انترنت الأشياء وآفاق مستقبلية

1. لقد أصبحنا في عالم جديد، تستطيع فيه الآلات والأجهزة اتخاذ القرارات، إنه عالم إنترنت الأشياء، تتصل به الأشياء بالإنترنت، وتتواصل مع بعضها وتتبادل البيانات وتتخذ القرارات وفقاً لأوامر برمجها الإنسان.
2. في هذا العالم سيكون لدى كل شيء عنوان خاص، ويتم تجميع البيانات من الأشياء أو الأجهزة من خلال الحوسبة السحابية التي تصل الأجهزة ببعضها.
3. إن العيش في عالم إنترنت الأشياء يجعل الحياة أسهل، وينمو إنترنت الأشياء حالياً في المجالات جميعها، في الصناعة، والصحة، والزراعة، والرياضة، والبنية التحتية، والمدن الذكية، والنقل، والسيارات الذكية، والأدوات المنزلية، بل وحتى عند التسوق، وربما يصل إلى حدود غير مسبوقة في المستقبل، لكن ماذا لو حدث خلل ما أو تدخل خارجي في عمل الجهاز أو الآلة!

1. مصطلح علمي يتطور مع تطور التكنولوجيا، ويقصد به شبكة اتصالات عالمية تصل ليس فقط الإنسان عبر الحواسيب، بل تصل الأشياء بعضها بعضاً باستخدام شبكة (الإنترنت) وتقنيات الاتصالات اللاسلكية، ومن هذه الأشياء المستشعرات والمحركات والأجهزة المنزلية وغيرها، حيث يصبح لكل شيء عنوان خاص ⁦(IP)⁩ أو معرف ⁦(ID)⁩، ويمكن التواصل مع هذه الأشياء عن بعد وقراءتها أو التحكم بها عبر نظم اتصالات معيارية (بروتوكول).
2. فشبكات الاتصال المستقبلية تسعى للتواصل مع أي شيء في أي زمان أو مكان.

قضية للمناقشة ناقش فكرة مشروع يعمل على تحويل علبة الدواء العادية إلى جهاز ينبهك بموعد الدواء؟

كثير من الأشياء يمكن أن تدخل تحت مفهوم إنترنت الأشياء كالأثاث، والملابس، والأواني المنزلية، والأجهزة الكهربائية، وعبوات الأطعمة والعصير والدواء، وأعضاء الجسم، والشوارع، والمركبات، ووسائل النقل، بل وحتى الحيوانات، أي شيء يمكن أن يلتصق به وحدة معالجة وخاصية اتصال بالإنترنت يعد شيئاً في عالم إنترنت الأشياء.

يذكر أن عدد الأجهزة والأشياء المتصلة بالإنترنت سيتضاعف خلال الأعوام القادمة، ويتوقع الباحثون أن تصل إلى ٥٠ بليون (مليار) جهاز تقريباً في العام ٢٠٢٠، بمعدل (٦-٧) أجهزة لكل شخص.

قضية للنقاش: الكثير من مزارع الأبقار حول العالم بدأت توصل أجسام الأبقار إلى الإنترنت لمراقبة وضعها الصحي، وخصوبتها، ونسبة بعض الهرمونات في جسدها، والتي تدل على أفضل وقت لحلبها، مما يسهم في اتخاذ قرارات دقيقة لتحسين عملية الإنتاج، على ضوء ذلك ناقش أحد الأشياء المذكورة سابقاً، أو فكر بشيء آخر، موضحاً الفائدة المرجوة من اتصاله بالإنترنت!

1. يوضح المخطط في الشكل التالي هيكلية مبسطة لمنظومة إنترنت الأشياء (البنية التحتية)، يجب أن يكون لكل جهاز عنوان خاص ⁦(IP)⁩ أو معرف خاص به، وحيث إن عدد الأجهزة المتصلة كبير جداً، لذا نظام العنونة ⁦(IPv4)⁩ غير كاف، لذا تم اعتماد بروتوكول الإنترنت بالإصدار السادس ⁦(IPv6)⁩.
2. إن وجود عنوان فريد لكل جهاز/شيء يجعله قابلاً للربط كنقطة مستقلة، وهذا هو المفهوم الأهم في إنترنت الأشياء.
3. وسيتم وضع عدد من المستشعرات في الأجهزة حسب الحاجة مع تفعيل اتصالها بالشبكة عبر نظام مدمج يحتوي على حاسوب مصغر أو متحكم دقيق.

