اینترنت اشیا، آغازگر عصر هوشمندی

[saberi]

در مقالات قبلی، به بررسی فناوری نوینی به‌نام اینترنت ‌اشیا پرداختیم. هرچند به لحاظ ایده‌پردازی اینترنت ‌اشیا فناوری جدیدی به شمار نمی‌رود، اما به لحاظ تمرکز جدی و تخصیص منابع مالی عظیم از سوی شرکت‌ها و دولت‌ها فناوری جدیدی محسوب می‌شود. اینترنت ‌اشیا به‌آهستگی در حال ورود به شبکه تجاری و خانگی در عرصه‌های مختلف در جای‌جای جهان است. ایران نیز از این قاعده مستثنا نیست. اگر نگاهی به تقویم سمینارها و کنفرانس‌های داخلی داشته باشید، به‌خوبی اهمیت این مفهوم را مشاهده خواهید کرد. متخصصان آی‌تی و به‌طبع فعالان دنیای آی‌تی در حال کار روی آن هستند. بر اساس این رویکرد و با توجه به نقش بی‌بدیلی که این فناوری در زندگی آینده ما بازی خواهد کرد، در این پست، زیرساخت‌های مورد نیاز آن‌ را برشمرده و اصطلاحات، فناوری‌ها و عواملی را که همراه با اینترنت‌ اشیا آمده یا توسط آن مورد استفاده قرار خواهند گرفت، بررسی خواهیم کرد.

روزگار قدیم

روزگاری را به یاد آورید که ارتباطاتی با سرعت 5.6 کیلوبایت و باز کردن چند صفحه HTML ساده برای همگان شگفت‌آور بود. دورانی که دسترسی به اینترنت برای عموم به‌راحتی امکان‌پذیر نبود. از آن روزگار فاصله بگیرید و به یک دهه قبل بازگردید. این ‌بار پدیده‌ای به‌نام انفجار اطلاعات مورد بحث بود. در آن روزگار صحبت از بمباران اطلاعاتی بود؛ به طوری ‌که کاربران با سیل عظیمی از اطلاعات اشباع می‌شدند و همگان به دنبال راهی برای غلبه بر این حجم از اطلاعات بودند. به فاصله چند سال از آن روزگار این ‌بار صحبت از نحوه مدیریت و سازمان‌دهی اطلاعات به میان آمد. چگونه می‌توان این حجم عظیم از داده‌ها را مدیریت کرد؟ به‌ لطف فناوری قدرتمند NoSQL کاستی‌های بانک‌های اطلاعاتی رابطه‌ای جبران شد. اما یک پرسش مهم وجود دارد.

چه عاملی باعث به وجود آمدن این سیل عظیم از داده‌ها شده است؟
پاسخ در یک کلمه مستتر شده است؛ اینترنت!

شبکه‌های مختلف به‌طور پیوسته در حال تولید اطلاعات هستند. صرف ‌نظر از علت و انگیزه به‌ وجود آمدن واژه‌ای به‌نام اینترنت، اینترنت به بسیاری از افراد، کسب و کارها و کشورها با آموزش از طریق نشر الکترونیک کمک فراوانی کرد، به رشد و شکوفایی اقتصادی از طریق تجارت الکترونیک منجر شد و با همکاری شرکت‌های بزرگ باعث پیش‌رفت در نوآوری تجاری شد. چه چیزی بعد از اینترنت در راه است؟ اینترنت چگونه به پیش‌رفت و تغییر دنیای ما کمک خواهد کرد؟ سلسله مقاله‌هایی که از این پس در بخش اینترنت‌ اشیا مشاهده خواهید کرد، سعی دارند به این دو پرسش مهم پاسخ دهند تا بستری را فراهم کنند تا کسب و کارهای بزرگ و افراد مطالعات، برنامه‌ریزی‌ها و تصمیم‌های مهم خود را بر مبنای آن پایه‌ریزی کنند.

مبدأ شکل‌گیری اینترنت اشیا

از دهه 80 میلادی مفاهیمی همچون هوش محیطی، محاسبه آرام و محاسبه فراگیر از سوی بازیگران اصلی دنیای فناوری همچون فیلیپس و آی‌بی‌ام مطرح شد. تمام این مفاهیم و دیدگاه‌ها بر یک اصل مهم اتفاق نظر داشتند. اتصال به اینترنت به‌طور فزاینده‌ در حال گسترش و فراگیر شدن است، به طوری‌ که حتی آثار باستانی نیز روزگاری به اینترنت متصل خواهند شد.

