اینترنت اشیا

مقدمه

اینترنت اشیا (IoT)  به موج جدیدی از نوآوری که در عرصه‌ی فناوری به وجود آمده است اشاره دارد که اساساً پویایی کسب و کارها را در سراسر جهان تغییر می‌دهد. برخلاف تصور عمومی، اینترنت اشیا فقط شامل حسگرها یا هوش ماشینیِ جاسازی شده در اشیاء مختلف(که در حال حاضر بخشی اساسی از کسب‌وکار یا زندگی شخصی ما را تشکیل داده‌اند) نمی‌شود، بلکه شامل طیف گسترده‌ای از ابزارهایی است که امکان انجام کسب‌وکار به روشی جدید و یکپارچه را فراهم می‌آورد. همانطور که در ادامه مشاهده خواهید کرد، هدف از بهره‌برداری از اینترنت اشیا «خلق ارزش» در تمامیِ جنبه‌های اجتماعی، شخصی و اقتصادی است.
نویسندگان
پریسا حسنی
کارشناس شرکت مگفا  
فخرالسادات غمخواری 
کارشناس ارشد پروژه های شرکت مگفا
اینترنت اشیا طیف وسیع و متنوعی از داده‌ها را فراهم می‌آورد. همین ویژگی آغازگر فرایند «خلق ارزش» است و هسته اصلی سیستم‌های کسب‌وکار جدید را تشکیل می‌دهد. بنابراین به تدریج تمامیِ صنایع با ظهور داده‌های جدید که با استفاده از اینترنت اشیا و کاربردهای مختلف آن به راحتی در دسترس قرار می‌گیرند، متحول خواهند شد.
این فناوری‌های جدید نه تنها سخت‌افزارهای جدید، اپلیکشن‌های جدید و خدمات جدید را به وجود می‌آورند؛ بلکه روندها یا روش‌های انجام کار را نیز به طور اساسی تغییر خواهند داد. در ادامه به بررسی چگونگی ایفای نقش اینترنت اشیا در فرایند «خلق ارزش‌» در بخش‌های مختلف کسب‌وکارها و زندگی و کاربردهای آن در عرصه‌های گوناگون، پرداخته شده است.[۱]

تاریخچه اینترنت اشیاء

عصر اینترنت، از نیمه دوم قرن بیستم آغاز شد و الگوی ارتباطی جدیدی را ایجاد کرد که ناشی از تغییر فناوری‌های آنالوگ به دیجیتال و ورود به اینترنت و شبکه جهانی وب (www.) بود. انقلاب دیجیتال با جهانی شدن گسترده، ایجاد شبکه‌های اجتماعی مانند فیس بوک، توییتر و لینکدین و بهره‌برداری از نسل جدیدِ فناوری‌های ارتباطی کم هزینه، این امکان را برای اشیا فراهم کرده است تا از طریق دستگاه‌های جدید، بخشی از این شبکه‌های اجتماعی باشند.
در همین حال، به‌واسطه‌ی پیشرفت‌های مداومِ صورت گرفته در سنسورها و فناوری‌های شناسایی فرکانس رادیویی (RFID)، ردیابی بلادرنگ داده‌ها بسیار آسان‌تر می‌شود و بنابراین امکان تبادل بلادرنگ و پایدار داده‌ها بین ماشین‌ها فراهم می‌گردد. این پیشرفت‌ها باعث ایجاد سیستم‌هایی متشکل از ماشین‌آلات، مواد یا به طور کلی اشیایی می‌شود که قادر به برقراری ارتباط مستقل با یکدیگر در طول فعالیت‌های زنجیره ارزش هستند و علاوه بر این مقادیر زیادی از داده‌های متنوع را برای تجزیه و تحلیل بیشتر در آینده، فراهم می‌آورند. همه‌ی این موارد تحت عنوان اینترنت اشیا (IoT) نامیده می‌شوند.
با افزایش چشمگیر میزان تبادلات بلادرنگ داده بین «اشیا»، همراه با دیجیتالی شدنِ گسترده‌ی صنایع تولیدی، و توسعه سریع دستگاه‌های پیشرفته‌ی سایبر فیزیکی، ماهیت بازارهای عرضه و تقاضا در صنایع مختلف تغییر کرده است. فناوری‌های نوآورانه‌ی دیجیتال امکاناتی نظیرِ دسترسی بیشتر به منابع عرضه‌ی مقرون به صرفه را فراهم می‌آورند و از این طریق بخش عرضه‌ی بازار را تغییر می‌دهند، همچنین با ارائه اطلاعات کامل و درست در مورد بازارها و محصولات، روند تقاضای مشتری را نیز تغییر داده و از این طریق بخش تقاضای بازار را متحول می‌کنند. تحولات اخیر، پویایی بازار و همچنین موقعیت‌های غالب شرکت‌های فعلی را برهم زده است. صنایع مختلف تحت فشار این تحولات واقع شده‌اند و در نتیجه‌‌ی آن وادار به تعریف مجدد گزاره‌های ارزش‌ خود و توسعه‌ی مدل‌های جدید کسب‌وکار شده‌اند.
در نتیجه‌ی پیشرفت‌های فناوری و تحولات کسب‌وکار، انقلاب صنعتی چهارم از ابتدای قرن بیست و یکم آغاز شده است؛ در حالی که مرحله اول انقلاب صنعتی چهارم طی دوره زمانی ۲۰۰۵-۱۹۹۵ با توسعه مداومِ وب سایت و اپلیکشن‌های کاربردی یکپارچه‌ی متصل شکل گرفت. مرحله دوم که از سال ۲۰۰۵ تاکنون رخ داده است، دوره‌ای است که بازار به بهره‌برداری قابل‌توجهی از تلفن‌های هوشمند و اپلیکشن‌های تلفن همراه می‌پردازد.[۱]
تاریخچه‌ی تکامل اینترنت اشیا در شکل ۱ خلاصه شده است:

