برگرفته از مقدمه کتاب اینترنت اشیاء تکنولوژیها،برنامه های کاربردی،چالشها و راهکارها

تجهیزات در حال دیجیتالی شدن و قابل اتصال شدن هستند، و یک شبکه ای از ماشینها، انسانها و اینترنت را ایجاد می کنند و همه را به سوی یک اکوسیستم جدید که بهره وری بالا و کارایی بالای انرژی و منافع بالایی را ایجاد می کند هدایت می نماید. سنسورها به شناخت وضعیت اشیاء بوسیله مزیت پیش بینی نیازهای انسان بر پایه اطلاعاتی که از زمینه های مختلف جمع آوری شده کمک می کنند. این دستگاه های هوشمند نه تنها اطلاعات را از محیطشان جمع آوری میکنند بلکه قادرند بدون مداخله انسان تصمیم گیری کنند. تکنولوژِی IOT در زندگی روزمره ما برای باز نمودن قفل درب بدون کلید، در شناسایی کارتی، قفلهای اتوماتیک، سیستمهای شناسایی وسیله نقلیه، سیستمهای پرداخت عوارض،و برای ردگیری حیوانات، کنترل دسترسی، سیستمهای پرداخت، کارتهای هوشمند بدون تماس، دستگاه های ضد سرقت، ریدرهای ستونی فرمان و غیره استفاده می گردد. بلاکهای ساختمانی IOT از دستگاه هایی که روی وب فعال هستند خواهد آمد و یک پلتفرم ایجاد می کنند که بر روی آن می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار نمایند و برنامه های کاربردی جدیدی برای گرفتن کاربران جدید توسعه دهند.

برای یکپارچگی ردیابی بصری مسافرینی که با وسیله نقلیه مسافرت می کنند، انتقال نوری بصری (VLT) و انعکاس نوری بصری (VRT) ارزش خاص کاربرد شیشه جلوی وسیله نقلیه را نمایان می سازد. تمامی کارخانجات وسایط نقلیه استاندارد مشخصی را دنبال می کنند. اما صاحبان یا کاربران وسایط نقلیه معمولا برچسبهای رنگی را از بازار آزاد خریداری می کنند و روی شیشه ها می چسبانند، که در نتیجه مانع دید میشود، همچنین از داشتن دید شفاف مامورین انتظامی از مسافرین داخل وسایط نقلیه ممانعت می کند. در فصل 1 به ارائه پروپوزالی از تشخیص اتوماتیک سطح رنگ وسایط نقلیه می پردازیم. سیستم به گونه ای طراحی شده که از یک دوربین معمولی استفاده مینماید که در یک منطقه قابل مشاهده از طیف مغناطیسی کار می کند. این سیستم قادر است عدد رجیستری وسایط نقلیه را از الگوریتم خاصی که بدین منظور توسعه یافته تشخیص دهد. تکنیکهای فیلترینگ متنوعی برای پیدا کردن سطح رنگ عکسهای گرفته شده توسط دوربین بکار میرود. سه تکنیک مختلف بنامهای: بخش بندی رنگ، تشخیص کانتور و آنالیز هیستوگرام، برای اندازه گیری اندازه رنگ شیشه جلو یا شیشه های جانبی بکار می رود. بنابراین سیستم IOT شماره ها را در ظرف شمارگان تشخیص میدهد و میتواند اطلاعات تماس صاحب وسیله را از دیتابیس بازیابی کند. همچنین همان اطلاعات را به صاحب وسیله نقلیه با جزئیات و مستندات سطح رنگی از طریق مشاهدات مستند ارسال می کند.

تکنیکهای یادگیری نظارت شده و نظارت نشده ابزاری قابل اعتماد برای طبقه بندی و دسته بندی اطلاعات می باشند. دستگاه های پوشیدنی یک تکنولوژِی نسبتا جدید مصرف کننده می باشد که داده های زیادی را با اندازه گیری سیگنالهای اطراف بدن ضبط می کند. دستگاه های پوشیدنی به شکلهای متفاوتی می آیند مانند: دستبندها، بازوبندها، ساعت های مچی و سربندها. فصل 2 کاربرد تکنیکهای یادگیری نظارت شده و نظارت نشده را مرور می نماید. برای شناسایی افراد و فعالیتهایی که از سربندهای پوشیدنی موجود تجاری شده استفاده می نمایند. همچنین آنها دنبال جاری سازی تکنیکهای یادگیری ماشین برای تشخیص افراد و فعالیتهای آنها که از طریق دستگاه های پوشیدنی موجود در بازار به ضبط اطلاعات می پردازند، هستند. یک بازبینی عمیق بر روی الگوریتمهای گوناگون که روی سنسورهای جمع آوری دیتا بوسیله دستگاه های پوشیدنی بکار رفته در حال انجام است.

