إنترنت الأشياء (IoT) هو نموذج جديد غير طريقة العيش التقليدية إلى أسلوب حياة عالي التقنية. المدينة الذكية ، والمنازل الذكية ، ومكافحة التلوث ، وتوفير الطاقة ، والنقل الذكي ، والصناعات الذكية هي مثل هذه التحولات بسبب انترنت الاشياء.
تم إجراء الكثير من الدراسات والبحوث المهمة من أجل تعزيز التكنولوجيا من خلال انترنت الاشياء. ومع ذلك ، لا يزال هناك الكثير من التحديات والقضايا التي تحتاج إلى معالجة لتحقيق الإمكانات الكاملة لإنــترنت الأشياء. يجب النظر إلى هذه التحديات والقضايا من مختلف جوانب إنــترنت الاشــياء مثل التطبيقات والتحديات والتقنيات التمكينية والتأثيرات الاجتماعية والبيئية وما إلى ذلك.
الهدف الرئيسي من بحث انترنت الاشــــياء هذا هو توفير مناقشة مفصلة من المنظور التكنولوجي والاجتماعي. تناقش المقالة التحديات المختلفة والقضايا الرئيسية لإنــترنت الأشـياء والهندسة المعمارية ومجالات التطبيق المهمة.
أيضًا ، تسلط المقالة الضوء على الأدبيات الموجودة وتوضح مساهمتها في جوانب مختلفة من انترنت الاشياء. علاوة على ذلك ، تمت مناقشة أهمية البيانات الضخمة وتحليلها فيما يتعلق بإنترنت الأشياء. ستساعد هذه المقالة القراء والباحثين على فهم ما هو انترنت الاشياء وقابليتها للتطبيق في العالم الحقيقي.
ما هو انترنت الاشياء ؟
إن التقدم التكنولوجي يجعل من الممكن اعتماد إنترنـــت الأشياء على نطاق واسع ، من الكاميرات الصغيرة على شكل حبوب التي يمكنها تحديد آلاف الصور داخل الجسم ، إلى أجهزة الاستشعار الذكية التي يمكنها تقييم ظروف المحاصيل في المزرعة ، إلى الأجهزة المنزلية الذكية التي أصبحت الآن شعبية متزايدة. ولكن ما هي اللبنات الأساسية لإنتـرنت الأشياء؟ وما هي التقنيات الأساسية التي تقود ثورة إنترنــت الأشياء؟
إن إنترنت الأشياء هو نموذج ناشئ يمكّن من الاتصال بين الأجهزة الإلكترونية وأجهزة الاستشعار عبر الإنترنت من أجل تسهيل حياتنا.
يستخدم أنترنت الأشياء الأجهزة الذكية والإنترنت لتقديم حلول مبتكرة لمختلف التحديات والقضايا المتعلقة بمختلف الأعمال التجارية والحكومية والصناعات العامة / الخاصة في جميع أنحاء العالم .
أصبح انترنت الاشياء تدريجيًا جانبًا مهمًا من جوانب حياتنا يمكن الشعور به في كل مكان من حولنا. بشكل عام ، إنترنت الأشياء هو ابتكار يجمع بين مجموعة واسعة من الأنظمة الذكية والأطر والأجهزة الذكية وأجهزة الاستشعار .
علاوة على ذلك ، فإنه يستفيد من تقنية الكم والنانوتكنولوجيا من حيث التخزين والاستشعار وسرعة المعالجة التي لم يكن من الممكن تصورها مسبقًا . ت
م إجراء دراسات بحثية مكثفة ومتاحة من حيث المقالات العلمية والتقارير الصحفية على الإنترنت وفي شكل مواد مطبوعة لتوضيح الفعالية المحتملة وإمكانية تطبيق تحولات انترنت الاشياء. يمكن استخدامه كعمل تحضيري قبل وضع خطط عمل مبتكرة جديدة مع مراعاة الأمن والضمان وقابلية التشغيل البيني.