شکل ۱- تاریخچه تکامل اینترنت اشیاء
با توجه به وضعیت فعلیِ تحولات گسترده‌ای که در صنایع و مشاغل مختلف به‌وجود آمده است، می‌توان گفت که از این به بعد، با موج سوم انقلاب صنعتی چهارم مواجه خواهیم بود. تغییرات موردانتظار شامل تحولات عظیم وگسترده‌ی فرآیندهای کسب‌وکار و توسعه مدل‌های کاملاً جدید کسب‌وکار است، که همگی به‌واسطه‌ی سیستم‌های مبتنی بر اینترنت اشیا و کاربردهای مختلف آن‌ها در کسب‌وکار ایجاد می‌شود.
کاربردهای اینترنت اشیا به طور اساسی فرایند «خلق ارزش» سازمان‌ها را دگرگون می‌کنند. همانطور که شرکت مشاوره‌ی دیلویت بیان می‌کند: «اینترنت اشیا نه تنها در بخش ارتباط با مشتری کاربردی است، بلکه در بخش ارتباطات میان کسب‌وکارها در سراسر زنجیره تأمین نیز کاربردی است و می‌تواند بینش عمیقی را برای ذینفعان زنجیره به ارمغان بیاورد و از طرفی دیگر بینش بسیار عمیق‌تر و دقیق‌تری را در مورد شیوه‌ی موثر سرمایه‌گذاری فراهم کند». از این‌رو، اینترنت اشیا هم صنایعی که از نظر فناوری در وضعیت خوبی قرار دارند را سریعا متحول خواهد کرد و هم تأثیر قابل توجه و تحول آفرینی را بر صنایعی خواهد داشت که در حال حاضر هنوز مبتنی بر فناوری نیستند.[۱]
در ادامه مروری بر تعاریف متعددی از اینترنت اشیا صورت گرفته است.

اینترنت اشیا (IoT) چیست و چرا برای کسب‌وکارهای امروز و آینده مهم است؟

دانشگاهیان، محققان، سیاست‌گذاران، مبتکران، توسعه دهندگان و شرکت های بزرگ هر کدام اصطلاح اینترنت اشیا را به گونه‌ای متفاوت تعریف می‌کنند. آنچه که در همه تعاریف مشترک است این است که اولین نسخه اینترنت مربوط به داده‌های ایجاد شده توسط افراد است، در حالی که نسخه بعدی اینترنت مربوط به داده‌های ایجاد شده توسط اشیا است.
اگرچه افراد مختلف ممکن است از اینترنت اشیا به تعابیر متفاوتی یاد کنند، به طور مثال: اینترنت همه چیز (Internet of Everythings)، یا اینترنت اشیاء شما (Internet of Your Things)، و … ، اما همه این عبارات برای نشان دادن یک مفهوم به کار می‌رود.
اینترنت اشیا (IoT) عبارت است از شبکه‌ای که میان دستگاه‌های متصل به اینترنت (دستگاه‌های فیزیکی، دستگاه‌های هوشمند، وسایل نقلیه، ساختمان‌ها و سایر موارد) ایجاد شده است تا از این طریق بتوانند با یکدیگر و از طرف دیگر با کاربران خود تعامل برقرار کنند. این شبکه به واسطه‌ی وسایل الکترونیکی، نرم‌افزارها، سنسورها، فعال‌کننده‌ها(actuators) تعبیه شده در این اشیا به وجود می‌آید و آن‌ها را قادر به جمع‌آوری و تبادل اطلاعات، داده‌ها و منابع و سازماندهی خودکار می‌کند. بر این اساس اینترنت اشیا می‌تواند در مقابل شرایط و تغییرات محیط واکنش نشان داده و بر اساس آن عمل کند.
مفهوم اینترنت اشیا پیرامون شبکه‌هایی از حسگرها و سنسورهایی تعریف می‌شود که داده‌ها را از منابع مختلف اعم از ساعت‌ها، اتومبیل‌های خودمختار و ترموستات‌ها و تأسیسات تولیدی جمع‌آوری می‌کنند و در نهایت آن‌ها را در لبه یا ابر مورد پردازش قرار می‌دهند و از این طریق برای کاربر (اعم از شرکت یا مصرف کننده) ارزش ایجاد می‌کنند. شکل ۲ یک اکوسیستم اولیه‌ از اینترنت اشیا با لایه‌های مختلف را نشان می‌دهد. در هر لایه، مجموعه‌ای از سخت‌افزارها، نرم افزارها و اجزای سرویس، بخشی از زنجیره ارزش را تشکیل می‌دهند.[۱]

