آشنایی کامل با اینترنت اشیا (IoT)
اینترنت اشیا مفهومی است که امروزه به آن توجه بسیار زیادی می شود. این اینترنت به میلیون ها دستگاه الکتریکی و الکترونیکی در سراسر جهان اشاره دارد که به اینترنت متصل شده اند. این اشیا با هم تشکیل شبکه داده اند و داده های مختلف را با یکدیگر به اشتراک می گذارند.
وایرلس شدن شبکه ها، کمک بزرگی به گسترش و پیشرفت IoT کرده است. برای مشاهده قیمت تجهیزات اکتیو شبکه می توانید به سایت راندنو مراجعه نمایید.
اتصال اشیا به اینترنت در کنار سایر حسگرها، سبب افزایش هوشمندی آن ها نیز می شود. به کمک این فناوری، اشیا با یکدیگر تعامل بیشتری دارند و مداخلات انسانی کاهش می یابد. امروزه IoT به کمک صنایع زیادی همچون کشاورزی، تولیدی، بهداشت، درمان و … آمده است.
در این مقاله به بررسی مفهوم اینترنت اشیا به زبان ساده خواهیم پرداخت و به کاربردهای آن نیز اشاره خواهیم کرد. با مجله راندنو همراه باشید…
آنچه در ادامه می خوانیم:
- اینترنت اشیا چیست؟
- چند نمونه از اینترنت اشیا
- چرا امنیت اینترنت اشیا مهم است؟
- اهمیت اینترنت اشیا چیست؟
- خطرات استفاده از اینترنت اشیا
- کاربرد اینترنت اشیا
- مسائل حقوقی IoT
- تاریخچه IoT
- چه شرکت هایی در زمینه اینترنت اشیا فعال هستند؟
- سوالات متداول
اینترنت اشیا چیست؟
اینترنت اشیا (Internet of Things) و یا اینترنت چیزها که به اختصار IoT نیز نامیده می شود، مفهومی است که به گسترش اینترنت و افزایش قدرت آن می پردازد. در این تعریف، اینترنت از دستگاه هایی همچون کامپیوتر و گوشی های هوشمند فراتر می رود و طیف وسیعی از اشیا را به خود اختصاص می دهد.
برای این که بتوانیم مفهوم IoT را به زبان ساده تر بیان کنیم، به یک مثال ساده اشاره خواهیم کرد:
پیش از ورود گوشی های هوشمند، گوشی های معمولی تنها امکان برقراری تماس تلفنی و یا ارسال پیامک را داشتند. با پیشرفت تکنولوژی گوشی های موبایل و به کمک اینترنت، اکنون می توان به گوش دادن موسیقی، تماشای فیلم، خواندن کتاب و … پرداخت.
با اتصال اشیا به اینترنت، کارایی آن ها افزایش می یابد. در حال حاضر بدون وجود اینترنت، بسیاری از گجت ها و دستگاه های الکترونیکی کارایی چندانی ندارند.
برای توضیح مفهوم IoT در یک جمله می توان گفت، IoT یعنی همه چیز در همه جای جهان به اینترنت متصل شوند.
IoT از شش مؤلفه زیر تشکیل شده است:
- حسگرها: داده ها توسط حسگرها جمع آوری می شوند.
- اتصالات: این داده ها توسط اتصالات مختلف به پایگاه داده منتقل می شوند.
- ابر: این بخش همان پایگاه داده است که اطلاعات در آن پردازش می شود.
- تحلیل داده: داده ها به طور کامل تحلیل می شوند. دانش و اطلاعاتی که از تحلیل داده به دست می آید، آماده می شود.
- رابط کاربری: اطلاعات آماده شده توسط رابط کاربری در اختیار مصرف کننده قرار می گیرد. مصرف کننده نیز اقداماتی را انجام می دهد که اطلاعات به صورت معکوس به دستگاه برمی گردد.
- محرک ها: اقدامات هوشمند توسط محرک ها انجام می شود. این محرک ها اقدامات لازم را بدون نیاز به کاربر انجام می دهند.
