اینترنت اشیا چیست؟ از تاریخچه تا انواع کاربرد آن

تعریف بروس اشنایر، متخصص امنیت سایبری، از اینترنت اشیا در کنفرانس امنیت اطلاعات اروپا در لندن این بود:

اینترنت اکنون فکر می‌کند، حس می‌کند و عمل می‌کند و از نظر من این تعریف یک ربات است. به نظر من، تعریف درست از اینترنت اشیا به‌طور کلی این است که ما داریم بدون اینکه خودمان متوجه باشیم، یک ربات به اندازه کل دنیا می‌سازیم.

برای این متخصص امنیت سایبری، اینترنت اشیا دقیقا شبیه ربات است؛ اما با این تفاوت که این ربات به جای محدود بودن به محفظه‌ فلزی خود، در مقیاس جهانی حضور دارد، سیستم‌های کنترل و پردازنده‌های آن در سراسر دنیا پراکنده است و توسط سازمان‌هایی با اهداف و ایده‌های متفاوت ساخته و کنترل می‌شود.

تصور رباتی غول‌پیکر به اندازه کل دنیا که هر بخشی از آن تحت کنترل سازمان متفاوتی است، بدون شک ترسناک و‌ آخرالزمانی است؛ اما آیا واقعا لازم است از اینترنت اشیا ترسید؟

اینترنت اشیا (Internet of Things یا به اختصار IoT) به میلیاردها دستگاه فیزیکی در سراسر جهان گفته می‌شود که به اینترنت متصل هستند و اطلاعات را جمع‌آوری می‌کنند و با کاربر و سایر دستگاه‌های متصل به اشتراک می‌گذارند.

تقریبا هر چیزی که بتواند به شبکه اینترنت متصل شود، بخشی از اینترنت اشیا است. در خانه هوشمند، این گجت‌های مجهز به اینترنت ما را از شر انجام کارهای خانه رها می‌کنند، کمی از وقت باارزشمان را به ما بازمی‌گردانند و به زندگی روزمره و خاکستری ما، رنگ و لعاب هیجان‌انگیزتری می‌بخشند.

به عبارت دیگر، اگر در واقعیت مجازی این ما انسان‌ها هستیم که به دنیای دیجیتال کامپیوترها قدم می‌گذاریم، در اینترنت اشیا این دنیای دیجیتال است که وارد جهان فیزیکی ما می‌شود.

اینترنت اشیا داستان پیدایش جالبی دارد. شاید اولین نمونه‌ای که بتوان واقعا نام اینترنت اشیا را روی آن گذاشت، دستگاه وندینگ حاوی قوطی‌های کوکاکولا بود که در دهه ۸۰، یعنی بیش از ده سال قبل از اینکه نام اینترنت اشیا روی این تکنولوژی گذاشته شود، در دانشگاه کارنگی ملون در پیتسبورگ پنسیلوانیا قرار داشت. یکی از دانشجویان این دانشگاه به نام دیوید نیکولز از اینکه مجبور بود برای خرید نوشیدنی، هر بار مسیری طولانی را از دفتر خود تا این یخچال طی کند، خسته و کلافه شده بود و در اغلب اوقات هم وقتی به یخچال می‌رسید، از نوشابه خبری نبود یا کاملا گرم بود.

اما در سال ۱۹۹۹ بود که نام «اینترنت اشیا» توسط کوین اشتون، یکی از بنیان‌گذاران گروه پژوهشی Auto-ID Labs در دانشگاه MIT، ابداع شد.

اشتون آن زمان در شرکت Procter & Gamble مسئول راه‌اندازی خط تولید لوازم آرایشی بود. او هر بار که به مغازه لوازم آرایشی محل می‌رفت، متوجه می‌شد رژ لب قهوه‌ای در قفسه‌ها یافت نمی‌شود. مسئولان زنجیره تأمین به او می‌گفتند این رنگ رژ در انبار موجود است؛ اما اشتون نیاز داشت بداند این رژها دقیقا کجا بودند، چه اتفاقی برایشان می‌افتاد و چرا مغازه نمی‌توانست از آن‌ها به تعداد کافی داشته باشد؛ اما کسی جواب این سؤال‌ها را نمی‌دانست.

