IoT là gì? Internet of things và ứng dụng trong thực tiễn?

Trong thời buổi công nghiệp hóa - hiện đại hóa thì chúng ta không thể phủ nhận sự phát triển mạnh mẽ của kết nối mạng Internet. Giờ đây bất kể từ thôn bản nhỏ nhất cho tới các thành phố đều được phủ sóng mạng Internet 3G - 4G, nhiều thành phố lớn ở Việt Nam còn đang thử nghiệm sóng mạng 5G hứa hẹn trong thời gian sớm sẽ đi vào hoạt động.

Tận dụng sự phát triển này mà các nhiều kỹ sư mạng đã mở ra khái niệm Internet vạn vật, về cơ bản thì họ muốn kết nối tất cả các thiết bị trên thế giới vào mạng Internet để có thể kiểm soát, thu thập thông tin, v.v.

Bạn hãy thử nghĩ xem sau khi chúng ta rời khỏi nhà đi làm, chợt nhớ ra chưa tắt lò vi sóng chẳng hạn, thầm nghĩ nếu không về tắt nhanh thì có thể cháy nhà => Lúc này nếu "Internet vạn vật" được ứng dụng, chắc chắn sẽ giúp bạn tắt lò vi sóng chỉ trong một nút bấm, đơn giản là cái lò vi sóng ấy được kết nối mạng và bạn có thể điều khiển nó từ xa qua smartphone hay máy tính.

Vậy Internet of Things là gì? Ứng dụng của nó trong đời sống như thế nào và chúng ta sắp được tiếp cận với loại công nghệ này hay chưa? Hãy cùng tìm hiểu tất cả những điều cần biết về IoT trong bài viết này nhé!

Bài viết này được đăng tại [free tuts .net]

1. Internet of Things là gì?

Internet of Things (IoT) tạm dịch là "Internet vạn vật" đề cập đến việc hàng tỷ thiết bị vật lý trên khắp thế giới được kết nối với mạng Internet, tất cả đều được thu thập và chia sẻ dữ liệu. Nhờ sự xuất hiện của chip máy tính siêu rẻ và sự phổ biến của mạng không dây (3G, 4G, 5G, WiFi), con người có thể biến bất cứ thứ gì từ thứ nhỏ “như viên thuốc” đến thứ lớn “như máy bay” thành một phần của IoT.

Việc thêm cảm biến và kết nối tất cả các đối tượng khác nhau này sẽ tăng thêm mức độ thông minh kỹ thuật số, cho phép chúng giao tiếp dữ liệu thời gian thực mà không cần đến con người. Internet of Things đang làm cho cấu trúc của thế giới xung quanh chúng ta trở nên thông minh và phản ứng nhanh hơn, hợp nhất vũ trụ kỹ thuật số và vật lý.

2. Ví dụ về thiết bị Internet of Things

Khá nhiều đối tượng vật lý có thể chuyển đổi thành thiết bị IoT nếu có thể được kết nối với internet, từ đó ta có thể điều khiển nó hoặc truyền thông tin dữ liệu.

Bóng đèn có thể được bật bằng ứng dụng từ điện thoại thông minh là thiết bị IoT đơn giản nhất, cũng như cảm biến chuyển động (Motion sensors) hoặc điều hòa thông minh trong văn phòng của bạn, đèn đường được kết nối kết nối mạng để có thể điều khiển nó qua Internet.

Một thiết bị IoT có thể nhỏ bé như đồ chơi trẻ em hoặc to lớn như một chiếc xe tải không người lái.

Một số vật thể lớn có thể chứa đầy những thành phần có thiết bị IoT nhỏ hơn, chẳng hạn như một động cơ phản lực hiện chứa hàng nghìn cảm biến thu thập dữ liệu để đảm bảo rằng nó đang hoạt động hiệu quả.

Ở quy mô lớn hơn, các dự án thành phố thông minh đang dự định lấp đầy toàn bộ các khu vực bằng các cảm biến để giúp chúng ta hiểu và kiểm soát môi trường.