المستقبل وانترنت الاشياء
يمكن ملاحظة تحول كبير في حياتنا الروتينية اليومية جنبًا إلى جنب مع زيادة مشاركة أجهزة وتقنيات إنـــترنت الأشياء. أحد هذه التطورات في إنترنت الأشـــياء هو مفهوم أنظمة المنزل الذكي (SHS) والأجهزة التي تتكون من أجهزة قائمة على الإنترنت ، ونظام أتمتة للمنازل ونظام موثوق لإدارة الطاقة .
إلى جانب ذلك ، هناك إنجاز مهم آخر لإنتـــرنت الأشياء وهو نظام الاستشعار الصحي الذكي (SHSS). تضم SHSS معدات وأجهزة ذكية صغيرة لدعم صحة الإنسان.
يمكن استخدام هذه الأجهزة في الداخل والخارج لفحص ومراقبة المشكلات الصحية المختلفة ومستوى اللياقة البدنية أو كمية السعرات الحرارية المحروقة في مركز اللياقة البدنية وما إلى ذلك ، كما يتم استخدامها لمراقبة الظروف الصحية الحرجة في المستشفيات ومراكز الصدمات كذلك.
ومن هنا فقد غيرت مجمل سيناريو المجال الطبي من خلال تسهيله بتقنية عالية وأجهزة ذكية. علاوة على ذلك ، يشارك مطورو وباحثو إنترنت الأشـــياء بفاعلية في الارتقاء بنمط حياة المعاقين وكبار السن.
أظهر انترنت الاشـــــياء أداءً جذريًا في هذا المجال وقدمت اتجاهًا جديدًا للحياة الطبيعية لمثل هؤلاء الأشخاص. نظرًا لأن هذه الأجهزة والمعدات فعالة جدًا من حيث التكلفة من حيث تكلفة التطوير ومتاحة بسهولة ضمن النطاق السعري العادي ، وبالتالي فإن معظم الناس يستفيدون منها .
أهمية أنترنت الاشياء
بفضل انترنت الأشياء ، يمكنهم أن يعيشوا حياة طبيعية. جانب آخر مهم من حياتنا هو النقل. أحدث إنترنت الأشياء بعض التطورات الجديدة لجعلها أكثر كفاءة وراحة وموثوقية. أجهزة الاستشعار الذكية وأجهزة الطائرات بدون طيار تتحكم الآن في حركة المرور في تقاطعات إشارات مختلفة عبر المدن الكبرى.
بالإضافة إلى ذلك ، يتم إطلاق المركبات في الأسواق باستخدام أجهزة استشعار مثبتة مسبقًا قادرة على استشعار الازدحام المروري القادم على الخريطة وقد يقترح عليك طريقًا آخر به ازدحام مروري منخفض .
لذلك فإن انتـرنت الاشياء لديها الكثير لتخدمه في مختلف جوانب الحياة والتكنولوجيا. قد نستنتج أن إنترنت الأشياء لديها نطاق كبير من حيث تحسين التكنولوجيا وتسهيل البشرية.
أظهرت إنترنت الأشياء أيضًا أهميتها وإمكانياتها في النمو الاقتصادي والصناعي لمنطقة نامية. أيضًا ، في سوق التجارة والبورصة ، يُنظر إليه على أنه خطوة ثورية.
ومع ذلك ، فإن أمن البيانات والمعلومات هو مصدر قلق مهم ومرغوب فيه للغاية ، وهي قضية صعبة للتعامل معها . نظرًا لكون الإنترنت أكبر مصدر للتهديدات الأمنية والهجمات السيبرانية ، فقد فتح الأبواب المختلفة للمتسللين وبالتالي جعل البيانات والمعلومات غير آمنة.
ومع ذلك ، فإن إنترنت الأشياء ملتزمة بتقديم أفضل الحلول الممكنة للتعامل مع قضايا أمن البيانات والمعلومات. ومن ثم ، فإن أهم اهتمامات انترنـت الأشياء في التجارة والاقتصاد هو الأمن.