الگوریتمهای یادگیری نظارت شده و نظارت نشده بر روی دیتای سیگنال مغز EEG جهت طبقه بندی بکار می رود. همچنین در این فصل راجع به چالشهای مربوط به دستکاری اطلاعات سنسور و استخراج آنها بحث می شود.

اینترنت اشیاء (IOT) یک نمونه اولیه از دیتای بزرگ است. به منظور داشتن راه حلهای قابل اعتماد برای آن، تکنیکهای هوش مصنوعی (AI) بعنوان گزینه مناسبی میتوانند مورد توجه قرار گیرند. بنابراین سیستمهای اینترنت اشیاء (IOT) با تکنیکهای هوش مصنوعی (AI) ما را آماده می سازد که برنامه های کاربردی هوشمندی مثل: سلامت الکترونیک هوشمند، اندازه گیری هوشمند، شهر هوشمند و نامهای زیاد دیگری داشته باشیم. اگرچه این روزها اینترنت اشیاء توجه همه را به خود جلب کرده ولی جنبه های امنیتی نیازمند است بطور موثری مورد خطاب قرار گیرد تا از هر گونه مداخله پیامدهای فاجعه بار اجتناب ورزد. در فصل 3 مشکلات مربوط به پیش بینی مصرف انرژی که اطلاعات جمع آوری شده از شبکه هوشمند بر پایه ارتباط تمامی شبکه های برق برای مدیریت بهره وری انرژِی است مورد بحث قرار می گیرد. این سیستم روی شبکه عصبی پیچیده اعمال می شود و چالشهای مطرح شده با مجموعه داده ها را نشان می دهد و این موضوع را مطرح مینماید که در دنیای دیجیتال آینده، برنامه های کاربردی گسترده ای خواهیم داشت. این سیستم در مقابل شهر هوشمند در دسترس عموم ، اندازه گیری هوشمند و سلامت هوشمند چک شده است. با توجه به رشد زیاد در کاربردهای مختلف IOT، این پتانسیل را برای جایگزینی مردم به عنوان بزرگترین تولید کننده و مصرف کننده اینترنت دارد. ادغام ارتباطات بی سیم، دستگاه های میکرو الکترومکانیکی و اینترنت منجر به توسعه همه چیز در اینترنت شده است. در واقع اینترنت اشیاء شبکه ای از اشیاء است که می تواند از طریق اینترنت قابل دسترسی باشد و هر شیء متصل شده یک شناسه منحصر به فرد داشته باشد. انتظار می رود که زیاد شدن تعداد گره های هوشمند و انتقال ثابت داده ها باعث نگرانی در مورد استاندارد سازی داده ها، قابلیت همکاری، امنیت، حفاظت و حفظ حریم خصوصی و سایر مسائل گردد. فصل چهارم در مورد چالش های فنی، اجتماعی و تاثیر برنامه های کاربردی IOT توضیح می دهد. با افزایش تعداد گره های هوشمند و انتقال ثابت داده ها، انتظار می رود نگرانی هایی مربوط به استاندارد سازی داده ها، امنیت، حفاظت، و حفظ حریم خصوصی ایجاد گردد. این فصل چشم انداز دقیق در موضوعات مربوط به مهندسی نرم افزار و امنیت در IOT را ارائه می دهد که فرد می تواند بر اساس درک خود راه حل های مبتنی بر آن را تهیه نماید.

