دنیایی رو تصور کنید که در این دنیا تمام وسایل اطراف شما, از ساعت مچی گرفته تا لامپ های خانه و حتی ماشین شما, نه تنها به در اتصال با اینترنت باشند بلکه با یکدیگر ارتباط داشته باشند!

به این مفهوم جذاب و پیشرفته, اینترنت اشیا ( Internet of Things ) یا به اختصار IoT می‌گوییم.

اینترنت اشیا چیست ؟

اینترنت اشیا یا IoT، شبکه‌ای از دستگاه‌های مرتبط با یکدیگر است که داده‌ها را با سایر دستگاه‌های IoT و فضای ابری متصل و تبادل می‌کنند. دستگاه‌های IoT معمولاً با فناوری‌هایی مانند حسگرها و نرم‌افزار تعبیه شده‌اند و می‌توانند شامل ماشین‌های مکانیکی و دیجیتالی و اشیاء مصرف‌کننده باشند.

این دستگاه‌ها همه چیز را از وسایل خانگی روزمره گرفته تا ابزارهای پیچیده صنعتی و پزشکی را در بر می‌گیرد. به طور فزاینده‌ای، سازمان‌ها در صنایع مختلف ازIoT استفاده می‌کنند تا کارآمدتر عمل کنند، خدمات مشتریان را بهبود ببخشند، تصمیم‌گیری را بهبود بخشند و ارزش کسب‌وکار را افزایش دهند.

اینترنت اشیا چگونه کار می کند؟

یک سیستم کامل اینترنت اشیا چهار جزء مجزا را ادغام می‌کند: حسگرها، اتصالات، پردازش داده‌ها و رابط کاربری. در زیر به طور مختصر به توضیح هر جزء و عملکرد آن می پردازیم.

سنسور ها

ابتدا حسگرها یا دستگاه ها داده ها را از محیط خود جمع آوری می کنند. این می تواند به سادگی یک خواندن دما یا به پیچیدگی یک فید ویدیویی کامل باشد.

ما از «حسگرها/دستگاه‌ها» استفاده می‌کنیم، زیرا چندین حسگر را می‌توان در کنار هم قرار داد یا حسگرها می‌توانند بخشی از دستگاهی باشند که چیزی بیش از حس کردن چیزها را انجام می‌دهند. به عنوان مثال، تلفن شما دستگاهی است که دارای چندین سنسور (دوربین، شتاب سنج، GPS و غیره) است، اما تلفن شما فقط یک سنسور نیست.

با این حال، چه یک حسگر مستقل یا یک دستگاه کامل، در این مرحله اول داده ها توسط چیزی از محیط جمع آوری می شود.

قابلیت اتصال

در مرحله بعد، آن داده ها به ابر ارسال می شود، اما برای رسیدن به آنجا به راهی نیاز دارد!

مفهوم ابر در IoT : در اینترنت اشیا (IoT)، ابر فضای مجازی است که داده های تولید شده توسط دستگاه های متصل به هم را ذخیره و پردازش می کند.

حسگرها را می‌توان از طریق روش‌های مختلفی از جمله: سلولی، ماهواره‌ای، WiFi، بلوتوث، شبکه‌های کم مصرف (LPWAN) یا اتصال مستقیم به اینترنت از طریق اترنت به ابر متصل کرد.

هر گزینه دارای معاوضه هایی بین مصرف انرژی، برد و پهنای باند است. انتخاب بهترین گزینه اتصال به برنامه خاص IoT بستگی دارد، اما همه آنها یک کار را انجام می دهند: انتقال داده به ابر.

پردازش داده ها

هنگامی که داده ها به ابر می رسند، نرم افزار نوعی پردازش را روی آن انجام می دهد.این می تواند بسیار ساده باشد، مانند بررسی اینکه خواندن دما در محدوده قابل قبولی است. یا همچنین می تواند بسیار پیچیده باشد، مانند استفاده از بینایی کامپیوتر در ویدیو برای شناسایی اشیاء (مانند مزاحمان در خانه شما).

اما چه اتفاقی می‌افتد وقتی دمای هوا خیلی بالا باشد یا اگر یک مزاحم در خانه شما وجود داشته باشد؟ اینجاست که کاربر وارد می شود.