چند نمونه از اینترنت اشیا
هر جسمی که بتوان آن را به اینترنت متصل کرد و آن جسم نیز بتواند بدون دخالت انسان، اطلاعاتی را در شبکه به اشتراک بگذارد، جزئی از این اینترنت محسوب می شود. در این مثال، یک گوشی هوشمند و یا رایانه جزئی از این نوع اینترنت محسوب نمی شوند زیرا در حالت عادی امکان اتصال آن ها به اینترنت وجود دارد.
هوشمندسازی منازل
یک لامپ ال ای دی را تصور کنید که به وسیله یک گوشی موبایل هوشمند روشن و خاموش می شود و یا رنگ آن تغییر می کند. این لامپ یک دستگاه اینترنت اشیا محسوب می شود.
تصور کنید سیستم روشنایی خانه، پس از ورودتان فعال شود و لامپ های اتاق خواب با فرا رسیدن شب، کم نور شوند. همه این ها جزئی از این نوع اینترنت به شمار می آیند.
به کمک IoT در خانه می توانید دوربین مدار بسته خود را نیز کنترل کنید. کاربران گرامی می توانید برای خرید انواع دوربین مداربسته همین حالا اقدام نمایید.
بیشتر بخوانید: خانه هوشمند چیست؟ چگونه خانه هوشمند بسازیم؟
کنترل محیط کار از دور
حسگرهای حرکتی که در دفترهای کار به اینترنت متصل می شوند، یک نوع IoT محسوب می شوند.
نظم شهری و نورپردازی شهر
چراغ خیابانی و روشنایی معابر و بزرگراه ها که از طریق کامپیوترهای از راه دور کنترل می شوند نیز، می توان جزئی از IoT دانست.
موتور جت
یک دستگاه از مجموعه این نوع اینترنت می تواند به سادگی یک وسیله بازی و یا به پیچیدگی یک موتور جت باشد. موتورهای جت نوعی IoT هستند که از مؤلفه های کوچک تر اینترنت اشیا تشکیل شده اند. موتور جت به میلیون ها حسگر مجهز شده است که داده ها را جمع آوری و پردازش می کند.
خودروی بی سرنشین
خودروهای هوشمند و مجهز به این نوع اینترنت نیز وجود دارند که می توانند به امنیت سرنشینان کمک شایانی کنند. این خودروها اطلاعات زیادی را در اختیار رانندگان قرار می دهند و سنسورهای تعبیه شده در آنها، راننده را از موانع فیزیکی سر راه، شرایط جوی و … آگاه می سازد و در صورت بروز مشکل، به طور اتوماتیک با خودروهای امدادرسان و یا اورژانس تماس می گیرد.
هوشمندسازی کشاورزی
IoT در کشاورزی می تواند مربوط به بررسی سنسورهای دما، رطوبت، جمع آوری داده ها، بررسی های مربوط به تولید، مدیریت دورریزها و … باشد.
فناوری اینترنت در پزشکی
IoT در پزشکی یکی از مهم ترین نمونه های این مفهوم به شمار می آید. این فناوری در صنعت پزشکی سبب بهبود مانیتورینگ، گزارش گیری، افزایش دقت در تشخیص، صرفه جویی در هزینه ها، طبقه بندی، آنالیز داده ها و … می شود.
شهر هوشمند
در ابعاد بزرگ تر می توان به پروژه های شهر هوشمند اشاره کرد که در آن مجموعه ای از حسگرها به کنترل محیط توسط انسان کمک می کنند.
مفهومی به نام اینترنت اشیا صنعتی وجود دارد که به آن IIoT نیز گفته می شود. این مفهوم به این نوع اینترنت در زمینه کسب و کار اشاره می کند. این مفهوم نیز همانند مفهوم عادی IoT است. با این تفاوت که در آن از هوش مصنوعی، اندازه گیری داده ها، تحلیل اطلاعات، بهینه سازی و … نیز استفاده می شود. اینترنت اشیا صنعتی می تواند بسیار بزرگ تر و گسترده تر باشد.
