اینترنت اشیا

نویسنده: دکتر عبدالله کریم‌زاده، پژوهشگر مطالعات فرهنگی و مطالعات فضای سایبر

  

چکیده

اینترنت اشیا یک انقلاب در فناوری اطلاعات است که به موجب آن  مفهوم جامعه دیجیتالی‌شده و جامعه شبکه‌ای‌شده به فعلیت تام می‌رسد. در چنین وضعیتی همه چیز تبدیل به اشیایی هوشمند می‌شود که به کمک اینترنت می‌توانند حس کنند، داده‌های مربوط به محیط اطراف را پردازش کنند و به  محیط اطراف خود واکنش نشان دهند. اینترنت اشیا اکنون یک رؤیا نیست، بلکه با دسترسی روزافزون انسان معاصر به «وای‌فای»  و اینترنت « وایرلس»  به حقیقت پیوسته است و در نتیجه آن شهرهای هوشمند پدید آمده است.  در مقاله حاضر به  مصادیقی از اینترنت اشیا در شهرهای هوشمند اشاره می‌کنیم و نشان می‌دهیم که اینترنت اشیا چگونه می‌تواند به مدیریت بهینه شهرها و افراد دچار معلولیت کمک کند.

کلیدواژه‌ها: اینترنت اشیا، جامعه شبکه‌ای، شهر هوشمند، مدیریت بهینه شهری، اینترنت اشیا برای معلولان

مقدمه

اینترنت اشیا یک انقلاب در فناوری اطلاعات است که به موجب آن همه چیز تبدیل به اشیایی هوشمند و تعامل پذیر می‌شود و شیوه های جدید ارتباط بین افراد و اشیا و بین خود اشیا امکان‌پذیر می‌شود. اکنون ما در عصر پس از PC به‌سرمی‌بریم، عصری که در آن اینترنت به گوشی‌های هوشمند و دیگر ابزارهای دستی منتقل شده و از دسکتاپ‌های سنتی خارج شده است. در این عصر، «پردازش ابری^[1]»  و «اینترنت اشیا^[2]» جدیدترین تکنولوژی‌هایی هستند که محیط  اطراف ما را هوشمند می کنند. اینترنت اشیا منجر به ظهور ابزارهایی مینیاتوری شده است که می‌توانند بدون سیم با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، حس کنند و داده‌های محیط  را پردازش کنند. این ابزارهای مینیاتوری که «گره^[3]» نامیده می‌شوند، به هم وصل می‌شوند تا شبکه‌های حسگر وایرلس تشکیل دهند. پردازش ابری هم یک پلتفرم است که داده‌ها را از حسگرها دریافت می‌کند و آنها را تحلیل و پردازش می‌کند و سپس داده‌های پردازش‌شده  را در بستر وب بصری‌سازی می‌کند تا فهم و درک آنها برای کاربران آسان‌تر شود. این تکنولوژی جدید که ترکیبی از « اینترنت» ، «حسگر^[4]» و «عملگر^[5]» است، محیط را فوق‌العاده هوشمند می‌سازد: اطلاعات بین پلتفرم‌ها و اپلیکیشن‌های متعدد به اشتراک گذاشته می‌شود و در این صورت کنترل کردن اشیای محیط اطراف ممکن می‌شود. پیش از این، ما از وب 1 (وب ایستا) به وب 2 (وب پویا و تعاملی) گذر کرده‌ایم و اکنون در حال گذار به وب 3 (مبتنی بر پردازش ابری و اینترنت اشیا) هستیم.

در پارادایم اینترنت اشیا، بسیاری از اشیای پیرامون ما به شبکه اینترنت متصل می‌شوند و در نتیجه حجم انبوهی از داده‌ها تولید می‌شود  که نیاز به ذخیره‌سازی و پردازش دارند. انقلاب اینترنت باعث‌ شد که مردم در سراسر جهان به هم متصل شوند و اکنون در انقلاب جدید این اشیا  هستند که به هم متصل می‌شوند و محیط  زندگی انسان‌ها را  کاملاً هوشمند می‌سازند. البته برای تحقق کامل اینترنت اشیا باید از سناریوهای سنتی از قبیل گوشی‌های هوشمند و تبلت و ابزارهای قابل‌حمل فراتر رویم. هم‌اکنون،  تکنولوژی‌هایی مانند بلوتوث ، سامانه بازشناسی با امواج رادیویی^[6](RFID)، «وای‌فای»، حسگرها و عملگرها زمینه را برای تحقق کامل اینترنت اشیا فراهم کرده‌اند و قاطعانه می‌توان گفت که رؤیای اینترنت اشیا به حقیقت پیوسته است.

