إنترنت الأشياء

يشير مصطلح إنترنت الأشياء (IOT) إلى جمع أي أجهزة استشعار للمعلومات في الوقت الحقيقي، وتكنولوجيا تحديد ترددات الراديو، ونظام تحديد المواقع العالمي، وأجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء، وأجهزة المسح بالليزر وغيرها من الأجهزة والتقنيات التي تتطلب مراقبة واتصال وتفاعل الكائن أو عملية جمع المعلومات المختلفة المطلوبة مثل الصوت والضوء والحرارة والكهرباء والميكانيكا والكيمياء والبيولوجيا والموقع وما إلى ذلك، من خلال مختلف الوصول الشبكي الممكن، لتحقيق الاتصال في كل مكان بين الأشياء والأشياء والأشياء والأشخاص، لتحقيق الإدراك الذكي والتعرف على الأشياء والعمليات وإدارتها. إنترنت الأشياء هو ناقل معلومات يعتمد على الإنترنت وشبكات الاتصالات التقليدية. يسمح لجميع الأشياء المادية العادية التي يمكن معالجتها بشكل مستقل بتشكيل شبكة مترابطة.

التعريف

إنترنت الأشياء (إنترنت الأشياء، إنترنت الأشياء) هو "إنترنت الأشياء المتصلة". وهي شبكة موسعة وممتدة تعتمد على الإنترنت. وهي تجمع بين أجهزة استشعار المعلومات المختلفة مع الإنترنت لتكوين شبكة ضخمة يمكن تحقيقها في أي وقت وأي مكان، والترابط بين الأشخاص والآلات والأشياء.

يعد إنترنت الأشياء جزءًا مهمًا من الجيل الجديد من تكنولوجيا المعلومات. وتسمى صناعة تكنولوجيا المعلومات أيضًا: الترابط الشامل، وهو ما يعني أن الأشياء متصلة وكل شيء متصل ببعضه البعض. لذلك، "إنترنت الأشياء هو إنترنت الأشياء". وهذا له معنيان: أولاً، لا يزال جوهر وأساس إنترنت الأشياء هو الإنترنت، وهو شبكة ممتدة وموسعة قائمة على الإنترنت؛ وثانياً، تمتد نهاية المستخدم وتمتد إلى أي عنصر وعنصر للقيام بتبادل المعلومات والتواصل. ولذلك، فإن تعريف إنترنت الأشياء هو استخدام تحديد ترددات الراديو وأجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء وأنظمة تحديد المواقع العالمية والماسحات الليزرية وغيرها من معدات استشعار المعلومات لربط أي عنصر بالإنترنت وفق بروتوكول متفق عليه لتبادل المعلومات والاتصال لتحقيق الشبكة الصحيحة لتحديد هوية العناصر وتحديد مواقعها وتتبعها ومراقبتها وإدارتها.

الأصل

ظهر مفهوم إنترنت الأشياء لأول مرة في كتاب "الطريق إلى المستقبل" لبيل جيتس عام 1995. وقد ذكر بيل غيتس في كتاب "الطريق إلى المستقبل" مفهوم إنترنت الأشياء، ولكنه كان محدودًا بالشبكات اللاسلكية والأجهزة ومعدات الاستشعار. لم يجذب تطور الصين اهتمام العالم.

في عام 1998، طرح معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في الولايات المتحدة فكرة "إنترنت الأشياء" التي أطلق عليها نظام EPC في ذلك الوقت.

في عام 1999، اقترحت شركة Auto-ID الأمريكية لأول مرة مفهوم "إنترنت الأشياء"، والذي كان يعتمد بشكل أساسي على ترميز العناصر وتكنولوجيا RFID والإنترنت. في الماضي في الصين، كان يُطلق على "إنترنت الأشياء" في الصين اسم شبكة أجهزة الاستشعار. بدأت الأكاديمية الصينية للعلوم البحث في شبكات الاستشعار في وقت مبكر من عام 1999، وحققت بعض نتائج البحث العلمي وأنشأت بعض شبكات الاستشعار القابلة للتطبيق. وفي العام نفسه، اقترح المؤتمر الدولي للحوسبة والشبكات المتنقلة الذي عقد في الولايات المتحدة الأمريكية أن "شبكة الاستشعار هي فرصة أخرى للتطور تواجه البشرية في القرن القادم".

