توسعه مستمر اینترنت اشیا چه چالش هایی را به همراه دارد؟

در یک صبح طوفانی، خانه را ترک می کنید. پس از بستن در، تلفن شما به شما هشدار می دهد که تمام چراغ های داخل خانه خاموش و درب قفل است. در همین حال، ماشین شما به طور خودکار سیستم خنک کننده خود را فعال کرده است، بنابراین تا زمانی که به گاراژ برسید، می توانید مستقیماً وارد یک کابین خنک و با طراوت شوید... چنین سناریوهایی دیگر فانتزی صرف نیستند. اینترنت اشیا (IoT) امروزه چقدر پیشرفت کرده است؟ و در پنج سال آینده به کجا خواهد رسید؟

خانه‌های هوشمند امروزی امکان کنترل از راه دور وسایل، چراغ‌ها و پرده‌ها را از طریق تلفن هوشمند، فعال‌سازی صوتی تنظیمات دستگاه در فاصله نزدیک، و نظارت بر{0}زمان واقعی محیط‌های خانه از طریق دوربین‌ها و حسگرهای نصب شده را فراهم می‌کنند. با این حال، چنین سیستم‌های IoT خانگی در پذیرش محدود باقی می‌مانند. فراتر از هزینه های بالای ساخت کل اکوسیستم، نگرانی ها شامل مسائل مربوط به اعتماد، عدم قطعیت های امنیتی و نقض حریم خصوصی است.

"تراکم" فعلی ادغام اینترنت اشیا ناکافی است. با این حال، پیشرفت‌های فن‌آوری، خرید لوازم الکترونیکی مصرفی یا دستگاه‌های خانه هوشمند فاقد آنچه تعامل IoT نامیده می‌شود، برای مصرف‌کنندگان باهوش غیرقابل قبول کرده است. تصور محصولات جدید بدون اتصال، یا آنهایی که با برنامه‌ها، برنامه‌های کوچک{3}}یا حساب‌های رسمی ناسازگار نیستند، دشوار است.

با این حال، اینترنت اشیا دیگر یک نقطه اصلی فروش نیست. در عوض، باید قابلیت هایی مانند عملکرد، هوش مصنوعی و صفحه نمایش را تکمیل کند تا تجربه ای جامع ایجاد کند که سهم بازار را به خود اختصاص دهد.

برای بررسی بهتر روندهای صنعت اینترنت اشیا، ما مشتریان جهانی را بررسی کردیم و 2095 پرسشنامه تکمیل شده از مهندسان راه حل اینترنت اشیا در 60 کشور دریافت کردیم. این داده ها اساس گزارش روند جهانی اینترنت اشیا ما را تشکیل می دهد. چشم انداز جهانی اینترنت اشیا طی پنج سال آینده چگونه تکامل خواهد یافت؟ بیایید کاوش کنیم.

محرک های رشد صنعت کجا هستند؟

سه صنعت برتر با بیشترین پتانسیل رشد اینترنت اشیا طی پنج سال آینده عبارتند از اتوماسیون و کنترل صنعتی، اتوماسیون خانگی و هوش مصنوعی. در اتوماسیون صنعتی و اتوماسیون خانگی،-ارتباط ماشین با-ماشین به-ماشین (M2}) و نظارت از راه دور به عنوان سریع‌ترین برنامه‌های در حال رشد- پیش‌بینی می‌شود. اینها شامل نظارت از راه دور دستگاه، بهینه سازی فرآیندها و امکانات صنعتی، و اتصال برای لوازم الکترونیکی مصرفی و دستگاه های هوشمند است. به طور همزمان، همه‌گیری باعث تسریع پذیرش اینترنت اشیا در مراقبت‌های بهداشتی شده و تشخیص و نظارت بیمار را متحول کرده و در عین حال به ردیابی واکسن و مدیریت موجودی کمک می‌کند. با افزایش تقاضا برای دستگاه‌های پزشکی متصل، 25 درصد از شرکت‌کنندگان، مراقبت‌های بهداشتی را به عنوان صنعت بزرگ بعدی برای استفاده از اینترنت اشیا برای سلامت انسان معرفی می‌کنند. سایر بخش‌هایی که پتانسیل رشد اینترنت اشیا بالا را نشان می‌دهند عبارتند از شهرهای هوشمند، مدیریت انرژی، خودرو و حمل‌ونقل و دستگاه‌های پوشیدنی.

