يعرّف هذا الدرس إنترنت الأشياء (Internet of Things: IoT) بوصفه شبكة من الأجهزة المادية المزوّدة بحسّاسات وبرمجيات واتصال تتبادل البيانات عبر الإنترنت، ويستعرض مكوّناته وخصائصه الأساسية (الاتصال، تباين الأجهزة، القابلية للتوسّع، الأمان)، ودور الحسّاسات وتقنية تحديد الترددات الراديوية (RFID) ونظام تحديد المواقع (GPS).
آخر تحديث:
يُعرَّف إنترنت الأشياء بأنَّه شبكة من الأجهزة المُترابِطة التي تتضمَّن أجهزة استشعار وبرمجيات وتقنيات اتصال عديدة، وتمتلك قدرة على جمع البيانات ومشاركتها عبر الإنترنت من دون حاجة إلى تدخُّل بشري مباشر؛ ما يسمح لهذه الأجهزة أن تعمل بصورة ذكية، وتُحسِّن الكفاءة والفعّالية في مجالات عديدة.
ويتألَّف المفهوم من كلمتين: الإنترنت، والأشياء. ويُقصَد بالأشياء الكائنات الذكية التي تشير إلى كل كائن مادي قد يكون متصلًا بشبكة الإنترنت، ومُعرَّفًا رقميًّا عبر عنوان في الشبكة، ومُزوَّدًا بمُعالِج، ووحدة تخزين للبيانات، ونظام استشعار، وتقنيات اتصال شبكي. ويُمكِن لبعض هذه الكائنات التأثير في بيئتها عن طريق المُشغِّلات، وذلك بتحويل الإشارات الكهربائية إلى حركة ميكانيكية أو مُتغيِّرات فيزيائية. وقد تكون بعضها مُزوَّدة بواجهة مُستخدِم، مثل مفاتيح التحكُّم في درجة الحرارة، خلافًا لكائنات أُخرى لا تحتوي على واجهة مُستخدِم أبدًا، وإنَّما تعتمد على المُستشعِرات والمُشغِّلات للتفاعل مع بيئتها بصورة مستقلة من دون تدخُّل بشري.
مراحل التطوُّر: بدأ استخدام إنترنت الأشياء منذ ثمانينيات القرن العشرين الميلادي، ومَرَّ بمراحل عِدَّة. ففي مرحلة الحوسبة المُدمَجة قبل عام 1990 م طُوِّرت أنظمة تحكُّم مُضمَّنة في الأجهزة الصناعية والطبية، ووُصِلت أوَّل آلة بيع بشبكة الإنترنت عام 1982 م للإبلاغ عن مخزونها، ويُعَدُّ ذلك أوَّل تطبيق واقعي للفكرة. وفي الأعوام 1990 إلى 1999 م وُصِل أوَّل جهاز منزلي بشبكة الإنترنت، وصاغ كيفن أشتون المفهوم، ثمَّ بدأ الاستخدام التجاري لتقنية التعريف بالترددات الراديوية. وفي الأعوام 2000 إلى 2009 م أُطلِقت أوَّل ثلَّاجة ذكية عام 2000 م، وتجاوز عدد الأجهزة المتصلة عدد البشر عام 2008 م. وفي الأعوام 2010 إلى 2015 م اتَّسع الاستخدام في المنازل والمكاتب والمصانع، وبدأ التركيز على الأمن السيبراني وخصوصية البيانات. وفي الأعوام 2016 إلى 2020 م دُمِج الذكاء الاصطناعي وتحليل البيانات في الأجهزة. وفي الأعوام 2021 إلى 2025 م اتَّسع الاستخدام ليشمل المناطق النائية، وظهرت التوأمة الرقمية والحوسبة الطرفية.
الخصائص الأساسية: التعامل مع البيئة المحيطة، إذ تجمع الحسّاسات بيانات من البيئة ثمَّ تُرسِلها لتُخزَّن وتُصفّى وتُحلَّل وتُستخدَم في اتِّخاذ قرارات ذكية؛ والاتصال، إذ تربط الشبكات السلكية واللاسلكية بين الأجهزة المادية والأنظمة الرقمية فيتبادلان البيانات في الوقت الحقيقي؛ وتباين الأجهزة من حيث أنظمة التشغيل ونوع الحسّاسات والبِنية التقنية؛ والقابلية للتوسُّع، إذ يقبل النظام إضافة أجهزة جديدة أو مُستخدِمين جُدُد ويتعامل مع كَمٍّ مُتزايِد من البيانات دون تأثير في الأداء.