لذلك ، يعد تطوير مسار آمن للتعاون بين الشبكات الاجتماعية ومخاوف الخصوصية موضوعًا ساخنًا في إنترنت الأشياء ويعمل مطورو إنترنت الأشياء بجد لتحقيق ذلك.
كم حجم انترنت الاشياء؟
باختصار: هائل.
يوجد أكثر من 50 مليار جهاز IoT اعتبارًا من عام 2020 ، وستولد هذه الأجهزة 4.4 zettabytes من البيانات هذا العام. (زيتابايت هو تريليون غيغابايت.) بالمقارنة ، في عام 2013 ، أنتجت أجهزة إنترنت الأشياء 100 مليار غيغابايت فقط. وبالمثل ، فإن حجم الأموال التي يجب جنيها في سوق إنتـرنت الأشياء مذهل ؛ تتراوح تقديرات قيمة السوق في عام 2025 من 1.6 تريليون دولار إلى 14.4 تريليون دولار.
كيف يعمل إنترنت الأشياء؟
الخطو الاولى : أجهزة أنترنت الأشـياء تجميع المعلومات وترسلها عبر الأنترنت إلى نقطة تجميع البيانات للمعالجة.
الخطوة الثانية : معالجة البيانات وتحليلها.
الخطوة التالثة :تعليمات ترسل إلى الجهاز بناء على تحليل المعطيات المسقبلة.
العناصر الأساسية لإنترنت الأشياء هي الأجهزة التي تجمع البيانات. بشكل عام ، هي أجهزة متصلة بالإنترنت ، لذلك لكل منها عنوان IP. وهي تتراوح في التعقيد من المركبات المستقلة التي تنقل المنتجات حول أرضيات المصنع إلى أجهزة الاستشعار البسيطة التي تراقب درجة الحرارة في المباني.
وهي تشمل أيضًا أجهزة شخصية مثل أجهزة تتبع اللياقة البدنية التي تراقب عدد الخطوات التي يتخذها الأفراد كل يوم. لجعل هذه البيانات مفيدة ، يجب جمعها ومعالجتها وتصفيتها وتحليلها ، ويمكن التعامل مع كل منها بعدة طرق.
يتم جمع البيانات عن طريق إرسالها من الأجهزة إلى نقطة التجمع. يمكن نقل البيانات لاسلكيًا باستخدام مجموعة من التقنيات أو على الشبكات السلكية. يكذلك يمكن إرسال البيانات عبر الإنترنت إلى مركز بيانات أو سحابة بها طاقة تخزين وحوسبة أو يمكن إجراء النقل على مراحل ، مع قيام الأجهزة الوسيطة بتجميع البيانات قبل إرسالها.
يمكن أن تتم معالجة البيانات في مراكز البيانات أو السحابة ، لكن هذا ليس خيارًا في بعض الأحيان. في حالة الأجهزة المهمة مثل الإغلاق في الإعدادات الصناعية ، يكون تأخير إرسال البيانات من الجهاز إلى مركز البيانات البعيد كبيرًا جدًا.
يمكن أن تستغرق الرحلة ذهابًا وإيابًا لإرسال البيانات ومعالجتها وتحليلها وإرجاع التعليمات (أغلق هذا الصمام قبل انفجار الأنابيب) وقتًا طويلاً.
في مثل هذه الحالات ، يمكن استخدام الحوسبة الطرفية ، حيث يمكن لجهاز الحافة الذكية تجميع البيانات وتحليلها وصياغة الاستجابات إذا لزم الأمر ، كل ذلك ضمن مسافة فعلية قريبة نسبيًا ، وبالتالي تقليل التأخير. تتمتع أجهزة Edge أيضًا باتصال أولي لإرسال البيانات لمعالجتها وتخزينها بشكل أكبر.
أمثلة على أجهزة إنترنت الأشياء
بشكل أساسي ، أي شيء قادر على جمع بعض المعلومات حول العالم المادي وإرساله إلى الوطن يمكنه المشاركة في النظام البيئي لإنترنت الأشياء. الأجهزة المنزلية الذكية وعلامات RFID وأجهزة الاستشعار الصناعية هي بعض الأمثلة.