وفي عام 2003، اقترحت مجلة "تكنولوجي ريفيو" الأمريكية أن تكنولوجيا شبكات الاستشعار ستكون من أهم عشر تقنيات ستغير حياة الناس في المستقبل.

وفي 17 نوفمبر 2005، في القمة العالمية لمجتمع المعلومات في تونس، أصدر الاتحاد الدولي للاتصالات في 17 نوفمبر 2005، في القمة العالمية لمجتمع المعلومات "تقرير الاتحاد الدولي للاتصالات عن الإنترنت 2005: إنترنت الأشياء"، الذي طرح رسمياً مفهوم "إنترنت الأشياء". وأشار التقرير إلى أن عصر اتصالات "إنترنت الأشياء" في كل مكان قادم، ويمكن تبادل جميع الأشياء في العالم، من الإطارات إلى فرشاة الأسنان، ومن المنازل إلى المناشف الورقية، بشكل فعال من خلال الإنترنت. سيتم استخدام تكنولوجيا تحديد الهوية بالترددات الراديوية (RFID)، وتكنولوجيا الاستشعار، وتكنولوجيا النانو، والتكنولوجيا المدمجة الذكية على نطاق واسع.

الميزة

الخصائص الأساسية لإنترنت الأشياء من منظور كائنات وعمليات الاتصال، فإن تفاعل المعلومات بين الأشياء والأشخاص والأشياء هو جوهر إنترنت الأشياء. يمكن تلخيص الخصائص الأساسية لإنترنت الأشياء على أنها الإدراك الكلي والنقل الموثوق والمعالجة الذكية.

الإدراك الكلي-يمكن استخدام تحديد ترددات الراديو، والرمز ثنائي الأبعاد، وأجهزة الاستشعار الذكية وأجهزة الإدراك الأخرى لاستشعار والحصول على أنواع مختلفة من المعلومات حول الأشياء.

الإرسال الموثوق به-من خلال دمج الإنترنت والشبكات اللاسلكية، نقل معلومات الكائنات في الوقت الحقيقي والدقيق لتبادل المعلومات ومشاركتها.

المعالجة الذكية - استخدام تقنيات ذكية متنوعة لتحليل ومعالجة البيانات والمعلومات التي يتم استشعارها ونقلها لتحقيق المراقبة والتحكم الذكيين. وفقًا للخصائص المذكورة أعلاه لإنترنت الأشياء، جنبًا إلى جنب مع وجهة نظر علم المعلومات، حول تدفق المعلومات، يمكن تلخيص وظائف إنترنت الأشياء لمعالجة المعلومات:

(1) وظيفة الحصول على المعلومات. يشير بشكل أساسي إلى إدراك المعلومات والتعرف عليها. يشير إدراك المعلومات إلى الإدراك والحساسية لحالة خصائص الأشياء وطرق تغيرها؛ ويشير التعرف على المعلومات إلى القدرة على التعبير عن حالة الأشياء المحسوسة بطريقة معينة.

(2) وظيفة نقل المعلومات. وهي أساساً وصلة إرسال المعلومات وإرسالها واستقبالها ... إلخ، وأخيراً مهمة نقل معلومات الحالة المكتسبة وطريقة تغيرها من نقطة زمنية (أو مكانية) إلى نقطة أخرى، والتي يشار إليها غالباً بعملية الاتصال.

(3) وظيفة معالجة المعلومات. تشير إلى عملية معالجة المعلومات. استخدام المعلومات الموجودة أو المعلومات المدركة لتوليد معلومات جديدة هي في الواقع عملية اتخاذ القرارات.

