المدونةالفصل الثانيإنترنت الأشياء 1-1مفاهيم إنترنت الأشياء | الوحدة الأولى | الدرس الأول

مفاهيم إنترنت الأشياء | الوحدة الأولى | الدرس الأول

مفاهيم إنترنت الأشياء

مفاهيم إنترنت الأشياء هو عنوان الدرس الأول من الوحدة الأولى التي تحمل اسم “أسس إنترنت الأشياء” من مقرر “إنترنت الأشياء 1 – 1”.

سنتعرف في هذا الموضوع على مفهوم إنترنت الأشياء، وتمييز الكائنات الذكية وتصنيفها، كذلك التعرُّف على تاريخ إنترنت الأشياء، وغيرهم من المحتويات الهامة.

مفاهيم إنترنت الأشياء

مفاهيم إنترنت الأشياء

لذا، قم بقراءة نواتج التعلُّم جيدًا، ثم احرص على مراجعتها والتأكُّد من تحصيل المعلومات الخاصة بها بعد انتهائك من دراسة الموضوع.

نواتج التعلُّم

  • معرفة مفهوم إنترنت الأشياء.
  • تمييز الكائنات الذكية.
  • معرفة تاريخ إنترنت الأشياء.
  • تصنيف تاريخ إنترنت الأشياء.
  • تمييز التطبيقات المُحسَّنة من خلال التقنيات الناشئة.
  • تحديد مكوّنات تطبيق إنترنت الأشياء.

هيا لنبدأ!

ما المقصود بإنترنت الأشياء؟ (What is the Internet of Things?) | مفاهيم إنترنت الأشياء

في العصر الحالي، أصبح بإمكان كل الأجهزة والأشياء من حولك أن تتصل بشبكة الإنترنت، كما تتواصل بسهولة مع أجهزة أخرى، أو أشخاص، ومن ثم الوصول إلى الخدمات التي تعمل على تحسين حياتك.

يشهد العالم تحوّلًا تقنيًا كبيرًا، فقد صار من المُمكِن توصيل طلبات الطعام باستخدام الطائرات دون طيار، 

وقد تم تطوير المستشعرات التي بإمكانك ارتداؤها لمتابعة حالتك الصحية.

يُعرف هذا التقدُّم المتنامي في جميع المجالات باسم إنترنت الأشياء (IoT). 

إن الهدف الرئيس لإنترنت الأشياء هو توصيل الأجهزة المختلفة بشبكات الحاسوب الخاصة أو العامة (مثل شبكة الإنترنت) لتشارك بياناتها، وتتفاعل مع الأشخاص والأشياء الأخرى من حولك.

يساهم إنترنت الأشياء في إحداث تغيُّر جوهري في التقنية، 

كما يتيح للأجهزة المتصلة إدراك البيئة المحيطة وإدارتها وذلك بدمجها بشكل مستقل في شبكة ذكية.

مفاهيم إنترنت الأشياء

مفاهيم إنترنت الأشياء

إنترنت الأشياء (IoT)

هي شبكة من الأجهزة يستطيع كل منها استشعار البيئة المحيطة أو مراقبتها أو التفاعل معها، بالإضافة إلى جمع البيانات وتبادلها.

بإمكانك التعرُّف على المزيد من المعلومات عن مفاهيم إنترنت الأشياء عن طريق الرابط التالي:

إنترنت الأشياء – ويكيبيديا

مفاهيم إنترنت الأشياء

مفاهيم إنترنت الأشياء

عندما تتمكن الأجهزة والمعدات من اكتشاف بيئتها والتحكُّم فيها عن بُعد عبر الشبكة، 

فإنه من الممكن دمج العالم الواقعي والحواسيب وربطهما معًا.

ويُسهِم هذا الدمج في زيادة الإنتاجية والأتمتة، كما يقوم بتخفيض التكاليف في جميع جوانب الحياتية تقريبًا. 

إن هدف إنترنت الأشياء هو توصيل الأجهزة بأنواعها المختلفة وتحويلها إلى أجهزة “إنترنت الأشياء”، 

وبالطبع إنشاء تطبيقات جديدة لاستخدام تلك الأجهزة في الشبكة الذكية وإدارتها.

جهاز إنترنت الأشياء (IoT Device)

هو كائن مادي يتصل بشبكة، ويصبح معروفًا في تلك الشبكة، وبإمكان ذلك الجهاز جمع البيانات ونقلها، 

وكذلك التواصل مع أجهزة إنترنت الأشياء الأخرى ومنصاتها.