يمكن لهذه المستشعرات مراقبة مجموعة من العوامل بما في ذلك درجة الحرارة والضغط في الأنظمة الصناعية ، وحالة الأجزاء المهمة في الماكينة ، والعلامات الحيوية للمريض ، واستخدام الماء والكهرباء ، من بين العديد من الاحتمالات الأخرى.
يمكن اعتبار روبوتات المصنع بالكامل أجهزة إنـترنت الأشياء ، مثلها مثل المركبات المستقلة التي تنقل المنتجات في جميع أنحاء الأماكن الصناعية والمستودعات.
تشمل الأمثلة الأخرى أجهزة اللياقة البدنية القابلة للارتداء وأنظمة الأمن المنزلي. هناك أيضًا المزيد من الأجهزة العامة ، مثل Raspberry Pi أو Arduino ، والتي تتيح لك إنشاء نقاط نهاية IoT الخاصة بك.
على الرغم من أنك قد تفكر في هاتفك الذكي كجهاز كمبيوتر بحجم الجيب ، فقد يقوم أيضًا بنقل البيانات حول موقعك وسلوكك إلى الخدمات الخلفية بطرق شبيهة جدًا بإنترنت الأشياء.
إدارة الجهاز
من أجل العمل معًا ، يجب مصادقة جميع هذه الأجهزة وتوفيرها وتكوينها ومراقبتها ، فضلاً عن تصحيحها وتحديثها حسب الضرورة.
في كثير من الأحيان ، يحدث كل هذا في سياق أنظمة ملكية بائع واحد - أو ، لا يحدث على الإطلاق ، وهو أمر أكثر خطورة. لكن الصناعة بدأت في الانتقال إلى نموذج إدارة الأجهزة المستند إلى المعايير ، والذي يسمح لأجهزة إنترنت الأشياء بالعمل البيني وسيضمن عدم عزل الأجهزة.
معايير وبروتوكولات اتصالات إنترنت الأشياء
عندما تتحدث أدوات إنترنت الأشياء إلى أجهزة أخرى ، يمكنها استخدام مجموعة متنوعة من معايير وبروتوكولات الاتصالات ، والعديد منها مصمم خصيصًا للأجهزة ذات القدرات المحدودة للمعالجة أو التي لا تمتلك الكثير من الطاقة الكهربائية.
بعض هذه الأشياء التي سمعت عنها بالتأكيد - بعض الأجهزة تستخدم Wi-Fi أو Bluetooth ، على سبيل المثال.
لكن الكثير منها متخصص في عالم إنتـرنت الأشياء. ZigBee ، على سبيل المثال ، هو بروتوكول لاسلكي للاتصالات منخفضة الطاقة ، قصيرة المسافة ، في حين أن نقل الرسائل عن بعد في قائمة انتظار (MQTT) هو بروتوكول مراسلة للنشر / الاشتراك للأجهزة المتصلة بشبكات غير موثوقة أو عرضة للتأخير.
إن زيادة السرعة والنطاق الترددي لمعيار 5G القادم للشبكات الخلوية ستفيد أيضًا إنترنت الأشـياء ، على الرغم من أن هذا الاستخدام سيتأخر عن الهواتف المحمولة العادية.
منصات أنــترنت الأشيــاء
يحاول عمالقة السحابة بيع أكثر من مجرد مكان لتخزين البيانات التي جمعتها أجهزة الاستشعار. إنهم يقدمون منصات إنترنت الأشـياء الكاملة ، والتي تجمع معًا الكثير من الوظائف لتنسيق العناصر التي تشكل أنظمة أنتـرنت الأشياء.
في الأساس ، تعمل منصة إنترنت الأشـياء كبرامج وسيطة تربط أجهزة إنتــرنت الأشياء وبوابات الحافة بالتطبيقات التي تستخدمها للتعامل مع بيانات انترنت الاشياء.
ومع ذلك ، يبدو أن كل بائع منصة لديه تعريف مختلف قليلاً لمنصة إنتـرنت الأشياء ، فمن الأفضل أن ينأى بنفسه عن المنافسة.