با این حال، Industry 4.0 همچنان در مرحله توسعه خود باقی می‌ماند، با رشد آهسته در Manufacturing 4.0 و اینترنت صنعتی اشیا (IIoT) که عمدتاً به اتکا به سیستم‌های قدیمی، فرآیندهای یکپارچه‌سازی پیچیده، کمبود مهارت‌ها و فقدان رویکردهای-تجاری نسبت داده می‌شود. سه دلیل اصلی رشد آهسته Industry 4.0-نگرانی‌های مربوط به امنیت داده‌ها، فقدان استراتژی تجاری، و دشواری و محدودیت‌های فنی مقاوم‌سازی در سیستم‌های قدیمی قدیمی موجود{6}} مانع پذیرش و ادغام راه‌حل‌های تولید هوشمند می‌شود.

فرآیندهای تولید مدرن بیش از هر زمان دیگری به هم مرتبط هستند، با ماشین آلات، تجهیزات و کارکنان بیشتری که توسط حسگرهای شبکه ای پشتیبانی می شوند که داده ها را در سراسر کارخانه منتقل می کنند. مشکلات زمانی به وجود می آیند که شرکت ها نمی توانند اطلاعات را در شبکه های خود به اشتراک بگذارند یا از این داده ها برای تقویت استراتژی های تجاری استفاده کنند. محاسبات لبه نشان دهنده مسیر آینده است-برای جزئیات مقاله ما را در مورد محاسبات لبه اینترنت اشیاء صنعتی کاوش کنید.

همانطور که سیستم‌ها پیچیده‌تر می‌شوند، آسیب‌پذیری‌ها چند برابر می‌شوند و امنیت را به مهمترین چالش اینترنت اشیا تبدیل می‌کند. سی-شش درصد از شرکت‌کنندگان، امنیت را مانع اصلی در پذیرش فناوری‌های اتصال اینترنت اشیا ذکر کردند. علاوه بر این، مالکیت داده های جمع آوری شده توسط دستگاه های لبه یک موضوع بحث برانگیز باقی مانده است. نحوه جمع‌آوری، اشتراک‌گذاری و استفاده از داده‌ها به کاربران مربوط می‌شود که نمی‌توانند تأیید کنند که آیا از اطلاعات شخصی آنها سوء استفاده شده است. خطرات مرتبط با داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط دستگاه‌های لبه قابل توجه است-در صورت سرقت، عواقب آن غیرقابل پیش‌بینی خواهد بود. این امر تعیین مالکیت داده را عاملی حیاتی برای موفقیت اینترنت اشیا می کند.

70 درصد از شرکت‌کنندگان معتقدند مالکیت داده‌ها باید در اختیار کاربران باقی بماند، به‌ویژه زمانی که نمی‌توان حریم خصوصی را تضمین کرد، زیرا چنین داده‌هایی به راحتی در معرض اشخاص ثالث قرار می‌گیرند. کاربران به دلیل نگرانی در مورد سرقت هویت و خطرات امنیت سایبری در به اشتراک گذاری داده ها با شرکت ها تردید دارند.

از شهرها و کارخانه‌های هوشمند گرفته تا خانه‌های هوشمند، اینترنت اشیا اشیاء را قادر می‌سازد تا به یکدیگر متصل شوند و داده‌ها را مبادله کنند. حل مسائل امنیتی داده ها به داده های جمع آوری شده اجازه می دهد تا بهبودهای عملیاتی یا کاهش هزینه ها را به همراه داشته باشد و در نتیجه کیفیت بالاتر، کارایی بیشتر و طول عمر محصول افزایش یابد. چهل-هشت درصد از شرکت‌کنندگان افزایش بهره‌وری و قابلیت‌های تولیدی را به عنوان اهداف اصلی خود شناسایی کردند که بیشترین تأثیر تجارت اینترنت اشیا در این زمینه‌ها را برجسته می‌کند.

30 درصد از شرکت‌کنندگان خود را نوآوران اینترنت اشیا می‌دانستند که به دنبال کشف فرصت‌های تجاری و کسب مزیت رقابتی از طریق توسعه راه‌حل‌های اینترنت اشیا هستند، در حالی که 27 درصد هدفشان سرمایه‌گذاری از فرصت‌های بازار بود. با وجود رشد سریع بازار راه حل های اینترنت اشیا، توسعه چنین راه حل هایی همچنان یک تصمیم بسیار استراتژیک است. این شامل نگرانی های امنیتی داده ها است و به زمان قابل توجهی برای به دست آوردن نتایج نیاز دارد. با پیوستن شرکت‌های بیشتری به اکوسیستم، چشم‌انداز توسعه اینترنت اشیا به رشد خود ادامه می‌دهد. بنابراین، برای شرکت‌ها، نوآوری راه‌حل‌های اینترنت اشیا از همیشه مهم‌تر است-این صرفاً به دنبال روندهای صنعت نیست. هرچه یک شرکت نوآوری مؤثرتر داشته باشد، شانس موفقیت آن بیشتر است.

