كيف يعمل إنترنت الأشياء

“إن إنترنت الأشياء هو المرحلة التالية في تطور الإنترنت. في البداية ، قمنا فقط بتوصيل أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية بالإنترنت. نقوم الآن بتوصيل مجموعة من الأجهزة والأشياء بالإنترنت حتى نتمكن من التفاعل معها على نطاق واسع ، أثناء جمع البيانات المفيدة منها. يحرر إنترنت الأشياء الأشخاص للقيام بمهام ذات مستوى أعلى وأكثر أهمية.

“

تمهيد: إن إنترنت الأشياء هو المرحلة التالية في تطور الإنترنت. في البداية ، قمنا فقط بتوصيل أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية بالإنترنت. نقوم الآن بتوصيل مجموعة من الأجهزة والأشياء بالإنترنت حتى نتمكن من التفاعل معها على نطاق واسع ، أثناء جمع البيانات المفيدة منها. يحرر إنترنت الأشياء الأشخاص للقيام بمهام ذات مستوى أعلى وأكثر أهمية.

ما المقصود بإنترنت الأشياء (أو “إنترنت الأشياء”)؟ كيف يعمل؟ لماذا هو مهم جدا؟ دعنا نتعمق في تعريف سهل الفهم لن يجيب بالضرورة على جميع أسئلتك ، ولكنه على الأقل سيعطيك توجيهًا لطرح الأسئلة الصحيحة!

لفهم ما يميز إنترنت الأشياء وكيف يختلف عن الإنترنت القديم العادي ، نحتاج إلى فهم مكان إنترنت الأشياء في تاريخ الاتصالات والتكنولوجيا الحديثة.

من أين أتت إنترنت الأشياء؟

في القرن العشرين ، مكنتنا تكنولوجيا الاتصالات السلكية واللاسلكية من إجراء محادثات مع بعضنا البعض عبر مسافات طويلة عبر الهاتف.

في الثمانينيات ، بدأنا في توصيل أجهزة الكمبيوتر الشخصية بالإنترنت من أجل المشاركة السريعة والوصول إلى الموارد والمعلومات التي تتجاوز البيانات الصوتية البسيطة عبر مسافات طويلة.

بدءًا من أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، غيرت Apple العالم باستخدام iPhone. لقد سمح لنا بتسخير قوة الإنترنت في أي وقت وفي أي مكان ، وبدأ عصر المحمول الحقيقي.

بعد فترة وجيزة من عصر الهواتف الذكية ، بدأنا نرى قيمة الاتصال بالإنترنت من مجموعة من الأجهزة المحمولة الصغيرة. لا يمكن فقط “قراءة” البيانات من الأشياء الموجودة في العالم ، ولكن يمكن أيضًا “كتابة” البيانات ، مثل التعليمات المعطاة لهم.

أخيرًا ، هنا يأتي دور إنترنت الأشياء (أو “إنترنت الأشياء”) في القصة!

يشير إنترنت الأشياء إلى ممارسة توصيل الأشياء والأجهزة والمساحات بالإنترنت التي كانت في السابق خارج نطاق الإنترنت. كما رأينا ، حتى سنوات قليلة مضت ، كانت الإنترنت تقتصر أساسًا على شيئين: أجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة. الآن ، نجلب الكثير من الأشياء عبر الإنترنت: السيارات ، وأجهزة الاستريو (مثل Alexa) ، والأجهزة المنزلية مثل الثلاجات والغسالات ، والبنية التحتية البلدية الحضرية ، والمعدات الزراعية ، والمزيد.

تمكن إنترنت الأشياء المواطنين والشركات والحكومات من التفاعل مع العديد من الأشياء التي كانت منفصلة عن بعد وعلى نطاق واسع. يسمح لنا بجمع البيانات من هذه الأجهزة ، وإنشاء رؤى من تلك البيانات ، ثم إرسال التعليمات مرة أخرى إلى تلك الأجهزة التي تساعد تلك الأجهزة على أداء مهامها بشكل أفضل.

يمكّن إنترنت الأشياء البشر من ربط العالم المادي من حولهم بالإنترنت والتفاعل معه من خلال التمثيل الرقمي.

المكونات الأساسية لنظام إنترنت الأشياء

المعدات

يوجد في قلب إنترنت الأشياء المليارات من الأجهزة المترابطة ، غالبًا ما تكون مستشعرات ومشغلات ، والتي تمكنك من الإحساس بالعالم المادي من حولك أو التحكم فيه. بالإضافة إلى طلب اتصال شبكة لنقل البيانات التي تجمعها ، تتطلب هذه الأجهزة أيضًا بعض إمكانات المعالجة والتخزين الأساسية ، والتي يتم توفيرها غالبًا بواسطة متحكم دقيق أو نظام على شريحة (SoC) أو مجموعة بوابة قابلة للبرمجة (FPGA).