اینترنت اجتماعی چیزها (SIOT) یک موضوع در حال ظهور عصر دیجیتال با اهمیت اجتماعی، اقتصادی و فنی است. IOT در حال حاضر حاکمیت خود را در طیف وسیعی از بخش ها مانند محصولات مصرفی، کالاهای بادوام، حمل و نقل، صنعتی، و اجزای ابزار و سنسورها ثابت کرده است. اکنون به رسانه های اجتماعی گسترش یافته است. پیشرفت قابلیت های تحلیلی داده های قدرتمند اجتماعی شبکه، معیشت اجتماعی را به عصر جدید پیش بینی لینک، گروه بندی جامعه، سیستم های توصیه کننده، تحلیل احساسات و غیره تبدیل می کند. فصل 5، تکامل شبکه های قدرتمند اجتماعی را با استفاده از IOT پوشش می دهد. جامعه فعلی به صورت دیجیتالی به سوی یک پارادایم همیشه متصل می رود. این فصل اصول اولیه IOT و تکامل تکنولوژی آن را توضیح می دهد. محبوبیت شبکه های اجتماعی ظهور تجزیه و تحلیل شبکه های اجتماعی در IOT را توصیف می کند. در این فصل بیشتر مسائل امنیتی مختلف و چالش های تحقیق مربوط به تجزیه و تحلیل IOT مورد بحث قرار می گیرد. همچنین اطلاعات و مراجع را برای تحقیقات و تحولات بیشتر در برنامه های کاربردی برای کسانی که در خدمات IOT اجتماعی طرفدار کسب و کار و طرفدار مردم هستند، فراهم می کند. SIOT سرآغازی از یک الگوی تایپ معمولی، یک ویژگی بیومتریک رفتاری در علوم بیومتریک است که مربوط به مسائل سیستم شناسایی / تأیید هویت کاربر است. با این وجود، دگرگونی های کلیدی غیر قابل تحمل و مقرون به صرفه بودن، جایگزین قوی دیگری برای روش های بیومتریک است که می تواند به راحتی با هر سیستم موجود تصدیق هویت مبتنی بر دانش با کمترین تغییر ادغام شود. دقت به دست آمده در مطالعات قبلی چشمگیر است، اما در عمل به دلیل مشکلات تنوع درون کلاسی و تکنیک های جمع آوری داده ها قابل قبول نیست. فصل 6 با پیش بینی کاربر تصدیق شده، بسته به الگوی تایپ فردی سر و کار دارد. هدف این سیستم ،شناسایی کاربر از طریق داده های تولید شده بر اساس سبک تایپ کردن است. همچنین سن، جنس، نبوغ و مهارت تایپ را مشخص می کند که از روش ترکیبی فازی و تکنیک حدسی استفاده شده است و ثابت شده است که موثر است.

فناوری نانو نقش مهمی در تغییر جهان از طریق توسعه فن آوری های جدید در زمینه های مختلف از جمله مراقبت های بهداشتی، تولیدی، کشاورزی و سیستم های کنترل صنعتی ایفا می کند. تحولات اخیر در اینترنت نانو چیزها (IONT) در تولید دستگاه های جدید نانو نقش مهمی دارد. در فصل 7، روند اخیر در فناوری نانو مورد بحث قرار گرفته است و نقش آن در زمینه های مختلف در حال ظهور ارائه شده است. این فصل در مورد چالش ها و فرصت های اینترنت نانو چیزهای قضایی (IONTF) در کمک و پشتیبانی از داوری قانونی دیجیتال در محیط IONTبحث می نماید.