اولویت های کلیدی فناوری چیست؟

یک چالش دائمی در تکامل اینترنت اشیا، اطمینان از قابلیت همکاری بین دستگاه‌های تولیدکنندگان مختلف و تسهیل توسعه آسان برنامه‌های کاربردی کاربر جدید است. در حال حاضر، هیچ استاندارد جهانی برای ارتباط بین دستگاه‌های مختلف وجود ندارد و هر گروه از پروتکل‌های مجزا پیروی می‌کند. شرکت کنندگان عواملی را شناسایی کردند که می تواند پذیرش اینترنت اشیا را تسریع کند، از جمله قابلیت همکاری، سهولت توسعه، تقاضا برای استانداردهای باز و استانداردهای اتصال. سرعت نوآوری IoT سریع است. استفاده از این فرصت عظیم بازار مستلزم دستیابی به قابلیت همکاری در تمام صنایع برای اتصال مشتریان، مشاغل و محصولات است. با این حال، استانداردها باید باز باشند و به هر کسی اجازه دهند تا به راحتی فناوری را تحت این چارچوب ها طراحی و بسازند.

دستگاه‌های فعلی اینترنت اشیا به طور گسترده از هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشینی استفاده نمی‌کنند. با این وجود، این نظرسنجی نشان داد که 39 درصد از شرکت‌کنندگان قبلاً هوش مصنوعی را در طرح‌ها و برنامه‌های IoT خود وارد کرده‌اند. در میان شرکت‌کنندگان باقی‌مانده، 47 درصد قصد دارند از هوش مصنوعی در طراحی یا برنامه بعدی اینترنت اشیا برای ساخت دستگاه‌های هوشمندتر استفاده کنند. از وسایل نقلیه خودران گرفته تا نرم افزارهای تشخیص چهره، هوش مصنوعی نحوه تعامل ما با جهان را با کاهش هزینه های سخت افزاری و افزایش سرعت پردازش تغییر می دهد.

دستگاه‌های لبه اینترنت اشیا از طریق کانال‌های سیمی و بی‌سیم استاندارد، از جمله دریافت اندازه‌گیری‌های حسگر و امکان کنترل از راه دور توسط اپراتورها، ارتباط برقرار می‌کنند. تعامل بین دستگاه‌های لبه، دروازه‌ها و پلت‌فرم‌های ابری در راه‌حل‌های IoT نیازمند رویکردهای متنوعی برای برآوردن نیازهای مختلف است. نتایج نشان می دهد که 77 درصد از شرکت کنندگان ارتباط بی سیم را انتخاب کردند، در حالی که 23 درصد ارتباطات سیمی را انتخاب کردند.

در میان گزینه‌های بی‌سیم، WiFi به دلیل اتصال از راه دور، امنیت، و توان عملیاتی بالاتر، که توسط جدیدترین MCU‌های کم‌مصرف با قابلیت‌های WiFi فعال می‌شود، بیشترین محبوبیت را دارد. تلفن همراه و کم مصرف بلوتوث (BLE) از نزدیک دنبال می‌شوند و سهم بازار BLE طی سه سال گذشته 12 درصد افزایش یافته است که ناشی از حالت‌های کم مصرف{3}}و پذیرش سریع بلوتوث 5.0 است. سهم بازار تلفن همراه طی سه سال گذشته 9 درصد رشد داشته است. ظهور اخیر 5G با افزایش قابل توجه پهنای باند سلولی، اتصال را افزایش می دهد و اتصال تعداد زیادی دستگاه را برای اینترنت اشیا آسان تر می کند.

در بین ارتباطات سیمی، 83 درصد مهندسان اترنت را ترجیح می دهند. اتصالات اترنت قابلیت اطمینان و امنیت بالایی را ارائه می‌دهند و راه‌حل بهینه را برای دستگاه‌های پخش جریانی با سرعت بالا مانند دوربین‌های IP یا تلفن‌های VoIP ارائه می‌دهند.

سیستم‌های اینترنت اشیا به زبان‌های توسعه نرم‌افزار متنوعی برای پیاده‌سازی عملکرد نیاز دارند. 65% از شرکت‌کنندگان همچنان C/C++ را به دلیل قابلیت‌های پیشرفته‌اش در I/O، مدیریت کد، ساختارهای داده و ذخیره‌سازی فایل انتخاب می‌کنند و پس از آن پایتون (۴۵%) و جاوا اسکریپت (۲۲%) قرار دارند.