استفاده از IoT صنعتی سبب افزایش درآمد، کاهش هزینه ها، صرفه جویی در زمان و افزایش کارایی نیروی کار می شود.
چرا امنیت اینترنت اشیا مهم است؟
در مبحث این نوع اینترنت، حفاظت داده ها و امنیت آن ها مسئله مهمی است. سیستم های IoT می بایست در مقابل تهدیدها و بدافزارها از خود مقاومت نشان دهند. در غیر این صورت، کلیه سیستم با اتصال به یک بدافزار و یا دستگاه غیرمجاز، از کار می افتد.
بالا بردن امنیت اینترنت اشیا سبب حفاظت از حریم شخصی نیز می شود. زیرا در این صورت، محرمانگی داده ها حفظ می شود و کنترل اشیا نیز تنها برعهده شما خواهد بود.
برای تأمین امنیت اینترنت باید چند مورد را مورد توجه قرار داد:
- رعایت استانداردها و پروتکل های ساخت
- به روزرسانی و مدیریت صحیح
- مقاومت فیزیکی
- آگاه بودن کاربر و دانش اپراتور
اهمیت اینترنت اشیا چیست؟
زمانی که تمامی اشیا به وسیله اینترنت به یکدیگر متصل می شوند، می توانند اطلاعات مختلف را با هم به اشتراک بگذارند و به طور همزمان، کارهایی را انجام دهند.
اگر اشیا توانایی دریافت و ارسال اطلاعات را داشته باشند، کارایی آنها افزایش می یابد و هوشمندتر می شوند. هوشمندسازی اشیا یک ویژگی بسیار خوب به شمار می آید که بشر همواره در پی آن بوده است. به طور کلی اشیا به سه دسته مختلف تقسیم می شوند:
- اشیایی که تنها اطلاعات را جمع آوری می کنند و برای ارسال آماده می کنند.
- اشیایی که اطلاعات ارسالی را دریافت و به آن ها عمل می کنند.
- اشیایی که هر دو کار بالا را همزمان با هم انجام می دهند.
خطرات استفاده از اینترنت اشیا
IoT مزایای بسیار زیادی دارد و استفاده از آن سطح کیفیت زندگی افراد را بهبود می بخشد. با این حال استفاده از آن معایبی نیز برای مصرف کنندگان و شرکت ها به دنبال دارد.
در شبکه هایی که IoT برقرار شده است، اطلاعات زیادی منتقل و جمع آوری می شود. این اطلاعات ممکن است مورد سوء استفاده قرار بگیرد. به عنوان مثال، هنگامی که در سازمان ها از دوربین مداربسته استفاده می شود، اطلاعات ضبط شده در آن از طریق سیگنال های رادیویی به تلفن یا کامپیوتر صاحبان منتقل می شود.
این اطلاعات رمزگذاری شده نیست و ممکن است توسط افرادی غیر از مالک اصلی مورد استفاده قرار بگیرد. برای کاهش خطرات اینترنت اشیا باید اقداماتی صورت بگیرد تا سطح امنیت اطلاعات افزایش پیدا کند. به عنوان مثال، تمامی اطلاعات انتقالی باید کدگذاری شده باشند.
کاربرد اینترنت اشیا
یکی از شرکت های فعال در زمینه IoT اظهار داشته است که در پایان امسال بیش از ۸ میلیارد دستگاه در شبکه اینترنت اشیا قرار می گیرند. اینترنت چیزها شامل تعداد زیادی دستگاه می شود که به اینترنت وصل می شوند. IoT به کمک جمع آوری و سامان دهی اطلاعات، جاسازی سی پی یو و منابع انرژی می تواند همه چیز را به شبکه متصل کند.
- IoT در ساختمان ها، کارخانه ها و … کاربرد ویژه ای دارد. این سیستم وظیفه جمع آوری اطلاعات، تنظیم اکوسیستم های سازمانی و … را برعهده دارد. از IoT در زمینه های رصد محیط زیست و برنامه ریزی های شهری نیز استفاده می شود. از سوی دیگر سیستم های هوشمند می تواند بسیاری از عادت های مصرف کنندگان را تغییر دهد.