الكائنات الذكية (Smart Objects)

الكائنات المتصلة أو الذكية هي كائنات تتبادل البيانات عبر الشبكة.

تحتوي بعض هذه الكائنات على واجهة مُستخدِم بسيطة، كمفتاح التحكُّم بالحرارة، 

في حين تتسم الكثير من تلك الكائنات بالواجهات الأكثر تعقيدًا، 

كتلك الموجودة في السيارات الحديثة أو تطبيقات الهواتف الذكية.

وقد تخلو بعض الكائنات الذكية من واجهة المُستخدِم، حيث تحتوي على مستشعرات ومشغِّلات مستقلة تتفاعل مع بيئتها دون أي تدخل بشري. 

يتعرف المستشعر على بيئته ويقيس القيم الموجودة، ثم يقوم ذلك المشغِّل بتغيير العالم المادي. 

وتنقسم الكائنات الذكية إلى فئتين:

  • كائنات رقمية.
  • كائنات مادية (ملموسة).

تشمل الكائنات الرقمية أجهزة مثل الهواتف الذكية والساعات الذكية وأنظمة الإنذار المنزلية، والتي يتم تصميمها لتتفاعل مع البيئة المحيطة، في حين أن الكائنات المادية هي كائنات واقعية تتطلب إضافة مستشعرات أو مشغِّلات لتصبح كائنات ذكية.

فالأجهزة المنزلية كالثلاجات والمصابيح لا تستخدم البيانات أو تتبادلها إلا إذا تم تحسينها بإضافة مستشعرات ووحدات تحكُّم دقيقة وهوائيات مخصصة لتوصيلها بالعالم الرقمي لإنترنت الأشياء.

مفاهيم إنترنت الأشياء

مفاهيم إنترنت الأشياء

قم بمراجعة محتوى موضوع “مفاهيم إنترنت الأشياء” حتى نهاية هذا القسم من خلال الرابط التالي:

تاريخ إنترنت الأشياء (The History of the Internet of Things) | مفاهيم إنترنت الأشياء

إن فكرة إضافة المستشعرات إلى الأشياء المادية وإتاحة تفاعلها معًا عبر شبكات المعلومات ليست بالجديدة، حيث قام بعض طلبة الجامعات في ثمانينات القرن الماضي بتطوير آلية للتعرُّف عن بُعد على محتويات آلة بيع المشروبات الغازية.

وقد كان استخدام التقنية محدودًا للغاية في تلك الآونة، كما لم تكن هنالك شبكة متاحة، ثم ساهم تطور الشبكات لتشمل أي جهاز حاسب حول العالم، كما ساهم إصدار الشركات للأجهزة برقائق مصغرة ووحدات معالجة مركزية ومستشعرات في تطوير المزيد من التطبيقات التقنية.

كما تطورت شبكة الإنترنت والشبكة العنكبوتية العالمية (WWW) بواسطة شبكة وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة (ARPAnet) التي تأسست عام 1969؛ لتصبح أكبر حجمًا وأكثر تعقيدًا، وتعتمد أساسًا على:

  • بروتوكول الإنترنت (IP).
  • بروتوكول التحكم في النقل (TCP).

ثم قامت الحكومة الأمريكية بإيقاف الدعم عن تلك الشبكة في إبريل، وتم إنشاء إطار عمل مفتوح للاتصال بالشبكة من جميع أنحاء العالم؛ 

مما أدى إلى ظهور شبكة الإنترنت كما هي معروفة اليوم.

ويعتبر عنوان الإنترنت (IP address) أساسًا لهذا العالم المتصل، ويُمثِّل عنوانًا فريدًا خاصًا بكل جهاز على الشبكة، ويمكن للجهاز باستخدام عنوان الإنترنت الاتصال بأجهزة أخرى.

ومن الأمثلة على هذه الأجهزة: 

الهواتف الذكية، الأجهزة اللوحية، أجهزة الألعاب، السيارات، الغسالات، أنظمة الإضاءة، أقفال الأبواب الأمامية، ومحطات بطاقات الائتمان.

يتم تعيين عناوين IP لجميع الأجهزة المتصلة بإنترنت الأشياء، وقد يستخدم عنوان IP عامًا للوصول للجهاز عبر الإنترنت، أو للتعرُّف على ذلك الجهاز على شبكة محلية.