(4) وظيفة تأثير المعلومات. تشير إلى العملية التي تكون بها المعلومات فعالة في نهاية المطاف. هناك العديد من أشكال التعبير. الشيء الأكثر أهمية هو الحفاظ دائمًا على الكائن في حالة مصممة مسبقًا عن طريق تعديل حالة الكائن وطريقة تحويله.。

التكنولوجيا الرئيسية

تقنية تحديد الهوية بترددات الراديو

عندما يتعلق الأمر بإنترنت الأشياء، لا بد من ذكر تقنية تحديد الهوية بالترددات الراديوية (RFID) التي جذبت الكثير من الاهتمام في تطوير إنترنت الأشياء. RFID عبارة عن نظام لاسلكي بسيط يتكون من محقق (أو قارئ) والعديد من أجهزة الإرسال والاستقبال (أو العلامات). تتكون العلامة من عنصر اقتران وشريحة. تحتوي كل علامة على رمز إلكتروني فريد من نوعه لإدخال التوسع، والذي يتم إرفاقه بالكائن لتحديد الكائن المستهدف. وهي ترسل معلومات التردد اللاسلكي إلى القارئ من خلال الهوائي، والقارئ هو الجهاز لقراءة المعلومات. تسمح تقنية RFID للعناصر "بالتحدث". وهذا يعطي إنترنت الأشياء ميزة هي إمكانية التتبع. وهذا يعني أنه يمكن للأشخاص إدراك الموقع الدقيق للأشياء والبيئة المحيطة بها في أي وقت. ووفقًا لتقديرات أحد محللي صناعة التجزئة في سانفورد سي بيرنشتاين، فإن هذه الميزة التي يوفرها إنترنت الأشياء RFID يمكن أن توفر على وول مارت 8.35 مليار دولار أمريكي سنويًا، معظمها تكاليف العمالة التي يتم توفيرها من خلال عدم الاضطرار إلى التحقق يدويًا من الرموز الشريطية للبضائع. ساعد نظام RFID صناعة التجزئة على حل المشكلتين الرئيسيتين المتمثلتين في نفاد المخزون والهدر (المنتجات المفقودة بسبب السرقة وتعطيل سلسلة التوريد). الآن، بالنسبة للسرقة وحدها، خسرت وول مارت ما يقرب من 2 مليار دولار سنوياً.

شبكة الاستشعار

MEMS هي اختصار لـ MEMS وهي اختصار للأنظمة الميكانيكية الكهربائية الدقيقة. وهو عبارة عن نظام متكامل للأجهزة الدقيقة يتألف من أجهزة استشعار دقيقة ومشغلات دقيقة ودوائر معالجة الإشارات والتحكم وواجهات الاتصالات وإمدادات الطاقة. والهدف منه هو دمج الحصول على المعلومات ومعالجتها وتنفيذها لتشكيل نظام دقيق متعدد الوظائف ودمجه في نظام واسع النطاق، وبالتالي تحسين أتمتة النظام وذكائه وموثوقيته بشكل كبير. إنه جهاز استشعار أكثر تنوعاً. نظرًا لأن نظام MEMS قد أعطى الأجسام العادية حياة جديدة، فهي تمتلك قنوات نقل البيانات الخاصة بها ووظائف التخزين وأنظمة التشغيل والتطبيقات المتخصصة، وبالتالي تشكيل شبكة استشعار ضخمة. وهذا يسمح لإنترنت الأشياء بمراقبة الأشخاص وحمايتهم من خلال الأشياء. في حالة القيادة تحت تأثير الكحول، إذا تم زرع جهاز استشعار مصغر في كل من السيارة ومفتاح تشغيل السيارة، عندما يخرج السائق الذي شرب الكحول مفتاح السيارة، يمكن للمفتاح أن يكتشف رائحة الكحول من خلال مستشعر الرائحة. يقوم على الفور بإبلاغ السيارة بـ "إيقاف تشغيل السيارة مؤقتًا" عبر إشارة لاسلكية، وتكون السيارة في حالة توقف. وفي الوقت نفسه، "يأمر" الهاتف المحمول الخاص بالسائق بإرسال رسائل نصية إلى أقاربه وأصدقائه لإبلاغ السائق بموقعه وتذكيرهم بالتعامل معه في أسرع وقت ممكن. ليس هذا فحسب، ففي المستقبل، يمكن للملابس أن "تخبر" الغسالة بكمية الماء ومسحوق الغسيل الأكثر اقتصاداً؛ و"تتحقق" الحافظة من الوثائق المهمة التي نسينا إحضارها، و"تخبر" ملصقات الطعام والخضروات الزبائن ما إذا كانت "أنت" حقاً "خضراء" آمنة. هذه هي نتيجة "التجسيد" في عالم إنترنت الأشياء.