- IoT در زمینه سنجش بیماری در علم پزشکی می تواند با آنالیز ابری اطلاعات، به کاربران اجازه مطالعه DNA و دیگر مولکول ها را بدهد.
- سامانه ترابری هوشمند هدف بعدی شرکت های فعال در زمینه اینترنت اشیا است. زیرا هوشمندسازی این بخش کمک بسیار زیادی به بشریت خواهد کرد.
- کاربرد دیگر IoT، افزایش ویژگی های امنیتی خانه و اتوماسیون خانگی است.
- در رسانه نیز IoT می تواند یک فرصت مناسب برای جمع آور اطلاعات و تجزیه و تحلیل داده ها باشد.
- نظارت و کنترل عملیات زیرساخت های شهری می تواند به راحتی توسط IoT صورت بگیرد. به عنوان مثال، کنترل فرایند ساخت پل ها، نیروگاه ها، خطوط راه آهن و … کاربردهای کلیدی IoT هستند.
- مدیریت انرژی و سیستم های یکپارچه سازی حسگرها و محرک ها به شبکه های اینترنت متصل هستند. استفاده از IoT در بهینه سازی مصرف انرژی بسیار مؤثر است.
مسائل حقوقی IoT
در برقراری IoT یک سری سیاست ها باید رعایت شود. IoT نباید حریم خصوصی و حقوق بشری را نقض کند یا مانع آزادی های فردی و اجتماعی شود. افراد باید کنترل داده های شخصی خود که توسط IoT صورت می گیرد را، در اختیار داشته باشند.
میزان اطلاعات زیاد است و ارتباطات به صورت خودکار صورت می گیرد. به همین دلیل بهتر است اپراتور بر آن ها نظارت داشته باشد. برخی از مسائل باید پیش از برقراری سیستم های اینترنت اشیا مورد بحث قرار بگیرد. به عنوان مثال، پاسخ به این پرسش که مالک اطلاعات چه کسی است یا مسئولیت اینترنت اشیا را چه کسی برعهده می گیرد، بسیار مهم است.
تاریخچه IOT
ایده اضافه کردن حسگرهای مختلف و ایجاد یک هوش مصنوعی برای اشیا، در سال های ۱۹۸۰ الی ۱۹۹۰ مطرح شد. این تکنولوژی پیشرفت کندی داشت. اولین فاز اجرایی این پروژه در شرکت کوکاکولا و مربوط به یک ماشین فروش بود.
دلیل کند پیش رفتن این تکنولوژی، آماده نبودن زیر ساخت های آن بود. تراشه هایی که برای این کار عرضه می شد، بسیار بزرگ و حجیم بود. به همین دلیل تمامی اشیا نمی توانستد با یکدیگر در تعامل باشند.
IoT به تراشه هایی ارزان قیمت نیاز دارد که در مصرف انرژی صرفه جویی کنند و هم چنین امکان اتصال آن ها به میلیون ها دستگاه وجود داشته باشد. به همین دلیل از تراشه های RFID استفاده شد. امروزه حسگرهایی که به اشیا اضافه می شوند، ارزان هستند و هزینه کمی دارند.
اولین استفاده از IOT
کوین اشتون در سال ۱۹۹۹ برای اولین بار از عبارت اینترنت اشیا در جهان استفاده کرد.
از IOT در ابتدا تنها در کارخانه ها و مراکز صنعتی استفاده می شد. در این زمان یکی از زیر مجموعه های IoT یعنی ماشین به ماشین پدید آمد.
این اینترنت فناوری گسترده ای است و گسترده تر نیز خواهد شد. در حال حاضر کل دستگاه هایی که در IoT وجود دارند، از تعداد کل انسان ها بیشتر است.