ويحدِّد الجهاز الموجه (Router) هذه الأجهزة بناءً على الطلبات الواردة ويوجه الطلبات والبيانات وفقًا لذلك.

مفاهيم إنترنت الأشياء

مفاهيم إنترنت الأشياء

يدرك أي مُستخدِم للحواسيب المكتبية أن الهواتف الذكية أصبحت ذات قدرات حاسوبية كبيرة في السنوات الأخيرة، وذلك على الرغم من صغر حجمها؛ 

بل إن بعضًا منها أصبح يفوق الحواسيب من حيث السرعة وحجم الذاكرة، كما تمتلك تلك الهواتف مصدرها الخاص للطاقة وهي بطاريتها، ويمكن لهذه الهواتف الاتصال بسهولة بالشبكة اللاسلكية.

يُدمَج في هذه الهواتف العديد من المُستشعرات، مثل:

  • الكاميرا.
  • الميكروفون.
  • نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).
  • مقياس المغناطيسية.
  • مقياس التسارع.
  • الجايروسكوب.
  • مستشعر القرب.
  • مستشعر الإضاءة المحيطة.

وقد أصبح من المُمكِن تحويل جهاز حاسب صغير ذي طاقة معالجة وتخزين محدودة، وبضعة مستشعرات؛ ليصبح جهازًا صغيرًا يمكن دمجه في أشياء مادية أخرى.

كيف بدأ إنترنت الأشياء؟

“في الواقع، فإن عصر إنترنت الأشياء بدأ فعليًا حوالي العام 2008“.

في ذلك الوقت تقريبًا، أصبح هناك المزيد من الأجهزة المتصلة بالإنترنت، وأصبح إنترنت الأشياء حقيقة واقعة.

يعود الفضل في ذلك إلى عالم الحاسوب كيفين أشتون الذي استخدم مصطلح “إنترنت الأشياء” لأول مرة عام 1999 أثناء عمله في شركة كبيرة متعددة الجنسيات، 

حيث تم استخدام هذا المصطلح لوصف مفهوم جديد يتضمن وسوم التتبع وأجهزة الحواسيب المدعّمة بمستشعرات متصلة بالإنترنت، 

والتي بإمكانها جمع البيانات لتحسين عمليات سلسلة التوريد الخاصة بالشركة.

من الضروريّ إدراك أنّ إنترنت الأشياء هو عبارة عن مجموعة من التقنيات والأُطر المترابطة.

فكما أن شبكة الإنترنت تربط بين أجهزة الحاسب والمحتوى، فإن إنترنت الأشياء يربط الأجهزة والبيانات والأشخاص معًا. 

كذلك فإن ازدياد الترابط بين التقنيات والأنظمة، وتسارع عملية جمع البيانات، يُكسب هذا العالم المتصل قوة ويزيده قيمة.

تقود التقنيات الناشئة، مثل: 

إنترنت الأشياء والذكاء الاصطناعي (AI) والروبوتات، التحول الرقمي والذي يتم تعريفه بالثورة الصناعية الرابعة.

ما الذي يفعله إنترنت الأشياء؟ (What the Internet of Things Does?)

ساهم إنترنت الأشياء في تحقيق إنجازات تقنية وإنتاج أنواع جديدة من المنتجات والخدمات. وتكمن أهمية إنترنت الأشياء في إتاحة نقل البيانات المجمّعة – التي تم التوصل إليها – من حيز محدَّد إلى مركز بيانات، ثم إلى جميع أنحاء العالم.

يُمكِن معالجة البيانات بجانب المعلومات الأخرى في موقع مركزي، كذلك من الممكن القيام بهذا الإجراء في الموقع نفسه من خلال مشغل.

فعلى سبيل المثال، يستشعر منظم الحرارة في غرفتك كلًا من درجة الحرارة ودرجة الرطوبة، وتجمع خوارزمية عملية معالجة هاتين القيمتين مع بيانات الطقس في مدينتك، وذلك لتُشغل نظام تكييف الهواء بناءً على خوارزمية الذكاء الاصطناعي، والتي من شأنها التوفير في استهلاك الطاقة.

يحدث كل هذا في الوقت الفعلي ودون أي تدخُّل بشري.