شکل ۲- زنجیره ارزش اینترنت اشیا [۱]
بهره‌برداری گسترده از سنسورهای متصل، یک دنیای دیجیتالی را ایجاد می‌کند. داده‌های به دست آمده از دستگاه‌های فیزیکی خودکار و به هم پیوسته، فرایند تبدیل دنیای فیزیکی به دنیای دیجیتال را امکان‌پذیر می‌کنند. با استفاده از تجزیه و تحلیل کلان داده‌های به دست آمده از این دنیای عظیم دیجیتال، درک روند فعلی بازارها و ساختارهای مختلف امکان پذیر شده است و بنابراین، شرکت‌ها، اقتصادها یا کشورها می‌توانند پیش‌بینی‌های بیشتری را در مورد بازارهای مختلف و همچنین فعالیت‌های بخش خصوصی و عمومی به دست آورند. بر این اساس اینترنت اشیا برای کسب و کارها و اقتصاد کلان ارزش ایجاد می‌کند.[۱]

معماری اینترنت اشیا

مطابق با شکل ۳معماری اینترنت اشیا از چندین لایه تشکیل شده است، معماری لایه‌ای ویژگی‌هایی را فراهم می‌کند که می‌تواند نیازهای صنایع مختلف، شرکت‌ها، موسسات، جوامع، دولت‌ها را برآورده کند.
معماری سه لایه شامل لایه‌های برنامه، شبکه(network) و ادراک(perception) است. معماری پنج لایه شامل لایه کسب‌وکار(business)، لایه برنامه، لایه میان افزار(middleware)، لایه شبکه و لایه ادراک است (شکل ۳) [۱]

شکل ۳- معماری اینترنت اشیا[۲][۳]

معماری سه لایه

در مدل معماری سه لایه، وظیفه لایه ادراک؛ شناسایی و جمع‌آوری اطلاعات است. این لایه با اشیاء فیزیکی پیرامون خود از طریق وسایل هوشمند مانند حسگرها و RFID ها تعامل می‌کند و هدف اصلی این لایه متصل کردن اشیا به شبکه‌ی اینترنت اشیا است. در نهایت این لایه اطلاعات پردازش شده را به لایه‌ی بالاتر خود یعنی لایه‌ی شبکه منتقل می‌کند.
لایه شبکه، به‌عنوان لایه میانی در معماری اینترنت اشیا، با بهره‌گیری از شبکه‌های ارتباطی مختلف مانند اینترنت، ارتباطات سیمی و بی‌سیم و فناوری‌ها و پروتکل‌های ارتباطی متنوع، وظیفه‌ی انتقال اطلاعات به‌دست‌آمده از لایه اداراک را بر عهده دارد.
لایه برنامه یک واسط کاربری بین اینترنت اشیا و کاربران است که به آن لایه کسب‌وکار هم گفته می‌شود و به‌عنوان بالاترین لایه در معماری اینترنت اشیاء پیاده‌سازی می‌شود. لایه‌ی برنامه، اطلاعات را از لایه شبکه دریافت کرده و از آن‌ها در جهت ارائه‌ی سرویس‌های درخواست شده استفاده می‌کند. برای مثال این لایه می‌تواند یک سرویس ذخیره‌سازی را برای داده‌های دریافت شده فراهم نموده و یا می‌تواند یک سرویس تجزیه‌وتحلیل را برای ارزیابی این داده‌ها ارائه دهد.[۲]