توسعه سخت‌افزار چالش‌های متعددی را به همراه دارد و طراحی مناسب را حیاتی می‌سازد. هنگام تصمیم‌گیری بین-طراحی داخلی یا خارج از{2}}راه‌حل‌های قفسه‌بندی برای اجرای مقرون‌به‌صرفه-و زمان سریع‌تر{5}}{6}}بازاریابی، انتخاب سخت‌افزار حیاتی است. 48% پاسخ‌دهندگان از رایانه‌های تک تخته (SBC) برای تسریع طراحی و ساده‌سازی استفاده می‌کنند. SBC ها جمع و جور هستند، دارای قابلیت اتصال داخلی (اترنت، وای فای، BLE)، USB، و رابط های اضافی (I2C، SPI، UART) هستند و آماده استفاده از جعبه هستند (لینوکس در حال اجرا). SBC های مختلف نیازهای سخت افزاری خاصی را برآورده می کنند، جایی که حافظه و ذخیره سازی برای سیستم های تعبیه شده حیاتی هستند. توزیع‌های فشرده لینوکس جاسازی‌شده، ردپای حافظه و ذخیره‌سازی را بیشتر به حداقل می‌رسانند.

با این حال، 32 درصد از شرکت‌کنندگان تصمیم می‌گیرند از یک لوح خالی شروع کنند و به سیستم اجازه می‌دهد تا مشخصات نهایی را دیکته کند که عملکرد فوق‌العاده و قابلیت اطمینان قوی را با کمترین هزینه ممکن ارائه دهد. برای شرکت‌ها، «ساخت در مقابل خرید» همچنان یک معضل پیچیده است. توسعه راه حل های خانگی نیازمند سرمایه گذاری و زمان است، اما مالکیت و کنترل کامل اولویت دارد. قدرت پردازش و عملکرد سخت افزار اینترنت اشیا توسط ریزپردازنده ها (MPU) یا میکروکنترلرها (MCU) تعیین می شود. چالش بعدی برای مهندسان، انتخاب MPU/MCU مناسب برای طراحی آنها است، با 39٪ از پاسخ دهندگان به پلتفرم های توسعه STMicroelectronics.

پلتفرم ابری جزء اصلی پیاده سازی اینترنت اشیاء سازمانی است. نقش مهمی در ایجاد زیرساخت‌های-ایمن اینترنت اشیا در مقیاس بزرگ دارد و به کسب‌وکارها امکان می‌دهد داده‌های اینترنت اشیا را از حسگرها، دستگاه‌ها و برنامه‌ها جمع‌آوری، تجزیه و تحلیل و پردازش کنند تا عملیات پایدار را هدایت کنند. 34 درصد از شرکت کنندگان صراحتاً ترجیح دادند که ابرهای خصوصی را ترجیح دهند. نفوذ به ابرهای خصوصی برای هکرها دشوارتر است، هزینه ای متحمل نمی شوند و اجازه دسترسی به داده های محلی را می دهند.

حسگرهایی که برای جمع آوری داده ها استفاده می شوند، هسته هر دستگاه متصل را تشکیل می دهند. از موقعیت یابی و شناسایی گرفته تا نظارت و حفاظت از زیرساخت های حیاتی، حسگرها به عنوان چشم و گوش راه حل های اینترنت اشیا عمل می کنند و اطلاعات فیزیکی گرفته شده را به سیگنال های قابل اندازه گیری الکترونیکی تبدیل می کنند. مدیریت و استقرار موثر حسگر اجزای حیاتی فرآیندهای اینترنت اشیا هستند که انتخاب حسگر به عواملی مانند استفاده، دقت و عمر باتری بستگی دارد. رایج ترین حسگرها سنسورهای محیطی هستند که دما، رطوبت، فشار و گازها را اندازه گیری می کنند. دومین دسته رایج، سنسورهای حرکتی هستند.

از این گزارش روند، می‌توان نتیجه گرفت که راه‌حل‌های نوآورانه با هدف قرار دادن خانه‌های هوشمند، صنعت، بازارها و دولت، راه را برای آینده اینترنت اشیا هموار می‌کنند. اینترنت اشیا به شدت در دستور کار مشتریان و شرکا قرار دارد و به شدت مورد توجه است، با این حال هیچ نهاد واحدی نمی تواند ادعا کند که این هزینه را رهبری می کند. اینترنت اشیا پتانسیل بسیار زیادی دارد و برخی از شرکت‌های پیشرو قبلاً اقداماتی را انجام داده‌اند-گوگل، اپل و آمازون اخیراً وارد بازار اتوماسیون خانگی شده‌اند. این برای سایر مشاغل چه معنایی دارد؟

کمتر از 25 درصد از مهندسان بر این باورند که شرکت آنها نقشی مسلط در اینترنت اشیا ایفا خواهد کرد، اما هنوز برای گفتن این موضوع خیلی زود است. چه کسی گروه را در آینده رهبری خواهد کرد؟ فقط زمان مشخص خواهد کرد.