اشیا سخن می‌گویند، اشیای دیگر به آن پاسخ می‌دهند.

مارک وایسر، پدر محاسبات در همه‌جا
مارک وایسر را به‌نوعی می‌توان ایده‌پرداز غیرمستقیم اینترنت ‌اشیا نامید. نظریات او درباره محاسبات در همه‌جا بسیار معروف است. وایسر مقاله معروف «کامپیوتر برای قرن 21» را در سال 1991 میلادی منتشر کرد. مقاله‌ای که در آن به محاسبات یکتا اشاره کرد. در این مقاله، وایسر برای نخستین ‌بار ایده کوچک‌سازی و حضور یک‌پارچه حس‌گرها را مطرح کرد. رویکردی که باعث می‌شود تا عوامل محاسبه از اساس زندگی روزمره ناپدید شود و ظرفیتی برای محاسبه به‌عنوان یک روش پدیدارمانند، یک سخت‌افزار و یک پروتکل برای جابه‌جایی داده‌ها در پس‌زمینه به‌ وجود آید. 
هرچند او در مقاله خود به محاسبات همه‌جانبه اشاره کرد، اما به‌طور واضح به نقش این محاسبات و تغییر بنیادی که میان انسان‌ها و محیط چندمنظوره دیجیتال به وجود خواهد آمد، اشاره‌ای نکرد. با وجود این، ایده‌هایی که او درباره محاسبات همه‌جانبه مطرح کرد، امروزه معنای واقعی پیدا کرده‌اند و مورد استفاده قرار می‌گیرند.

متأسفانه وایسر در سال 1997 میلادی در 44 سالگی درگذشت و نتوانست تحقق ایده‌ای را که خود زمینه‌ساز آن بود، مشاهده کند و به پیش ببرد. در آن زمان، دیدگاه‌های اساسی و پرسش‌های مهمی درباره این فناوری وجود داشت. چه نوع ارتباط بی‌سیمی می‌تواند در دستگاه‌ها ساخته شود؟ چه تغییراتی در زیرساخت‌های اینترنت باید پیاده‌سازی شود تا میلیاردها وسیله ارتباطی جدید تحت پوشش قرار گیرند؟ نیروی این دستگاه‌ها چگونه باید تأمین شود؟ چه عواملی باید تغییر پیدا کنند تا هزینه‌های اولیه کاهش یابد و این فناوری مقرون به‌صرفه شود؟ این‌ها پرسش‌هایی بودند که امروزه حتی کاربران عادی نیز برای آن‌ها پاسخ‌هایی دارند. امروزه اکثر قریب به‌اتفاق این پرسش‌ها پاسخ داده شده‌اند. مشکلات مالی مربوط به فرستنده‌های بی‌سیم به‌طور چشم‌گیر کاهش یافته است. IPV6 به ما این توانایی را می‌دهد تا برای هر یک از میلیون‌ها وسیله ارتباطی یک نشانی منحصر به‌فرد و یکتا داشته باشیم.

شرکت‌های الکترونیکی در حال ساخت وای‌فای و ابزارهای بی‌سیم سلولی در طیف گسترده‌ای از وسایل هستند. فناوری باتری پیش‌رفت‌های خوبی داشته و شارژ خورشیدی در وسایل زیادی تعبیه شده است. طبق برآوردهای سیسکو، 50 میلیارد وسیله متصل به شبکه تا سال 2020 وجود خواهند داشت.

پیش‌بینی صاحب ‌نظران از اینترنت اشیا چه بوده است؟
کوین کلی، ویراستار مجله وایرد، در کنفرانس سال 2007 سخنرانی جالبی درباره پنج هزار روز نخست شبکه گسترده جهانی ارائه کرد. کلی در این کنفرانس با بیان این‌که شبکه‌های اجتماعی در حال به‌ وجود آوردن تغییری اساسی در ارتباطات اجتماعی هستند، افزود با استفاده از نقشه‌های قابل جست‌وجو و سرویس‌های راه‌یابی و وجود دایره‌المعارفی شبیه به ویکی‌پدیا و سرعتی که شبکه‌ها به خود گرفته‌اند، این شتاب روزافزون دنیای صنعتی را کاملاً تغییر داده است و هیچ نشانه‌ای از کم شدن این شتاب دیده نمی‌شود. هر شیء‌ قسمتی از وب خواهد شد و نشانه‌ای از اتصال به اینترنت در آن مشاهده خواهد شد، به طوری ‌که تا قبل از سال 2024 اشیا در هر مکان توانایی اتصال به اینترنت را پیدا خواهند کرد و یک محیط شبکه به وجود می‌آورند. هرچند او در آن زمان به اینترنت‌ اشیا اشاره‌ای نکرد، اما دیدگاه‌های کلی چیزی کم‌تر از اینترنت‌ اشیا نداشت. دنیایی که در آن یک جفت کفش به‌صورت یک تراشه با پاشنه و یک ماشین یک تراشه با چرخ است.