آن روزها کلمه «اینترنت» تازه بر سر زبان‌ها افتاده بود و هر کس با شنیدن آن هیجان‌زده می‌شد. اشتون هم از این موقعیت استفاده کرد و برای جلب نظر مدیران شرکت، در عنوان سخنرانی خود از کلمه «اینترنت» استفاده کرد.

اشتون در گفتگویی با ZDNet، اینترنت اشیا را این‌گونه معرفی کرده بود:

اینترنت اشیا به‌هم‌پیوستگی فرهنگ بشر، یعنی همان اشیای ما را، با به‌هم‌پیوستگی سیستم اطلاعات دیجیتال ما، یعنی همان اینترنت، پیوند می‌دهد. اینترنت اشیا یعنی این.

اشتون بعد از سخنرانی سرنوشت‌ساز «اینترنت اشیا» برای Procter & Gamble،‌ برای مدیران سازمان‌های مختلف، درباره کاربرد تکنولوژی RFID صدها سخنرانی ارائه داد و به‌خصوص بر قابلیت تراشه RFID به برقراری ارتباط با دستگاه‌ها از طریق شبکه بی‌سیم تأکید کرد.

تا سال ۲۰۰۳، شرکتی که اشتون تأسیس کرد، ۱۰۳ حامی مالی و چندین شعبه در سراسر جهان داشت و تعهد این شرکت به استانداردهای RFID کمک کرد هر بسته هوشمند بتواند با شبکه‌های تأمین‌کننده و خرده‌فروشان در ارتباط باشد. با گذشت زمان، بازار اجناس هوشمند توسعه یافت، سرمایه‌گذاری‌های بیشتری در این حوزه صورت گرفت و تراشه‌ها بهتر و ارزان‌تر شدند.

اواخر دهه ۲۰۰۰ تا اوایل دهه ۲۰۱۰، شرکت‌های مختلف در سراسر جهان به همان اندازه که اکنون برای هوش مصنوعی و یادگیری ماشین اشتیاق دارند، نسبت به اینترنت اشیا هیجان‌زده می‌شدند.

شرکت IBM (داستان برند IBM) در همین زمان کار روی کمپین Smarter Planet را با هدف رشد اقتصادی و توسعه پایدار آغاز کرد. مک‌کنزی (McKinsey)، معتبرترین شرکت مشاور مدیریت جهانی، شروع به نوشتن گزارش‌هایی درباره وضعیت تکنولوژی اینترنت اشیا کرد. سیسکو (داستان برند سیسکو) بزرگ‌ترین کمپانی مطرح در حوزه‌ تجهیزات شبکه، در سال ۲۰۱۱ اعلام کرد اینترنت اشیا بین سال‌های ۲۰۰۸ و ۲۰۰۹ «متولد» شده است؛ یعنی زمانی که تعداد دستگاه‌های متصل به اینترنت از تعداد افراد زنده روی کره زمین بیشتر شد. در همان سال، گارتنر، شرکت پژوهشی آمریکایی، برای اولین بار این پدیده جدید را به فهرست تکنولوژی‌های نوظهور خود اضافه کرد.

پیش‌بینی شده تا سال ۲۰۳۰، تعداد دستگاه‌های اینترنت اشیا به ۳۰ میلیارد خواهد رسید و این رقم، افزایش ۶۸ درصدی را در مقایسه با سال ۲۰۲۰ نشان می‌دهد.

تقریبا تمام اجسام فیزیکی می‌توانند به دستگاه اینترنت اشیا تبدیل شوند، به شرط اینکه قابلیت اتصال به اینترنت داشته تا از این طریق کنترل شوند یا با کاربر و دستگاه‌های دیگر، اطلاعات رد و بدل کنند.

در حوزه اینترنت اشیا احتمالا نام یخچال هوشمند زیاد به گوشتان خورده است؛ پس بیاید یکی از جالب‌ترین کاربردهای اینترنت اشیا را با یخچال هوشمند توضیح دهیم. فرض کنید در حال بازگشت از محل کار هستید. خودرو شما به گوشی هوشمندتان متصل است و این گوشی به یخچال هوشمند شما در خانه وصل است.