اکثر دستگاه هایی که امروزه استفاده می کنیم دارای سنسورهایی هستند که توانایی برقراری ارتباط و دستیابی به اطلاعات را دارند. پیشرفت این تکنولوژی از بشر برای کمک به کارهای روزانه حمایت می کند. محیط اطراف زندگی (AAL) از افراد وابسته، سالمند و تحت مراقبت نگهداری کرده است. فصل 8 بر روی این برنامه جالب IOT ، یعنی AAL تمرکز دارد. سیستم های AAL که فعال با IOT هستند به طور انحصاری برای کمک به شهروندان سالخورده و شهروندان ارشد در فعالیت های روزانه خود طراحی شده اند. این فصل انواع مختلف سنسورهای مورد استفاده برای این هدف و نقاط قوت و ضعف آنها را مورد بحث قرار می دهد. همچنین روش های مختلفی را برای توسعه سیستم AAL مورد استفاده قرار می دهد. توسعه مدل مبتنی بر نرم افزار در AAL، قابلیت عملکرد سیستم را افزایش می دهد، که در دستیابی به موارد اضطراری که افراد مسن با آن مواجه هستند، حیاتی است.
اینترنت اشیاء یک سیستم کامپیوتری از دستگاه های مکانیکی و دیجیتال، اشیاء، حیوانات و یا افرادی است که دارای شناسه های منحصر به فرد هستند و توانایی انتقال داده ها بر روی شبکه بدون نیاز به تعامل انسان با انسان و کامپیوتر را دارد. در اینجا، ما باید بدانیم که چگونه دستگاه ها یا چیزهایی در IOT ارتباط برقرار می کنند و چگونه سرویس نامگذاری اسامی معنی دار را به شکل قابل فهم برای ماشین ترجمه می کند. فصل 9 در مورد نقش سرویس نامگذاری و نیازهای سطح بالای سرویس نام در IOT بحث می کند. این فصل به شرح عمیقی بر تکنولوژی میان افزار برای پشتیبانی از نامگذاری دستگاه، آدرس دهی نرم افزار و ذخیره سازی و جستجوی مشخصات در محیط های IOT میپردازد. چالش های خدمات نامگذاری در IOT همراه با نحوه نامگذاری، آدرس دادن و نمایه سرور (NAPS) مورد بررسی قرار می گیرد. سیستم مستقل از بستر(NAPS) به طور کامل با طراحی کامل آن، از جمله ویژگی های آن، جریان سیستم، رابط ها و غیره بحث شده است.
به طور کلی، یک برنامه IOT بر روی خدمات به موقع تمرکز می کند و بهره وری را بهبود می بخشد. به همین دلیل امروزه بسیاری از دستگاه های پزشکی مراقبت های بهداشتی مبتنی بر IOT برای تأمین به موقع درمان مناسب بیماران توسعه داده شده است. در زمینه پزشکی، چنین دستگاههایی اصل پروتکل های سبک وزن را برای برقراری ارتباط بین تجهیزات پزشکی مختلف مبتنی بر IOT اتخاذ کرده اند. فصل 10 اطلاعاتی در مورد تکنولوژی های اخیر برای کاهش مسائل امنیتی در مراقبت های بهداشتی مبتنی بر IOT ارائه می دهد. در این فصل پروتکل ها و استانداردهای مختلف امنیتی با تمرکز اصلی بر روی بررسی دقیق مسائل امنیتی در ارتباط بین دستگاه ها مورد بحث قرار می گیرند. این فصل یک رویکرد شبیه سازی شده را ارائه می دهد و راه حل هایی را برای امنیت با استفاده از رمزنگاری کلید عمومی منحنی بیضی شکل ارائه می کند که به صورت گام به گام در شبیه ساز شبکۀ کنتیکی (Cooja)اجرا می شود.

اگر چه مسائل امنیتی در بسیاری از پیاده سازی های IOTدر حال حاضر در زمینه فن آوری اطلاعات هستند، ولی بسیاری از چالش های منحصر به فرد را ارائه می کنند. این یک اولویت اساسی برای رسیدگی به این چالش ها و اطمینان از اینکه محصولات و خدمات IOT امن هستند. فصل 11 به چالش هایی که در رسیدگی به مسائل امنیتی در داده های IOT مطرح است می پردازد. دستگاه های IOT به حملات آسیب پذیر می باشند، زیرا سیستم ها دارای سطح بسیار پایین حفاظت و امنیت هستند. در این فصل، چندین نوع نفوذ و تهدید در IOT مورد بحث قرار گرفته است. یک چارچوب ابتکاری برای توسعه سیستم ایمنی همراه با احراز هویت پیشنهاد شده است. رویکرد یادگیری مشارکتی ثابت کرده است که یک مدل ایده آل برای شناخت الگوی نفوذ است و سیستم می تواند بر اساس آن راه حلی ارائه دهد.

بیماری ها به علت تعامل عامل، میزبان و محیط زیست اتفاق می افتد که به طور کلی “سه گانه اپیدمیولوژیک” نامیده می شود. دلایل متعددی برای جلوگیری از عوارض بیماری وجود دارد. پزشکان فقط بخش زیست پزشکی بیماری را در نظر می گیرند و به دلیل کمبود تجربه و زمان، دیگر جنبه های مهم را نادیده می گیرند. این نیازی نیست که باقی بماند، علم بیماری ها و هنر درمان توسط پزشکان در دستگاه های محاسباتی پوشیدنی قرار می گیرد. فصل 12 به نگهداری پرونده های سلامتی الکترونیکی با اتصال دستگاه های IOT به سیستم که در آن پزشک می تواند داده ها را در جدول مشاهده کند. همچنین بر این نکته تاکید دارد که IOT یک مزیت در زمینه پزشکی است که موجب صرفه جویی در زمان پزشکان و رسیدگی به سایر تماس های ضروری می شود. دستگاه های پوشیدنی مانند ساعتهای تب هنگام استفاده در نوزادان، با کنترل منظم داده های حسگر، خطر بیماری را کاهش می دهند. هدف این فصل استفاده از IOT برای قرار دادن سلامت در دستان بیمار است که یکی از اصول کلیدی مراقبت های بهداشتی اولیه است.

