ما هي إنترنت الأشياء؟

على الرغم من أن العديد من الدراسات والأبحاث تشير إلى إنترنت الأشياء باعتبارها مستقبل التواصل العالمي، وربما حتى ثورة صناعية جديدة، إلا أن المفهوم يظل ضبابياً لدى معظم الناس، لا سيما أن اسمه يشير بشكل غامض إلى محتواه. لذا، يأخذكم هذا المقال في رحلة للتعرف على ماهية إنترنت الأشياء وأهم ميزاتها، وأبرز تطبيقاتها الحالية والمستقبلية.

"في القرن القادم، سترتدي الأرض جلداً إلكترونياً، وستستخدم الإنترنت كسقالة لدعم ونقل أحاسيسها"، هذا ما توقعه الباحث الأميركي نايل جروس، رئيس قسم علم الاجتماع في كلية كولبي بالولايات المتحدة، في نهاية التسعينيات. حسناً، يبدو أن نبوءة جروس تتحقق تدريجياً مع التطور المتسارع في تقنيات الاتصال وتبادل المعلومات. وكما يتكون الجلد الحقيقي من ملايين الخلايا المتصلة ببعضها البعض، والتي تنقل المعلومات عن العالم الخارجي وتستشعر البرودة والحرارة والألم والضغط، وتعمل كدرع لمنع اختراق الجسم، فإن الجلد الإلكتروني يتكون من ملايين الأجهزة المتصلة التي تعمل كشبكة ذكية تجمع وتتشارك المعلومات والبيانات بلا توقف، لتقوم بمهام كانت حكراً طوال التاريخ على البشر، مثل التحليل والتنبؤ واتخاذ القرارات. هذه الشبكة -أو المفهوم التكنولوجي- يطُلق عليها: إنترنت الأشياء (Internet Of Things- IOT).

ماذا تعني "الأشياء"؟

ببساطة، "الأشياء" هي كل الأجهزة التي يمكنها التواصل معاً عن طريق الإنترنت، والتي يمكنها -ويسُمح لها- بجمع وتبادل المعلومات، وتوليد البيانات ومعالجتها، بهدف تحسين عملية اتخاذ القرار وأتمتة العمليات، مثلما تفعل أنظمة الطوارئ الطبية المعتمدة على أجهزة مراقبة الحالة الصحية، والتي قد ترسل إلى الطبيب أو تتصل بالطوارئ تلقائياً عندما تكتشف تغيرات مفاجئة في جسد المريض.

وتضم هذه الشبكة الافتراضية -التي من المتوقع أن يصل عدد أجهزتها هذا العام إلى 20.4 مليار جهاز- على سبيل المثال لا الحصر: مكبرات الصوت، والكاميرات، ومستشعرات الحرارة، وأجهزة التلفاز، وأجهزة الرعاية الصحية التي تستخدم تقنية الوقت الفعلي مثل أجهزة رسم القلب ومقاييس الضغط وتطبيقات اللياقة البدنية، والسيارات الذكية.

ولا يتوقف الأمر على الأجهزة الإلكترونية أو الصناعية؛ إذ تشمل القائمة كل "شيء" آخر يمكن جعله متصلاً بالإنترنت عن طريق وضع شريحة معالجة داخله، مثل المصابيح الذكية، وحتى الحيوانات والأشجار. علاوة على ذلك يتحول البشر أنفسهم إلى "أشياء" عندما يرتدون ملابس أو إكسسوارات يمكنها استشعار أجسامهم، ونقل البيانات منها، مثل الساعات والنظارات الذكية.

تاريخ مصطلح "إنترنت الأشياء"

تجدر الإشارة هنا إلى أن مصطلح "إنترنت الأشياء" ظهر لأول مرة عام 1999، على يد رجل الأعمال البريطاني كيفن أشتون، وهو أحد مؤسسي مركز أوتو آيدي (Auto-ID Center) التابع لجامعة إم آي تي، وكان ضمن الفريق الذي ساعد في تطوير تقنية تحديد الهوية بموجات الراديو (RFID)، التي تعتمد على وجود جهاز يحتوي على شريحة سيلكون وهوائي، بحيث يتمكن من استقبال وإرسال البيانات من أي "شيء" سواء كان إنساناً أو حيواناً أو آلة.

وهناك عاملان أساسيان ساهما في تطور إنترنت الأشياء:

أولاً: التغييرات التي شهدتها أجهزة الاستشعار خلال العقد الأخير وتصغير أحجامها إلى درجة مكّنت من وضعها داخل الساعات والملابس.
ثانياً: تطور الاتصالات اللاسلكية بحيث تتمكن هذه الأجهزة من إرسال البيانات التي جمعتها إلى برامج معالجة متخصصة لتحليلها، وإرسال النتيجة خلال الوقت الفعلي إلى الأطراف المعنية سواء أكانوا بشراً أم أجهزة أخرى.

ما أهمية "إنترنت الأشياء"؟

تكمن أهمية هذه التكنولوجيا في تمتعها بـ 3 ميزات أساسية:

1. التواصل دون تدخل بشري

تستطيع هذه "الأشياء/الأجهزة" على التواصل والتفاهم مع بعضها البعض دون الحاجة إلى تدخل بشري، عن طريق استخدام تقنية اتصال آلة بآلة (Machine to Machine) لنقل البيانات. وعلى سبيل المثال، تستخدم بعض شركات الطاقة عدادات ذكية يمكنها جمع بيانات الطاقة التي استهلكها عميل وإعداد الفواتير تلقائياً، دون الحاجة لإرسال موظف لقراءة العدادات، فتضمن دقة وسرعة العملية.

2. الاستفادة من تقنيات الذكاء الاصطناعي

تستطيع هذه "الأشياء" على استخدام أدوات الذكاء الاصطناعي والتعلم العميق لتطوير أدائها. وكانت شركة فارنيل البريطانية المتخصصة في خدمات تصميم وإصلاح النظم الإلكترونية قد نشرت، قبل أيام، نتائج دراسة استقصائية أجرتها، تشير إلى أن تقنيات الذكاء الاصطناعي تُستخدم في ما يقرب من نصف تطبيقات إنترنت الأشياء (49%)، حيث احتلت التطبيقات التي تستخدم التعلم الآلي المرتبة الأولى من حيث الاستخدام (28%)، تليها تطبيقات الذكاء الاصطناعي المعتمدة على السحابة الإلكترونية (19%).

وأشارت الدراسة إلى أنه على الرغم من استمرار اندماج الأجهزة الذكية -مثل أجهزة أمازون إيكو وأجهزة جوجل هوم- في الحياة اليومية -مما يدل على تزايد اعتماد المستهلكين على إنترنت الأشياء- إلا أن عام 2019 شهد تحولاً طفيفاً إلى التركيز على الأتمتة الصناعية والمدن الذكية، حيث تتحول المزيد من المنشآت الصناعية إلى التشغيل الآلي الكامل أو شبه الآلي، وزيادة الاستثمار في تقنيات الصيانة التنبؤية لتقليل أوقات تعطل الإنتاج.

3. التحرر من القيود المكانية

فكما ذكرنا في المثال السابق وكما سنذكر في الأمثلة التالية: يمكن للإنسان التحكم وإدارة ومراقبة العديد من الأشياء عن بعد، دون الحاجة للتواجد في نفس مكانها.

ما هي مكونات إنترنت الأشياء وكيف تعمل؟

بعيداً عن المصطلحات التقنية التي قد تعقد أمر معرفة آلية عمل إنترنت الأشياء، علينا قبل التعرف على آلية عمل إنترنت الاشياء التعرف إلى أمرين اثنين:

ما هي مكونات إنترنت الأشياء؟
كيف يتم جمع البيانات ونقلها وتحليلها والتصرف بناءً عليها؟

يتألف أي نظام من أنظمة إنترنت الأشياء من أربعة مكونات أساسية وهي:

المستشعرات/الأجهزة.
وسائل الاتصال.
معالجة البيانات.
واجهة المستخدم.

المستشعرات/ الأجهزة

المستشعر أو الجهاز هو الأداة المسؤولة عن جمع البيانات من المحيط، فقد يكون المستشعر هو جهاز يقيس درجة حرارة الغرفة، أو كاميرا تسجل فيديو يُرسل إلى السحابة، وفي أنظمة النقل قد يكون المستشعر بطاقة سيم مزودة بنظام تحديد المواقع العالمي GPS الذي يرسل بيانات الموقع إلى السحابة.

وإن نظرنا من حولنا، نجد أن هناك مليارات المستشعرات سواء تلك التي نتخدمها على صعي شخصي أو في المصانع والمنازل وغيرها من الأماكن.فمثلاً، الهواتف الذكية هي أجهزة تحمل الكثير من المستشعرات، من متتبعات اللياقة البدنية إلى جهاز تحديد المواقع العالمي GPS، وكذلك الأمر بالنسبة للسيارات التي تحتوي على الكثير والكثير من المعدات، من مقاييس درجة الحرارة إلى أجهزة تحديد الموقع وغيرها.

وعلى المستوى الصناعي، تستخدم المصانع مستشعرات وحساسات إنترنت الأشياء لضمان سير العملية الإنتاجية وفق ما هو مخطط له، ولتسهيل عمليات الأتمتة والتدخل في اللحظات المناسبة، ما يسهم في اختصار الوقت والأيدي العاملة وتقليل المخاطر.

كل ما ذكرناه آنفاً، هو العملية التي يتم من خلالها جمع البيانات، وبعد عملية الجمع، لا بد من أن تذهب البيانات إلى مكان ما.

التوصيل

بعد جمع المستشعرات للبيانات، ينبغي إرسالها إلى مكانٍ ما، وهنا يأتي دور التوصيل. المكون الأساسي الآخر في أي نظام إنترنت أشياء. يمكن أن تتصل المستشعرات التي تقوم بجكع البيانات بالسحابة بالعديد من الطرق ومنها:

الهواتف المحمولة (المزودة ببطاقات سيم).
الواي فاي.
البلوتوث.
بطريقة سلكية (الإيثرنت).

ولا تعد الطريقة التي تتصل بها المعدات بالسحابة على درجةٍ من الأهمية، بل ما يهم في هذه المرحلة هو وصول البيانات التي تم تجميعها بواسطة المستشعرات أو الأجهزة إلى السحابة، وموصلية هذه الأجهزة مع السحابة، وهذا يحيلنا إلى المرحلة التالية من مكونات إنترنت أشياء: المعالجة.

معالجة البيانات التي تصل السحابة

مع وصول البيانات إلى السحابة، من المهم أن تعالجها البرمجيات بطريقةٍ ما، ففي مثال مقاييس درجة الحرارة الذكية مثلاً، يتم التحقق مما إذا كانت درجات الحرارة واقعة ضمن المجال المسموح به من درجات الحرارة، وفي السيارات المزودة بأجهزة تحديد المواقع يتم تحديد موقع السيارة من خلال البيانات.

بعد تحليل البيانات، تقوم البرمجيات بإرسال تعليمات إلى المستشعرات أو الأجهزة بما يتوافق مع هذه الأجهزة ووظيفتها. على سبيل المثال، إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جداً، ستكون التعليمات المرسلة إلى الجهاز تنص على زيادة درجة حرارة الغرفة، في حال كنت تستخدم جهازاً بإمكانه إجراء عملية ضبط وتعديل لدرجة الحرارة.

يمكن أن تحتاج بعض العمليات إلى تدخل المستخدم البشري، وهذا يقودنا إلى المرحلة الرابعة والأخيرة من آلية عمل إنترنت الأشياء: واجهة المستخدم.

واجهة المستخدم

لا يمكن تنفيذ بعض الأعمال دون التدخل البشري، واعتماداً على معدات إنترنت الأشياء فحسب، فمثلاً حتى لو رصدت كاميرا المراقبة المتصلة بنظام إنترنت الأشياء دخيلاً إلى منزلك، لن تتمكن الكاميرا أو النظام برمته من فعل الكثير.

يمتلك كل نظام إنترنت أشياء واجهة مستخدم للتدخل البشري من نوع ما، وقد تكون واجهة المستخدم هذه عبارة عن موقع إلكتروني يمكنك تسجيل الدخول إليه للاطلاع على البيانات التي جمعتها المستشعرات، فمثلاً، لدى نشر المعدات الزراعية التي تعتمد أنظمة إنترنت الأشياء، يمكن الدخول إلى أحد المواقع التي تتصل بها هذه الأجهزة والاطلاع على بعض البيانات، كمستويات الرطوبة ودرجات الحرارة، ومعلومات تتعلق بالتربة.

أي لا يقتصر الأمر على إشعارات تتلقاها بالبيانات التي جمعتها الأجهزة، فبالاعتماد على الأجهزة التي تستخدمها، تمكنك هذه الأجهزة من إنجاز مهام عن بعد. فقد تتمكن من تغيير درجة الحرارة اعتماداً على واجهة المستخدم، وهذا أمر تمكنك منه مقاييس درجة الحرارة الذكية عبر تطبيق يمكن تنزيله على هاتفك الذكي، فقبل أن تصل منزلك يمكنك أن تشغل مدفأتك وأنت في طرقك إلى المنزل.

وعلى الرغم من أهمية واجهة المستخدم، إلا أن بعض المهام يمكن إنجازها بشكل مؤتمت اعتماداً على المستشعر والجهاز الذي تستخدمه. فقد يتمكن مقياس درجة الحرارة من ضبطها في المنزل أوتوماتيكياً وفقاً للإعدادات التي ضبطتها. كما أنه يمكن لأجهزة الإنذار أن ترسل تنبيهاً إلى السلطات الموكلة بتنفيذ القانون في حال التقطت كاميرات الأمن دخيلاً.

أمثلة على إنترنت الأشياء

تنتشر إنترنت الأشياء في العديد من مفاصل حياتنا اليومية وأهمها:

المنازل الذكية: لا يمكن القول عن منزل أنه ذكي دون أن تعتمد المعدات والأجهزة الموجودة فيه إنترنت الأشياء. وعلى الرغم من تكلفتها المرتفعة مقارنةً بالمنازل العادية، إلا أن المنازل الذكية تعد بثورة في مجال المنازل والأثاث، سواء على مستوى الراحة أو الأمان أو توفير الوقت.
الأجهزة القابلة للارتداء: تعتمد الأجهزة القابلة للارتداء على جمع بيانات عن مقاييس محددة للمستخدم، وتغطي هذه الأجهزة طيفاً واسعاً من المجالات، من أجهزة تتبع اللياقة البدنية ومتطلبات صناعة الترفيه.
السيارات المتصلة: تركز على تحسين وظائف الإنترنت في السيارات للحصول على تجربة مثالية للسائقين والركاب.
الإنترنت الصناعية: تعمل هذه التكنولوجيا والتي تُسمى أيضاً بإنترنت الأشياء الصناعية، على دعم العمليات الصناعية بالمستشعرات والحساسات والبرمجيات وتحليلات البيانات الكبيرة، بغرض التوصل إلى إنتاج آلات فعالة.
المدن الذكية: سيكون تطبيق إنترنت الأشياء في مجال المدن الذكية مفصلاً أساسيّا للتوصل إلى تطبيقها، حيث سيطال تطبيق تكنولوجيا إنترنت الأشياء جميع المرافق، من النقل إلى توفير الموارد وغيرها.
إنترنت الأشياء في الزراعة: يحصل المزارعون باستخدام إنترنت الأشياء على البيانات المطلوبة التي تمكنهم من اتخاذ التدابير والإجراءات اللازمة لزيادة غلتهم من المحاصيل، حيث تمدهم البيانات بالمعلومات اللازمة عن المواد الغذائية وغيرها التي يحتاجها النبات.
قطاع تجارة التجزئة: تتيح إنترنت الأشياء لتجار التجزئة التواصل مع العملاء وتحسين تجربتهم.
مشاركة الطاقة: حيث يعد استخدام إنترنت الأشياء بقفزة في كفاءة استخدام الطاقة وفي هذا المجال سيتم الاعتماد على سلوك المستخدم تجاه الكهرباء وموارد الطاقة لتحسين التجربة ورفع الكفاءة.
إنترنت الأشياء في قطاع الرعاية الصحية: حيث ستتم الاستفادة من إنترنت الأشياء في تحسين الخدمات الصحية المقدة للمرضى، وتحسين التنبؤ بالأمراض والكشف عنها مبكراً.
تربية الدواجن والماشية: ستمكن البيانات التي يتم جمعها عن الماشية والقطعان المربين من تتبع حالتها الصحية وخفض النفقات المرافقة لنفوقها الكبير ورعايتها الصحية.

تطبيقات إنترنت الأشياء

تتراوح تطبيقات إنترنت الأشياء بين أمور بسيطة مثل طبق البيض الذكي، الذي ينبهك إلى أن البيض في منزلك أوشك على النفاد، إلى تطبيقات غاية في التعقيد مثل المدن الذكية التي تستخدم أجهزة الاستشعار والأضواء والعدادات لجمع البيانات وتحليلها، لتحسين البنية التحتية والمرافق العامة والخدمات.