معماری پنج لایه

اولین لایه، لایه ادراک یا اشیا می‌باشد که نشان‌دهنده‌ی حسگرهای فیزیکی اینترنت اشیاء است و وظیفه‌ی جمع‌آوری اطلاعات(نظیر مکان، دما، وزن، حرکت، لرزش، شتاب و رطوبت و غیره) و پردازش آن‌ها را به عهده دارند. در ادامه این لایه داده‌ها را دیجیتال کرده و از طریق یک کانال ارتباطی امن، داده‌ها را به لایه بعدی خود یعنی لایه انتزاع سازی اشیاء(object Abstraction) انتقال می‌دهد. در این لایه است که داده‌های حجیم تولید می‌شوند.
کار لایه‌ی انتزاع سازی شی، انتقال دادن داده‌های تولیدشده‌ی لایه ادراک از طریق یک کانال ارتباطی امن به لایه مدیریت سرویس است در این لایه داده‌‌ها میتواند از طریق فناوری‌های متفاوتی مانندRFID,3G,GSM,UMTS,wifi,Bluetooth, Low energy, ZigBee  و مادون قرمز و غیر انتقال داده شوند. علاوه براین، در این لایه کارهای دیگری نظیر پردازش ابری و فرایند مدیریت داده می‌تواند انجام شود.
لایه مدیریت سرویس یا همان میان‌افزار بر اساس نام و آدرس، سرویس را با درخواست‌کننده آن مرتبط می‌سازد. این لایه به برنامه نویسان این امکان را می‌دهد تا با اشیاء ناهمگن بدون در نظر گرفتن یک پلت فرم سخت‌افزاری خاص کار کنند. همچنین این لایه قادراست که داده‌های دریافتی را پردازش کرده، تصمیم‌گیری کند و سرویس‌های موردنیاز را از طریق پروتکل‌های شبکه ارائه می‌کند.
لایه کاربرد وظیفه دارد تا سرویس‌های درخواست شده توسط کاربران و مصرف‌کنندگان را فراهم کند. برای مثال این لایه می‌تواند اندازه دما و مقدار رطوبت را بر اساس نوع درخواست کاربر فراهم کند. اهمیت این لایه برای اینترنت اشیا این است که این لایه می‌تواند سرویس‌های هوشمندی را باکیفیت بالا به مصرف‌کنندگان ارائه دهد تا نیاز آن‌ها برآورده شود. این لایه در حوزه‌های زیادی مانند خانه‌های هوشمند، ساختمان‌های هوشمند، بهداشت و سلامت و حمل‌ونقل کاربرد دارد.
لایه کسب‌وکار فعالیت‌ها و سرویس‌های کلی سیستم اینترنت اشیا را مدیریت می‌کند. مسئولیت این لایه ساختن یک مدل گرافیکی و فلوچارتی مبنی بر داده‌هایی است، که از لایه برنامه دریافت می‌کند. همچنین فرض شده است که عناصر مرتبط با سیستم اینترنت اشیا را طراحی، تجزیه‌وتحلیل، پیاده‌سازی، ارزیابی و نظارت می‌کند و  آن‌ها را توسعه می‌دهد. این لایه پشتیبانی از فرایند تصمیم‌گیری مبتنی بر تجزیه‌وتحلیل داده‌های حجیم را ممکن می‌سازد، به‌علاوه وظیفه نظارت و مدیریت چهار لایه پایین‌تر از خود را نیز بر عهده دارد. همچنین این لایه، خروجی هر لایه را با خروجیِ حالت ایده‌آل مقایسه می‌کند تا کیفیت سرویس‌ها را بهبود ببخشد و حافظ حریم خصوصی افراد باشد.[۲]

کاربرد اینترنت اشیا در عرصه‌های مختلف

اینترنت اشیا در عرصه‌های مختلف کاربردی است، بر اساس مطالعات موجود منتشر شده از ۲۰۱۱ تا ۲۰۱۸ در این حوزه، کاربردهای برنامه‌های اینترنت اشیا در قالب چهارچوب شکل ۴ قابل طبقه‌بندی است.

شکل ۴- طبقه‌بندی کاربردهای اینترنت اشیا بر اساس مطالعات موجود منتشر شده از ۲۰۱۱ تا ۲۰۱۸

مثال‌هایی از ارزش‌آفرینی اینترنت اشیا در صنایع مختلف [۱]

کشاورزی هوشمند: «اینترنت اشیا و کاربردهای آن،‌ صنعت کشاورزی را به سطح بالاتر ارتقا می‌دهد»

