مفاهیم و مهارت های کلیدی برای شروع کار در زمینه اینترنت اشیا

iotانقلاب صنعتی چهارم یا صنعت 4.0 چهارمین تغییر صنعتی بزرگ از زمان انقلاب صنعتی قرن هجدهم است. قبل از آن سه مورد دیگر وجود دارد: اولی که شامل زغال سنگ و بخار بود. دومی از طریق برق و خودرو تکامل یافت. سومین مورد با انفجار محاسباتی به نام اینترنت اشیا (IoT) همراه شد. اینترنت اشیا زیربنای Industry 4.0است و از شبکه ای از دستگاه های متصل به هم برای ارائه داده ها از طریق اینترنت استفاده می کند. اینترنت اشیا در طیف وسیعی از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد: مراقبت های بهداشتی، تولید، خودرو، خرده فروشی، و اتوماسیون ساختمان و ....ارزش اینترنت اشیا در جمع آوری داده های بزرگ مورد استفاده برای تصمیم گیری و بهبود کارایی عملیاتی تشخیص داده می شود. با سرعت پذیرش سریع اینترنت اشیا، تقاضا برای توسعه دهندگان ماهر اینترنت اشیا همزمان افزایش می یابد، زیرا اینترنت اشیا روش زندگی و کار ما را تغییر می دهد.توسعه‌دهندگانی که می‌خواهند از فرصت‌های اینترنت اشیا حداکثر استفاده را ببرند، باید مهارت‌های خود را در طیف وسیعی از زمینه‌های کلیدی از جمله موارد زیر افزایش دهند: سخت افزارشبکه سازیطراحی اپلیکیشن توسعه اپلیکیشنامنیت داده ها و هوش مصنوعی (AI)سخت افزاردر قلب اینترنت اشیا دستگاه ها به یکدیگر متصل هستند. در نقطه مرکزی دریافت داده ها؛ اطلاعات شامل تصاویر، متن و سایر پارامترها هستند که برای ارائه اطلاعات مفید هستند. اتصال متقابل و پیکربندی کلی شبکه مستلزم مهارت های طراحی شبکه است. هر دو نوع طرح ممکن است از نرم‌افزار طراحی مهندسی استفاده کنند و با نرم‌افزارهای دیگر یکپارچه شوند تا شبکه‌ای بسیار هوشمند از دستگاه‌ها، ماشین‌ها و سیستم‌ها را تشکیل دهند که همگی برای دستیابی به اهداف طراحی و ارائه اطلاعات هوشمند هماهنگ شده‌اند.طراحی دستگاه شامل قابلیت فرآیند و ذخیره سازی است. دستگاه ها ممکن است از یک میکروکنترلر یا یک سیستم روی یک چیپ (SoC) با جزئیات بیشتر استفاده کنند که اجزای بیشتری مانند CPU و دستگاه های ورودی/خروجی را با یک مدار مجتمع ترکیب می کند. دستگاه های IoT تعبیه شده اند و باید با توجه به ویژگی های برجسته اهداف طراحی مورد نظر طراحی شوند. این ویژگی ها عبارتند از:شرایط محیطینوع سنسورهای مورد استفادهحجم داده هایی که باید جمع شوندتوان، برد و سرعت مورد نیاز که توسط طراحی دستگاه فراهم شده استهزینه واحد دستگاه ها و کل هزینه مالکیت آنهاطراحی دستگاه اینترنت اشیا ممکن است با استفاده از پلتفرم‌هایی مانند آردوینو یا رایانه‌های تک بردی مانند Raspberry Pi، با بردهای مدار چاپی سفارشی (PCB) که در مراحل بعدی توسعه داده می‌شوند، نمونه‌سازی شود.نمونه‌سازی با این پلتفرم‌ها به مهارت‌های طراحی مدار و همچنین برنامه‌نویسی میکروکنترلر و درک پروتکل‌های ارتباطی سخت‌افزاری مانند سریال، I2C یا SPIنیاز دارد که معمولاً برای برقراری ارتباط بین میکروکنترلر و حسگرها و محرک‌های متصل استفاده می‌شوند. برنامه‌های تعبیه‌شده اغلب با استفاده از C++ یا C توسعه می‌یابند، با این حال پایتون و جاوا اسکریپت برای نمونه‌سازی دستگاه‌های IoTمحبوب‌تر می باشند.شبکه سازیاتصال یکی دیگر از جنبه های کلیدی اینترنت اشیا است که به دستگاه ها امکان می دهد با دستگاه های دیگر و همچنین با برنامه ها و سرویس هایی که در فضای ابری اجرا می شوند ارتباط برقرار کنند. طراحی و مدیریت شبکه به دلیل حجم زیاد دستگاه های متصل و به دلیل تأثیری که تصمیمات طراحی شبکه در مقیاس می تواند داشته باشد، مهارت های ضروری در اینترنت اشیا هستند.