إن مستقبل إنترنت الأشياء هو الاتصال من جهاز إلى جهاز ومن آلة إلى آلة (⁦Machine to Machine⁩: ⁦M2M⁩)، حيث إن هناك الملايين من الأجهزة/الأشياء المختلفة المتصلة مع بعضها، والتي يتم إدارتها والتحكم بها من خلال عدد كبير من الحاسبات والمتحكمات، وتكون شبكات الاتصالات والحوسبة بين الأجهزة قائمة على أساس الحوسبة السحابية ⁦(Cloud Computing)⁩، لتبادل البيانات حسب الحاجة.

نشاط (١): مستقبل الحوسبة السحابية التعريف المبسط للحوسبة السحابية هي قيامك باستخدام المصادر الحوسبية (العتاد والبرمجيات) عن طريق الانترنت، مقدمة إليك بشكل خدمة. مستعينا بالشبكة العنكبوتية، أكتب تقريراً حول فوائد ومستقبل الحوسبة السحابية ⁦(Cloud Computing)⁩.

لقد أصبحت إنترنت الأشياء تتحكم بأحد أهم جوانب مجتمعنا الحديث ألا وهو المعلومات، التي يمكن الاستفادة منها في تحسين أداء العديد من القطاعات في الاقتصاد العالمي، ووفقاً لشركة أنتل فإن التصنيع والرعاية الصحية هما من أكثر القطاعات استفادة من تطبيقات إنترنت الأشياء في الوقت الراهن.

وقد تعددت مجالات تطبيقات إنترنت الأشياء وتقاطعت فيما بينها، ودخلت في تطوير الكثير من الأجهزة، وأصبح الكثير منها متاحاً في الأسواق ويستطيع المستخدم اقتناءها، ومن هذه المجالات:

1. المباني والمنازل الذكية: وهي التطبيق الأكثر انتشاراً لإنترنت الأشياء، وتستخدم في أتمتة المباني والمنازل، للمراقبة والتحكم في الأنظمة الكهربائية والإلكترونية والميكانيكية المستخدمة في المباني المختلفة، العامة والخاصة، الصناعية، المؤسسات، وغيرها. وقد تكون لأغراض ترفيهية، وأيضاً جاري العمل على التكامل بين الإنترنت ونظم إدارة الطاقة في المباني لإيجاد منازل ذكية بنظام طاقة كفء ومدعم بإنترنت الأشياء، وإمكانية مراقبة تصرفات المقيمين في المباني في الزمن الحقيقي، بغرض التقليل من استهلاك الطاقة، ودمج الأجهزة الذكية والربط مع بعضها بعضاً في منظومة ذكية متكاملة.
2. العناية بالصحة والطب: ومنها المراقبة الصحية عن بعد، حفظ السجلات إلكترونياً ودعم الأمن الدوائي.
3. الأمن: ومنها دعم تقنيات التعرف إلى الهوية والاستشعار عن بعد.
4. المركبات المتصلة والنقل الذكي: ومنها متابعة حالة الطرق، ومراقبة حالة المرور، ومتابعة إشارة المرور ومراقبتها، ودعم نظم الملاحة ومعلومات حركة المرور، ودعم السيارات الذكية ونظم النقل الذكي، ورصد المركبات.
5. المدن الذكية: يقدم إنترنت الأشياء فوائد وتطبيقات عديدة للمدن الذكية قد تشمل:

• تحسين الخدمات العامة التقليدية مثل النقل ومواقف السيارات.
• متابعة مدى صلاحية المباني والمنشآت للعمل.
• مراقبة الأماكن العامة وصيانتها.
• تقليل الوقت الضائع في المعاملات الإدارية في المدينة.
• تنظيم جودة الخطوط الجوية وتحسينها.
• توفير استهلاك المدينة للطاقة.
• الإضاءة الذكية للمدينة.