مثال‌های مختلفی در مورد اینکه اینترنت اشیا چگونه بر بخش‌های مختلف بازار تاثیر گذاشته و در فرایند «خلق ارزش» برای کسب‌وکارها نقش‌آفرینی می‌کند، وجود دارد. با این حال، «کشاورزی هوشمند» در واقع یک مثال خوب است چرا که مولفه‌ای اساسی در تأمین ضروری‌ترین نیاز انسان، یعنی نیاز به غذا، محسوب شده و از این رو تأثیر مستقیمی بر زندگی انسان دارد و بقای انسان را امکان پذیر می‌کند. جالبتر این است که بخش کشاورزی پتانسیل زیادی برای استفاده از اینترنت اشیا و تحول شیوه‌های انجام کار از طریق کاربردهای اینترنت اشیا دارد.
با نگاهی مختصر به تاریخ صنعت کشاورزی می‌توان نقش اینترنت اشیا را در تحول این صنعت بهتر درک کرد. پیش از انقلاب صنعتی پیشرفت قابل توجهی در صنعت کشاورزی حاصل نشد، پس از انقلاب صنعتی نیز، پیشرفت این صنعت به استفاده‌ از انبارهای غله(سیلوها)، کودهای شیمیایی و اولین تراکتور‌های گازسوز و غیره محدود شد. پس از یک دوره پایدار ۲۰ ساله، کاربردهای اینترنت اشیا با شیوه‌های کشاورزی ادغام شد و در نتیجه‌ی آن، این صنعت تغییرات چشمگیری را تجربه کرد و این روند هم‌چنان ادامه دارد. براساس گزارشات سازمان غذا و کشاورزی سازمان ملل (FAO) ، با توجه به جمعیت در حال رشد زمین، جهان برای تأمین غذای مورد نیاز جامعه‌ی جهانی در سال ۲۰۵۰ باید ۷۰ درصد بیشتر از سال ۲۰۰۶ غذا تولید کند. حال اینکه علاوه بر رشد جمعیت و افزایش تقاضا و مصرف، مولفه‌های دیگر نظیر کمبود آب، محدودیت دسترسی به زمین‌ها، مدیریت دشوار هزینه‌ها از دیگر دغدغه‌هایی است که این صنعت در سال‌های پیش‌رو با آن مواجه خواهد شد. تمامی این دلایل، محرک‌هایی هستند که تولیدات کشاورزی در سراسر جهان را به سمت طراحی سیستم جدیدی با نام «طراحی هوشمندانه» سوق می‌دهند.  فناوری مولفه‌ای اساسی در کشاورزی هوشمند محسوب می‌شود. کاربردهای فناوری؛ شیوه‌های کارآمد، قابل اعتماد و پایدار را جایگزین تکنیک‌های سخت، غیر قابل اعتماد و وقت‌گیرِ  سنتی می‌کند. اینترنت اشیا و کاربردهای آن‌ صنعت کشاورزی را به سطح بالاتر ارتقا می‌دهد.
اینترنت اشیا در کشاورزی هوشمند شامل سنسورهایی است که به کشاورزان کمک می‌کند تا رطوبت خاک و مواد معدنی را کنترل، میزان آبیاری بهینه را برای به دست آوردن بالاترین عملکرد تعیین و سیستم آبیاری را بر این اساس تنظیم کنند. از طرف دیگر، محاسبات بافت آگاه(context aware computing) به کشاورزان کمک می‌کند تا بهترین زمان برداشت محصول را متناسب با تغییرات هواشناسی پیش‌بینی کنند، هم‌چنین وضعیتی را فراهم می‌آورد که کشاورزان بتوانند با استفاده از فناوری‌های زنجیره سرد(cold chain) به سالم‌ترین و اقتصادی‌ترین روش محصولات کشاورزی را انتقال دهند.( سیستم بافت آگاه یک رایانه یا موبایل پوشیدنی است که از وضعیت کاربر و محیط اطراف خود آگاه است و رفتار خود را براساس این اطلاعات اصلاح می‌کند) به عنوان مثال،John Deere که یکی از تولیدکنندگان برجسته تجهیزات کشاورزی است، فرایند اتصال تراکتورهای خود به اینترنت را آغاز کرده و روشی برای نمایش داده‌های بازده محصول کشاورزان ایجاد کرده است. به طور مشابه، OnFarm ، که یک پلت‌فرم مزرعه متصلِ مبتنی برIoT  را ایجاد کرده است، انتظار دارد نرخ تولید داده به میزان چشمگیری افزایش داشته باشد. پیش‌بینی‌ها حاکی از آن است که هر ​​مزرعه در سال ۲۰۵۰ به طور متوسط ​​۴.۱ میلیون داده در روز تولید کند، در حالی که این نرخ در سال ۲۰۱۴ در حدود ۱۹۰ هزار داده در روز بوده است. در حال حاضر ایالات متحده، پیشرو در زمینه‌ی کشاورزی هوشمندِ مبتنی بر اینترنت اشیا است، این کشور از هر هکتار زمین کشاورزی، ۷۳۴۰ کیلوگرم غلات (به عنوان مثال گندم، برنج، ذرت، جو و غیره)  برداشت می‌کند، این در حالی است متوسط این مقدار در مقیاس ​​جهانی ۳۸۵۱ کیلوگرم غلات در هکتار است.
