی محیطی مثل ارتعاش نور و جریان هوا جهت تولید برق در سنسورها استفاده کرد. دانشمندان یک نانو ژنراتور دائمی تجاری را معرفی کردند. تراشه‌ای انعطاف پذیر که از تکانه‌های بدن جهت تولید الکتریسیته و برق استفاده می‌کند.
استانداردها: علی رغم اینکه پیشرفت‌های زیادی در زمینه استاندارها انجام شده است معذالک بطور خاص در زمینه های امنیت، حریم خصوصی، معماری و ارتباطات نیاز به وضع استاندارد است. مؤسسه مهندسین برق و الکترونیک تنها سازمانی است که سعی در حل این چالش ها جهت مسیریابی بسته های IPV6 مابین انواع مختلف شبکه ها دارد.
قابلیت اعتماد و حریم خصوصی: با توجه به گستردگی شبکه اشیاء، متحرك بودن آنها و پیچیدگی نسبتاً کم اشیاء، کنترل و مدیریت ابر اشیاء سخت است. لذا برای افزایش قابلیت اعتماد، استانداردها و الگوریتم‌های رمزنگاری متنوعی بوجود آمده است. در اینصورت چالش اساسی طراحی الگوریتمی است که سریعتر بود. و مصرف انرژی کمتری داشته باشد همچنین الگوی توزیع کلید تأثیرگذاری نیز باید موجود باشد. در سیستم‌های با مقیاس کوچک معمولاً توزیع کلید در کارخانه و یا در زمان استفاده و گسترش آنها در محیط صورت می پذیرد اما در شبکه‌های موردی الگوهای توزیع کلید جدیدی در سال های اخیر پیشنهاد شده است. همچنین حفظ حریم خصوصی افراد در مرحله آغازین و طفولیت می باشد و این موضوع شیوه استفاده از شبکه‌های اینترنت اشیاء را با تردید مواجه می‌کند. لذا بایستی مکانیزم هایی در حفظ حریم خصوصی افراد طراحی و پیادهسازی گردد. ناهمگنی‌و سیار بودن وجود انواع اشیاء با سایزها و عملکردهای مختلف کنترل و مدیریت آنها را با مشکل مواجه می نماید همچنین با توجه به سی ار بودن بعضی از اشیاء، رهگیری، مسیریابی آنها نیز با چالش‌های عدیده ای روبرو است.
منابع:
١- اینترنت اشیا IOT :کاربردها، فناوری‌ها و چالش‌های مورد بحث
٢- اینترنت اشیاء: راه حلی جدید در هوشمندسازی جهان پیرامون
چاپ 
ارسال به دوست