إطار عمل نظام M2M

M2M هو اختصار لـ "آلة إلى آلة/إنسان"، وهو عبارة عن تطبيق وخدمة متصلة بالشبكة تتمحور حول التفاعل الذكي بين أطراف الآلة. وسوف يمكّن الكائن من تحقيق التحكم الذكي. تتضمن تقنية الآلة إلى آلة خمسة أجزاء تقنية مهمة: الآلات، وأجهزة الآلة إلى آلة، وشبكات الاتصالات، والبرمجيات الوسيطة، والتطبيقات. استنادًا إلى منصة الحوسبة السحابية والشبكة الذكية، يمكنها اتخاذ القرارات بناءً على البيانات التي تحصل عليها شبكة الاستشعار، وتغيير سلوك الكائن للتحكم والتغذية الراجعة. خذ موقف السيارات الذكي كمثال. عندما تدخل السيارة إلى منطقة اتصال الهوائي أو تغادرها، يستخدم الهوائي اتصالاً بالموجات الدقيقة لتبادل البيانات ثنائية الاتجاه مع بطاقة التعريف الإلكترونية. تُقرأ المعلومات ذات الصلة بالمركبة من بطاقة المركبة الإلكترونية وتُعرض على بطاقة السائق. قراءة المعلومات ذات الصلة بالسائق، والتعرف تلقائيًا على بطاقة السيارة الإلكترونية وبطاقة السائق، وتحديد ما إذا كانت بطاقة السيارة صالحة وشرعية بطاقة السائق، ويتحقق كمبيوتر التحكم في المسار من عرض رقم لوحة السيارة الإلكترونية والقيادة المطابقة لبطاقة السيارة الإلكترونية وبطاقة السائق واحدًا لواحد يخزن كمبيوتر التحكم في المسار تلقائيًا المعلومات حول وقت المرور والمركبة والسائق في قاعدة البيانات. يحكم كمبيوتر التحكم في الممر على ما إذا كانت بطاقة عادية أو بطاقة غير مصرح بها أو لا توجد بطاقة أو بطاقة غير قانونية بناءً على البيانات المقروءة. يقوم بالردود والمطالبات المقابلة. بالإضافة إلى ذلك، يرتدي كبار السن في المنزل ساعات مدمجة بأجهزة استشعار ذكية. يمكن للأطفال في أماكن أخرى التحقق مما إذا كان ضغط دم والديهم ونبضات قلبهم مستقرة من خلال هواتفهم المحمولة في أي وقت. في المنزل الذكي، عندما يذهب المالك إلى العمل، يقوم جهاز الاستشعار بإيقاف تشغيل الماء والكهرباء والأبواب والنوافذ تلقائيًا، ويخبر المالك بانتظام. يرسل الهاتف المحمول رسالة للإبلاغ عن حالة السلامة.

الحوسبة السحابية

تهدف الحوسبة السحابية إلى دمج كيانات حوسبة متعددة منخفضة التكلفة نسبيًا في نظام مثالي يتمتع بقدرات حوسبة قوية من خلال الشبكة، واستخدام نماذج أعمال متقدمة للسماح للمستخدمين النهائيين بالحصول على الخدمات بهذه القدرات الحاسوبية القوية. إذا ما قورنت قوة الحوسبة بقدرة توليد الطاقة، فإن التحول من وضع توليد الطاقة المستقل القديم إلى وضع الإمداد المركزي للطاقة في محطات الطاقة الحديثة يشبه التحول من وضع الحوسبة المستقل الذي اعتاد عليه الجميع الآن إلى وضع الحوسبة السحابية، و"السحابة" تشبه محطة توليد الطاقة مع محطة توليد طاقة مستقلة. قوة حوسبة قوية لا مثيل لها. وهذا يعني أنه يمكن أيضًا تداول طاقة الحوسبة كسلعة، تمامًا مثل الغاز والماء والكهرباء. من السهل الوصول إليها ومنخفضة التكلفة، بحيث لا يحتاج المستخدمون إلى تجهيز أنفسهم. على عكس الكهرباء التي تنتقل عبر الشبكة، تنتقل طاقة الحوسبة من خلال شبكات سلكية ولاسلكية مختلفة. ولذلك، فإن المفهوم الأساسي للحوسبة السحابية هو التحسين المستمر لقدرة المعالجة في "السحابة" والتقليل المستمر لعبء المعالجة على محطة المستخدم، وأخيرًا تبسيطها إلى جهاز إدخال وإخراج بسيط، والتمتع بالحوسبة القوية لـ "السحابة" عند الطلب قوة المعالجة. تستحوذ طبقة الإدراك في إنترنت الأشياء على كمية كبيرة من البيانات والمعلومات، وبعد أن يتم نقلها عبر طبقة الشبكة، يتم وضعها على منصة قياسية، ثم معالجتها بواسطة الحوسبة السحابية عالية الأداء، ويتم تزويد البيانات بالذكاء، بحيث يمكن تحويلها في النهاية إلى معلومات مفيدة للمستخدمين النهائيين.