در این لحظه یخچال، پیغامی به گوشی شما می‌فرستد و شما را از تمام شدن شیر آگاه می‌کند. این پیام روی داشبورد خودروی متصل شما به نمایش درخواهد آمد و به شما نزدیک‌ترین سوپرمارکت را برای خرید شیر روی نقشه نشان می‌دهد. قفسه‌های سوپرمارکت هم متصل هستند و حالا روی داشبورد خودرو با این پیام روبه‌رو می‌شوید که سوپرمارکت، برند شیر مورد علاقه شما را موجود دارد. اینترنت اشیا یعنی این.

کاربرد اینترنت اشیا در محل کار شامل سیستم‌های ردیابی موجودی انبار است تا هر موقع با کمبود محصول مواجه شدید، شما را در جریان بگذارد و به‌صورت خودکار محصولات جدید را سفارش بدهد. نمونه دیگری از اینترنت اشیا در محیط کار، میزهای هوشمندی است که به کارمندانی که به مدت طولانی روی صندلی نشسته‌اند هشدار می‌دهد تا از جای خود بلند شوند. اسپیکرهای هوشمند مخصوص محیط کار، نظیر Alexa for Business، کارمندان را قادر می‌سازد تنها به کمک صدای خود تجهیزات ویدئوکنفرانس را روشن کنند، تقویم را بررسی کنند، زمانی را برای برگزاری جلسه تعیین کنند و اتاق کنفرانس خالی پیدا کنند.

تگ‌ها و حسگرهای مجهز به اینترنت اشیا در زنجیره تأمین نیز بسیار مفید هستند. از کارخانه تا کامیون تا انبار تا مغازه، اینترنت اشیا می‌تواند به سازمان‌ها، تصویری متمرکز و واحد از محل دقیق تمام محصولات، نحوه تولید آن‌ها، سرعت حمل‌و‌نقل آن‌ها و سرعت فروش آن‌ها ارائه بدهد.

در بخش مراقبت‌های بهداشتی، همه چیز از حسگرهای بلعیدنی گرفته تا دستگاه‌های استنشاقی متصل و لنزهای تماسی اکنون بخشی از اینترنت اشیا شده‌اند و بیماران و متخصصان حوزه بهداشت را نسبت به اتفاقات داخل بدن، وضعیت سلامت و نحوه مصرف داروها آگاه می‌کنند.

از بُعد ساده‌تر، می‌توان به اینترنت اشیا به شکل لامپی نگاه کرد که با گوشی هوشمند روشن و خاموش می‌شود؛‌ سیستم دمای هوشمند که به کمک حسگرهای کار گذاشته‌شده در سراسر خانه، حضور ساکنان را در اتاق‌ها تشخیص می‌دهد و دما را با حضور آن‌ها و متناسب با علاقه آن‌ها تنظیم می‌کند؛‌ اسباب‌بازی هوشمندی که به‌طور بی‌سیم به دیتابیس آنلاین متصل می‌شود و با قابلیت تشخیص صدا و تصویر، به سؤالات و درخواست‌های کودکان پاسخ می‌دهد.

در ابعاد بزرگ‌تر، اینترنت اشیا را می‌توان در موتور جتی یافت که با هزاران حسگر برای جمع‌آوری و انتقال داده پر شده است. حتی در مقیاسی بزرگ‌تر از این، پروژه‌های مربوط به شهرهای هوشمند، تمام نقاط شهر را با حسگر می‌پوشانند تا درک و کنترل انسان را بر محیط اطراف خود افزایش بدهند.

می‌توان گفت کاربرد اینترنت اشیا در تمام صنایع بی‌انتها است و این تکنولوژی بدون شک پتانسیل بسیار بیشتری از یخچال هوشمند دارد. اما اینترنت اشیا چگونه کار می‌کند و مؤلفه‌های اصلی این سیستم چیست؟

برای اینترنت اشیا اولین چیزی که نیاز دارید، حسگرها و دستگاه‌هایی با قابلیت جمع‌آوری، ذخیره، انتقال و دریافت داده است. مولفه بعدی اتصال است؛ داده‌های جمع‌آوری‌‎شده باید بین دستگاه‌های مختلف مبادله شود و در واقع بین آن‌ها ارتباط برقرار شود؛ عاملی که این ارتباط را ممکن می‌کند، اینترنت است.

