انقلاب صنعتی چهارم و اینترنت اشیا

دسترسی به اطلاعات در هر جا و هرمکانی توسط فناوری نوین اینترنت اشیا می‌تواند امکان‌پذیر باشد. امروزه به لطف اینترنت اشیا، مدیریت و کنترل تجهیزات به‌سادگی و بدون صرف هزینه‌های اضافی و صرفه‌جویی در زمان امکان‌پذیر است. خودرو، مراقبت‌های بهداشتی و سلامتی، مدیریت لجستیک، تولید، خرده‌فروشی، شبکه هوشمند، اندازه‌گیری هوشمند، صنعت الکترونیک و خانه هوشمند ازجمله نقاط توجه اینترنت اشیا است.

D:\_Vasighi\_Paper\مقاله وثیقی\IoT-Graphic-1024x468.png

 

طی چند سال گذشته اینترنت زندگی ما را به‌طورکلی دچار تغییر و دگرگونی کرده است. امروزه بیش از ۱۰ میلیارد وسیله به اینترنت وصل می‌شود که ما را قادر می‌کند به‌طور مؤثرتر از زمان قبل آن کارکنیم. در ده سال آینده حدود ۱۰ الی ۲۰ میلیارد وسیله دیگر از قبیل لوازم‌خانگی، ماشین‌آلات سنگین، محصولات و حتی حیوانات نیز به اینترنت وصل خواهند شد.

برای اولین بار شخصی هلندی سیستم مانیتور کردن محصولات کشاورزی و چهارپایان را از طریق اتصال به اینترنت برای نظارت بر سلامتی آن‌ها توسط کشاورزان و دامداران، راه‌اندازی نمود. این دستگاه‌ها می‌توانند نور خورشید، گرما، آب و سطوح کود را اندازه بگیرند. ماشین‌های بدون راننده و هواپیماهای بدون خلبان زوایای دیگری از این پدیده هستند.

اینترنت اشیا، به معنای داده‌های بسیار حجیم است. آینده اشیا و حسگرهای اینترنتی فعال، نویدبخش دستاوردهای بزرگی است که به طبع آن، مزایای تجاری بزرگی به همراه خواهند داشت. درحالی‌که درگذشته به نظر می‌رسید این فناوری هرگز تحقق نخواهد یافت، اما این روزها اینترنت اشیا نشان داد که برای تغییر شکل کسب‌وکارها، پتانسیل‌های قابل‌ملاحظه‌ای دارد. واژه اینترنت اشیا نشان از یک مکانیزم ارتباطی میان اشیا و جمع‌آوری حجم بسیار وسیعی از داده‌ها را نشان می‌دهد. اینترنت اشیا آمده است تا مزایای تجاری چشم‌گیری را در اختیار سازمان‌هایی قرار دهد که در جهت پیش‌بینی فرصت‌ها و بهره‌وری‌ از اینترنت اشیا آینده‌نگرانه هستند. برخی از پیشگامان اینترنت اشیا پروژه‌هایی را در خصوص نظارت منابع، دنبال کردن الگوی مصرفی، تحویل کالاها و خدمات، راه‌اندازی کردند یا در حال پیاده‌سازی آن هستند که بدون شک، نتایج مثبتی را به همراه دارد.

مفهوم دقیق اینترنت اشیا

در بخش قبلی مقاله، به‌اختصار چشم‌اندازی از مفهوم اینترنت اشیا را معرفی کردیم؛ اما در این بخش می‌خواهیم، اینترنت اشیا را از دیدی ریز‌تر، بررسی کنیم. اینترنت اشیا از درون، اکوسیستم گسترده‌ای از اشیا فیزیکی متصل به اینترنت است که نه‌تنها قابلیت شناسایی خود رادارند بلکه توانایی برقراری ارتباط با داده‌های تولیدشده توسط دیگر اشیا موجود درون یک شبکه را نیز دارند.

این پدیده در ابتدا، موردتوجه شرکت غیرانتفاعی Auto-ID قرار گرفت. این شرکت متشکل از کسب‌وکارهای خصوصی و مؤسسات آکادمیک بود که به‌منظور ردیابی محصولات از طریق تگ‌های RFID که دارای EPC[3] بودند، یک زیرساخت شبیه وب[4] را ایجاد کرد. پس‌ازآن، EPCGlobal، به‌منظور تجاری‌سازی تکنولوژی EPC راه‌اندازی شد. اینترنت اشیا، از طریق وب فعال[5]، اشاره به محصول یا خدماتی دارد که می‌تواند از طریق وب در ارتباط باشد. محصولات وب فعال معمولاً از طریق مرورگرها یا از طریق برنامه‌های کاربردی مختلفی که وب محور هستند، توانایی یکسان‌سازی داده‌ها رادارند. امکان دستیابی به اطلاعات مربوط به اشیایی مانند وسایل نقلیه، تجهیزات راه و ساختمان، کنتورهای برق و گاز، لوازم‌خانگی، دستگاه‌های خودکار فروش و غیر  را فراهم می‌سازد و این امر منجر به ایجاد شبکه‌ای از اشیا هوشمند می‌شود. شبکه‌ای که این پتانسیل را دارد تا به‌طور فعال، در پروسه‌های تجاری مختلف حضورداشته باشد. استفاده از انقلاب اینترنت اشیا، مستلزم ایجاد شبکه سراسری، حسگرهای کم‌هزینه و میکروالکترونیک است که تقریباً امکان اتصال به اینترنت را برای تمامی اشیا فراهم آوردند. گوشی‌های هوشمند باقابلیت اسکن بارکدها یا برچسب‌های RFID، این توانایی رادارند تا به بزرگ‌ترین و برجسته‌ترین نقش در زمینه برنامه‌های کاربردی تجاری اینترنت اشیا تبدیل شوند. به گفته استفن مایلز، مشاور و عضو گروه پژوهشی آزمایشگاه‌های Auto-ID و مرکز نوآوری زیست پزشکی در MIT که هر دو در حال کار روی پروژه‌های اینترنت اشیا هستند، حتی گوشی‌های ساده این توانایی رادارند تا از واردکردن دستی داده‌ها با شناساگرهای سریال بندی شده پشتیبانی ‌کنند. به‌گونه‌ای که بتوان به‌صورت انفرادی، هر یک از اشیا را ردیابی کرد. ظهور دستگاه‌های همراه و کاهش پی‌درپی قیمت مؤلفه‌هایی چون رابط‌های Wi-Fi، تراشه‌های GPS و غیره موجب شد تا مؤسسه گارتنر پیش‌بینی کند اینترنت اشیا تقریباً هر صنعتی را تحت تأثیر قرار خواهد داد. البته این مؤسسه تحقیقاتی اعلام کرد که اینترنت اشیا، تنها در صورت تحقق سه رویکرد دسترسی همگانی به آن، کم‌هزینه بودن و سهولت استفاده از آن به‌صورت گسترده و عمومی تحقق خواهد یافت.