البرمجة المدمجة

أجهزة إنترنت الأشياء هي أجهزة مدمجة. يمكن وضع نماذج أولية لها باستخدام منصات متحكم دقيقة متاحة تجاريًا مثل Arduino ولوحات دوائر مطبوعة مخصصة (PCBs) في مرحلة لاحقة. تتطلب النماذج الأولية باستخدام هذه الأنظمة الأساسية مهارات في تصميم الدوائر وبرمجة وحدات التحكم الدقيقة ومعرفة عميقة ببروتوكولات اتصال الأجهزة مثل المسلسل أو I2C أو SPI المستخدمة لإنشاء اتصال بين المتحكم الدقيق والمستشعرات المتصلة وفهم المشغلات. عادةً ما يتم تطوير البرامج المضمنة باستخدام C ++ أو C. ومع ذلك ، أصبحت Python و JavaScript (لواجهة المستخدم والأنظمة الأساسية) أكثر شيوعًا في إنشاء النماذج الأولية وتوسيع نطاق أنظمة إنترنت الأشياء.

سلامة

يعد الأمان أحد أهم القضايا في إنترنت الأشياء ، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بأخلاقيات البيانات والخصوصية والمسؤولية. يجب أن تكون مدمجة في كل خطوة من خطوات تصميم النظام. مع اتصال آلاف الأجهزة الجديدة كل يوم ، يزداد عدد نواقل الهجوم المحتملة (أو الحقيقية) كل يوم. مهارات هندسة الأمن ، بما في ذلك تقييم التهديدات ، والقرصنة الأخلاقية ، والتشفير ، وتأمين بنية الشبكة والتطبيقات ، ومراقبة الأحداث ، وتسجيل النشاط ، وذكاء التهديدات ، تصبح بالغة الأهمية مع مثل هذه المخاطر الكبيرة.

تكامل الشبكة والسحابة

يعد تصميم الشبكة وإدارتها أمرًا بالغ الأهمية في إنترنت الأشياء نظرًا للعدد الهائل من الأجهزة المتصلة وتأثير قرارات تصميم الشبكة على أنظمة إنترنت الأشياء المنتشرة على نطاق واسع.

يتيح الاتصال للأجهزة الاتصال بالأجهزة الأخرى والتطبيقات والخدمات التي تعمل في السحابة. على الرغم من أن الحوسبة السحابية وإنترنت الأشياء هما تقنيتان متميزتان ، إلا أن دفق البيانات في الوقت الفعلي والتكامل السحابي أمران مهمان للتشغيل السليم لإنترنت الأشياء. تُستخدم البنية التحتية السحابية لتخزين البيانات ومعالجتها وتحليلها ، فضلاً عن تنفيذ منطق الأعمال في تطبيقات إنترنت الأشياء.

تحليل البيانات والتنبؤ

يتزايد عدد أجهزة إنترنت الأشياء التي تنقل البيانات كل يوم ، وسيحتاج المطورون إلى استخراج كميات هائلة من البيانات غير المتجانسة الناشئة من هذه الأجهزة وتخزينها والاستعلام عنها بشكل آمن وموثوق. تولد العديد من أجهزة إنترنت الأشياء بيانات حساسة للوقت أو زمن الوصول ، لذلك من المفيد أيضًا تصفية البيانات الخارجية أو تجاهلها على حافة الشبكة بدلاً من إرسال جميع البيانات إلى الخادم.

الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة

يعد التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي من الأدوات المفيدة في أنظمة إنترنت الأشياء من أجل تقديم قيمة والاستفادة من الكميات الهائلة من البيانات التي تولدها أجهزة إنترنت الأشياء. تعلم هذه التقنيات التعلم الآلي من خلال تعريض الآلات لكميات هائلة من البيانات حول الموقف ، والتي يمكن تطبيقها في الوقت الفعلي لتدفقات بيانات الاستشعار من أجل التحليل التنبئي واتخاذ القرارات المستقلة بناءً على البيانات الواردة. يمكن أيضًا تطبيق التعلم الآلي على البيانات التاريخية لتحديد الأنماط أو الحالات الشاذة في البيانات التي يمكن أن تسمح لك باتخاذ قرارات مهمة.

إنترنت الأشياء والصناعة

أدى تأثير إنترنت الأشياء على النظام البيئي الصناعي إلى ظهور اتصال شبكة فعلي قوي ، وغالبًا ما يشار إليه بالثورة الصناعية الرابعة ، أو الصناعة 4.0 ، والمعروف أيضًا باسم الإنترنت الصناعي للأشياء (أو “IIoT”). يشير النظام البيئي المتصل إلى الأصول الصناعية المترابطة ماديًا ، بما في ذلك تلك الموجودة في أرضيات التصنيع والأدوات والعمليات اللوجستية المترابطة وغير ذلك.