بر اساس گزارش PwC که در سال ۲۰۱۶ منتشر شده است، ارزش کاربردهای تجاری فناوری هواپیماهای بدون سرنشین در بازار جهانی بیش از ۱۲۷ میلیارد دلار براورد شده ، در حالی که ارزش کاربرد تجاری هواپیماهای بدون سرنشین در راه‌حل‌های تولید در صنعت کشاورزی ۳۲.۴ میلیارد دلار تخمین زده شده است. همانطور که از اعداد مشخص است، نسبت ارزش کاربرد تجاری هواپیماهای بدون سرنشین در صنعت کشاورزی به کل بازار جهانی نسبت قابل توجهی است. به منظور درک اینکه چگونه چنین مقدار عظیمی از خلق ارزش با استفاده از راه‌حل‌های مبتنی بر هواپیماهای بدون سرنشین امکان پذیر است، بهتر است  مروری بر روش‌های احتمالی استفاده از هواپیمای بدون سرنشین هوایی و زمینی را در طول چرخه عمر محصول کشاورزی داشته باشیم. از جمله می توان شش کاربرد زیر را به عنوان مثال ذکر کرد:
تجزیه و تحلیل خاک و مزارع: هواپیماهای بدون سرنشین می‌توانند نقشه‌های ۳ بعدی را از مزرعه تولید کنند، که تجزیه و تحلیل این نقشه‌ها می‌تواند در برنامه‌ریزی الگوهای کاشت بذر مورد استفاده قرار بگیرد.
کاشت: هواپیماهای بدون سرنشین، بذر، مواد مغذی گیاهی و مواد شیمیایی را بر روی خاک می‌ریزند. شرکت های استارت‌آپ مختلف ادعا می‌کنند که هواپیماهای بدون سرنشین می‌توانند بیش از ۵۰۰ بذر را در ساعت بکارند، در حالی که کشاورزان حدود ۸۰۰ بذر را در روز می‌کارند.
نظارت بر محصول: هواپیماهای بدون سرنشین با نظارت بر محصول، سیر تکاملی محصول را با دقت دنبال می‌کنند، ناکارآمدی تولید را نشان می‌دهند و مدیریت بهتر محصول را در چرخه عمر آن امکان‌پذیر می‌کنند.
سمپاشی: هواپیماهای بدون سرنشین می‌توانند زمین را اسکن کرده و میزان درستی از سم را با استفاده از حسگرهای مختلف که منجر به افزایش کارایی و در عین حال کاهش میزان نفوذ مواد شیمیایی به آب‌های زیرزمینی می‌شود، اسپری کنند. تخمین زده می‌شود که سمپاشی با استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین می‌تواند تا پنج برابر سریعتر از سمپاشی با ماشین‌آلات سنتی انجام شود. سمپاشی با استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین که توسط حسگرها کنترل می‌شود، از سمپاشی گسترده و وسیعی که با استفاده از هواپیماها انجام می‌شود، نیز کارآمدتر است.
آبیاری: هواپیماهای بدون سرنشین مجهز به سنسورهای مختلف (به عنوان مثال سنسورهای چند طیفی(multispectral) یا حرارتی(thermal)) بسته به محاسبات بصری(visual computing) می‌توانند نیازهای خاک را شناسایی کنند. این محاسبات همچنین امکان محاسبه شاخص پوشش گیاهی را فراهم می‌کنند که اطلاعاتی در مورد سلامت محصول ارائه می‌دهند.
ارزیابی سلامت: دستگاه‌های که توسط هواپیماهای بدون سرنشین حمل می‌شوند، می‌توانند عفونت‌های باکتریایی یا قارچی درختان را با اسکن یک محصول با استفاده از نور مرئی و نور مادون قرمز تشخیص دهند و با تجزیه و تحلیل تصاویر چند طیفی که تغییرات گیاهان را دنبال می‌کنند، سلامت محصولات را پیگیری کنند. واکنش سریع می‌تواند کل مزرعه را نجات دهد.
تمامی کاربردهای ذکر شده از فناوری هواپیمای بدون سرنشین در صنعت کشاورزی تنها بخشی از مزایایی است که به واسطه‌ی اقدامات کشاورزی هوشمند به دست می‌آید. در کشاورزی هوشمند به واسطه‌ی بهره‌گیری از سنسورها، فناوری‌های محاسباتی بصری و بافت آگاه، اطلاعات مختلفی برای «خلق ارزش» در صنعت کشاورزی جمع‌آوری می‌شود. به عنوان مثال در مقایسه کشورهای هلند و ترکیه بهتر می‌توان ارزش خلق‌شده به واسطه‌ی اقدامات صورت گرفته در کشاورزی هوشمند را تجسم کرد. هلند کشوری است که از آخرین نوآوری‌های فناوری از جمله فناوری‌های اینترنت اشیا استفاده می‌کند، تقریباً ۹۰۰ هزار کشاورز رافعال دارد و ۹۰ میلیارد دلار محصول کشاورزی را صادر می‌کند، در حالی که ترکیه با ۱۷ میلیون کشاورز و با استفاده از روش‌های بسیار سنتی کشاورزی ۲۰ میلیارد دلار صادرات را در حوزه‌ی مربوط به محصولات کشاورزی انجام می‌دهد .[۱]