رابط کاربری

در مرحله بعد، اطلاعات به نحوی برای کاربر نهایی مفید است. این می تواند از طریق یک هشدار به کاربر (ایمیل، متن، اعلان و غیره) باشد. به عنوان مثال، یک هشدار متنی زمانی که دما در سردخانه شرکت بسیار بالا است. همچنین، یک کاربر ممکن است رابطی داشته باشد که به آنها امکان می دهد به طور فعال سیستم را بررسی کنند. به عنوان مثال، یک کاربر ممکن است بخواهد فیدهای ویدیویی در خانه خود را از طریق یک برنامه تلفن یا یک مرورگر وب بررسی کند. با این حال، همیشه یک خیابان یک طرفه نیست. بسته به برنامه IoT، کاربر ممکن است بتواند یک عمل را انجام دهد و سیستم را تحت تأثیر قرار دهد. به عنوان مثال، کاربر ممکن است از راه دور دمای سردخانه را از طریق یک برنامه روی تلفن خود تنظیم کند. و برخی از اقدامات به صورت خودکار انجام می شود. به جای انتظار برای تنظیم دما، سیستم می تواند این کار را به طور خودکار از طریق قوانین از پیش تعریف شده انجام دهد. و به جای اینکه فقط با شما تماس بگیرد تا یک مزاحم را به شما اطلاع دهد، سیستم IoT همچنین می تواند به طور خودکار مقامات مربوطه را مطلع کند.

چرا اینترنت اشیا برای ما مهم است ؟

اینترنت اشیا به مردم کمک می کند هوشمندتر زندگی و کار کنند. برای مثال، مصرف‌کنندگان می‌توانند از دستگاه‌های تعبیه‌شده در اینترنت اشیا – مانند ماشین‌ها، ساعت‌های هوشمند یا ترموستات‌ها – برای بهبود زندگی خود استفاده کنند. به عنوان مثال، هنگامی که شخصی به خانه می رسد، ماشین او می تواند با گاراژ ارتباط برقرار کند تا در را باز کند. ترموستات آنها می تواند با دمای از پیش تعیین شده تنظیم شود. و نور آنها را می توان روی شدت و رنگ کمتری تنظیم کرد. علاوه بر ارائه دستگاه های هوشمند برای خودکارسازی خانه ها، اینترنت اشیا برای تجارت ضروری است. این به سازمان‌ها نگاهی بی‌درنگ به نحوه عملکرد سیستم‌هایشان می‌دهد و بینش‌هایی را درباره همه چیز از عملکرد ماشین‌ها گرفته تا زنجیره تامین و عملیات لجستیک ارائه می‌دهد. اینترنت اشیا ماشین‌ها را قادر می‌سازد تا کارهای خسته‌کننده را بدون دخالت انسان انجام دهند. شرکت ها می توانند فرآیندها را خودکار کنند، هزینه های نیروی کار را کاهش دهند، ضایعات را کاهش دهند و ارائه خدمات را بهبود بخشند. اینترنت اشیا به کاهش هزینه تولید و تحویل کالا کمک می کند و شفافیت را در تراکنش های مشتری ارائه می دهد.

کاربرد های اینترنت اشیا در علم پزشکی

نظارت از راه دور بر بیمار

نظارت از راه دور بیمار رایج ترین کاربرد دستگاه های IoT برای مراقبت های بهداشتی است. دستگاه‌های اینترنت اشیا می‌توانند به‌طور خودکار معیارهای سلامتی مانند ضربان قلب، فشار خون، دما و موارد دیگر را از بیمارانی که به صورت فیزیکی در یک مرکز مراقبت‌های بهداشتی حضور ندارند جمع‌آوری کنند، و نیازی به مراجعه بیماران به ارائه‌دهندگان یا بیماران برای جمع‌آوری آن‌ها را از بین ببرند.

