عنوان اینترنت اشیاء و ضرورت انتخاب یک پلت فرم مناسب داده
نوع منبع مقاله
گروه اینترنت اشیاء
تاریخ انتشار ۱۰ / ۱۱ / ۱۳۹۴
خلاصه روند رشد فناوری و جهت گیری آن همواره در کانون توجه علاقه مندان به دنیای جذاب فناوری است . یکی از فناورهایی که این روزها در رابطه با آن زیاد صحبت می شود ، اینترنت اشیاء است . IoT ( برگرفته شده از Internet of Things ) که به آن IoE (برگرفته شده از Internet of Everything ) هم گفته می شود ، اشاره به این مفهوم مهم دارد که اینترنت صرفا یک شبکه جهانی برای افراد و به منظور ارتباط با یکدیگر و از طریق بکارگیری دستگاه های ارتباطی نظیر کامپیوترها ( شخصی ، لپ تاپ) و یا تلفن های هوشمند نمی باشد بلکه می توان از آن به عنوان پلت فرمی جهت ارتباط دستگاه های مختلف در اقصی نقاط جهان نیز استفاده کرد. تاثیر اینترنت اشیاء بر روی زیرساخت های داده و انتخاب یک پلت فرم داده مناسب یکی از چالش های مهم اینترنت اشیاء محسوب می گردد .

روند رشد فناوری و جهت گیری آن همواره در کانون توجه علاقه مندان به دنیای جذاب فناوری است . یکی از فناورهایی که این روزها در رابطه با آن زیاد صحبت می شود ، اینترنت اشیاء است . اینترنت اشیاء یا IoT اشاره به این مفهوم مهم دارد که اینترنت صرفا یک شبکه جهانی برای افراد و به منظور ارتباط با یکدیگر و از طریق بکارگیری دستگاه های ارتباطی نظیر کامپیوترها ( شخصی ، لپ تاپ) و یا تلفن های هوشمند نمی باشد بلکه می توان از آن  به عنوان  پلت فرمی جهت ارتباط دستگاه های مختلف در اقصی نقاط جهان نیز استفاده کرد . ماحصل این کار دنیایی است که با اطلاعات و جریانی از داده که از یک دستگاه به دستگاه دیگر حرکت می کند زنده است و امکان به اشتراک گذاشتن داده را برای اهداف متعددی فراهم می نماید. فرصت های جدیدی که اینترنت اشیاء در حوزه های مختلفی ایجاد می نماید و همچنین بهره برداری مناسب از پتانسیل های داده یکی از چالش های اولیه اینترنت اشیاء در طی سالیان آینده خواهد بود . مجموعه ای  از اتفاقات خوب نظیر قیمت پایین حسگرها ، پردازشگرهایی با توان مصرفی پایین ، رایانش ابری و اتصالات بی سیم فراگیر ، این انقلاب عظیم را باعث شده است . داده تولید شده توسط دستگاه ها ممکن است در خود دستگاه ، در مکان های میانی و یا در یک مخزن متمرکز (  ابری یا محلی ) ذخیره گردد . پردازش داده ممکن است در هر یک از این مکان ها انجام شود . تعداد زیادی از دستگاه ها به اندازه کافی قوی خواهند شد تا بتوانند محاسبات  مورد انتظار بر روی داده تولید شده را انجام دهند . تمامی موارد فوق ، مهر تاییدی است بر این موضوع که با یک طوفان عظیم در حوزه اینترنت اشیاء مواجه هستیم . طوفانی که علی رغم چالش های خود ، می تواند فرصت های بی شماری را پیش روی بنگاه های کسب و کار در صنایع مختلف قرار دهد .
در شکل 1 ، برخی نکات و واقعیت های مهم در رابطه با اینترنت اشیاء نشان داده شده است.
 
برخی نکات مهم اینترنت اشیاء
  شکل 1 : برخی نکات مهم اینترنت اشیاء

 دلایل رشد اینترنت اشیاء 
واژه اینترنت اشیاء جدید نیست و تقریبا 20 سال قدمت دارد . پروفسورهای دانشگاه MIT دنیایی را تشریح کرده بودند که اشیاء ( دستگاه ها یا حسگرها ) متصل شده به یکدیگر قادر به اشتراک گذاری داده باشند و با تولید و ارسال داده توسط اشیاء ، بینش لازم برای کسب و کار فراهم گردد. تصور تحقق عملی این وضعیت در گذشته دور از انتظار بود . با تجزیه و تحلیل داده دستگاه های متصل شده به هم ، می توان به یک سطح مناسب از بینش و ادراک ارزشمند دست یافت .امروزه اینترنت اشیاء در یک نقطه عطف قرار دارد . با این که متخصصین فناوری برای یک دهه است که دنیایی از میلیاردها دستگاه متصل شده به یکدیگر را پیش بینی کرده بودند ، ولی همگرایی عوامل متعددی باعث شده است که استفاده از اینترنت اشیاء روندی کاملا صعودی و امیدوارکننده را در سالیان اخیر داشته باشد . مهمترین عوامل روند رشد اینترنت اشیاء در شکل 2 نشان داده شده است .
مهمترین عوامل رشد اینترنت اشیاء
  شکل 2 : مهمترین عوامل رشد اینترنت اشیاء
  •  کاهش مستمر قیمت سخت افزار : هزینه عناصر اینترنت اشیاء نظیر میکرو چیپ ها ، سنسورهای GPS و شتاب سنج ها به موازات افزایش حجم تولید، کاهش پیدا کرده است و این تنها یک کاهش قیمت ساده نیست . هم اینک می توان به کمک میکروچیپ ها نرم افزارهای پیشرفته را نسبت به هر زمان دیگر با موفقیت و بدون نگرانی در رابطه با توان پردازش مورد نیاز اجراء کرد .
  • ایجاد ارزش به مراتب بیشتر راه حل های B2B نسبت به برنامه های کاربردی مصرف کننده ی مصرف کننده  . با این که برنامه های کاربردی مصرف کننده همچنان در کانون توجه می باشند ، موسسه مکنزی برآورد کرده است که راه حل های B2B باعث رونق گسترده ای در حوزه اینترنت اشیاء می شوند و سهمی معادل70 درصد از حجم بازار پیش بینی شده را به خود اختصاص می دهند .
  • پیشرفت حیرت انگیز نرم افزار نسبت به گذشته . امروزه نرم افزارهای پویا و قدرتمند دارای قابلیت های سطح بالای فراوانی در حوزه تحلیل داده می باشند و بسیاری از سازمان ها قادر به استفاده از آنان در حوزه های کاری مختلفی می باشند .
  •  تسهیل و سرعت در ایجاد اتصالات . در گذشته  راه حل های اینترنت اشیاء محدود به اتصالات کابلی و یا شبکه های محلی بی سیم بود . هم اینک این شرایط کاملا تغییر کرده است و شاهد تنوع گسترده ای در نوع اتصالات می باشیم .
  •  ارایه راه حل های ابری با قیمت پایین ، انعطاف بیش تر و مقیاس پذیری بالا. با رشد سرویس ها در ابرها ، امکان ذخیره سازی ابری و بهره برداری از توان پردازش بیشتری در دسترس قرار گرفته است . همچنین ، بستر مناسبی برای  تجزیه و تحلیل حجم بالایی از داده  فراهم شده است .
  • مزایای اقتصادی بی شمار : بر اساس پیش بینی موسسه مکنزی اینترنت اشیاء تا سال 2025 ، حجم بازاری معادل 1 .11 تریلیون دلار را طی سال ایجاد می نماید .  
اینترنت اشیاء و سایر فناوری ها  
مفهوم IoT ( برگرفته شده از Internet of Things)  و یا IoE ( برگرفته شده از Internet of Everything )  خیلی هم جدید نیست ولی ابعاد و کاربرد آن بیش از چیزی است که تاکنون تصور شده بود .امروزه شاهد کاربردهای وسیع اینترنت اشیاء در تمامی محیط پیرامون خود هستیم. اتومبیل های متصل شده که اقدام به ارسال داده در خصوص عملکرد ، مکان و یا  صحت کارکرد خود می کنند و یا دستگاه های پزشکی که بر علائم حیاتی بیمار نظارت می کنند  ، نمونه هایی از کاربرد اینترنت اشیاء را نشان می دهد. روند فوق باعث تغییرات عمده ای در شیوه زندگی و کسب و کار خواهد شد. کسب و کارهای سنتی و جدید به دنبال روش هایی جهت خلق ارزش جدید می باشند . بر اساس یکی از گزارشات اخیر موسسه مکنزی ،  فرصت هایی که توسط اینترنت اشیاء خلق خواهد شد ، می تواند  بر روی اقتصاد جهانی رقمی معادل 11 تریلیون دلار در طی هر سال و تا سال 2025 تاثیرگذار باشد .
همانگونه که مشاهده می شود ، دنیای اینترنت اشیاء هم اینک در بسیاری از صنایع شکل واقعی به خود گرفته و دامنه حضور آن روز به روز افزایش می یابد . بدیهی است به موازات تحقق تمامی این تحولات ، فناوری های دیگری نیز می بایست به منظور حل مسایل مرتبط با اینترنت اشیاء ایجاد گردد . ایجاد الگوهای معماری مختلف اینترنت اشیاء یکی از این موارد است .

الگوهای معماری اینترنت اشیاء 
در حال حاضر نمی توان با قاطعیت  این ادعا را داشت که برای راه حل های مبتنی بر اینترنت اشیاء یک بسته کامل فناوری وجود دارد . ما دارای استانداردهایی در رابطه با معماری ها ، پروتکل ها ، کامپوننت ها و سایر موارد نمی باشیم . همین موضوع باعث شده است که تولید کنندگان مختلف و پیاده کنندگان به سمت ایجاد امکانات مورد نیاز خود بر اساس هر مورد کاربرد حرکت کنند . علی رغم موارد فوق، می توان نشانه هایی مستدل از وجود الگوهای مختلف معماری را مشاهده نمود. یک راه حل اینترنت اشیاء شامل سه لایه مختلف است . شکل 3 ، لایه های مختلف الگوهای معماری اینترنت اشیاء را نشان می دهد .
 
لایه های مختلف الگوهای معماری اینترنت اشیاء
  شکل 3 : لایه های مختلف الگوهای معماری اینترنت اشیاء

در حال حاضر از سه نوع الگوی معماری مختلف در راه حل های اینترنت اشیاء استفاده می شود .
  •  معماری دستگاه محور (Device centric) :  این نوع دستگاه ها به اندازه ای هوشمند هستند که بتوانند برخی تصمیمات را بدون مراجعه به مرکز کنترل اتخاذ نمایند.
  • معماری دروازه محور(Gateway centric) .  دستگاه ها به هاب های کنترلی و یا gateway متصل می گردند که شامل بخش هایی از منطق برنامه برای راه حل های IoT است . در این نوع معماری ، سیستم gateway هدایت دستگاه را بدون نیاز به مراجعه مجدد به مرکز کنترل بر عهده دارد .
  • معماری کنترل متمرکز  (Centralized control ) .  در این نوع معماری از یک مرکز کنترل به عنوان هسته عملیات استفاده می شود . داده ذخیره می گردد ، پردازش می شود و تصمیم گیری در این سطح اتخاذ می گردد و در نهایت فرامین لازم جهت انجام اقدامات تعریف شده برای gateway و یا دستگاه ها ارسال می شود .
در اکثر موارد ، راه حل های اینترنت اشیاء شامل ترکیبی از الگوهای معماری اشاره شده می باشند . معماری کنترل متمرکز ، مکانی است که لازم است داده به مدت طولانی ذخیره و پردازش گردد . به همین دلیل  به یک پلت فرم داده قدرتمند با قابلیت مقیاس پذیری و توان پردازشی مطلوب نیاز است .

پلت فرم داده اینترنت اشیاء
نیاز به یک نوع جدید از پلت فرم داده برای راه حل های اینترنت اشیاء یکی از ضروریات مهم محسوب می گردد. موسسه تحقیقاتی و پژوهشی گارتنر در گزارشی که تحت عنوان 'ویژگی های سیستم مدیریت بانک اطلاعاتی برای اینترنت اشیاء'، منتشر شده است ، به این موضوع مهم اشاره کرده است که اکثریت داده تولید شده توسط دستگاه های اینترنت اشیاء به صورت سری زمانی و داده مبتنی بر رویداد می باشد و نیاز به یک بانک اطلاعاتی است که بتواند با توجه  به ماهیت این نوع از داده ها در ابعادی نظیر حجم ، سرعت و تنوع پاسخگو باشد.همچنین استقرار یک چارچوب امنیتی فعالانه ر محیط های مختلف متناسب با مقررات مختص هر حوزه صنعتی، از دیگر الزامات این نوع  بانک های اطلاعاتی است . یک پلت فرم مناسب داده برای اینترنت اشیاء می بایست تامین کننده موارد زیر باشد :
  • مقیاس پذیری : مقیاس پذیری می بایست هم در بعد ذخیره سازی و هم در بعد پردازش داده وجود داشته باشد تا بتوان به سرعت با حجم داده یی که از اینترنت اشیاء سرچشمه می گیرد به درستی برخورد و آنها را مدیریت کرد .
  •  انعطاف پذیری : انعطاف پذیری می بایست در لایه های مختلفی در نظر گرفته شود . به عنوان نمونه بتوان به راحتی زیرساخت پلت فرم داده را متناسب با نیاز توسعه داد . حمایت از الگوهای دستیابی ،  پردازش batch ، پردازش های تکرار شونده در حافظه ، تحلیل هایی با تاخیر پایین ، پردازش stream و... از دیگر موارد مورد نیاز است.
  • امنیت و حاکمیت : درمحیط های اینترنت اشیاء با توجه به تنوع داده ، کاربرها و ابزارها شاهد پیچیدگی های خاصی خواهیم بود . با توجه به نگرانی هایی که در خصوص حریم خصوصی ، امنیت و حاکمیت داده وجود دارد ،  می بایست تمهیدات لازم در پلت فرم داده پیش بینی شده باشد  . فناوری اطلاعات می بایست بین این نگرانی ها و چالاکی کسب و کار یک توازن منطقی را برقرار نماید . در معماری های سنتی ، ایمن سازی تمامی داده برای تمامی کاربران کار پیچیده ای بود و در برخی موارد از داده خاصی در تجزیه و تحلیل صرفنظر می گردید و یا استفاده از برخی تحلیل ها توسط برخی کاربران ممانعت بعمل می آمد .پلت فرم داده مورد نظر می بایست قادر به پاسخ گویی مناسب به این طیف از مسایل باشد . تایید  هویت قدرتمند ، کنترل دستیابی و قابلیت ممیزی سه ستون اصلی این رویکرد می باشند .
  • قابلیت های مدیریتی : پلت فرم داده می بایست دارای امکانات متنوعی برای مدیریت و راهبری صحیح سیستم باشد .
  • استانداردهای باز : استفاده از استانداردهای کد باز در پلت فرم داده یک مزیت محسوب می گردد .
  • وجود یک شبکه غنی  از محصولات و تولیدکنندگان : یکی از ویژگی های مهم یک راه حل اینترنت اشیاء ، نیاز به محصولات متنوع به منظور کار با یکدیگر برای ایجاد یک راه حل کامل است .
مثال
امروزه شرکت های متعددی با بکارگیری فناوری های مختلفی  در محصولات خود این هوشمندی و توانمندی را فراهم نموده اند تا به کمک درک احساسات روزانه اشیاء بتوانیم چیزهایی را یاد بگیریم و با آنها و محیط پیرامون مربوطه تعامل برقرار نماییم .برخی از این دستگاه ها درگیر ارتباطات ماشین به ماشین (M2M ) می باشند. به عنوان نمونه ، حسگرها در جاده می توانند در خصوص خطرات بالقوه به اتومبیل های در مسیر هشدارهای الکترونیکی لازم را ارایه نمایند . شبکه های هوشمند ، قیمت ها را به لوازم خانگی به منظور بهینه سازی مصرف انرژی ارایه نمایند. سایر دستگاه ها می توانند اطلاعات لازم را برای کاربران خود به صورت مستقیم از طریق خود محصول و یا غیرمستقیم و به کمک یک مرورگر وب بر روی یک کامپیوتر شخصی و یا یک تلفن هوشمند مبادله نمایند . مثلا سیستم های تصمیم یار در مزارع می توانند با ترکیب مواردی همچون داده شرایط خاک از حسگرهای زیست محیطی با قیمت های گذشته و یا آتی و داده هواشناسی ، توصیه هایی را در اختیار کشاورزان در رابطه با نحوه کاشت و باروری یک قطعه خاص از زمین کشاورزی ارایه نمایند .
WaterBee ، یک سیستم آبیاری هوشمند به منظور صرفه جویی در مصرف آب است که  با جمع آوری داده در رابطه با وضعیت خاک و سایر عوامل زیست محیطی از طریق  شبکه ای از حسگرهای بی سیم ، ضایعات آب را کاهش آب می دهد. شکل 4 ، حسگرهای استفاده شده در سیستم WaterBee را نشان می دهد .

یک سیستم هوشمند آبیاری
  شکل 4 : حسگرهای یک سیستم آبیاری هوشمند
خلاصه
اینترنت اشیاء یکی از موضوعات داغ این روزهای دنیای فناوری است که در بسیاری از مکالمات روزمره به دفعات آن را می شنویم . اینترنت اشیاء ، نه تنها دارای این ظرفیت  است که بر نحوه زندگی ما تاثیر بگذارد بلکه می تواند تاثیرگذاری به مراتب بیشتری بر روی فضای کسب و کار به دنبال داشته باشد و فرصت های بی شماری را ایجاد نماید. مجموعه اتفاقات خوبی باعث گسترش روزافزون اینترنت اشیاء شده است . سرعت بالای اینترنت ، کاهش هزینه های اتصال به شبکه ، کاهش قیمت دستگاه ها و حسگرها ، ضریب نفوذ بالای تلفن های هوشمند و ... جملگی باعث شکل گیری تحولی عظیم در حوزه اینترنت  اشیاء شده است .  با توجه به ماهیت الگوهای معماری اینترنت اشیاء، انتخاب مناسب یک پلت فرم داده که تامین کننده نیاز فعلی و آینده باشد ، یکی از الزامات اساسی جهت ورود به این بازار جذاب و گسترده است .