چه شرکت هایی در زمینه اینترنت اشیا فعال هستند؟
درحال حاضر بسیاری از شرکت ها در حوزه IOT فعالیت می کنند. صنایع بزرگ و کوچک زیادی همچون مراکز بهداشتی و درمانی، مراکز آموزشی و پژوهشی، خطوط تولید و … از این تکنولوژی استفاده می کنند. شرکت های زیر به صورت تخصصی در زمینه IoT فعالیت می کنند:
- هواوی
- پی تی سی
- سیسکو
- ساینس سافت
- آی بی ام
- اگزاجایل
- بوش آی او تی سنسور
- جی ای دیجیتال
- اس آپ
- زیمنس آی او تی آنالیتیکس
سوالات متداول
- کاربرد اینترنت اشیا چیست؟
مصرف کنندگان در حوزه این اینترنت به سه گروه تقسیم بندی می شوند:
- کسب و کارها که به کمک IOT بهبود می یابند.
- دولت هایی که هزینه آن ها کاهش پیدا می کند و کیفیت زندگی شهروندانشان افزایش می یابد.
- شهروندانی که از این تکنولوژی استفاده می کنند و انجام بسیاری از امور برای آن ها ساده تر می شود.
- مزایای استفاده از IOT چیست؟
استفاده از IoT سبب افزایش دقت، کاهش نیاز به منابع انسانی، افزایش کارایی، بهینه شدن منابع، صرفه جویی در زمان و … می شود.
- معایب استفاده از اینترنت اشیا چیست؟
این تکنولوژی ممکن است مورد حمله هکرها قرار بگیرد زیرا در بستر شبکه قرار گرفته است. در نتیجه احتمال دارد حریم خصوصی و شخصی شکسته شود. طراحی و اجرای اینترنت اشیا پیچیدگی هایی دارد. هم چنین بسیاری از مشاغل با کاهش منابع انسانی از بین می روند.
- در اینترنت اشیا چه چیزهایی هوشمند می شوند؟
بستر اینترنت می تواند برای طیف وسیعی از اشیا فراهم شود. از لوازم خانگی مانند اجاق گاز، قهوه ساز، یخچال، لباسشویی و … گرفته تا تجهیزات در صنعت کشاورزی هم چون سنسورهای نور، سنسورهای دما، رطوبت و … هوشمند می شوند. گزارش گیری و مانیتورینگ در صنعت پزشکی و درمانی نیز تحت تأثیر این اینترنت قرار می گیرند.
- چگونه از اینترنت اشیا استفاده کنیم؟
IoT در ایران هنوز به پیشرفت کشورهایی همچون آمریکا، چین، آلمان، برزیل، کره جنوبی، هند و سنگاپور نرسیده است. این مفهوم در ایران اغلب در زمینه ساختمان سازی مورد استفاده قرار می گیرد. IoT برای لوازم خانگی مانند تلویزیون، یخچال و … نیز در ایران جا افتاده است.
به طور کلی این مفهوم در ایران هنوز قیمت بالایی دارد. هوشمندسازی تهران و دیگر شهرهای ایران در دستور کار دولت قرار دارد. به زودی شرکت های فعال در این زمینه راهکارهایی جهت توسعه و گسترش IoT در ایران پیشنهاد می دهند. پیش از آن باید از مفاهیم ابتدایی این تکنولوژی استفاده کرد.
مدارهای مجتمع چیست؟
بسیاری از خانواده های مختلف منطقی به صورت مدار های مجتمع در سطح تجاری عرضه شده اند. متداول ترین خانواده ها از این قرارند:
TTL - منطق ترانزیستور - ترانزیستور
ECL - منطق کوپل امیتر
MOS - منطق فلز - اکسید - نیمه هادی
CMOS - منطق فلز - اکسید - نیمه هادی مکمل
TTL یک خانواده متداول است که سالها مورد استفاده بوده و به عنوان استاندارد تلقی می شود. ECL در سیستم هایی که به سرعت عمل بالا نیاز دارند ترجیح داده می شوند. MOS برای مدار هایی که نیاز به تراکم بالا دارندمناسب است و CMOS در سیستم های کم مصرف به کار می رود.