مرحله بعدی پردازش داده است. بعد از اینکه داده‌های جمع‌آوری‌شده از دستگاه به فضای ابری منتقل شد، نرم‌افزار نصب‌شده، شروع به تجزیه و تحلیل آن‌ها می‌کند. مثلاً داده‌های منتقل‌شده از سیستم تهویه مطبوع هوشمند در خانه برای مطمئن شدن از اینکه دما در محدوده قابل‌قبولی است، آنالیز می‌شود.

اما ارزش و مزایای واقعی اینترنت اشیا در بخش سیستم‌ها و اپلیکیشن‌های صنعتی نهفته است؛ زیرا در این بخش، تعداد بسیار قابل توجهی دستگاه‌ با قابلیت جمع‌آوری و انتقال داده، اطلاعات حیاتی و در لحظه را در مورد وضعیت کسب‌و‌کار ارائه می‌دهند.

این‌روزها که همه‌جا صحبت از هوش مصنوعی است و چت‌بات‌ ChatGPT و مولد تصویر Midjourney هوش از سر کاربران اینترنتی برده‌اند، سوالی که مطرح می‌شود ارتباط هوش مصنوعی با اینترنت اشیا است. در دو سال گذشته، سرمایه‌گذاری و تصاحب استارتاپ‌هایی که این دو حوزه را با هم ادغام کرده‌اند، به‌طرز چشمگیری افزایش داشته است. شرکت‌های ارائه‌دهنده‌ی پلتفرم‌های IoT اکنون قابلیت‌های هوش مصنوعی نظیر تحلیل‌های مبتنی‌بر یادگیری ماشین ارائه می‌دهند.

مهم‌ترین کاربرد هوش مصنوعی در حوزه‌ی اینترنت اشیا توانایی این تکنولوژی در آنالیز بسیار سریع داده است. یادگیری ماشین که نوعی تکنولوژی هوش مصنوعی است، توانایی شناسایی خودکار الگوها و ناهنجاری‌ داده‌های تولید‌شده توسط حسگرها و دستگاه‌های هوشمند ازجمله اطلاعات مربوط به دما، فشار، رطوبت، کیفیت هوا و غیره را ارائه می‌دهد. درمقایسه با ابزارهای سنتی که معمولا عبور از آستانه‌های عددی را نظارت می‌کنند، روش یادگیری ماشین می‌تواند پیش‌بینی‌های عملیاتی را تا ۲۰ برابر زودتر و دقیق‌تر انجام دهد.

استفاده از هوش مصنوعی در IoT شرکت‌ها را قادر می‌سازد تا از خرابی‌های غافلگیر‌کننده جلوگیری کنند، کارایی عملیاتی را افزایش دهند، محصولات و سرویس‌های جدیدی تولید کنند و مدیریت ریسک را بهبود بخشند. درکل، اعتقاد بسیاری از کارشناسان این حوزه این است که آینده‌ی اینترنت اشیا، تکنولوژی هوش مصنوعی است.

از نظر برخی، اینترنت رفتارها (Internet of Behaviors یا به اختصار IoB) نسل بعدی اینترنت اشیا و به‌عبارت دیگر، آینده‌ی اینترنت است. تمام دستگاه‌های هوشمندی که بخشی از اینترنت اشیا را تشکیل می‌دهند و تمام داده‌های ریز و درشتی که به‌طور ۲۴ ساعته از کاربران جمع‌آوری می‌شوند، در نهایت به حوزه‌ی بزرگ‌تری به‌نام «اینترنت رفتارها» ختم می‌شوند؛ جایی که این حجم بی‌نهایت عظیم از داده‌های جمع‌آوری شده و الگوهای رفتاری پیش‌بینی شده سرانجام اکثر جنبه‌های زندگی ما را کنترل خواهند کرد.

اینترنت رفتارها قدم بعدی در حوزه‌ی جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌هایی است که دستگاه‌های اینترنت اشیا جمع‌آوری کرده‌اند. IoB تلاش می‌کند تا از منظر روان‌شناسی به این سؤال که چطور داده‌ها را تحلیل کند و چطور از این دانش برای توسعه‌ی محصولات جدید و مشتری‌پسند استفاده کند،‌ پاسخ دهد.