به عنوان مثال، شبکه های مش یک طراحی توپولوژیکی شبکه بسیار مقیاس پذیر و قوی هستند و اغلب در داخل اینترنت اشیا به کار گرفته می شوند. با این حال، ماهیت توزیع شده شبکه های مش، سیستم را پیچیده تر می کند و همچنین تأخیر و نیازهای برق را برای هر یک از دستگاه های موجود در شبکه افزایش می دهد.علاوه بر طراحی شبکه، توسعه دهندگان باید از استانداردهای شبکه، پروتکل ها و فناوری ها نیز آگاهی داشته باشند. اینها شامل فناوری‌های Wi-Fi، بلوتوث کم انرژی، Zigbee، تلفن همراه، فناوری‌های RFID که در برنامه‌های کاربردی مصرف‌کننده استفاده می‌شوند، و فناوری‌های کم مصرف Wide-Area Network (LPWAN) مانند LoRa است. LPWAN همچنین شامل SigFox و NB-IoT می‌شود که اتصال بی‌سیم دوربرد کم‌مصرف و کم‌هزینه‌تر را ارائه می‌کنند، که برای کاربردهای اینترنت اشیا در مقیاس بزرگ و صنعتی مناسب‌تر هستند.طراحی و توسعه اپلیکیشنبرنامه‌های کاربردی وب و موبایل، رابط‌های کاربری برای تعامل و مصرف داده‌های دستگاه‌های IoT فراهم می‌کنند. با این حال، دستگاه‌های IoT ممکن است رابط کاربری (UI) خود را داشته باشند. رابط‌های مبتنی بر صدا و ژست‌های حرکتی در اینترنت اشیا، به‌ویژه برای اتوماسیون خانگی، جذابیت بیشتری پیدا می‌کنند، در حالی که رابط‌های واقعیت افزوده، امکانات هیجان‌انگیزی را برای همپوشانی داده‌های اینترنت اشیا در دنیای فیزیکی فراهم می‌کنند.در نتیجه، مهارت‌های طراحی UI و UXاز داغ‌ترین مهارت‌ها در حال حاضر در اینترنت اشیا هستند. برنامه های کاربردی وب و موبایل با استفاده از زبان های سطح بالا توسعه می یابند که جاوا، سوئیفت و Node.js در میان برترین ها هستند.زبان های توسعه اپلیکیشن اینترنت اشیا مهارت‌های برنامه‌نویسی GPS بسیار مورد تقاضا هستند، زیرا بسیاری از برنامه‌های IoT، از جمله پوشیدنی‌ها و وسایل نقلیه هوشمند، از موقعیت مکانی آگاه هستند. توسعه‌دهندگان باید چارچوب‌های در حال ظهور و کیت‌های توسعه‌دهنده را که می‌توانند برای نمونه‌سازی سریع استفاده کنند، و همچنین پلتفرم‌های IoTکه زیرساخت‌ها و ابزارهایی را برای کمک به خودکارسازی، استقرار، مدیریت و اجرای برنامه‌های IoT فراهم می‌کنند، پیگیری کنند.امنیتامنیت سایبری در هر بحث اینترنت اشیا از اهمیت بالایی برخوردار است. دستگاه های اینترنت اشیا در برابر خطرات امنیتی کاملاً آسیب پذیر هستند. بسیاری از شرکت ها گزارش داده اند که مورد حمله قرار گرفته اند. ممکن است دیگران بدون اینکه بدانند مورد حمله قرار گرفته باشند.فناوری عملیاتی؛ دستگاه‌های اینترنت اشیا و شبکه‌های آنها ؛ در معرض خطر امنیتی زیادی هستند. با این حال، چنین خطری اغلب در ترکیب اقدامات عادی امنیت سایبری بخش فناوری اطلاعات مورد توجه قرار می گیرد. سازمان‌هایی که از اینترنت اشیا استفاده می‌کنند باید سیاست‌های متمایزی را برای فناوری عملیاتی، متفاوت از سایر شبکه‌های درون سازمان به کار گیرند.ملاحظات امنیتی IoT باید حداقل شامل موارد زیر باشد:دسترسی به نقطه پایانیرمزگذاری داده ها در صورت لزوم احراز هویت مناسببا ورود میلیون ها دستگاه جدید به چشم انداز اینترنت اشیا هر روز، دروازه های حمله افزایش می یابد. دستگاه‌های اینترنت اشیا برای راه‌اندازی انکار خدمات توزیع شده (DDoS) و همچنین سایر حملات شدید و مخرب مورد استفاده قرار گرفته‌اند. برای راهنمایی های امنیتی IoT، چارچوب موسسه ملی استانداردها و فناوری (NIST) برای بهبود امنیت سایبری زیرساخت های حیاتی توصیه می شود.