هنگامی که یک دستگاه اینترنت اشیا داده‌های بیمار را جمع‌آوری می‌کند، داده‌ها را به یک برنامه نرم‌افزاری ارسال می‌کند که متخصصان مراقبت‌های بهداشتی یا بیماران می‌توانند آن‌ها را مشاهده کنند. الگوریتم ها ممکن است برای تجزیه و تحلیل داده ها به منظور توصیه درمان یا تولید هشدار استفاده شوند. برای مثال، یک حسگر اینترنت اشیا که ضربان قلب پایین غیرمعمول بیمار را تشخیص می‌دهد، ممکن است هشداری ایجاد کند تا متخصصان مراقبت‌های بهداشتی بتوانند مداخله کنند.

چالش اصلی دستگاه‌های نظارت از راه دور بیمار، اطمینان از ایمن و خصوصی بودن داده‌های بسیار شخصی است که این دستگاه‌های اینترنت اشیا جمع‌آوری می‌کنند.

پایش بیماری پارکینسون

به منظور درمان موثرتر بیماران پارکینسون، ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی باید بتوانند ارزیابی کنند که شدت علائم آنها در طول روز چگونه است. حسگرهای اینترنت اشیا تضمین می‌دهند که با جمع‌آوری مداوم داده‌های مربوط به علائم پارکینسون، این کار را بسیار آسان‌تر کنند. در عین حال، این دستگاه‌ها به بیماران این آزادی را می‌دهند که به جای گذراندن دوره‌های طولانی در بیمارستان برای مشاهده، در خانه‌های خود زندگی کنند.

جراحی رباتیک

با استقرار روبات‌های کوچک متصل به اینترنت در داخل بدن انسان، جراحان می‌توانند روش‌های پیچیده‌ای را انجام دهند که مدیریت آن با استفاده از دست انسان دشوار است. در عین حال، جراحی‌های رباتیکی که توسط دستگاه‌های کوچک اینترنت اشیا انجام می‌شود، می‌تواند اندازه برش‌های مورد نیاز برای انجام جراحی را کاهش دهد و منجر به فرآیندی کمتر تهاجمی و بهبود سریع‌تر برای بیماران شود. این دستگاه ها باید به اندازه کافی کوچک و قابل اعتماد باشند تا عمل جراحی را با کمترین اختلال انجام دهند. آنها همچنین باید بتوانند شرایط پیچیده داخل بدن را تفسیر کنند تا در مورد نحوه انجام عمل جراحی تصمیمات درست بگیرند. اما ربات‌های اینترنت اشیا در حال حاضر برای جراحی مورد استفاده قرار می‌گیرند و نشان می‌دهند که این چالش‌ها می‌توانند به اندازه کافی برطرف شوند.

نظارت بر افسردگی و خلق و خو

اطلاعات مربوط به علائم افسردگی و خلق و خوی عمومی بیماران، نوع دیگری از داده‌هایی است که جمع‌آوری مداوم آن به‌طور سنتی دشوار بوده است. ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی ممکن است به طور دوره ای از بیماران بپرسند که چه احساسی دارند، اما قادر به پیش بینی نوسانات خلقی ناگهانی نیستند. و اغلب، بیماران به طور دقیق احساسات خود را گزارش نمی کنند. دستگاه‌های IoT «آگاه به خلق و خو» می‌توانند این چالش‌ها را برطرف کنند. با جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌هایی مانند ضربان قلب و فشار خون، دستگاه‌ها می‌توانند اطلاعاتی درباره وضعیت روانی بیمار استنتاج کنند. دستگاه های پیشرفته اینترنت اشیا برای نظارت بر خلق و خوی حتی می توانند داده هایی مانند حرکت چشم های بیمار را ردیابی کنند. چالش کلیدی در اینجا این است که معیارهایی مانند این نمی توانند علائم افسردگی یا سایر دلایل نگرانی را با دقت کامل پیش بینی کنند. اما ارزیابی ذهنی سنتی و حضوری نیز نمی تواند.

منابع :

1.  https://ieeexplore.ieee.org/document/9733908

2.https://medium.com/iotforall/iot-explained-how-does-an-iot-system-actually-work-e90e2c435fe7

3.https://www.iotforall.com/connecting-the-internet-of-things

4.https://ordr.net/article/iot-healthcare-examples

5.https://www.techtarget.com/iotagenda/definition/Internet-of-Things-IoT