طبق پیش‌بینی گارتنر، بیش از نیمی از جمعیت جهان تا سال ۲۰۲۵ با سیستم اینترنت رفتارهای دولت‌ها و شرکت‌های خصوصی در تعامل خواهند بود. گارتنر همچنین معتقد است اگر پروژه‌های مبتنی بر اینترنت رفتارها ارزش افزوده‌ای به کاربر ارائه ندهند یا از پس برطرف کردن دغدغه‌های حریم شخصی کاربران برنیایند، کل مفهوم IoB با شکست رو‌به‌رو می‌شود.

اینترنت اشیا تمام مزایای اینترنت را به وسایلی مثل لامپ و ترموستات عرضه کرد؛ اما در عین حال، تمام مشکلات اینترنت را هم با خود به همراه آورد. حالا که اسپیکرها، تلویزیون، یخچال، ساعت زنگ‌دار، مسواک، لامپ، زنگ در، پیجر اتاق کودک و دوربین‌های مداربسته به وای‌فای متصل شده‌اند، تقریبا هر دستگاهی در خانه در معرض حمله سایبری قرار دارد و حتی ممکن است به‌طور کامل از کار بیفتد.

اگر اینترنت قطع شود، دستگاه متصل نیز از کار می‌افتد. اگر مشکل روتر داشته باشید، دیگر نمی‌توانید از سیستم گرمایشی هوشمند خود استفاده کنید یا حتی در هوشمند خانه را باز کنید. بسیاری از این وسایل از طریق نرم‌افزارهایی اجرا می‌شوند که اگر شرکت سازنده‌ی آن ورشکست شود یا نرم‌افزار را دیگر به‌روزرسانی نکند، گجت هوشمند شما نیز ممکن است به قطعه پلاستیکی بی‌مصرفی تبدیل شود.

این‌ها به کنار، اتصال دستگاه‌ها به اینترنت، آن‌ها و هر وسیله‌ی دیگر متصل به شبکه‌ی وای‌فای شما را در معرض حمله سایبری قرار می‌دهد. لارا دناردیس در کتاب «اینترنت در همه چیز» این تهدید امنیت سایبری را بزرگ‌ترین مسئله‌ی حقوق بشر زمان ما نامیده است.

خطر هک شدن دستگاه‌های اینترنت اشیا فقط در حد شوخی چند نفر برای بر هم زدن دور ماشین لباسشویی هوشمند یا نفوذ به دوربین گوگل نست برای فرستادن پیغامی برای عضویت در فلان کانال یوتیوب نیست (این اتفاق واقعا افتاده است)؛ بلکه به این فکر کنید که اگر درِ هوشمند خانه شما هک شود، افراد غریبه می‌توانند به‌راحتی وارد خانه شوند. اگر چند هزار آب‌گرم‌کن هوشمند هم‌زمان هک شوند، برق کل شهر ممکن است قطع شود. تنها وجود یک دستگاه آسیب‌پذیر کافی است تا امنیت کل شبکه به خطر بیفتد.

تهدیدی که متوجه دستگاه‌های متصل به اینترنت است، فقط به این خاطر نیست که آن‌ها به اینترنت متصل هستند، بلکه به این خاطر است که در تولید این محصولات، مسائل امنیتی همیشه در اولویت سازندگان نبوده.

مثلاً در سال ۲۰۱۶، بدافزاری به نام Mirai به بیش از ۶۰۰ هزار دستگاه اینترنت اشیا‌ آسیب‌پذیر نفوذ کرد تا حمله‌ی DDoS گسترده‌ای را ترتیب بدهد. سال بعد، حمله سایبری موسوم به Krack تقریبا هر دستگاه متصل به اینترنت را آلوده کرد. این حمله کاملا فلج‌کننده بود و دفاع در برابر آن بسیار دشوار؛ به این خاطر که اینترنت اشیا در سیستم‌عامل‌های بسیار متفاوتی حضور دارد. وقتی ویروسی به گوشی هوشمند یا کامپیوتر حمله می‌کند، توسعه‌دهندگان نرم‌افزار به‌سرعت برای مقابله با آن پچ امنیتی عرضه می‌کنند؛ اما وسایلی مانند روترها یا زنگ درهای هوشمند، معمولا به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری مورد نیاز برای محافظت در برابر آسیب‌پذیری‌ها را دریافت نمی‌کنند.

