تكنولوجيا انترنت الاشياء | ما المقصود بها وكيف تعمل؟

في خضم التحول الرقمي، ظهرت تكنولوجيا انترنت الأشياء كأهم التخصصات المستقبلية. انترنت الأشياء او (Internet of Things) والتي تعرف بالاختصار (IoT)، هي استعمال مستشعرات في الأشياء التي نستعملها بشكل يومي مثل السيارة وشاشات التلفزيون والمكانس الكهربائية وأجهزة المطبخ كالثلاجة وغيرها؛ وجعلها متصلة بالإنترنت وقادرة على تسجيل ونقل البيانات. وبهذا أصبحت هذه الأشياء المادية “ذكية” حيث لها القدرة على تسجيل التفاعلات والاتصال والمراقبة والضبط.

كان هذا الاستخدام موجودا منذ تسعينيات القرن الماضي، الا انه تزايد بفضل صِغر رقائق الكمبيوتر والمعالجات. فحاليا انخفضت التكاليف وزادت القدرة الحاسوبية، ما جعل صناعات كاملة تظهر في مجال انترنت الأشياء.   بالرغم من انتشار انترنت الأشياء بشكل واسع، الا ان مفهومه لا يزال غامضا للكثيرين. لذا سنتعرف عليه في هذا المقال بشكل مبسط.

ما المقصود بإنترنت الأشياء (IoT)؟

يمكن تعريف انترنت الأشياء بأنها مجموعة الأجهزة والوسائل التقنية المترابطة والمتصلة بالأنترنت. والتي تستخدم المستشعرات ورقائق الكمبيوتر للربط بين الجهاز والسحابة. فتجمع البيانات وتتجاوب مع المستخدم بذكاء. وهذه المجموعة تضم البرمجيات والالكترونيات والمستشعرات والمحركات.

اذن انترنت الأشياء هي شبكة افتراضية تضم عدة أشياء متصلة بالإنترنت. والشيء ضمن انترنت الأشياء لا يقتصر على الأجهزة المادية فقط. بل حتى المستخدم إذا كان يحمل وسيلة تجعله متصلا بالشبكة فانه يعتبر من أشياء الـ IoTs.

تعمل انترنت الأشياء بدون التدخل البشري، حيث ان مبدأها هو تزويد كل كائن من الكائنات المادية للشبكة بمعرف فريد به ليكون فريدا ويستطيع التعريف بنفسه للأجهزة الأخرى. تهدف انترنت الأشياء الى جعل الأجهزة قادرة على قراءة وتسجيل وتخزين البيانات. ومن ثم استخدامها في التنبؤ والتحكم في الأنشطة اليومية.

لمحة تاريخية عن انترنت الأشياء

ان انترنت الأشياء كمفهوم ظهر قبل المصطلح في حد ذاته. حيث ان مصطلح “انترنت الاشياء” ظهر في سنة 1999 من قبل كيفن اشتون. الذي استعمله في عرضه التقديمي لمشروع كان يقدمه لشركة بروكتر وغامبل. الا ان المفهوم بدأ منذ سبعينيات القرن الماضي وكان يعرف انذاك بـ “الحوسبة المنتشرة”. بعدها في الثمانينيات، تم تطوير جهاز في جامعة (Carnegie Mellon) من قبل الطلاب. وتمثلت فكرة الجهاز في جعل الة بيع المشروبات الغازية يُبلغ عن عدد علب المشروب المتبقية وإذا كانت بادرة ام لا. في سنة 1990 تم توصيل محمصة الخبر بشبكة الانترنت. بعدها بسنة، طور طلاب بجامعة كامبريدج نموذج كاميرا ويب تلتقك الصور لوعاء القهوة لإعلام المستخدمين من توفر القهوة من عدمه.

في بداية الالفية، أعلنت شركة إل جي إلكترونيكس (LG Electronics) عن أول ثلاجة متصلة بالإنترنت في العالم. بعدها بثمان سنوات تم عقد أول مؤتمر دولي حول انترنت الأشياء وكان ذلك بسويسرا. مع سنة 2010 بدأ مصطلح انترنت الأشياء يعرف زخما وينتشر أكثر فأكثر، حتى ان الصين قد ضمنته في أولوية استراتيجية في خطتها الخمسية. في سنة 2011، قامت شركة غارتنر (Gartner) بإدراج انترنت الأشياء كظاهرة حديثة في قائمتها. تزايد استخدام مصطلح انترنت الأشياء بعد مؤتمر (Le Web) الذي عقد بأوروبا وتزامنا معه بدأت مجلات مثل فوربس (Forbes) ومجلة وايرد (Wired) في استخدام المصطلح.