هرچند اینترنت‌ اشیا به‌لحاظ صنعتی و اقتصادی موضوع جذابی است، اما مفهوم جدیدی نیست. در اوایل سال 2000 میلادی کوین اشتون برای نخستین بار مفهوم اینترنت‌ اشیا را در آزمایشگاه MIT’s Auto ID عملاً پایه‌گذاری کرد. اشتون در تلاش برای پیدا کردن راهی برای گسترش تجارت و صنعت سرگرمی با استفاده از متصل کردن اطلاعات RFID به اینترنت بود. این تلاش‌ها او را به یکی از نخستین پیش‌گامان اینترنت‌ اشیا تبدیل کرد. ایده اولیه ساده اما قدرتمند بود.
 اگر تمام اشیا در زندگی روزمره به حس‌گر و اتصال بی‌سیم مجهز باشند، اشیا توانایی برقراری ارتباط با یکدیگر را خواهند داشت و می‌توانند با استفاده از کامپیوترها مدیریت شوند. اشتون در همین زمینه مقاله‌ای در ارتباط با RFID نوشت: «اگر کامپیوترهایی در اختیار داشته باشیم که از دانش کافی برخوردار باشند و خود نیز بتوانند این دانش را بدون کمک انسان‌ها به دست آورند، این توانایی را خواهیم داشت هر چیزی را ردیابی کنیم، بشماریم و تا حد زیادی از ضررها پیشگیری کنیم و هزینه‌ها را کاهش دهیم. نتیجه این فرآیند به ما کمک می‌کند بدانیم اشیا چه زمانی سالم هستند؛ آیا از عمر مصرف آن‌ها گذشته است؛ نیاز به تعویض دارند یا باید تعمیر شوند.  کامپیوترهای امروزی به تجهیزاتی نیاز دارند تا خود بتوانند اطلاعات را جمع‌آوری کنند. در این صورت خواهند توانست ببینند، بشنوند و دنیای پیرامون خود را با تمام عظمت آن درک کنند. RFID و فناوری حس‌گرها به کامپیوترها قدرت مشاهده، شناخت و درک دنیا بدون محدودیت‌های وارده همچون خطاهایی را که از سوی انسان‌ها رخ می‌دهد، خواهند داشت.»

اینترنت اشیا چیست؟
هرچند برای پاسخ به این پرسش کمی زود است و تا وقتی که با مفهومی به‌نام «اشیا» آشنا نباشیم، نمی‌توانیم اینترنت اشیا را توصیف کنیم، اما در این‌جا به‌اختصار به توصیف این اصطلاح می‌پردازیم. اینترنت اشیا توصیف‌کننده سیستمی است که در آن اشیا در دنیای فیزیکی و با استفاده از حس‌گرهایی که درون اشیا قرار دارند یا به آن‌ها متصل هستند، از طریق فناوری‌های ارتباطاتی بی‌سیم و با سیم به اینترنت متصل شده‌اند و به تبادل اطلاعات می‌پردازند. این حس‌گرها می‌توانند  از انواع متنوعی از ارتباطات محلی نظیر RFID ،NFC ،WiFi ،Bluethooth Zigbee استفاده کنند. حس‌گرها همچنین توانایی اتصال منطقه‌ای گسترده همانند GSM ،GPRS ،3G و LTE را نیز دارند. به عبارت بسیار ساده، اینترنت اشیا توانایی‌های زیر را دارد:

1- اشیای بی‌جان و جان‌دار به یکدیگر متصل می‌شوند
آزمایش‌های ابتدایی و توسعه شبکه‌های اینترنت‌ اشیا با اتصال وسایل صنعتی آغاز شد. امروزه چشم‌انداز اینترنت اشیا توسعه ‌یافته و برای اتصال از وسایل صنعتی به هر چیزی توسعه پیدا کرده است. این محدوده گسترده از اشیا از توربین‌های گازی و وسایل اندازه‌گیری گرفته تا ترموستات‌های هوشمند را در بر می‌گیرد. این دامنه گسترش یافته حتی ارگانیسم‌های زنده از قبیل گیاهان، حیوانات ‌مزرعه و انسان‌ها را نیز در بر می‌گیرد. برای مثال، پروژه ردیابی گاو‌ها در Essen از داده‌های جمع‌آوری شده با استفاده از برچسب‌های مکان‌یابی رادیویی برای بررسی وضعیت بیماری و رفتار حرکتی گاو‌ها استفاده می‌کند. محاسبات پوشیدنی و دستگاه‌های دیجیتالی بررسی سلامت شبیه به Fitbit و Nike+ Fuel مثال‌هایی از به‌کارگیری اینترنت ‌اشیا توسط مردم هستند. در تمام این وسایل این حس‌گرها هستند که نقش اصلی را ایفا می‌کنند. حس‌گرهای مختلفی که روی اشیا فیزیکی قرار می‌گیرند، وظیفه کنترل وضعیت خاصی مانند مکان، لرزش، حرکت و دما را بر عهده دارند. در اینترنت‌ اشیا حس‌گرها به یکدیگر و سیستم مربوط متصل می‌شوند. این حس‌گرها توانایی درک اطلاعات را دارند و داده‌هایی را برای حس‌گرهای دیگر آماده می‌کنند. اما سیسکو تعریف اینترنت اشیا را بسط داده است و آن‌ را «اینترنت همه‌ چیز» توصیف می‌کند که شامل مردم، مکان‌ها و اشیا می‌شود؛ به‌طور کلی، هر چیزی که بتوانید یک حس‌گر را به آن متصل و آن‌ را به اینترنت متصل کنید و بتواند به یک اکوسیستم جدید متصل شود.

2- از حس‌گرها برای جمع‌آوری داده‌ها استفاده می‌کند
اشیای فیزیکی متصل یک یا چند حس‌گر خواهند داشت. هر حس‌گر برای بررسی یک وضعیت خاص شبیه به مکان، از لرزش و کنترل درجه حرارت استفاده می‌کند. در اینترنت اشیا این حس‌گرها به یکدیگر و سیستم‌ها متصل می‌شوند و به درک اطلاعات می‌پردازند یا اطلاعاتی را که خوراک‌ داده‌ای حس‌گرهای دیگر است، تولید می‌کنند. شرکت‌ها و افراد از اطلاعات تولید شده توسط این حس‌گرها استفاده می‌کنند.

3- قسمتی از شبکه IP را تغییر می‌دهد که ارتباط برقرار کند 
در گذشته، مردم با یکدیگر و ماشین‌ها ارتباط برقرار می‌کردند. تصور کنید اغلب وسایل اطرافتان توانایی برقراری ارتباط با شما را داشته باشند. این وسایل به شما چه خواهند گفت؟ وسایل مجهز به اینترنت اشیا اطلاعاتی درباره وضعیت خود، محیط اطراف، مردم، سیستم‌های نرم‌افزاری و ماشین‌ها در اختیار ما قرار خواهند داد. 
زمان و حجم ارسال این اطلاعات قابل کنترل است. تمام این وسایل یک هویت دیجیتال خواهند داشت و همانند یک انسان قادر به شناسایی شدن هستند.

سخن آخر
به‌طور کلی، اینترنت اشیا با محاسبات سنتی تفاوت زیادی دارد. داده‌ها توانایی کوچک شدن و ارسال مداوم را دارند. تعداد دستگاه‌ها یا گره‌ها که به این شبکه متصل می‌شوند، در اینترنت اشیا بزرگ‌تر از محاسبات کامپیوترهای شخصی هستند. ارتباطات ماشین به ماشین و هوشمند از این دستگاه‌ها و شبکه به کسب و کارها اجازه خواهد داد تا وظایف اصلی را بدون وابستگی به سرویس‌ها یا نرم‌افزارهای خاص انجام دهند. هرچند این ویژگی‌ها فرصت جمع‌آوری گستره بزرگی از داده‌ها را امکان‌پذیر می‌سازند، اما چالش‌هایی درباره شبکه‌ها و امنیت شبکه‌ها را به همراه خواهند داشت.