خطر دیگر اینترنت اشیا مسئله حریم شخصی است. خانه‌ی هوشمند را در نظر بگیرید: این خانه می‌داند کِی از خواب بیدار می‌شوید (وقتی قهوه‌ساز هوشمند روشن می‌شود)، چطور مسواک می‌زنید (به لطف مسواک هوشمند)، به کدام موج رادیویی گوش می‌دهید (به لطف اسپیکر هوشمند)، چه نوع غذایی می‌خورید (به لطف اجاق یا یخچال هوشمند)، کودکان شما چه فکری در سر دارند (به لطف اسباب‌بازی‌های هوشمند) و چه کسی به خانه‌ی شما سر می‌زند یا از کنار خانه‌ی شما عبور می‌کند (به لطف زنگ در هوشمند). درحالی‌که شرکت‌ها همان ابتدا با فروش وسایل هوشمند درآمد کسب می‌کنند، مدل کسب‌و‌کار اینترنت اشیای آن‌ها احتمالا شامل فروش حداقل برخی از داده‌های جمع‌آوری‌شده از مشتریان خود نیز می‌شود.

هر دستگاهی در اینترنت اشیا داده جمع‌آوری می‌کند و تمام این داده‌ها ارزش دارند. در مطالعه‌ای در سال ۲۰۱۹، پژوهشگران دریافتند ۷۲ دستگاه از ۸۱ دستگاه اینترنت اشیا مورد بررسی، داده‌های خود را با شرکتی غیرمرتبط با سازنده‌ی اصلی دستگاه به اشتراک گذاشته‌اند. این بدان معنی است که دقیق‌ترین جزئیات زندگی شخصی شما می‌تواند بسته‌بندی‌ و به شخص دیگری فروخته شود. گوگل و اپل هر دو در سال ۲۰۱۹ اعتراف کردند صداهای ضبط‌شده توسط اسپیکرهای هوشمند آن‌ها توسط پیمانکاران بررسی می‌شود. آمازون با بیش از ۴۰۰ اداره‌ی پلیس همکاری دارد که از تصاویر ضبط‌شده توسط دوربین زنگ در هوشمند آن برای نظارت بر محله استفاده می‌کنند.

با ادامه‌ی کاهش قیمت حسگرها و ارتباطات اینترنتی، افزودن دستگاه‌های بیشتر به اینترنت اشیا مقرون‌به‌صرفه می‌شود. بیشتر شرکت‌هایی که با اینترنت اشیا سروکار دارند، در حال حاضر در مرحله‌ی آزمایشی هستند، چون تکنولوژی لازم برای پروژه‌های آن‌ها از جمله تکنولوژی حسگر، اینترنت 5G و ابزارهای آنالیز مبتنی بر یادگیری ماشین، هنوز خودشان در مراحل اولیه‌ی توسعه به سر می‌برند.

رقابت بین پلتفرم‌های مختلف، فروشندگان و شرکت‌های نرم‌افزاری و اپراتورهای شبکه برای گرفتن سهم بیشتر در بازار اینترنت اشیا بسیار جدی و نفس‌گیر است و هنوز مشخص نیست کدام یک از آن‌ها پیروز ماجرا می‌شوند؛ اما بدون وجود استانداردها و پروتکل‌های لازم، احتمالا در چند سال آینده شاهد فجایع امنیتی بزرگی در حوزه‌ی IoT خواهیم بود.

با افزایش تعداد دستگاه‌های متصل، محیط زندگی و کار ما با محصولات هوشمند پر می‌شود. برخی افراد با آغوش باز از عصر جدید اشیا هوشمند استقبال خواهند کرد؛ درحالی‌که برخی دیگر برای روزهایی که صندلی فقط صندلی بود و کاربرد دیگری نداشت، دل‌تنگ خواهند شد. شما جزو کدام یک از این دو دسته هستید؟