التطبيق

يشمل مجال تطبيق إنترنت الأشياء جميع الجوانب. وقد عزز التطبيق في مجال البنية التحتية مثل الصناعة والزراعة والبيئة والنقل والخدمات اللوجستية والأمن بشكل فعال التنمية الذكية لهذه المجالات، وجعل الموارد المحدودة أكثر معقولية في الاستخدام والتوزيع، وبالتالي تحسين كفاءة الصناعة والاستفادة منها. وقد تحسنت التطبيقات في المجالات المنزلية والطبية والصحية والتعليمية والمالية والخدمية والسياحة وغيرها من المجالات المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالحياة بشكل كبير من حيث نطاق الخدمة وأساليب الخدمة وجودة الخدمة، مما أدى إلى تحسين جودة حياة الناس بشكل كبير; في مجال الدفاع الوطني والعسكري، على الرغم من أنه لا يزال في مرحلة البحث والاستكشاف، إلا أنه لا ينبغي التقليل من تأثير تطبيقات إنترنت الأشياء، بدءًا من الأقمار الصناعية والصواريخ والطائرات والغواصات وأنظمة المعدات الأخرى إلى المعدات القتالية الفردية لقد أدى تضمين تكنولوجيا إنترنت الأشياء إلى تحسين الاستخبارات العسكرية والمعلوماتية والدقة بشكل فعال، وتحسين الفعالية القتالية العسكرية بشكل كبير. إنه مفتاح الإصلاحات العسكرية المستقبلية.

النقل الذكي

يعد تطبيق تكنولوجيا إنترنت الأشياء في حركة المرور على الطرق ناضجًا نسبيًا. مع تزايد شعبية المركبات الاجتماعية، أصبح الازدحام المروري وحتى الشلل مشكلة كبيرة في المدن. المراقبة في الوقت الحقيقي لظروف حركة المرور على الطرق ونقل المعلومات في الوقت المناسب للسائقين، مما يسمح للسائقين بإجراء تعديلات على حركة السفر في الوقت المناسب، مما يخفف بشكل فعال من الضغط المروري؛ يتم إعداد نظام تحصيل رسوم المرور التلقائي على الطرق (ETC) عند تقاطعات الطرق السريعة، مما يلغي الحاجة إلى وقت استلام بطاقة الاستيراد والتصدير ووقت العودة، وتحسين كفاءة المركبات؛ يتم تثبيت نظام تحديد المواقع على الحافلة، ويمكنه فهم مسار الحافلة ووقت الوصول في الوقت المناسب، ويمكن للركاب تحديد الرحلة وفقًا للمسار، وتجنب إهدار الوقت غير الضروري. بالإضافة إلى زيادة الضغط المروري، أصبحت صعوبات وقوف السيارات مشكلة بارزة أيضًا. وقد أطلقت العديد من المدن أنظمة ذكية لإدارة مواقف السيارات على جانب الطريق، والتي تعتمد على منصات الحوسبة السحابية، جنبًا إلى جنب مع تكنولوجيا إنترنت الأشياء وتكنولوجيا الدفع عبر الهاتف المحمول، لمشاركة موارد أماكن وقوف السيارات لتحسين استخدام أماكن وقوف السيارات وراحة المستخدم. يمكن أن يكون النظام متوافقًا مع وضع الهاتف المحمول ووضع تحديد تردد الراديو. من خلال برنامج تطبيق الهاتف المحمول، يمكنه تحقيق الفهم في الوقت المناسب لمعلومات أماكن وقوف السيارات وموقع أماكن وقوف السيارات، وإجراء الحجوزات مسبقًا وتحقيق الدفع والعمليات الأخرى، مما يحل إلى حد كبير مشكلة "صعوبة وقوف السيارات ومواقف السيارات".