شهر هوشمند: بهره‌گیری از میلیاردها دستگاهِ مبتنی بر اینترنت اشیا در شهرها

در زندگی مدرن امروزی، شهرها انرژی زیادی را در مقیاس جهانی مصرف می‌کنند، اکثر منابع طبیعی جهان را به خود اختصاص داده‌اند و بیش از پیش کربن در جهان تولید می‌کنند. بنابراین، ارتقاء عملکرد مناطق شهری با استفاده از به‌روزترین فناوری‌ها بیش از اینکه یک امر تجمل‌گرایانه باشد، یک ضرورت است.
شهرهای هوشمند از دستگاه‌های مبتنی بر اینترنت اشیا، در راستای ارتقاء امنیت خانه‌ها یا ساختمان‌ها، بهینه‌سازی روشنایی خیابان‌ها، حمل و نقل و ارتقاء مراقبت‌های بهداشتی استفاده می‌کنند ( اپلیکشن‌های حمل و نقل مبتنی بر اینترنت اشیا، کنتورهای هوشمند و…). به طور کلی، تخمین زده می‌شود که ارزش سالیانه خلق شده به واسطه‌ی کاربردهای اینترنت اشیا در شهرها به ۹۳۰ تا ۱.۶ تریلیون دلار در سال ۲۰۲۵ برسد.
ارزش‌آفرینیِ شهرهای هوشمند عملاً از دو دیدگاه متفاوت قابل تحلیل است. یکی از دیدگاه بخش دولتی و دیگری از دیدگاه شهروندان. دیجیتال‌سازی، بهره‌وری خدمات را افزایش می‌دهد و درنتیجه‌ی این افزایش بهره‌وری هزینه‌های ارائه‌ی خدمات کاهش می‌یابد. با این حال، نه تنها صرفه‌جویی در هزینه، بلکه افزایش کیفیت خدمات و ارائه‌ی بدون وقفه‌ی این خدمات در بخش عمومی نیز مهم است.
شکل‌گیری شهرهای هوشمند شاخص‌های کیفیت زندگی را نیز ارتقا می‌بخشند. کاهش میزان انتشار گاز کربن و گاز متان و همچنین کاهش نشتی‌های آب(به‌واسطه‌ی استفاده از سنسورهای آب) از جمله مثال‌هایی است که در این خصوص مطرح می‌شود. علاوه بر این، راهکارهای اینترنت اشیا در مدیریت منابع تجدیدپذیر که بر عهده‌ی بخش دولتی است نیز ارزش‌آفرین خواهد بود.
 از طرف دیگر، از دیدگاه شهروندان، «خلق ارزش» از طریق برنامه های اینترنت اشیا در شهرها به آن‌ها کمک می‌کند تا هم در زمان و هم در هزینه صرفه‌جویی کنند. به عنوان مثال، راه‌حل‌های پارکینگ هوشمند می‌توانند به رانندگان کمک کنند تا نه تنها در زمان بلکه در هزینه نیز صرفه‌جویی کنند.[۱]

زندگی هوشمند — فناوری‌های پوشیدنی

فناوری در دهه گذشته، به بخشی جدایی ناپذیری از زندگی اجتماعی و شخصی هر انسانی تبدیل شده است، حال اینکه اخیراً به واسطه‌ی تحولاتی که در فناوری‌های اینترنت اشیا و حسگرها به وجود آمده است، نقش فناوری در زندگی انسان‌ها هوشمندانه‌تر و شخصی‌تر می‌شود. اکنون استفاده روزانه از دستگاه‌های مختلفی که به سنسورهای گوناگون مجهز شده‌اند؛ از جمله فناوری‌های پوشیدنی مانند ساعت‌های هوشمند، ردیاب‌های تناسب اندام، عینک‌های هوشمند و کفش‌های هوشمند بیش از هر زمان دیگری است.
کاربردهای شخصی و یا تجاری فناوری‌های پوشیدنی نیز همانند سایر فناوری‌های دیگر، هدف «خلق ارزش» را دنبال می‌کنند. به عنوان مثال دستبندهای ایمنی(safety bracelets) که اطلاعات مکان‌محور را برای افراد فراهم می‌آورند و یا انواع مختلفی از دکمه‌های اضطراب و ترس ناگهانی پوشیدنی(wearable panic buttons)‌، که در راستای ارائه راه‌حل‌های ایمنی به ویژه به کودکان و زنان مورد استفاده قرار می‌گیرد(این دکمه‌ها معمولا در دستبند، زنجیر کلید یا هر نوع لوازم اکسسوری دیگر قرار می‌گیرد). به طورکلی با توجه به سناریوهای اضطراری گوناگون، می‌توان طیف وسیعی از فناوری‌های اینترنت اشیا پوشیدنی را برای استفاده شخصی تولید کرد. از دیگر کاربردهای این فناوری‌، می‌توان به کاربرد آن در عرصه‌ی ورزش اشاره کرد. به طور مثال یک بازیکن تنیس حرفه‌ای، برای خرید یک راکت تنیس تنها به ویژگی‌های که به طور سنتی مورد بررسی قرار می‌گیرد، توجه نمی‌کند و میزان هوشمند بودن این راکت برای وی اهمیت خواهد داشت. راکت‌هایی که به فناوری‌های هوشمندتر مجهز شده‌اند، می‌توانند به یک منبع اطلاعاتی ارزشمند تبدیل شده و راه‌حل‌هایی را در جهت بهبود عملکرد و موفقیت فردی ورزشکار ارائه دهند.
از فناوری‌های پوشیدنی تنها در جهت مصارف شخصی استفاده نمی‌شود، به عنوان مثال استفاده از عینک‌های هوشمند در صنعت لجستیک یکی از کاربردهای این فناوری در صنعت است. در این صنعت از عینک‌های هوشمند به‌منظور یافتن مکان قرارگیری مناسب برای بسته‌های خاص استفاده می‌شود. مثال دیگری را می‌توان از بخش مراقبت‌های بهداشتی ارائه داد، استفاده از عینک‌های هوشمند مختلف جهت استفاده در معاینات بالینی و جراحی ، کاربردی است. برای اینکه متخصصان پزشکی در فعالیت‌های خود از عینک هوشمند استفاده کنند، این محصولات باید متناسب با نیازهای مختلف آن‌ها ساخته شود.[۱]

سلامت هوشمند: اینترنت اشیا اطلاعات بیماران را جمع‌آوری و تجزیه‌وتحلیل می‌کند و امکان ارائه‌ی خدمات مراقبت‌های بهداشتی از راه دور را فراهم می‌سازد.