بسیاری از خانواده های مختلف منطقی به صورت مدار های مجتمع در سطح تجاری عرضه شده اند. متداول ترین خانواده ها از این قرارند:
TTL - منطق ترانزیستور - ترانزیستور
ECL - منطق کوپل امیتر
MOS - منطق فلز - اکسید - نیمه هادی
CMOS - منطق فلز - اکسید - نیمه هادی مکمل
TTL یک خانواده متداول است که سالها مورد استفاده بوده و به عنوان استاندارد تلقی می شود. ECL در سیستم هایی که به سرعت عمل بالا نیاز دارند ترجیح داده می شوند. MOS برای مدار هایی که نیاز به تراکم بالا دارندمناسب است و CMOS در سیستم های کم مصرف به کار می رود.
خانواده منطقی ترانزیستور - ترانزیستور گونه تکامل یافته تکنولوژی قدیمی تریست که در آن از دیود و ترانزیستور برای ساخت گیت پایه NAND استفاده می شده است. این تکنولوژی منطق دیود ترانزیستور (DTL) خوانده می شده است. بعد ها برای بهبود عملکرد مدار به جای دیود از ترانزیستور استفاده شد و نام خانواده جدید ترانزیستور- ترانزیستور گذاشته شد.
علاوهبر نوع استاندارد TTL انواع دیگری از این خانواده عبارتند از TTL سرعت بالا -TTL توان پایین(یا کم مصرف)-TTL شوتکی -TTL شوتکی توان پایین و....
منیع تغذیه مدار های TTL پنج ولت و در دو سطح منطقی 0 و 3.5 ولت می باشد.
خانواده کوپل امیتر سریع ترین مدار های دیجیتال را به فرم مجتمع در اختیار می گذارند. ECL در مدار هایی مانند سوپر کامپیوتر ها و پردازنده های سیگنال که در آنها سرعت بالا ضرورت دارد بکار می رود. ترانزیستور ها در گیت های ECL در حالت غیر اشباح کار می کنند و رسیدن به تاخیر های انتشاری در حد 1 تا 2 نانو ثانیه در آنها میسر است.
منطق فلز- اکسید- نیمه هادی یک ترانزیستور تک قطبی ست که به جریان یک نوع حامل الکتریکی وابسته است. این حامل ها ممکن است الکترون (در نوع کانال n) یا حفره باشند. این بر خلاف ترانزیستور به کار رفته در گیت های TTL/ECL است که در عین عملکرد هر دو نوع حامل در آن وجود دارد.
یک MOS کانال p را PMOS و یک MOS کانال n را NMOS می نامند. معمولا در مدار هایی که فقط یک ترانزیستور MOS وجود دارد از NMOS استفاده می شود. در تکنولوژی CMOS هر دو نوع ترانزیستور که به شکل مکمل در تمام مدار ها بسته شده اند به کار رفته است . بزرگترین مزیت CMOS نسبت به دو قطبی تراکم بالایمدار ها در بسته بندی ساده بودن تکنیک ساخت و عملکرد مقرون به صرفه آن به دلیل مصرف توان کم است.
Computer hardware
 | does not cite any references or sources. (June 2013) |
Computer hardware is the collection of physical elements that constitute a computer system. Computer hardware refers to the physical parts or components ofa computer such as monitor, keyboard, Computer data storage, hard drivedisk, mouse, CPU (graphic cards, sound cards, memory, motherboard and chips), etc. all of which are physical objects that you can actually touch. In contrast, software is untouchable. Software exists as ideas, application, concepts, and symbols, but it has no substance. A combination of hardware and softwareforms a usable computing system.
Computer System Architecture
Dealingwith computer architecture as well as computer organization and design,this fully updated book provides the basic knowledge necessary to understand the hardware operation of digital computers. Written to aid electrical engineers, computer engineers, and computer scientists, the volume includes: KEY FEATURES: the computer architecture, organization, and design associated with computer hardware • the variousdigital components used in the organization and design of digital computers • detailed steps that a designer must go through in order to design an elementary basic computer • the organization and architecture of the central processing unit • the organization and architecture of input-output and memory • the concept of multiprocessing • two new chapters on pipeline and vector processing • two sections devoted completely to the reduced instruction set computer (RISC) • and sample worked-out problems to clarify topics.