في سنة 2014 جلبت جوجل وعي السوق بإنترنت الأشياء من خلال صفقتها لشراء (Nest) والتي بلغت حوالي 3 مليار دولار. أصبحت الشركة اليوم تعرف بجوجل نيست (Google Nest) وهي متخصصة في منتجات البيت الذكية. اشارت الاحصائيات في سنة 2021 الى وجود 46 مليار جهاز متصل بالإنترنت وهذا الرقم في تزايد.

مبدأ عمل تكنولوجيا انترنت الاشياء

ان مبدأ عمل انترنت الأشياء يتمثل أساسا في جعل الجهاز متصل بالإنترنت، ويتم ذلك من خلال عناصر هي:

1. الجهاز الذكي

هو الشيء الذي نضيف عليه البرنامج وأجهزة الاستشعار حتى يصبح ذكيا. ويمكن ان يكون أي شيء، جهاز تلفاز، ثلاجة، سيارة، كاميرة مراقبة، معدات تدريب… تقوم المستشعرات او الحساسات المدمجة بالجهاز بجمع البيانات من البيئة التي يتواجد فيها الجهاز. ثم ترسلها الى السحابة لان المستشعر يكون مرتبطا بالخوادم. عبر الأقمار الصناعية او اتصال الانترنت اللاسلكي (WiFi) او البلوتوث او الايثرنت او شبكات المنطقة الواسعة منخفضة الطاقة (LPWAN). ويتمتع كل جهاز بعنوان انترنت فريد يميزه عن غيره من الأجهزة ويسمح بالتعرف عليه. كما يمكن استعمال بروتوكولات الاتصال المختلفة مثل (HTTP) و (MQTT) و (COAP).

2. التطبيق

هو البرنامج (Software) الذي يقوم بمعالجة البيانات التي يستلمها من جهاز انترنت الأشياء. ويستعمل خوارزميات الذكاء الاصطناعي وتعلم الالة لتحليل البيانات واتخاذ قرارات ذكية. يمكن ان تكون مخرجات التطبيق على شكل تنبيهات ترسل للمستخدم او يمكن التعديل عليها بشكل اوتوماتيكي وبدون التدخل البشري.

3. واجهة المستخدم

هي واجهة رسومية تكون على جهاز انترنت الأشياء يتمكن من خلالها المستخدم من إعطاء الأوامر والتحكم في الجهاز. عادة ما يتم استخدام واجهات المستخدم كتطبيقات الهاتف الذكي او مواقع الكترونية.

تقنيات إنترنت الأشياء

1. حوسبة الحافة (Edge Computing)

هي التقنية التي تستغل قوة الحوسبة على حافة شبكة الانترنت للتقليل من وقت المعالجة والاستجابة. بحيث تصبح التطبيقات والبيانات قريبة من المستخدم لتجاوز تعقيد حجم البيانات او قدرة الشبكة.

2. الحوسبة السحابية (Cloud Computing)

تتصل أجهزة انترنت الأشياء بالسحابة من اجل تخزين البيانات عليها. وتسمح الحوسبة السحابية بالوصول الى البيانات من أي جهاز بشرط ان يكون متصل بالشبكة. وهو الامر الذي يسهل الوصول الى البيانات ومعالجتها وبالتالي إدارة أجهزة انترنت الأشياء.

3. التعلم الآلي (Machine Learning)

تستخدم انترنت الأشياء لوغاريتمات الذكاء الاصطناعي بالأخص تعلم الالة. بهدف تمكين الجهاز من الاتخاذ القرارات الفورية بدون الحاجة الى التدخل البشري.  

تطبيقات تكنولوجيا انترنت الاشياء في حياتنا

يتم تحويل كل شيء من حولنا الى “ذكي” لذا فان انترنت الأشياء ستكون ذات تطبيقات في كل المجالات. لان كل ما تحتاجه هو جهاز متصل بالإنترنت للقيام بالوظائف. الا انه توجد بعض التطبيقات والاستعمالات التي ظهرت بشكل أبرز مقارنة بغيرها، وهي تمثل أهم تطبيقات انترنت الأشياء.