أنتــرنت الأشياء والبيانات
كما ذكرنا ، هناك زيتابايت من البيانات يتم جمعها بواسطة جميع أجهزة إنترنت الأشياء هذه ، ويتم توجيهها عبر بوابات الحافة ، وإرسالها إلى نظام أساسي للمعالجة.
في العديد من السيناريوهات ، تكون هذه البيانات هي السبب في نشر إنترنت الأشياء في المقام الأول. من خلال جمع المعلومات من أجهزة الاستشعار في العالم الحقيقي ، يمكن للمؤسسات اتخاذ قرارات ذكية في الوقت الفعلي.
تتخيل Oracle ، على سبيل المثال ، سيناريو يتم فيه تشجيع الأشخاص في مدينة الملاهي على تنزيل تطبيق يقدم معلومات حول المتنزه. في الوقت نفسه ، يرسل التطبيق أصوات GPS إلى إدارة الحديقة للمساعدة في التنبؤ بأوقات الانتظار في الخطوط.
باستخدام هذه المعلومات ، يمكن للمنتزه اتخاذ إجراءات على المدى القصير (عن طريق إضافة المزيد من الموظفين لزيادة قدرة بعض مناطق الجذب ، على سبيل المثال) وعلى المدى الطويل (من خلال التعرف على الجولات الأكثر شعبية والأقل شهرة في المتنزه).
يمكن اتخاذ هذه القرارات دون تدخل بشري. على سبيل المثال ، يمكن تحليل البيانات التي تم جمعها من مستشعرات الضغط في خط أنابيب مصنع كيميائي بواسطة برنامج في جهاز حافة يحدد خطر تمزق خط الأنابيب ، ويمكن لهذه المعلومات أن تطلق إشارة لإغلاق الصمامات لتجنب الانسكاب.
انترنت الاشياء وتحليلات البيانات الضخمة | البيغ داتا
من السهل الحصول على مثال المتنزه الترفيهي ، ولكنه عبارة عن بطاطس صغيرة مقارنة بالعديد من عمليات جمع بيانات انترنت الأشياء في العالم الحقيقي.
تستخدم العديد من عمليات البيانات الضخمة المعلومات التي يتم جمعها من أجهزة إنترنــت الأشياء ، والمرتبطة بنقاط البيانات الأخرى ، للحصول على نظرة ثاقبة للسلوك البشري.
تقدم Software Advice بعض الأمثلة ، بما في ذلك خدمة من Birst تتطابق مع معلومات تخمير القهوة التي تم جمعها من صانعي القهوة المتصلين بالإنترنت مع منشورات وسائل التواصل الاجتماعي لمعرفة ما إذا كان العملاء يتحدثون عن ماركات القهوة عبر الإنترنت.
بيانات أنترنت الاشـــياء والذكاء الاصطناعي
حجم البيانات التي يمكن أن تجمعها أجهزة إنترنت الأشــياء أكبر بكثير مما يمكن لأي إنسان التعامل معه بطريقة مفيدة ، وبالتأكيد ليس في الوقت الفعلي.
لقد رأينا بالفعل أن أجهزة الحوسبة المتطورة ضرورية فقط لفهم البيانات الأولية الواردة من نقاط نهاية إنترنت الأشياء. هناك أيضًا حاجة لاكتشاف البيانات التي قد تكون خاطئة تمامًا والتعامل معها.
يقدم العديد من مزودي أنترنت الأشياء إمكانات التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي لفهم البيانات التي تم جمعها.
على سبيل المثال ، يمكن تدريب منصة Watson الحائزة على جائزة IBM's Jeopardy! على مجموعات بيانات إنتـرنت الأشياء لتحقيق نتائج مفيدة في مجال الصيانة التنبؤية - تحليل البيانات من الطائرات بدون طيار للتمييز بين الضرر التافه للجسر والشقوق التي تحتاج إلى الاهتمام ، على سبيل المثال.