 

کاربردهای اینترنت اشیا در مدیریت بهینه شهری

یکی از کاربردهای اینترنت اشیا مدیریت بهینه شهری است که علاوه بر ارتقای شاخص‌های کیفی و کمی مدیریت شهری می‌تواند هزینه‌های جاری را به شدت کاهش دهد. در بخش‌های زیر به نمونه‌هایی از کاربرد اینترنت اشیا در شهرهای هوشمند می‌پردازیم:

1. نگهداری بهینه بناهای تاریخی

با استفاده از اینترنت اشیا می‌توان آسیب‌های احتمالی بناهای تاریخی و یا عوامل آسیب‌زای بیرونی را شناسایی کرد. برای این منظور، در درون و بیرون بناها حسگرهایی نصب می‌کنند که می‌توانند میزان رطوبت، دما، آلودگی هوا، ارتعاشات، تنش‌های وارد بربنا و غیره را رصد کنند و در صورت بحرانی‌بودن پیام هشدارآمیز دهند. همچنین،  با استفاده از داده‌های به‌دست‌آمده از حسگرها می‌توان تأثیر زلزله‌های خفیف بر روی ساختمان‌های شهری را بهتر مطالعه کرد.

2. مدیریت بهینه زباله‌های شهری

مدیریت ضایعات و زباله‌های شهری یکی از دغدغه‌های اصلی شهرداری‌هاست. با استفاده از اینترنت اشیا می‌توان زباله‌های شهری را با سهولت مدیریت کرد. اکنون برای جمع‌آوری زباله‌ها سطل‌های هوشمند طراحی شده است که می‌توانند از اتلاف انرژی برای بازیافت، کمپوست و تخلیه زباله‌ها جلوگیری کنند. این سطل‌های هوشمند که با انرژی خورشیدی تغذیه می‌شوند، به شبکه اینترنت  متصل هستند و زمانی که پر می‌شوند ، با استفاده از یک شبکه بی‌سیم  پیامی به واحد بازیافت و ضایعات جامد شهرداری ارسال می‌کنند. انرژی خورشید نیروی لازم برای فشرده‌سازی زباله‌ها را فراهم می‌کند تا هر سطل زباله‌ای بتواند حجم داخلی خود را افزایش‌دهد. همچنین این سطل‌های زباله می‌توانند به وای‌فای «هات‌اسپات» تبدیل شوند و به صورت رایگان در دسترس شهروندان قرار بگیرند.

3. کنترل آلودگی هوا و آلودگی صوتی

با استفاده از اینترنت اشیا می‌توان میزان آلودگی هوا و همچنین میزان آلودگی صوتی در مناطق پرجمعیت شهر را کنترل کرد. برای این منظور در سطح شهر حسگرهایی نصب  می‌کنند که می‌توانند آلودگی را تشخیص دهند و داده‌های موجود را در دسترس شهروندان قرار دهند. البته رصد آلودگی صوتی به دلیل نقض‌شدن حریم خصوصی هنوز محل مناقشه است، ولی بسترهای فنی آن فراهم است.

4. کنترل ترافیک

یکی دیگر از خدمات شهرهای هوشمند که از طریق اینترنت اشیا امکان‌پذیر است، کنترل ترافیک شهری است. گرچه هم‌اکنون دوربین‌های کنترل ترافیک همین کار را انجام می‌دهند. برای این منظور روی ماشین‌ها و وسایل نقلیه مدرن GPS و حسگر نصب می‌کنند همچنین می‌توان در امتداد جاده حسگرهای صوتی و تشخیص آلودگی هوا نصب کرد. این اطلاعات برای مدیران شهری و شهروندان بسیار حیاتی هستند.

5. کنترل مصرف انرژی

اینترنت اشیا علاوه بر کنترل آلودگی هوا می‌تواند میزان مصرف انرژی  در سطح شهر را رصد کند و تصویر روشنی از میزان انرژی مورد‌نیاز برای بخش‌های مختلف شهری ( روشنایی معابر عمومی، حمل‌و‌نقل، چراغ‌های راهنمایی و رانندگی، دوربین‌های کنترل، سیستم گرمایشی و سرمایشی ساختمان‌های عمومی و غیره) به دست دهد. بنابراین، اینترنت اشیا می‌تواند به بهینه‌سازی الگوی مصرف کمک کند. برای این منظور به شبکه قدرت و انرژی شهری ابزارهای رصد نصب می‌کنند. کاربرد دیگر اینترنت اشیا این است که می‌تواند مصرف انرژی در ساختمان‌های عمومی (مدارس، ادارات دولتی، موزه‌ها) را رصد کند. این کار توسط انواع حسگرها و عملگرها صورت می‌گیرد که نور، دما و رطوبت را کنترل می‌کنند. با کنترل‌کردن این پارامترها می‌توان سطح آسایش مردم در این محیط‌ها را افزایش داد. همچنین می توان هزینه‌های سرمایش و گرمایش را کاهش داد. علاوه بر این، برای بهینه‌سازی میزان روشنایی خیابان‌ها بر اساس زمان روز، شرایط جوی و حضور مردم در خیابان‌ها می‌توان چراغ‌های خیابان را به زیرساخت‌های اینترنت اشیا متصل کرد.