6. التسويق والمبيعات (التجزئة): ومنها تطبيقات تطوير جرد السلع وإدارة المخزون، تحليل بيانات العملاء وخصوصية العملاء، أمن الأعمال التجارية، تبادل الأعمال والمعاملات التجارية، إدارة الدعم اللوجستي والمبيعات.
7. الزراعة: ومنها مراقبة المناطق الزراعية، واستشعار حالة الطقس، وإنذار الحرائق، والتعدي على ممتلكات الغير.
8. الطاقة والوقود: متابعة خزانات الوقود، ومتابعة خطوط وأنابيب الوقود، ومراقبة خطوط الشبكة الكهربائية، وإدارة الأضرار ومتابعتها والتعدي على الشبكة.
9. المجال العسكري: في شبكات الاتصال، وإعطاء الأوامر والتحكم، وشبكات الاستشعار عن بعد، والإنذار والتنبيه، والتزود بمعلومات الأمن.

   فيما يأتي قائمة بالتطبيقات الحالية والمحتملة لإنترنت الأشياء، ونجد أن هناك تداخلاً بين المجالات المختلفة.

1. أ- أمازون إيكو ⁦(Amazon Echo)⁩: وتستخدم في المنازل الذكية كمساعد صوتي يعرف بأليكسا، والتي يمكن للمستخدمين التحدث إليها من أجل أداء مجموعة متنوعة من الوظائف.
2. يمكن للمستخدمين الطلب من أليكسا تشغيل الموسيقى، والحصول على تقرير عن حالة الطقس، والحصول على نتائج المباريات الرياضية، وطلب تاكسي وأكثر من ذلك.

1. ب- فتبيت - ون ⁦(Fitbit One)⁩: من الأجهزة القابلة للارتداء ⁦(Wearables)⁩ وهو جهاز يتتبع خطواتك، وصعودك للطوابق، ويحسب السعرات الحرارية المحروقة، ويراقب جودة نومك.
2. ويمكن أن يتزامن الجهاز لاسلكياً مع أجهزة الحاسوب والهواتف الذكية، من أجل نقل بيانات اللياقة البدنية الخاصة بك على شكل رسوم بيانية مفهومة لرصد تقدم كالمنجز.

• ج. منظم الحرارة ⁦(Nest Thermostat)⁩: جهاز ذكي لتنظيم حرارة المنزل، ويرتبط بحاسوبك أو هاتفك لاسلكياً، ويرسل تنبيهات لجهازك. هذا الجهاز يتكيف ويتم برمجته تلقائياً وفقاً لنمط حياتك وذلك بعد فترة معينة من استخدامه، فمثلا يزيد من كمية التكييف أو يقللها بعد فهمه لأسلوب حياتك، ويتحول إلى خيار توفير الطاقة عند معرفته أنك غادرت منزلك من خلال تحديد موقعك الجغرافي بعد اتصاله بجهاز هاتفك، إضافة إلى مزايا أخرى.
• د. السيارة المتصلة بالإنترنت (⁦AT⁩&⁦T - Connected Car⁩): أضافت شركة ⁦AT⁩&⁦T⁩ عدد ١.٣ مليون من ما يعرف بالسيارات المتصلة لشبكتها في الربع الثاني من عام ٢٠١٦، ليصل بذلك إجمالي عدد السيارات التي تصل إلى ٥.٩ مليون سيارة. تتصل السيارة بالإنترنت تماماً مثل اتصال حاسوب بشبكة لاسلكية في المنزل أو المكتب وذلك بغرض تبادل البيانات. ويمكن مثلاً:

• إدارة محرك سيارة والتحكم فيها من جهاز الحاسوب.
• يستطيع حاسوب متخصص في ورشة صيانة سيارات من التفاهم (التراسل) عن بعد مع سيارة لكشف خطأ فيها دون الحاجة لإحضار السيارة لورشة الصيانة.
• أن تتخذ السيارة قرارات دون تدخل السائق، أو مساعدة السائق في اتخاذ قرارات السير أو الاصطفاف بناء على بيانات مرسلة عبر الإنترنت من هيئة المواصلات المركزية.

1. هـ- الثلاجة المتصلة: التي تحول الثلاجة العادية إلى جهاز متعدد الوسائط يسمح بالتسوق عبر الإنترنت، وإجراء مكالمات تليفونية عن طريق الفيديو فضلاً عن إمكانيات التلفزيون المدمج.
2. ويمكن التعرف إلى محتويات الثلاجة عن بعد من خلال استخدام الاتصال عبر الإنترنت وذلك بفضل كاميراتها التي ترسل صوراً إلى المستخدم لتعلمه بما يوجد داخلها، وبذلك يعلم ما يحتاجه وما يتوجب عليه إحضاره أثناء التسوق، أو يمكنها التراسل مع مركز التسوق بشكل آلي وفقاً لبرمجتها، وشراء المستلزمات والأطعمة وتوصيلها بلا تدخل بشري.