إنترنت الأشياء (Internet of Things: IoT) شبكة من الأجهزة المادية (أشياء) مزوّدة بحسّاسات وبرمجيات وقدرة على الاتصال، تجمع البيانات من محيطها وتتبادلها عبر الإنترنت لتؤدي مهامّ ذكية دون تدخّل بشري مباشر.
إنترنت الأشياء (IoT): شبكة من الأجهزة المادية المزوّدة بحسّاسات وبرمجيات واتصال، تجمع البيانات وتتبادلها عبر الإنترنت.
يتكوّن نظام إنترنت الأشياء من: الحسّاسات التي تجمع البيانات، ووحدات الاتصال التي تنقلها، والمعالجات/البرمجيات التي تحلّلها وتتّخذ القرار، إضافةً إلى طبقات تنظّم تدفّق البيانات من الاستشعار حتى التطبيق.
تباين الأجهزة: من قوة إنترنت الأشياء أنه يربط أجهزة مختلفة الأنواع والقدرات معاً، لكن هذا التباين يفرض تحدّيات في التوافق والأمان.
الحسّاسات (Sensors) تستشعر تغيّرات البيئة وتحوّلها إلى بيانات. وتُستخدم تقنية RFID (Radio Frequency Identification) لتعرّف الأشياء لاسلكياً عبر رقاقة (RFID Tag) تحمل بيانات الشيء وقارئ (RFID Reader) يقرؤها لاسلكياً.
يُحدَّد موقع الأجهزة عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الذي يعتمد على التثليث (Trilateration) لحساب الموقع من ثلاثة أقمار أو أكثر، ومنه أجهزة تعقّب مصغّرة (Mini GPS Tracker).
مثال حياتي على RFID: بطاقات الدفع اللاتلامسي وبوابات المستودعات وتعقّب البضائع تعتمد على رقاقات RFID لتعرّف الأشياء بسرعة دون تلامس.
خطأ شائع: لا تخلط التعريف بتطبيق من درس لاحق؛ أجب من محتوى هذا الموضوع فقط.
شبكة أجهزة مادية بحسّاسات واتصال تتبادل البيانات عبر الإنترنت.
قدرة أجهزة إنترنت الأشياء على الاتصال بالشبكة وفيما بينها.
اختلاف أجهزة إنترنت الأشياء في النوع والقدرة والبروتوكولات.
قدرة النظام على استيعاب أعداد متزايدة من الأجهزة دون تدهور الأداء.
تعرّف الأشياء لاسلكياً عبر رقاقة وقارئ.
حساب الموقع من المسافات إلى ثلاثة أقمار أو أكثر في نظام GPS.
ما المقصود بإنترنت الأشياء (IoT)؟
شبكة من الأجهزة المترابطة التي تتضمن أجهزة استشعار وبرمجيات وتقنيات اتصال، وتجمع البيانات وتشاركها عبر الإنترنت دون حاجة إلى تدخل بشري مباشر.
ما المقصود بالأشياء الذكية؟
كل كائن مادي قد يكون متصلًا بشبكة الإنترنت، ومعرّفًا رقميًا عبر عنوان IP، ومزودًا بمعالج ووحدة تخزين ونظام استشعار وتقنيات اتصال شبكي.
متى بدأ استخدام إنترنت الأشياء؟
بدأ استخدامه منذ ثمانينيات القرن العشرين الميلادي.
ما أبرز تطبيقات مرحلة الانتشار التجاري للبيوت والمدن الذكية؟
الإضاءة الذكية والتحكم في التدفئة.
ما الخصائص الأساسية لنظام إنترنت الأشياء؟
التعامل مع البيئة المحيطة، والاتصال، وتباين الأجهزة، والقابلية للتوسع، والأمان.
بطاقات مهمة
شبكة أجهزة مادية بحسّاسات واتصال تتبادل البيانات عبر الإنترنت.
الاتصال، تباين الأجهزة، القابلية للتوسّع، الأمان.
تستشعر تغيّرات البيئة وتحوّلها إلى بيانات رقمية.
من رقاقة (Tag) تحمل البيانات وقارئ (Reader) يقرؤها لاسلكياً.
RFID لاسلكية ولا تحتاج رؤية مباشرة، بخلاف الباركود.
اختلاف الأجهزة في النوع والقدرة والبروتوكولات.
قدرة النظام على استيعاب أعداد هائلة من الأجهزة.
عبر نظام GPS باستخدام التثليث من عدة أقمار.
لحماية البيانات والأجهزة من الاختراق نظراً لكثرة نقاط الاتصال.
بطاقات الدفع اللاتلامسي وبوابات المستودعات وتعقّب البضائع.
نصائح للمراجعة