وفي الوقت نفسه ، تعمل Arm على رقائق منخفضة الطاقة يمكنها توفير إمكانات الذكاء الاصطناعي على نقاط نهاية إنـترنت الأشياء نفسها.
إنتــرنت الأشيــاء والأعمال
تشمل الاستخدامات التجارية لإنترنت الأشياء تتبع العملاء والمخزون وحالة المكونات المهمة. إنترنت الأشـياء لجميع الصناعات الأربعة التي تم تحويلها بواسطة إنترنت الأشيــاء:
- النفط والغاز: يمكن مراقبة مواقع الحفر المعزولة بشكل أفضل باستخدام مستشعرات إنترنــت الأشياء بدلاً من التدخل البشري
- الزراعة: يمكن استخدام البيانات الدقيقة حول المحاصيل التي تنمو في الحقول المشتقة من أجهزة استشعار إنتـــرنت الأشياء لزيادة الغلة
- HVAC: يمكن مراقبة أنظمة التحكم في المناخ في جميع أنحاء البلاد من قبل الشركات المصنعة
- البيع بالتجزئة بالطوب وقذائف الهاون: يمكن استهداف العملاء بعروض دقيقة على هواتفهم أثناء بقائهم في أجزاء معينة من المتجر
كلمات أخيرة،
تعمل إنترنت الأشـــياء على تحويل عالمنا المادي إلى نظام معقد وديناميكي من الأجهزة المتصلة على نطاق غير مسبوق. يا ترى ؟ كيف سبدو عالمنا مع ازدهار أنــترنت الأشيــاء؟
الاسئلة الشائعة
ما هو انترنت الأشياء ؟
يشير إنترنت الأشـياء إلى نظام من الكائنات المترابطة والمتصلة بالإنترنت القادرة على جمع البيانات ونقلها عبر شبكة لاسلكية دون تدخل بشري. الاحتمالات الشخصية أو التجارية لا حصر لها
ما هي بعض الأمثلى على أنترنت الأشياء ؟
أهم أمثلة إنترنت الأشياء التي يجب معرفتها :
+ الأجهزة المتصلة.
+ أنظمة أمن الوطن الذكية.
+ معدات الزراعة المستقلة.
+ أجهزة مراقبة الصحة القابلة للارتداء.
+ معدات المصنع الذكية.
+ أجهزة تعقب المخزون اللاسلكية.
+ إنترنت لاسلكي فائق السرعة.
+ ماسحات الأمن السيبراني البيومترية.
كيف يعمل أنترنت الأشياء ؟
تحتوي أجهزة إنترنت الأشياء على أجهزة استشعار ومعالجات كمبيوتر صغيرة تعمل على البيانات التي تم جمعها بواسطة أجهزة الاستشعار عبر التعلم الآلي. … التعلم الآلي هو عندما تتعلم أجهزة الكمبيوتر بطريقة مشابهة للبشر - من خلال جمع البيانات من محيطهم - وهذا ما يجعل أجهزة إنترنت الأشيـــاء ذكية.
لماذا نحتاج أنرنت الأشياء ؟
تجعل أنترنت الأشياء الأشياء اليومية "ذكية" من خلال تمكينها من نقل البيانات وأتمتة المهام ، دون الحاجة إلى أي تدخل يدوي. يمكن أن يكون جهاز إنتــرنت الأشــياء شيئًا بسيطًا مثل جهاز تتبع الصحة يمكن ارتداؤه ، أو معقدًا مثل مدينة ذكية مزودة بأجهزة استشعار في جميع مناطقها.
هل انترنت الأشياء جيدة أم سيئة ؟
بالتأكيد إنترنت الأشياء جيد للجميع. إنه نظام بيئي من الأجهزة المتصلة التي تجعل حياتنا أكثر ذكاءً وملاءمة. تقوم تقنية إنــترنت الأشياء بتوصيل الجهاز العادي بالإنترنت لجعلها أكثر ذكاءً. ثم تساعد هذه الأجهزة المتصلة في توفير رؤى قيمة لاتخاذ القرار.