محورهای تحقیقاتی در اینترنت اشیا

اشیا زمانی موردتوجه ما قرار می‌گیرند که به‌نوعی هوشمند شده و از حالت غیرهوشمند[6] خارج شوند؛ اما به نظر می‌رسد همین اشیا هوشمند، در دو محور تحقیقاتی عمده نیازمند تمرکز و توجه هستند:

  1. صرفه‌جویی در انرژی
  2. یکپارچگی مؤلفه‌های هوشمند

با در نظر گرفتن مصرف انرژی در تمامی سطوح، از صرفه‌جویی انرژی تا مصرف آن، توسعه راه‌حل‌هایی موردنیاز است. اشیا معمولی نظیر تلفن‌ هوشمند باید قابلیت برداشت انرژی موردنیاز را داشته باشند. توسعه تکنولوژی‌های فعلی، در این زمینه کافی نیست و ظرفیت تولید انرژی و توان پردازشی موجود، برای پاسخ‌گویی به نیازهای آینده در آن‌ها بسیار پایین است. درحالی‌که ما روی فناوری‌ها و مکانیزم‌های ارتباطی اینترنت اشیا متمرکزشده‌ایم، نباید از این موضوع غافل شویم که انرژی، ستون فقرات اینترنت اشیا را تشکیل می‌دهد. توسعه منابع ذخیره‌ساز انرژی، به شیوه‌ای مؤثر و فشرده مانند باتری‌ها، سلول‌های سوختی، باتری‌های چاپی یا پلیمری و همچنین طراحی و ساخت دستگاه‌های مولد انرژی که توانایی انتقال، مهار یا برداشت انرژی را با استفاده از روش‌های تبدیل انرژی داشته باشند، یک عامل کلیدی و مهم، در گسترش سیستم‌های هوشمند بی‌سیم مستقل به شمار می‌رود. بااین‌حال، دومین محور توسعه تکنولوژیکی در زمینه اشیا هوشمند، یک گام جلوتر است. در سال‌های آینده، یکپارچه‌سازی تراشه‌ها و آنتن‌ها با بسترهای غیراستاندارد همانند، پارچه و کاغذ، موجب پدید آمدن تکنولوژی‌های خاصی خواهند شد. ورقه‌های فلزی و بسترهای جدید پلیمر محور با گذرگاه‌ها و مسیرهای رسانا و مواد چسبنده‌ای که سازگاری بیشتری با محیط‌های سخت و دفع سازگار با محیط‌زیست را داشته باشند، با استفاده از مواد امروزی مانند سیلیکون، چندان کارآمد نخواهند بود. با توجه به دستاوردهای شرکت‌های بزرگ به نظر می‌رسد در آینده‌ای نه‌چندان دور، باید با ترانزیستورهای سیلیکونی خداحافظی کنیم. امروزه سیلیکون با محدودیت‌های مختلفی مانند گرما روبرو است. همین موضوع باعث خواهد شد تا در آینده شاهد ترانزیستورهای نانوکربنی باشیم. برای آنکه بتوانیم اتصالی مابین تراشه تعبیه‌شده روی یک مدار یکپارچه و یک آنتن به وجود آوریم، باید به‌جای مونتاژ مستقیم قطعات از Inlays RFID به‌منظور تولید تگ‌هایی با شکل‌ها و اندازه‌های مختلف استفاده کنیم. جفت‌سازی القایی یا خازنی آنتن‌های نوار مانند با طراحی خاص، از اتصال گالوانیک جلوگیری می‌کنند. همین موضوع باعث افزایش سطحی از اطمینان شده و پردازش سریع‌تر محصولات را امکان‌پذیر می‌سازد. این کار در جهت یکپارچه‌سازی فیزیکی ساختار RFID و نوع شی که باید مورد شناسایی قرار گیرد انجام می‌شود. به‌گونه‌ای که به شی‌ء مذکور این توانایی را می‌دهد تا ازنظر فیزیکی همانند یک آنتن عمل کند.

D:\_Vasighi\_Paper\مقاله وثیقی\18ed6c1.png

ادامه مقاله در صفحه E-CODE