1. أحد المدن الإسبانية، وهي واحدة من أهم المدن الذكية في العالم بعد أن نفذت مبادرات عديدة في مجال إنترنت الأشياء التي ساعدت على تطوير مواقف السيارات الذكية، وإنارة الشوارع، وإدارة النفايات والري.
2. وقد أدى هذه التطوير إلى خفض في التكاليف، وتحسين في نوعية حياة السكان، وجعلت من المدينة مركزاً لصناعة إنترنت الأشياء الواعدة.

نشاط (٢): بيئة نظيفة طور فكرة الحاوية الذكية المتصلة، للحفاظ على الأماكن العامة نظيفة.

قضية بحث: ابحث عبر الشبكة العنكبوتية عن مواصفات نظارة جوجل !

تواجه إنترنت الأشياء، ككل التقنيات الحديثة، بعض الرفض والانتقادات، وعدم الثقة على مستوى الفرد وكذلك على مستوى الشركات الصغرى والكبرى، وكذلك عدم توافق التقنية مع البنية التحتية المتواجدة حالياً، يمكن إبراز هذه المصاعب والعقبات في شكل نقاط، أهمها:

• إمكانية اختراق نظام هذه الأشياء والعبث بها، سواء من أجل التسلية فقط أو من أجل أغراض اقتصادية واجتماعية وحتى سياسية، هذه المخاوف منطقية بالنسبة للشركات التي تخاف على أسهمها المالية وحتى على مستوى الأفراد، فاحتمال أن يتم العبث بنظام قيادة سيارتك الذكية أو تعطيله قائم، لا أحد يريد المجازفة في مجال الأمن والحماية وكذلك في المجال الاقتصادي.
• كيف ستتم معالجة كل هذه البيانات التي تنتقل عشوائياً بين الأجهزة الرقمية، أو ما هي كمية هذه البيانات التي ستنتج عندما تتولى الآلات زمام الأمور، بطبيعة الحال ستكون بحجم خرافي ⁦(Big Data)⁩ لم يسبق للعالم الرقمي التعامل معها، إلى أي حد يمكن (للسيرفرات) العملاقة المتوفرة حالياً التعامل معها (معالجتها وترتيبها حسب الأولوية).

على عكس العصرين السابقين، عصر الحاسوب وعصر الأجهزة المحمولة، فإن إنترنت الأشياء ليست منتجاً أو نظاماً ستنتجه شركة وستبيع منه لملايين المستهلكين. إنترنت الأشياء هو مفهوم جديد لكيفية عيشنا وإدارتنا لأعمالنا باستخدام شبكة الإنترنت. لذلك لن تجد شركة تسيطر على هذا السوق، ولكن بالأخذ بالمعطيات الحالية، فإن أكثر ٤ شركات يرجح أن يكون لها ولتقنياتها شأن كبير في هذا السوق، هي:

1. شركة سيسكو ⁦Cisco⁩: إنترنت الأشياء هي شبكة من الأجهزة المتصلة، إن سيسكو شركة عالمية رائدة في مجال الشبكات والاتصالات. (سيسكو) من أوائل الشركات التي استثمرت في تقديم حلول الأعمال في مجال إنترنت الأشياء ولها دراسات مهمة جداً في هذا المجال.
2. شركة مايكروسوفت ⁦Microsoft⁩: بوجود نظام تشغيل (ويندوز) يعمل على مليار ونصف الجهاز ومنصة حوسبة سحابية ⁦(Azure)⁩ مناسبة لقطاع الأعمال، أضف إلى ذلك إطلاق مايكروسوفت لنسخة خاصة من ويندوز موجهة لإنترنت الأشياء، بذلك تمتلك (مايكروسوفت) ما يؤهلها لقيادة قطاع البرمجيات والحلول السحابية في سوق إنترنت الأشياء.