با در خطر بودن، مهارت های مهندسی امنیت در اینترنت اشیا بسیار مورد توجه قرار می گیرد. اینها شامل ارزیابی تهدید، هک اخلاقی، رمزگذاری برای اطمینان از یکپارچگی داده ها، ایمن سازی معماری ها و برنامه های شبکه و همچنین نظارت بر رویداد، ثبت فعالیت ها می شود.داده و هوش مصنوعیهوش مصنوعی (AI) به بخشی ذاتی از شبکه های اینترنت اشیا تبدیل شده است. این به دلیل تکثیر داده‌ها، استفاده از الگوریتم‌های بهتر، متناسب با این داده‌ها و بهبود قدرت و قابلیت‌های ذخیره‌سازی دستگاه‌ها است.تجزیه و تحلیل کلان داده هوشمند شامل بکارگیری تکنیک های محاسبات شناختی برگرفته از داده کاوی، مدل سازی، آمار، یادگیری ماشین و هوش مصنوعی است. این تکنیک ها را می توان در زمان واقعی برای جریان های داده های حسگر برای تجزیه و تحلیل پیش بینی یا تصمیم گیری مستقل در پاسخ به داده های دریافتی به کار برد و همچنین می تواند برای داده های تاریخی برای شناسایی الگوها یا ناهنجاری ها در داده ها اعمال شود.بسیاری از دستگاه‌های IoT داده‌های تأخیر یا حساس به زمان تولید می‌کنند، بنابراین لازم است داده‌های نامربوط فیلتر یا دور ریخته شوند. فناوری‌ها و پلتفرم‌های کلیدی برای تجزیه و تحلیل داده‌ها که توسعه‌دهندگان اینترنت اشیا باید در آن مهارت‌های خود را توسعه دهند، شامل پایگاه‌های داده Hadoop، Sparkو NoSQL می‌شود.توسعه دهندگان اینترنت اشیا، در حال حاضر و آینده، به یادگیری ماشین و مهارت های هوش مصنوعی بیشتری نیاز دارند.من می خواهم IoT یاد بگیرم؟ چگونه یادگیری اینترنت اشیا را شروع کنم؟ بهترین منابع برای یادگیری اینترنت اشیا چیست؟ آینده اینترنت اشیا چگونه است؟فن آوری های درگیر در توسعه برنامه های کاربردی اینترنت اشیا به سرعت در حال پیشرفت هستند. اینترنت اشیا ، سیستمی از دستگاه‌های محاسباتی مرتبط، ماشین‌های مکانیکی و دیجیتال، اشیاء، حیوانات یا افراد است که با شناسه‌های منحصربه‌فرد (UID) و توانایی انتقال داده‌ها از طریق شبکه اینترنت بدون نیاز به انسان به تعامل با خود و سیستمهای کامپیوتری می پردازند.اینترنت اشیا یعنی به هم پیوستگی اشیا از طریق اینترنت است. بنابراین، اینترنت اشیا همه چیز در مورد آشنایی با فناوری های ارتباطی است. TCP/IP، BACnet، بلوتوث، WiFi، OPC-UA، پروتکل های ارتباطی و... را ارائه می دهد. حالا بعد از اینکه همه اشیا به هم وصل شد چی؟ آنها تبادل اطلاعات خواهند کرد. اطلاعات باید در جایی ذخیره شود. بنابراین، در حال حاضر، مفهوم رایج این است که این اطلاعات را در یک مکان از راه دور ذخیره می‌کند، یعنی رایانه‌های دیگر، مثل Cloud.در خانه، اینترنت اشیا می تواند به این صورت باشد:کارتن شیر دارای سنسور سطح تعبیه شده است که می تواند سطح شیر داخل کارتن را اندازه گیری کند. اکنون، ممکن است یک میکروکنترلر کوچک در جعبه وجود داشته باشد که این اطلاعات سطح شیر را به یخچال می فرستد. یخچال دارای GSM یا WiFiفعال است. بنابراین اگر متوجه شد که میزان شیر داخل کارتن کم است، یخچال برای شما پیامک ارسال می کند تا یک کارتن شیر جدید بیاورید. یا مستقیماً با فروشگاه دلخواه شما ارتباط برقرار می کند و کارتن(های) بیشتری شیر سفارش می دهد. این اینترنت اشیا در خانه است.همه این داده ها را می توان در ابر ذخیره کرد و توسط الگوریتم های داده های بزرگ تجزیه و تحلیل کرد. بنابراین، ابر متعلق به فروشگاه بزرگ می‌تواند تعداد کارتن‌های شیر را در یک منطقه، شهر یا روستا، تجزیه و تحلیل کند و این موضوع را به شرکت تولیدکننده شیر اطلاع دهد.حوزه های IoT :فناوری های حسگرسیستم های تعبه شدهفناوری های ارتباطیامنیت در شبکه هافناوری ابریتوسعه اپلیکیشن موبایلپردازش کلان داده و آمارماشین لرنینگ