مراقبت‌های پزشکی و بهداشتی یکی از جذاب‌ترین زمینه‌های کاربردی اینترنت اشیا است. اینترنت اشیا نحوه تعامل و ارتباط برنامه‌ها، دستگاه‌ها و افراد را در دریافت و ارائه راه‌حل‌های مراقبت‌های بهداشتی بازتعریف می‌کند. نظارت بر بهداشت از راه دور، برنامه‌های تناسب اندام، کنترل بیماری‌های مزمن و مراقبت از سالمندان از جمله کاربردهای مختلف اینترنت اشیا در بخش مراقبت‌های بهداشتی و خدمات پزشکی است.
ابزارهای مختلف دیجیتال در عرصه‌ی پزشکی، سنسورها و دستگاه‌های تصویربرداری دیجیتال از جمله «دستگاه‌های هوشمند» یا «اشیائی» هستند که قسمت اصلی خدمات بهداشتی مبتنی بر اینترنت اشیا را تشکیل می‌دهند. انتظار می‌رود این برنامه‌ها ضمن افزایش کیفیت زندگی بیماران، هزینه‌های صنعت بهداشت را نیز کاهش دهند. بر اساس تخمین‌های صورت گرفته توسط کارشناسان این صنعت، کاربردهای اینترنت اشیا در بازار بهداشت و درمان از ۴۱.۲۲ میلیارد دلار در ۲۰۱۷ به ۱۵۸.۰۷ میلیارد دلار در سال ۲۰۲۲ افزایش می‌یابد. اثرات بهره‌گیری از اینترنت اشیا در صنعت بهداشت و درمان را می‌توان به شکل زیر دسته‌بندی کرد:
  • کاهش هزینه ها: نظارت بلادرنگ و از راه دور بر بیمار با استفاده از راه‌حل‌های اتصال در بخش مراقبت‌های بهداشتی امکان‌پذیر است، بنابراین بازدیدهای غیرضروری توسط پزشکان به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. مهم‌تر از همه، از طریق امکانات پیشرفته مراقبت در منزل، اقامت در بیمارستان و بستری مجدد در بیمارستان کاهش می‌یابد، بنابراین این امر به کاهش هزینه‌ها کمک می‌کند.
  • بهبود نتایج درمان: دسترسی بلادرنگ به اطلاعات بیمار از طریق راه‌حل‌های اتصال در بخش مراقبت‌های بهداشتیِ از راه دور، از طریق رایانش ابری یا سایر زیرساخت‌های مجازی، ارائه‌دهنگان خدمات درمانی را قادر به تصمیم‌گیری آگاهانه براساس شواهد مستدل می‌کند. بدین ترتیب، خدمات بهداشتی درمانی می‌توانند به موقع ارائه شوند که احتمالاً نتایج درمانی را بهبود می‌بخشند.
  • بهبود مدیریت بیماری: دستیابی به داده‌های بلادرنگ بیماران، اطلاعات بهتری را در اختیار ارائه‌دهندگان خدمات مراقبت‌های بهداشتی قرار می‌دهد و به آن‌ها کمک می‌کند تا اقدامات پیشگیرانه‌ای را در جهت کنترل بیماری‌ها انجام دهند.
  • کاهش خطاها، اتلاف‌ها و هزینهها: جمع‌آوری دقیق داده‌ها در جریان فرآیند، باعث کاهش هزینه‌ها و ناکارآمدی سیستم‌ها و همچنین به حداقل رساندن خطاهای سیستم‌های مبتنی بر انسان(human-based system) می‌شود.
  • تجربیات ارتقایافته‌ی بیمار: افزایش دقت در معالجه و ارائه‌ی خدمات بهداشتی به موقع باعث بهبود تجارب بیمار می‌شود.
  • مدیریت پیشرفته داروها: اینترنت اشیا به مدیریت بهتر داروها کمک می‌کنند. از آنجایی که یکی از هزینه‌های عمده‌ی صنعت مراقبت‌های بهداشتی را، هزینه‌های مربوط به دارو تشکیل می‌دهند، کاربرد اینترنت اشیا در این حوزه منجر به کاهش این هزینه‌های عمده می‌شود.[۱]

کلیدواژه ها

اینترنت اشیا،کشاورزی هوشمند،شهر هوشمند،سلامت هوشمند،زندگی هوشمند،معماری اینترنت اشیا

منایع

[۱] Industry 4.0_ Managing The Digital Transformation (2018),https://www.springer.com/gp/book/9783319578699

[۲] Internet of Things A Survey on Enabling Technologies, Protocols, and Applications, https://ieeexplore.ieee.org/document/7123563

[۳] Future internet: The internet of things architecture, possible applications and key challenges, https://ieeexplore.ieee.org/document/6424332

به اشتراک بگذارید