مفاهيم إنترنت الأشياء

مفاهيم إنترنت الأشياء

قم بمراجعة محتوى موضوع “مفاهيم إنترنت الأشياء” بداية من القسم بعنوان “تاريخ إنترنت الأشياء” وحتى نهاية هذه النقطة من خلال الرابط التالي:

يتم تصنيف تطبيقات إنترنت الأشياء إلى 4 مجالات رئيسة:

  1. استهلاكية.
  2. تجارية.
  3. صناعية.
  4. بنية تحتية.

يتم تصنيف الأجهزة القابلة للارتداء والمنازل الذكية في مجال إنترنت الأشياء الاستهلاكية، أما إنترنت الأشياء التجارية فيوجد في المدارس والمكاتب ومحلات البيع بالتجزئة، على الجانب الآخر يتم استخدام تطبيقات إنترنت الأشياء الصناعية على نطاقٍ واسعٍ في المصانع والمزارع وشبكات النقل، أما إدارة الطاقة والمياه فيتم تصنيفها في مجال إنترنت الأشياء في البنية التحتية.

مفاهيم إنترنت الأشياء

مفاهيم إنترنت الأشياء

أصبح إنترنت الأشياء جزءًا لا يتجزأ من الحلول التقنية الحديثة، حيث أصبح يتم دمجه بصورة متزايدة مع التقنيات الأخرى، 

مثل: الذكاء الاصطناعي وعلم الروبوت، والتي يتم توظيفها لتحسين تطبيقات إنترنت الأشياء، أو دعمها بالكائنات الإضافية.

أتاح هذا الأمر تطبيق مجموعة من التقنيات الحالية والناشئة لحل المشكلات الحالية والجديدة بأكثر الطرائق فاعلية.

يوضح الجدول التالي تطبيقات التقنيات الناشئة المُحسَّنة بواسطة تقنيات إنترنت الأشياء:

مكونات تطبيق إنترنت الأشياء (The Components of an IoT Application)

يتكون تطبيق إنترنت الأشياء من أجهزة وبرامج ومكونات بنية تحتية، يعتبر بعضها ضروريًا، بينما يعتمد البعض الآخر على نوع التطبيق نفسه.

المكوِّن الرئيس هنا هو “الشيء أو الكائن”، أي جهاز إنترنت الأشياء الذي يتفاعل مع بيئته بطرائق مختلفة.

قد يحتوي جهاز إنترنت الأشياء على مستشعرات أو مشغلات، ولكن يجب تزويده بمتحكم دقيق مدعَّم بمصدر للطاقة وذاكرة ووحدة اتصال بالشبكة لتبادل البيانات عبر تلك الشبكة، كما تحتوي بعض أجهزة إنترنت الأشياء على شاشات وأزرار للتفاعل مع المٌستخدِم.

تعتبر آلية الاتصال أمرًا بالغ الأهمية، حيث يتم تنفيذها عادةً من خلال بوابات إنترنت الأشياء المتخصصة وبروتوكولات الشبكة المحسَّنة، 

فهي تُمكِّن جهاز إنترنت الأشياء من الاتصال بأجهزة الحوسبة المحلية أو المركزية أو السحابية. قد تكون مجرد أجهزة حاسب بسيطة أو خوادم سحابية في مراكز البيانات الضخمة في دولة أخرى.

يتعامل الخادم مع البيانات المُخزَّنة ليعالجها، ويحدد ما إذا كانت ستُرسل أوامر لإجراءات معينة مرة أخرى إلى جهاز إنترنت الأشياء.

يتم إنشاء تحليلات البيانات لتوفير رؤى مفيدة حول استخدام تطبيق إنترنت الأشياء، وخاصةً عند مشاركة آلاف أو ملايين الأجهزة في بعض الحالات.

مفاهيم إنترنت الأشياء

مفاهيم إنترنت الأشياء

سنتعرف على كافة مكونات تطبيق إنترنت الأشياء بالتفصيل في المواضيع التالية.

قم بمراجعة محتوى موضوع “مفاهيم إنترنت الأشياء” بداية من تصنيف تطبيقات إنترنت الأشياء وحتى نهاية الموضوع من خلال الرابط التالي:

اختبر تحصيلك لمحتوى الموضوع من خلال الرابط التالي:

الواجب الإلكتروني

إلى هنا يكون قد انتهى موضوع “مفاهيم إنترنت الأشياء“، لا تنسوا مراجعة نواتج التعلُّم أعلى المقال، وانتظرونا في الموضوع القادم!

 

روابط هامة

مقررات الفصل الدراسي الثاني

مشاركة المقال عبر:

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *