كيف تُستخدم تقنيات إنترنت الأشياء لبناء شبكات ذكية؟

على مدار السنوات القليلة السابقة أصبحت تكنولوجيا إنترنت الأشياء (IoT) موضوعاً ساخناً مع انتشار التطورات التقنية المرافقة لها، مثل المباني والمدن الذكية والسيارات المتصلة والأجهزة القابلة للارتداء، ولكن تكنولوجيا إنترنت الأشياء في الواقع قديمة نوعاً ما، حيث تم تنفيذ أحد التطبيقات السائدة الموجهة للمستهلكين منذ عام 1982، وكانت عبارة عن آلة بيع ذكية لشركة كوكا كولا تسمح بمعرفة درجة الحرارة ونفاد المنتج تلقائياً.

وإذا تقدمنا بسرعة إلى الوقت الحالي، فإن التقديرات تشير إلى أنه سيتم توصيل نحو 29 مليار جهاز بحلول عام 2030، وسيكون لقطاعات مثل المركبات ذاتية القيادة، والبنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات، وتتبع الأصول والمراقبة والشبكة الذكية، النصيب الأكبر لحالات الاستخدام الشائعة.

أهمية الشبكات المدعومة بأجهزة إنترنت الأشياء

تنبع أهمية الشبكات الذكية المدعومة بأجهزة إنترنت الأشياء في أنها أصبحت ضرورية لكل من المجالات الشخصية والتجارية، حيث يمكنها مساعدة الأشخاص على العيش والعمل بشكل أكثر ذكاءً، فضلاً عن التحكم الكامل في حياتهم.

على سبيل المثال، تؤدي إمكانات إنترنت الأشياء دوراً مهماً في جهود التحول الرقمي، فعندما تُدمج بيانات إنترنت الأشياء مع تكنولوجيا التحليلات المتقدمة والذكاء الاصطناعي يؤدي ذلك إلى إنترنت الأشياء الصناعي (IIoT) التي تظهر تطبيقات لا حصر لها.

حيث نجد أن التغييرات الرئيسية في أجهزة الاستشعار في الفترة الأخيرة أدّت إلى نضوج سريع في سوق إنترنت الأشياء، ما أدّى إلى تسريع مشاريع التحول الرقمي، حيث شهدت عدة تغييرات بارزة، أهمها:

تطور حجم المستشعرات: أدّت التحسينات التكنولوجية إلى إنشاء مستشعرات على نطاق مجهري، ما أدّى إلى ظهور تقنيات مثل الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (Micro-electromechanical systems) اختصاراً (MEMS)، حيث جُعلت هذه المستشعرات صغيرة بما يكفي ليتم دمجها في أماكن فريدة مثل الملابس.
تحسين شبكات الاتصالات: لقد تحسنت تقنيات الاتصال والاتصال بشبكة الإنترنت اللاسلكية، لذلك يمكن لكل نوع من المعدات الإلكترونية تقريباً توفير اتصال بيانات لاسلكي، ما يسمح لأجهزة استشعار إنترنت الأشياء المدمجة في الأجهزة والآلات المتصلة بإرسال واستقبال البيانات عبر الشبكة.
تطور تكنولوجيات تحليل البيانات: تقدّم أجهزة إنترنت الأشياء حجماً هائلاً من البيانات في الوقت الفعلي، ما يتطلب تحليلها للمساعدة على اتخاذ القرارات والرؤى المفيدة. على سبيل المثال، تعمل تقنية معالجة تحليلات التدفق (Stream Analytics) على إدارة البيانات والتحليلات في الوقت الفعلي وجعلها أكثر قيمة.
تحليلات البيانات الضخمة: تعتبر تكنولوجيا إنترنت الأشياء مساهماً رئيسياً في إنشاء البيانات الضخمة، وللحصول على قيمة من هذه البيانات التي تأتي بأنواع مختلفة يجب تحليلها عبر مزيج من أدوات تحليل البيانات الضخمة التي تشمل على سبيل المثال التحليلات التنبؤية والحوسبة السحابية، التي تستخدمها معظم الشركات والمؤسسات للحصول على أكبر قيمة ممكنة من البيانات التي تقدمها أجهزة إنترنت الأشياء.
الذكاء الاصطناعي: من خلال تقديم قيمة مضاعفة لتكنولوجيا إنترنت الأشياء، وذلك باستخدام جميع البيانات من الأجهزة الذكية المتصلة لتعزيز التعلم والذكاء الجماعي (Collective Intelligence)، حيث نجد بعض النماذج الأساسية التي يتم إقرانها في شبكات إنترنت الأشياء مثل التعلم الآلي والتعلم العميق ومعالجة اللغات الطبيعية و الرؤية الحاسوبية.

اقرأ أيضاً: ما هي إنترنت الأشياء؟

عوامل يجب مراعاتها عند بناء شبكة ذكية باستخدام تقنيات إنترنت الأشياء

عند الشروع في استخدام تقنيات إنترنت الأشياء لبناء الشبكات الذكية، هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها، أهمها:

نوع وعدد أجهزة إنترنت الأشياء التي يجب توصيلها.
طبقة الاتصال والبروتوكولات التي يجب استخدامها.
الإجراءات الأمنية التي يجب تنفيذها.
تحليل البيانات وقيمة الأعمال المراد تحقيقها.

بعد التحقق من العوامل أعلاه، ثمة حاجة إلى المكونات أدناه لبناء الشبكة الذكية، وهي:

الأجهزة الذكية: وهي عبارة عن أجهزة متصلة بالإنترنت تستخدم أنظمة مضمنة، مثل المعالجات وأجهزة الاستشعار وأجهزة الاتصال، لجمع البيانات التي تحصل عليها من بيئتها وإرسالها والتعامل معها.
تحليلات البيانات: هي مجموعات من الخدمات والبرامج التي تدمج البيانات المستلمة من أجهزة إنترنت الأشياء المختلفة، وتستخدم تكنولوجيا التعلم الآلي أو الذكاء الاصطناعي لتحليل هذه البيانات واتخاذ قرارات مستنيرة.
السحابة: من خلالها يتم جمع البيانات في الوقت الفعلي وإرسالها حتى يمكن الوصول إليها وتحليلها بسهولة.
واجهة مستخدم رسومية: هي وسيلة للإدارة والتحكم في أجهزة إنترنت الأشياء أو مجموعة من الأجهزة من خلال تطبيق جوال أو موقع ويب.

ما أبرز تقنيات إنترنت الأشياء المستخدمة لبناء الشبكات الذكية؟

بعض الأمثلة على تقنيات إنترنت الأشياء التي يمكنها تمكين الشبكات الذكية هي:

تكنولوجيا إي سيم eSIM: عبارة عن بطاقة سيم (SIM) مضمنة يمكن تنشيطها عن بُعد وتبديلها بين مختلف مشغلي شبكات الهاتف المحمول، ما يُتيح لأجهزة إنترنت الأشياء اتصالاً مرناً وسلساً عبر مناطق وشبكات مختلفة دون الحاجة إلى بطاقات SIM التقليدية.
تكنولوجيا الشبكات اللاسلكية المتداخلة Mesh networks: هي عبارة عن شبكة تُتيح لكل عقدة ترحيل البيانات للعقد الأخرى، ما يؤدي إلى إنشاء نظام موزّع يمكنه توجيه البيانات ديناميكياً عبر مسارات متعددة وزيادة موثوقية الشبكة وقابليتها للتوسع. يمكن استخدام هذه الشبكات لتطبيقات إنترنت الأشياء التي تتطلب وقت استجابة منخفضاً أو نطاقًا ترددياً عالياً أو مرونة في مواجهة الأعطال.
تكنولوجيا شبكات الجيل الخامس 5G: حيث توفّر سرعات أعلى وزمن وصول أقل وقدرة أعلى وموثوقية أكبر من الأجيال السابقة، ويمكن أن تدعم شبكات الجيل الخامس عمليات نشر إنترنت الأشياء الضخمة التي تتطلب نقل البيانات في الوقت الفعلي، مثل المدن الذكية أو المركبات ذاتية القيادة أو الأتمتة الصناعية.
تكنولوجيا الاتصال واي فاي 6 (Wi-Fi 6): هو أحدث معيار لتقنية الشبكة المحلية اللاسلكية (WLAN) التي تعمل على تحسين أداء وكفاءة وأمان شبكات الواي فاي. يمكن لشبكات واي فاي 6 دعم المزيد من الأجهزة المتزامنة على شبكة واحدة، وتقليل التداخل والازدحام، وزيادة عمر البطارية لأجهزة إنترنت الأشياء، وتمكين عمليات نقل البيانات بشكل أسرع.
تكنولوجيا الحوسبة الطرفية Edge computing: تعمل على زيادة قوة الحوسبة عند أطراف شبكة إنترنت الأشياء، ما يقلل من زمن انتقال الاتصال ويحسّن وقت الاستجابة.

خطوات تنفيذ الشبكات الذكية المدعومة بتكنولوجيا إنترنت الأشياء

لا تكفي معرفة كيفية تنفيذ استخدام تقنيات إنترنت الأشياء لبناء شبكة ذكية، ولكن يجب معرفة ما الذي يجب تنفيذه من أجلها، بهذه الطريقة تضمن الشركات أن إنترنت الأشياء ستحسّن من عملها وتفتح إمكانية زيادة كفاءة التكلفة للخدمة أو المنتج، ومن ضمن الخطوات الواجب اتباعها:

1- تحديد أهداف بناء الشبكة الذكية بوضوح.

2- البحث عن حالات الاستخدام التي تم اختبارها.

3- تحديد الأجهزة الصحيحة.

4- اختيار الأدوات المناسبة.

5- اختيار المنصة المناسبة.

6- وضع النماذج الأولية والتنفيذ.

7- جمع البيانات المفيدة.

8- تطبيق تحليلات على المدى الطويل والوقت الفعلي.

9- تطبيق التعلم الآلي.

10- التركيز على الأمن السيبراني.

مَن يستخدم الشبكات الذكية المدعومة بتقنيات إنترنت الأشياء؟

تستخدم العديد من الصناعات شبكات إنترنت الأشياء لفهم احتياجات المستهلك في الوقت الفعلي، وتصبح أكثر استجابة، وتتحسن جودة الآلات، ويتم تبسيط العمليات واكتشاف طرق مبتكرة للعمل كجزء من جهود التحول الرقمي، ومن ضمن هذه القطاعات:

قطاع البيع بالتجزئة

يلتقط بائعو التجزئة بيانات إنترنت الأشياء من القنوات الموجودة بالمتاجر ويطبّقون التحليلات في الوقت الحقيقي لفهم السياق وأنماط السلوك والتفضيلات. على سبيل المثال، غالباً ما يستخدمون أجهزة متصلة بإنترنت الأشياء مثل مستشعرات تتبع المخزون والأرفف الذكية (Smart Shelves) في استراتيجية إنترنت الأشياء الخاصة بهم.

قطاع التصنيع

يمكن لمستشعرات إنترنت الأشياء المتقدمة في آلات المصنع جنباً إلى جنب مع تحليلات البيانات الضخمة والنمذجة التنبؤية، أن تمنع العيوب ووقت التوقف عن العمل، وتحسّن أداء المعدات وتزيد عائد الإنتاج وتعزز تجربة العملاء.

قطاع الرعاية الصحية

تلتقط تقنية إنترنت الأشياء تدفق البيانات في الوقت الفعلي من أجهزة إنترنت الأشياء الطبية (IoMT)، مثل الأجهزة القابلة للارتداء والأجهزة الطبية الأخرى المتصلة للمساعدة على تقديم التشخيص الدقيق وخطط العلاج وتحسين سلامة المرضى ونتائجها وتبسيط تقديم الرعاية.

قطاع النقل والخدمات اللوجستية

يمكن لشبكات إنترنت الأشياء مع معلومات الموقع المدعومة بالتسييج الجغرافي (Geo - Fence) والذكاء الاصطناعي المنتشرة عبر سلسلة القيمة أن توفّر كفاءة وموثوقية أكبر لشركات النقل والخدمات اللوجستية، من خلال إدارة وتتبع ومراقبة المركبات المتصلة والشحن والأصول المتنقلة الأخرى في الوقت الفعلي.

القطاع الحكومي

تُستخدم الشبكات الذكية المدعومة بتكنولوجيا إنترنت الأشياء لمعالجة العديد من مشكلات العالم الحقيقي، مثل الازدحام المروري، وإشراك المواطنين، والسلامة العامة والأمن، والمصابيح الذكية وعدادات المياه الذكية.