ومن التجارب الرائدة في استخدام إنترنت الأشياء في العالم العربي، كان استخدام شركة الشارقة للبيئة في الإمارات العربية المتحدة، منذ عام 2016، حاوياتِ تدمير نفايات متصلة بالإنترنت تعمل بالطاقة الشمسية، ومزوّدة بأجهزة استشعار، لرصد وقياس مستوى المواد بداخلها، وإرسال إشارات إلى مركز التحكم في الشركة عند الحاجة إلى تفريغها. كما تعمل الألواح الشمسية بها على إمداد آلة ضغط داخلية بالطاقة، لضغط المواد وتقليص حجمها ورفع قدرة الحاويات من النفايات إلى خمسة أضعاف قبل الحاجة إلى تفريغها.

أما استخدام الطائرات المسيرة في عمليات الشحن، فهو أبرز المشروعات التي تعمل شركة أمازون على تطويرها حالياً تحت اسم "أمازون برايم إير"، حيث يفترض أن تسلم الطائرات المسيرة الشحنات للعملاء في غضون 30 دقيقة من الطلب. كما طورت العديد من الشركات بالفعل أنظمة مراقبة للمؤشرات الحيوية يمكن ارتداؤها، مثل ساعات شركة آبل الذكية، وسوار المعصم الذي طورته شركة (كير بريديكت CarePredict) الأميركية الذي يتتبع التغيرات البسيطة في الأنماط السلوكية لكبار السن التي تسبق السقوط وسوء التغذية والاكتئاب، والذي يمكنه أيضاً إرسال إشارات استغاثة سريعة.

تطبيق عملي في الحياة اليومية

يمكن شرح تأثير إنترنت الأشياء في حياتك عن طريق تخيل التالي: تستيقظ صباحاً بواسطة منبه ذكي يمكنه تحديد الحالة المرورية الحالية وحالة الطقس لتحديد أنسب موعد لإيقاظك، وتتجه لعملك بسيارة ذاتية القيادة لديها القدرة على اختيار أقل الطرق ازدحاماً واستكشاف المشكلات الموجودة في الطريق وتحديد أي عطل مفاجئ قد يحدث لها والتواصل مع الشركة المنتجة لإصلاحه فوراً. وخلال وجودك في العمل تكتشف أجهزة الاستشعار وجود أعطال وشيكة في أجهزة معينة فتنبهك قبل أن يتعطل الإنتاج، وربما يزورك شخص أثناء غيابك فتفتح له الباب بواسطة هاتفك الذكي.

وقبل عودتك من العمل تنبهك الثلاجة إلى نفاد طعام معين، فتتواصل مع متجر إلكتروني يقوم بتوصيل طلبك إلى المنزل بطائرة مسيرة ويمكنك تتبع طلبك حتى يصل، كما يمكنك التحكم في نظام التبريد والتهوية في المنزل قبل أن تصل إليه، ثم تذهب بعد ذلك إلى صالة تمارين رياضية فتخبرك ساعتك الذكية أو السوار الموجود حول معصمك بمؤشراتك الحيوية وكمية الطاقة التي بذلتها، وتنبه طبيبك في حالة تعرضك لخطر مفاجئ. وفي المساء يمكن للمصابيح الذكية أن تستخدم أجهزة الاستشعار فلا تضيء سوى الغرف التي يدخلها الأشخاص، كما يمكنك التحكم في شدة الإضاءة أو لونها عن طريق هاتفك الذكي.

هذه التطبيقات لم تعد ضرباً من الخيال العلمي، بل إن غالبيتها العظمى موجودة بالفعل وإن كانت في صور أولية وغير متكاملة بعد. فأجهزة مثل أمازون إيكو وجوجل هوم التي أشرنا إليها سابقاً تقوم بالعديد من هذه المهام التي تُعرف بأتمتة المنازل الذكية، بما فيها التحكم في الضوء والحرارة والكاميرات وأنظمة الأمن وتوفير الطاقة داخل المنزل. كما أن السيارات ذاتية القيادة هي مضمار التنافس الأساسي بين كبرى الشركات في العالم، ويكفي إلقاء نظرة على التجارب التي تقوم بها شركات مثل تسلا وليفت.

إن مجرد تخيل وصول هذه الأنظمة إلى مرحلة التكامل يمكن أن يعطينا لمحة عن أهمية إنترنت الأشياء وكيف يمكنها تغيير حياة البشر في المستقبل القريب.