المنزل الذكي

المنزل الذكي هو التطبيق الأساسي لإنترنت الأشياء في المنزل. مع تعميم خدمات النطاق العريض، تشمل منتجات المنزل الذكي جميع الجوانب. لا يوجد أحد في المنزل. يمكنك استخدام الهاتف المحمول وعملاء المنتج الآخرين لتشغيل مكيف الهواء الذكي عن بُعد، وضبط درجة حرارة الغرفة، وحتى معرفة عادات المستخدم، وذلك لتحقيق عملية التحكم في درجة الحرارة التلقائي بالكامل، بحيث يمكن للمستخدم الاستمتاع بالثلج في المنزل في الصيف الحار. الراحة التي يجلبها البرودة؛ يمكن تشغيل المصباح الذكي وإيقاف تشغيله، ويمكن ضبط سطوع ولون المصباح من خلال العميل؛ يحتوي المقبس على شبكة Wifi مدمجة، والتي يمكن أن تحقق مقبس التحكم عن بعد لتشغيل وإيقاف التيار بانتظام، وحتى مراقبة استهلاك الطاقة للمعدات وإنشاء مخطط استهلاك الطاقة تتيح لك معرفة استخدام الكهرباء في لمحة، وترتيب استخدام الموارد وميزانية الإنفاق؛ مقياس الوزن الذكي، ومراقبة تأثير التمرين. أجهزة استشعار متطورة مدمجة يمكنها مراقبة ضغط الدم وكتلة الدهون، ويقدم البرنامج الافتراضي توصيات صحية بناءً على الظروف البدنية؛ فرشاة الأسنان الذكية متصلة بالعميل للتذكير بوقت تنظيف الأسنان بالفرشاة ووضعية التنظيف، ويمكنها إنتاج مخططات بيانية بناءً على بيانات تنظيف الأسنان بالفرشاة، وصحة تجويف الفم؛ الكاميرا الذكية، وأجهزة استشعار النوافذ، وأجراس الأبواب الذكية، وكاشفات الدخان، وأجهزة الإنذار الذكية، وما إلى ذلك، كلها معدات مراقبة أمنية لا غنى عنها للعائلة. يمكنك الخروج في الوقت المناسب للتحقق من حالة أي ركن من أركان المنزل في الوقت الحقيقي في أي وقت ومكان، وأي مخاطر أمنية. لقد أصبحت الحياة المنزلية التي تبدو مرهقة أسهل وأجمل بسبب إنترنت الأشياء.

السلامة العامة

في السنوات الأخيرة، حدثت في السنوات الأخيرة تشوهات مناخية عالمية بشكل متكرر، وازدادت فجائية الكوارث وضررها. ويمكن لشبكة الإنترنت رصد انعدام الأمن البيئي في الوقت الحقيقي، والوقاية المسبقة، والتحذير في الوقت الحقيقي، واتخاذ تدابير الاستجابة في الوقت المناسب للحد من خطر الكوارث على حياة البشر والممتلكات. . وقد اقترحت جامعة بوفالو في الولايات المتحدة الأمريكية مشروع إنترنت في أعماق البحار منذ عام 2013. يتم وضع أجهزة استشعار معالَجة خصيصاً في أعماق البحار لتحليل الظروف المتعلقة تحت الماء، ومنع التلوث البحري، والكشف عن موارد قاع البحر، وحتى التسونامي. إنذار مبكر موثوق. تم اختبار المشروع بنجاح في مياه البحيرات المحلية ووفر أساسًا لمزيد من التوسع في نطاق الاستخدام. إن استخدام تقنية إنترنت الأشياء يمكن أن يدرك بذكاء بيانات المؤشرات المختلفة مثل الغلاف الجوي والتربة والغابات والموارد المائية بذكاء، وهو ما يلعب دورًا كبيرًا في تحسين البيئة المعيشية للإنسان.