6. پارکینگ هوشمند

پارکینگ هوشمند بر اساس حسگرها و مانیتورهای هوشمند که در طول جاده‌ها نصب شده‌اند، عمل می‌کند. این حسگرها و مانیتورها راننده‌ها را به بهترین مسیر برای پارکینگ هدایت می‌کنند. این کار چند مزیت دارد: زمان کمتری برای پیدا کردن جا پارک صرف می‌شود و لذا گاز مونو‌اکسید کمتری از ماشین متصاعد می‌شود؛ حجم ترافیک کمتر می‌شود؛ و شهروندان شاداب‌تر می‌شوند. خدمات پارکینگ هوشمند مستقیماً به زیرساخت اینترنت اشیا متصل می‌شود  و به صورت آنلاین می‌توان برای پارک‌کردن ماشین در جاهایی که برای معلولین و اهالی منطقه رزرو شده است، اجازه‌گرفت.

اینترنت اشیا برای معلولان

در حال حاضر میلیون‌ها نفر از مردم جهان دچار معلولیت هستند. فقدان خدمات حمایتی باعث می‌شود که آنان صرفاً به خانواده‌های خود متکی باشند، اما اینترنت اشیا می‌تواند خدمات لازم را برای معلولان فراهم کند و وابستگی آنان به خانواده‌های خود را کمتر کند و در نتیجه مشارکت آنان در حیات اجتماعی و اقتصادی را امکان‌پذیر سازد. در این بخش ازمقاله نشان می‌دهیم که اینترنت اشیا چگونه می‌تواند به معلولانی که مشکل شنوایی و بینایی دارند، کمک کند.

1. اینترنت اشیا برای نابینایان

بررسی ادبیات تحقیق نشان می‌دهد که تا به حال تکنولوژی‌های متعددی بر اساس زیرساخت‌های اینترنت اشیا  برای معلولان طراحی شده است که از میان آنها می‌توان به « نانو حسگرهای جسم[7]» و ابزارهای کمکی مبتنی بر  RFID اشاره کرد. این دو تکنولوژی برای کمک به افراد نابینا طراحی شده است. براین اساس، برای بازگرداندن بینایی به افراد مبتلا به اختلالات بینایی بر روی عینک  آنها  یک دوربین نصب می‌کنند که داده‌های تصویری را با کمک نانوحسگرهای جسم به  یک «شبکیه مصنوعی» انتقال می‌دهد. این شبکیه مصنوعی از طریق پالس الکتریکی باعث تحریک سلول‌های عصبی  و در نتیجه باعث تولید سیگنال‌های عصبی می‌شود و آن‌ها را به مغز انتقال می‌دهد. اکنون پژوهشگران در حال طراحی یک شبکیه مصنوعی در مقیاس نانو هستند که نور طبیعی را دریافت می‌کند و آن را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند تا با تحریک نورون‌ها تصاویر دریافتی شبکیه مصنوعی را به مغز ارسال کند. در سال‌های آینده، اطلاعات مربوط به تصاویر گرفته‌شده توسط شبکیه مصنوعی به گوشی‌های هوشمند انتقال داده خواهد شد. پس اینترنت اشیا می‌تواند به بیماران مبتلا به اختلالات چشمی کمک کند تا مسیر حرکت خود را پیدا کنند و چهره افراد را تشخیص دهند.

«عصای هوشمند^[8]  » یکی دیگر از ابزارهای کمکی برای نابینایان است که بر اساس تکنولوژی RFID  عمل می‌کند. این عصا به افراد نابینا کمک می‌کند تا راه خود را در محیط‌های ناآشنا پیدا کنند. برای این منظور برچسب‌های RFID را در طول مسیر توزیع می‌کنند. مثلاً آن‌ها را در وسط پیاده‌روها قرار می‌دهند  تا نابینایان به داخل جدول آب نیفتند. عصای  هوشمند دارای یک برچسب‌خوان و آنتن است که امواج رادیویی ارسال می‌کند. این برچسب‌ها اطلاعات ذخیره شده خود را از طریق بلوتوث به گوشی‌های هوشمند ارسال می‌کنند. فرد نابینا با استفاده از گوشی هوشمند می‌تواند نام خیابان‌ها و مکان‌ها را به‌صورت پیام صوتی دریافت کند.

2. اینترنت اشیا برای ناشنوایان

برای افراد دارای اختلال شنوایی نیز حسگرهای متعددی طراحی شده است ‌( حسگر زنگ در، حسگر دود و غیره) که می‌توانند موقعیت‌های مختلف را شناسایی کنند. این حسگرها یک سیگنال هشدار به گوشی‌های هوشمند می‌فرستند و گوشی هوشمند هم آن‌ها را به ابزار کمکی فوروارد می‌کند. افراد ناشنوا  از طریق سیگنال‌های لمسی یا بصری (نور) نیز پیام هشدار دریافت می‌کنند. از سوی دیگر، یک «دستکش وایرلس» با عنوان  HandTalk طراحی شده است که به افراد ناشنوا کمک می‌کند تا با کسانی که زبان اشاره آنها را بلد نیستند، ارتباط برقرار کنند. این دستکش از طریق گوشی موبایل زبان اشاره را به صوت تبدیل می‌کند. دستکش  مزبور دارای حسگرهایی است که می‌توانند خمیدگی یا حرکات انگشتان را شناسایی کنند و آنها را از طریق بلوتوث به گوشی موبایل انتقال دهند. اگر داده‌های حس‌شده با  داده‌های موجود در بانک اطلاعاتی  ویژه زبان اشاره انطباق داشته باشد، آن علایم تبدیل به متن و سپس تبدیل به صوت می‌شوند.

3. اینترنت اشیا برای افراد فلج

برای افراد فلج نیز « حسگرهای بدن» طراحی شده است که  می‌توانند اندام‌های بی‌حرکت را به حرکت درآوردند. این حسگرها که به سیستم عصبی متصل هستند، می‌توانند قصد و نیت فرد معلول برای به حرکت درآوردن برخی عضلات را تشخیص دهند و آنگاه عملگرها می‌توانند این عضلات را تحریک کنند تا توانایی حرکت را به آنها بازگردانند.

همچنین برای افراد فلج ایمپلنت هایی به نام  نورون‌های «Bionic» طراحی شده  است که به صورت کپسول‌هایی وایرلس هستند که می‌توان آن‌ها را در چندین ناحیه بدن در نزدیکی عصب‌های حرکتی قرار‌داد. وظیفه اصلی آنها به حرکت درآوردن اندام‌های فلج‌شده است. این ایمپلنت‌ها  داده‌های دستوری دیجیتالی را از یک حلقه بیرونی فرکانس رادیویی دریافت می‌کنند و از طریق پالس‌های محرک عضلات را به حرکت درمی‌آورند.

اینترنت اشیا همچنین منجر به ظهور «پوشک‌های هوشمند^[9]»  برای  بیماران فلج شده است. برخی بیماران فلج وقتی می‌خوابند باید پوشک بپوشند. یک حسگر رطوبت فوراً می‌تواند به پرستاران هشدار‌ دهد تا پوشک را قبل ازاینکه خیس شود، عوض کنند. سیگنال شناسایی‌شده با استفاده از یک RFID reader ارسال می‌شود.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

اینترنت اشیا یک تکنولوژی در حال ظهور است که تمام ارکان زندگی ما را به سیستم‌هایی هوشمند تبدیل می‌کند. یکی از دستاوردهای این تکنولوژی ظهور شهرهای هوشمند است که اکنون به حقیقت پیوسته است و در این مقاله تلاش شد به برخی از مصادیق آن اشاره شود. این مصادیق نشان می‌دهد که اینترنت اشیا مفهوم «جامعه شبکه‌ای»  مانوئل کاستلز را به فعلیت تام رسانده است و این امکان را فراهم کرده است که علاوه بر انسان‌ها اشیا نیز از طریق اینترنت با یکدیگر و حتی با انسان‌ها ارتباط برقرار کنند. از اینترنت اشیا می‌توان به عنوان یک پارادایم در تکنولوژی‌های دیجیتال یاد کرد که قطعاً باعث بازتعریف سبک زندگی انسان معاصر خواهد شد.

پانوشت‌ها

1. Cloud computing
2. Internet of things
3. Nodes
4. Sensor
5. Actuator
6. Radio-frequency identification (RFID)
7. Body Nanosensor
8. Smart Cane
9. Smart Diaper

منابع و ارجاعات

Zanella, A., Bui, N., Castellani, A., Vangelista, L., & Zorzi, M. (2014). Internet of things for smart cities. IEEE Internet of Things Journal, 1(1), 22-32.

Domingo, M. C. (2012). An overview of the Internet of Things for people with disabilities. Journal of Network and Computer Applications, 35(2), 584-596.

Gubbi, J., Buyya, R., Marusic, S., & Palaniswami, M. (2013). Internet of Things (IoT): A vision, architectural elements, and future directions. Future Generation Computer Systems, 29(7), 1645-1660.

 

 

نحوۀ ارجاع به این مقاله

کریم‌زاده، عبداله. (1395، 30 شهریور). اینترنت اشیا. مجله دیجیتالی سایبر‌پژوهی، 1، (8-1).

استفاده از مطالب این مقاله فقط با ذکر منبع بلامانع است.