انتظار می رود میلیاردها دستگاه در آینده نزدیک به اینترنت متصل شوند. این قابلیت همکاری در میان اشیاء را در IOT بوجود می آورد که یکی از اساسی ترین الزامات برای پشتیبانی از آدرس دهی، ردیابی و کشف، و همچنین نمایش اطلاعات، ذخیره سازی و تبادل اطلاعات است. تعریف هستی شناسی و استفاده از توصیف معنایی برای داده ها، آن را برای کاربران و ذینفعان متمایز خواهد کرد که با همان هستی شناسی به اشتراک گذاشته میشود و استفاده می شود .فصل 13 یک مرور کلی از معانی در تجزیه و تحلیل مبتنی بر IOT ارائه می دهد. این فصل در زمینه فناوری معنایی و مشخصات و استقرار آن برای توسعه یک برنامه کاربردی در سیستم های هوشمند خلاصه می شود.

اختلالات طیف اوتیسم (ASDs) مفاهیم بی ثباتی را نشان می دهد که ارتباط اجتماعی، تعامل و رفتار طبیعی را به طور کلی نگران کننده می دانند. هر کودک مبتلا به اوتیسم به نحوی منحصر به فرد است. آنها با مشکلات زیادی از قبیل تعادل احساسی ، تعاملات جمعی و مهارت های ارتباطی مواجه هستند. چنین شرایطی نیاز به درجه بالایی از شخصی سازی برای برقراری ارتباط با جهان بیرونی دارد. امروزه علم پزشکی موفق به کشف علت دقیق اوتیسم نشده است، اما اکثر درمانگران ثابت کرده اند که آن یک رفتار غیر قابل پیش بینی نورونها در مغز انسان است. ما نیاز به یک مجموعه منحصر به فرد از ابزار و روش ها برای آموزش بچه های اوتیست داریم. این به افزایش شدت آگاهی در مورد شایستگی های موجود و محدود در میان کودکان مبتلا به اوتیسم نیاز دارد تا شیوه ای را که بچه های بدون تأثیر انجام می دهند، کشف کنند. در فصل 14، طبقه بندی فرصت ها و روند برنامه های IOT و راه حل هایی برای کودکان مبتلا به اوتیسم ارائه شده است. همچنین، از یک چشم انداز برنامه کاربردی IOT، فناوری های هوشمند متنوع مانند سنسورهای محیط زیست پوشیدنی برنامه های تلفن همراه لوازم خانگی و غیره مورد بحث قرار گرفته است. انگیزه این فصل این است که در مورد چگونگی در دسترس بودن حمایت از IOT و در استفاده از خدمات برای افزایش زندگی کودکان مبتلا به اوتیست و خانواده های حمایت کننده در جامعه بحث کنند. همچنین، این آموزش مهارت های اساسی و مفاهیم را به بچه های اوتیستیک و کاربرد در نیازهای روزمره شان کمک می کند.

چالش های IOT برای آینده شامل جمع آوری داده های همه جانبه، امکان استفاده غیرمنتظره از داده های مصرف کننده و خطرات امنیتی شدید است. بنابراین، تکنولوژی کنونی باید بهبود یابد تا حریم خصوصی را بهبود بخشد و دستگاه های IOT امن را با اتخاذ یک رویکرد مبتنی بر امنیت، کاهش میزان داده های جمع آوری شده توسط دستگاه های IOT، افزایش شفافیت و فراهم کردن مصرف کنندگان برای قابلیت انتخاب، انتخاب نماید. در تلاش برای جلب مسائل مختلف در IOT، چالش های مواجه شده و راه حل های موجود تا کنون، فصل های این کتاب دقیقا توسط متخصصان خبره انتخاب و مورد مطالعه قرار گرفته است.

آرزوی ویراستاران این کتاب این است که تلاش آنها در جمع آوری چالش های فراوان در زمینه IOT، که در فصل های مختلف این کتاب متمرکز شده است، برای تحقیقات آینده در این زمینه مفید واقع شود. به طور خاص، مشکلات واقعی جهان و زمینه های کاربردی مختلف ارائه شده توجه محققان در این زمینه را به خود جلب خواهد کرد و آنها را با یافته های ارزشمند مجهز می کند.

منبع : برگرفته از مقدمه کتاب اینترنت اشیاء تکنولوژیها،برنامه های کاربردی،چالشها و راهکارها

مترجم:محمدعلی قدیمی

آینده پژوهی
بیشتر درباره آینده پژوهی