3. شركة جوجل ⁦Google⁩: بخبرتها الثرية في قطاع المستهلكين ومجال البيانات الضخمة ⁦Big Data⁩ وذكاء الأعمال ⁦BI⁩، أضف إلى ذلك هيمنتها على عصر الأجهزة المحمولة الذي نعيشه الآن وأنظمة تشغيلها، تملك (جوجل) الأدوات اللازمة لصناعة حلول ذكية يستفيد منها المستهلكين وقطاع الأعمال على حد سواء.

4. شركة إنتل ⁦Intel⁩: عدد الأجهزة التي ستشكل مشهد سوق إنترنت الأشياء خلال ٥ سنوات سيكون ضعفاً أجهزة الجوال والحاسب والأجهزة اللوحية التي تعمل اليوم مجتمعة! من سيصنع معالجات هذا العدد الضخم من الأجهزة؟ ببساطة إنتل ستكون المشارك الأكبر في مجال العتاد ⁦Hardware⁩ خاصة مع وجود أبحاث ومشاريع ضخمة لها في هذا المجال بعد أن فقدت حصة كبيرة من سوق الأجهزة المحمولة.

سيبلغ حجم الإنفاق في هذا المجال أكثر من ٤٠٠ مليار دينار خلال خمس سنوات، لابد أن الفرص فيه أكبر من أي سوق عرفه التاريخ. وفي ما يلي مجموعة من فرص العمل التي يوفرها هذا المجال، والجوانب الفنية التي يجب إتقانها:

1. مبرمج: تعلم البرمجة في مجال الحوسبة السحابية، المنصات السحابية ستكون هي الحاضن الرئيسي لكل البيانات التي ستتبادلها الأجهزة في عالم إنترنت الأشياء. أيضاً تعلم البرمجة للحواسيب المصغرة مثل ⁦Raspberry Pi⁩.

تطوير البرمجيات تشمل سلسلة كاملة من الأنشطة التي تشمل التحليل، التصميم، والترميز والتشفير، والاختبار والصيانة، وإدارة المشاريع. ويمكن أن يعمل المبرمج بشكل فردي، لكن في الغالب يعمل ضمن فريق.

2. مهندس نظم: صمم وطور الخوارزميات والبرمجيات وأنظمة التشغيل، تعلم بناء وهيكلة الأنظمة السحابية وادرس بعمق الفروق بين إدارة الأنظمة في مراكز البيانات المحلية وبين الأنظمة على السحابة.
3. مدير قواعد بيانات ⁦DBA⁩: حول اهتمامك بشكل أكبر لمجالي البيانات الضخمة ⁦Big Data⁩ وذكاء الأعمال ⁦Business Intelligence⁩ حيث ستحتاج الشركات لخبراتك في كيفية التعامل مع الكم الهائل من البيانات الناتج بسبب تبنيهم لحلول انترنت الأشياء، وكيفية تنظيمها وتخزينها والوصول إلى المهم فيها.
4. مستشار تقنية معلومات: بعد خبرة طويلة وتخصص أكثر في الحوسبة السحابية والبيانات الضخمة وذكاء الأعمال ⁦BI⁩ ستحتاج الشركات والحكومات لمشورتك في بناء أنظمة متفاعلة مع عالم انترنت الأشياء عبر هذه التقنيات.
5. رائد أعمال: قدم حلولاً إبداعية على شكل منتج أو خدمة، اعمل على بناء منتجات تقوم بأتمتة اتمهمة، و طور برمجيات متصلة (خاصة بإنترنت الأشياء) تستند على منصات الحوسبة السحابية، اجلب المستثمرين لأفكارك واستهدف كل القطاعات بدءاً بقطاع الأعمال والمصانع والحكومات، وقطاع المستهلكين الذين سيهتمون مع الوقت بشكل أكبر لهذا النوع من التقنيات.

1. ما المقصود بـ «إنترنت الأشياء»؟
2. اذكر أمثلة ثلاثة على استخدامات إنترنت الأشياء، مع توضيح إحداها.
3. ما الطبقات المعمارية الأربعة التي تشكل منظومة انترنت الأشياء؟
4. اذكر اثنتين من أهم التحديات والعقبات التي تواجهها انترنت الأشياء؟
5. عدد ثلاث من مجالات العمل والفرص المتاحة للوظائف في مجال انترنت الأشياء.