1. تكنولوجيا انترنت الاشياء في المدن

المدن الذكية هو المصطلح المستعمل للمدن التي تستخدم تطبيقات انترنت الأشياء في الصحة والبيئة وقطاع المرور وغيرها. ومن امثلة تطبيقات الـ IoT في المدن، استخدام أنظمة الانارة الذكية للتقليل من استهلاك الكهرباء، إدارة مواقف السيارات بشكل فعال، قياس جودة الهواء، الكشف عن الصيانة… لذا فان تكنولوجيا انترنت الأشياء تعتبر أساسية في المستقبل لتحسين البنية التحتية والخدمات في المدن.

2. انترنت الأشياء في السيارات

السيارات الذكية او ذاتية القيادة تعتمد على انترنت الأشياء، فهي مزودة بتقنيات IoT لمشاركة المعلومات حول الطريق والسيارة في حد ذاتها. يتم توصيل أجزاء من السيارة كالبوابة والمكابح ودواسة الوقود والعجلات وغيرها بالإنترنت. فتقوم السيارة بجمع وتحليل البيانات المتعلقة بالملاحة وحركة المرور والبيئة المحيطة بها. ثم بفضل أجهزة الكمبيوتر المدمجة بالسيارة تتمكن هذه الأخيرة من قيادة ذاتها.

3. المنازل الذكية

تقوم انترنت الأشياء بتحسين كفاءة المنزل من خلال الاستعانة بتقنياتها في عدة مواضع من المنزل. فيمكنها جعل المنزل امنا من خلال مراقبة الأبواب بالأقفال والكاميرات الذكية، الكشف عن الدخان او تسرب الغاز والماء داخل المنزل، او مراقبة المقابس وتقليل استهلاك الكهرباء. تسمح انترنت الأشياء بضبط اعدادات المنزل او ارسال الاشعارات الى مالك المنزل.

يمكن مستقبلا جعل المنزل حتى مسؤولا عن ايقاظك بالمنبه الذكي وتحضير قهوتك او تجهيز غذائك. هذه التطبيقات موجودة الا انها لم تعمم بعد او لم يتم تصميمها لتسوق على نطاق واسع.

4. المباني الذكية

يمكن تطبيق انترنت الأشياء على المباني مثل الجامعة او المبنى التجاري او الملاعب، من اجل زيادة كفاءتها التشغيلية. فإنترنت الأشياء تساعد في المباني على التقليل من استهلاك الطاقة، والتخفيض من عمليات الصيانة وتكاليفها، واستغلال أماكن العمل بكفاءة أكبر.

الوظائف المهنية لإنترنت الأشياء

مجال انترنت الأشياء سيكون من أهم المجالات في المستقبل ابتداء من الان، وسيكون الطلب على الوظائف المتعلقة به كبيرا جدا. لذا سنقوم بالتطرق الى أهم الوظائف لإنترنت الأشياء:

• خبير المواد (Material Specialist)
• عالم بيانات (Data Scientist)
• مدير إنتاج نظام إنترنت الأشياء (IoT Product Manager)
• مصمّم تجربة المستخدم (UI/UX Designer)
• مطوّر إنترنت الأشياء (IoT Developer)
• منسّق روبوتات (Robot Coordinator)
• مهندس اختبار (Test Engineer)
• مهندس إنترنت الأشياء (IoT Architect)
• مهندس سحابة إنترنت الأشياء (IoT Cloud Engineer)
• مهندس شبكات (Network Engineer)
• مهندس صناعي (Industrial Engineer)

الأفكار الختامية

لعل انترنت الأشياء ستصبح الأهم مستقبلا؛ لأنها تجمع العديد من المجالات التقنية كما ان تطبيقاتها غير محدودة. الا انه وبالرغم الابتكارات المبدعة في هذا المجال، يبقى التحدي في المخاوف التي تثيرها انترنت الأشياء والتي تتعلق بحماية البيانات والخصوصية بالإضافة الى القدرة على إبقاء هذه التقنية تحت السيطرة.