Thuật ngữ IoT chủ yếu được sử dụng cho các thiết bị mới, có thể giao tiếp mạng Internet độc lập với hành động của con người. Vì lý do này, PC / Laptop hay điện thoại thông minh thường không được coi là thiết bị IoT mặc dù chúng được nhồi nhét đủ loại cảm biến.

Một chiếc SmartWatch hoặc thiết bị theo dõi sức khỏe đeo tay (fitness band), hay những thiết bị thông minh đeo trên người khác đều có thể được tính là thiết bị IOT.

3. Lịch sử của Internet of Things

Ý tưởng thêm cảm biến và trí thông minh vào các vật thể cơ bản đã được thảo luận trong suốt những năm 1980 và 1990 (thậm chí còn sớm hơn thế), nhưng ngoài một số dự án ban đầu (ví dụ như máy bán hàng tự động kết nối internet) thì tiến độ diễn ra rất chậm chỉ vì công nghệ chưa sẵn sàng. Các con chip quá lớn và cồng kềnh, không có cách nào để các đối tượng giao tiếp hiệu quả.

Cần phải có những bộ vi xử lý rẻ và tiết kiệm điện để áp dụng khiến các thiết bị hoạt động hiệu quả, tiết kiệm chi phí để kết nối hàng tỷ thiết bị.

Việc sử dụng card RFID - các chip năng lượng thấp có thể giao tiếp không dây đã giải quyết được một số vấn đề này, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của internet băng thông rộng và mạng di động + không dây. Việc áp dụng IPv6 sẽ cung cấp đủ địa chỉ IP cho mọi thiết bị trên thế giới (thậm chí là cả thiên hà rộng lớn), một bước cần thiết để IoT mở rộng quy mô.

Xem thêm: Cách xem địa chỉ IP và khắc phục lỗi thường gặp

Kevin Ashton đã đặt ra cụm từ 'Internet of Things' vào năm 1999, mặc dù phải mất ít nhất một thập kỷ nữa để công nghệ này bắt kịp tầm nhìn.

Thêm card RFID vào các thiết bị đắt tiền để theo dõi vị trí của chúng là một trong những ứng dụng IoT đầu tiên.

Ngày nay chi phí thêm cảm biến và kết nối internet cho các đối tượng tiếp tục giảm, các chuyên gia dự đoán rằng một ngày nào đó, chức năng cơ bản này có thể chỉ tốn 10 cents (~2500VNĐ), giúp cho việc kết nối gần như mọi thứ với internet.

4. Internet of Things lớn như thế nào?

Lớn và ngày càng lớn hơn - hiện nay đã có nhiều thứ được kết nối Internet trên thế giới.

Công ty phân tích công nghệ IDC dự đoán rằng tổng cộng sẽ có 41,6 tỷ thiết bị IoT được kết nối vào năm 2025 hay còn gọi là "mọi thứ". Nó cũng cho thấy thiết bị công nghiệp và ô tô là những đại diện cho cơ hội lớn nhất của "những thứ được kết nối", cùng với đó thì các thiết bị dành cho nhà thông minh và thiết bị đeo được cũng có tiềm năng phát triển rất mạnh mẽ trong thời gian tới.

Một nhà phân tích công nghệ khác, Gartner dự đoán rằng lĩnh vực doanh nghiệp và ô tô sẽ chiếm 5,8 tỷ thiết bị trong năm 2020, tăng gần gấp đôi so với năm 2019.

Đồng hồ thông minh, thiết bị an ninh có thể phát hiện kẻ xâm nhập và camera web sẽ là ứng dụng lớn thứ hai của các thiết bị IoT. Tự động hóa tòa nhà như chiếu sáng và kết nối sẽ là lĩnh vực phát triển nhanh nhất, tiếp theo là ô tô (ô tô được kết nối) và chăm sóc sức khỏe (theo dõi các bệnh mãn tính).

5. Lợi ích của Internet of Things cho người tiêu dùng là gì?

IoT hứa hẹn sẽ làm cho môi trường của chúng ta bao gồm nhà cửa, văn phòng và xe cộ - thông minh hơn, dễ đo lường và hoạt bát hơn. Các loa thông minh như Echo của Amazon và Google Home giúp bạn phát nhạc, đặt hẹn giờ hoặc lấy thông tin dễ dàng hơn. Hệ thống an ninh gia đình giúp bạn dễ dàng theo dõi những gì đang diễn ra bên trong và bên ngoài, hoặc nhìn thấy và nói chuyện với khách tới nhà từ xa.

Trong khi đó, chiếc điều hòa thông minh có thể tự động sưởi ấm ngôi nhà trước khi chúng ta trở về, bóng đèn thông minh có thể tự động bật tắt khi ta không sử dụng để tiết kiệm năng lượng.

6. Internet of Things và ngôi nhà thông minh

Ngôi nhà mà Alexa đã xây dựng: Một buổi giới thiệu của Amazon ở London vào năm 2017

Đối với người tiêu dùng, nhà thông minh có lẽ là nơi họ có khả năng tiếp xúc với những thứ hỗ trợ internet và đó là một lĩnh vực mà các công ty công nghệ lớn (đặc biệt là Amazon, Google và Apple) đang cạnh tranh gay gắt.

Rõ ràng nhất trong số này là loa thông minh như Echo của Amazon, ngoài ra còn có phích cắm thông minh, bóng đèn, máy ảnh, điều hòa và tủ lạnh thông minh được chế tạo nhiều.

7. Vấn đề bảo mật của Internet of Things?

Bảo mật là một trong những vấn đề lớn nhất với IoT. Trong nhiều trường hợp, các cảm biến này đang thu thập dữ liệu cực kỳ nhạy cảm - chẳng hạn như những gì bạn nói và làm trong nhà của mình. Giữ an toàn cho dữ liệu thông tin cá nhân là điều quan trọng đối với niềm tin của bất kỳ người tiêu dùng nào.

Nhưng cho đến nay hồ sơ theo dõi bảo mật của IoT rất kém. Quá nhiều thiết bị IoT cung cấp thông tin cơ bản về bảo mật, chẳng hạn như mã hóa dữ liệu khi truyền và ở trạng thái nghỉ.

Tin tặc hiện đang tích cực nhắm mục tiêu vào các thiết bị IoT như bộ định tuyến và webcam vì sự thiếu bảo mật vốn có của chúng khiến chúng dễ dàng xâm nhập, tạo thành các mạng botnet khổng lồ.

Các chính phủ ngày càng lo lắng về những rủi ro này. Chính phủ Vương quốc Anh đã xuất bản hướng dẫn riêng của mình về vấn đề bảo mật của các thiết bị IoT dành cho người tiêu dùng.

IoT thu hẹp khoảng cách giữa thế giới kỹ thuật số và thế giới vật lý, có nghĩa là việc xâm nhập vào thiết bị có thể gây ra những hậu quả nguy hiểm trong thế giới thực. Việc xâm nhập vào các cảm biến kiểm soát nhiệt độ trong một trạm điện có thể đánh lừa các nhà điều hành đưa ra một quyết định thảm khốc; điều khiển một chiếc xe không người lái cũng có thể gây ra thảm họa.

8. Internet vạn vật và dữ liệu

Một thiết bị IoT có thể sẽ chứa một hoặc nhiều cảm biến mà nó sẽ sử dụng để thu thập dữ liệu. Những gì các cảm biến đó đang thu thập sẽ phụ thuộc vào từng thiết bị và nhiệm vụ của nó.

Cảm biến bên trong máy móc công nghiệp có thể đo nhiệt độ hoặc áp suất; camera an ninh có thể có cảm biến độ gần cùng với âm thanh và video, trong khi trạm thời tiết tại nhà của bạn có thể sẽ có cảm biến độ ẩm. Tất cả dữ liệu cảm biến này và nhiều hơn nữa - sẽ phải được gửi đi đâu đó. Điều đó có nghĩa là các thiết bị IoT sẽ cần truyền dữ liệu và sẽ thực hiện điều đó qua Wi-Fi, 4G, 5G và hơn thế nữa.

Nhà phân tích công nghệ IDC tính toán rằng trong vòng 5 năm tới, các thiết bị IoT sẽ tạo ra 79,4 zettabyte dữ liệu. IDC cho biết một số dữ liệu IoT này sẽ "nhỏ và nhanh" - một bản cập nhật nhanh chóng như đọc nhiệt độ từ cảm biến hoặc đọc từ đồng hồ thông minh. Các thiết bị khác có thể tạo ra một lượng lớn lưu lượng dữ liệu, chẳng hạn như camera giám sát video.

IDC cho biết lượng dữ liệu do các thiết bị IoT tạo ra sẽ tăng nhanh trong vài năm tới. Phần lớn dữ liệu được tạo ra bởi giám sát video, nhưng các mục đích sử dụng công nghiệp và y tế khác sẽ tạo ra nhiều dữ liệu hơn theo thời gian.

Nó cho biết máy bay không người lái cũng sẽ là động lực lớn trong việc tạo dữ liệu bằng camera. Nhìn xa hơn, ô tô tự lái cũng sẽ tạo ra một lượng lớn dữ liệu cảm biến phong phú bao gồm âm thanh và video cũng như dữ liệu cảm biến ô tô chuyên dụng hơn.

9. Internet of Things và 5G kết nối, chia sẻ dữ liệu như thế nào?

Các thiết bị IoT sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để kết nối và chia sẻ dữ liệu, mặc dù hầu hết sẽ sử dụng một số hình thức kết nối không dây: nhà và văn phòng sẽ sử dụng Wi-Fi tiêu chuẩn, Zigbee hoặc Bluetooth Low Energy (hoặc thậm chí là Ethernet nếu chúng không đặc biệt di động).

Các thiết bị khác sẽ sử dụng LTE (các công nghệ hiện có bao gồm IoT băng thông hẹp và LTE-M, chủ yếu nhắm vào các thiết bị nhỏ gửi lượng dữ liệu hạn chế) hoặc thậm chí kết nối vệ tinh để giao tiếp.

Một lĩnh vực tăng trưởng trong vài năm tới chắc chắn sẽ là việc sử dụng mạng 5G để hỗ trợ các dự án IoT. 5G cung cấp khả năng phù hợp với một triệu thiết bị 5G trong một km vuông, có nghĩa là có thể sử dụng rất nhiều cảm biến trong một khu vực rất nhỏ, giúp cho việc triển khai IoT công nghiệp quy mô lớn trở nên khả thi hơn.

Vương quốc Anh vừa bắt đầu thử nghiệm 5G và IoT tại hai 'nhà máy thông minh'. Tuy nhiên, có thể phải mất một thời gian trước khi việc triển khai 5G được phổ biến rộng rãi: Ericsson dự đoán rằng sẽ có khoảng 5 tỷ thiết bị IoT được kết nối với mạng di động vào năm 2025, nhưng chỉ khoảng 1/4 trong số đó sẽ là IoT băng thông rộng với 4G kết nối phần lớn chúng.

Theo Gartner, camera giám sát ngoài trời sẽ là thị trường lớn nhất cho thiết bị IoT 5G trong thời gian tới, chiếm phần lớn (70%) thiết bị IoT 5G trong năm nay trước khi giảm xuống khoảng 30% vào cuối năm 2023.

Công ty phân tích dự đoán rằng sẽ có 3,5 triệu thiết bị IoT 5G được sử dụng trong năm nay và gần 50 triệu vào năm 2023. Về lâu dài, ngành công nghiệp ô tô sẽ là ngành lớn nhất cho các trường hợp sử dụng 5G IoT.

Một xu hướng có thể xảy ra là khi IoT phát triển, có thể sẽ có ít dữ liệu được gửi để xử lý trên đám mây hơn. Nhiều quá trình xử lý có thể được thực hiện trên thiết bị chỉ với dữ liệu hữu ích được gửi trở lại đám mây, điều này sẽ làm giảm chi phí duy trì bộ nhớ đám mây lớn.

Những ý tưởng trên sẽ được thực hiện họa nhờ một chiến lược được gọi là 'điện toán biên'. Điều này đòi hỏi những công nghệ mới như máy chủ cạnh chống giả mạo có thể thu thập và phân tích dữ liệu ở xa trung tâm dữ liệu công ty hoặc đám mây.

10. Dữ liệu IoT và trí tuệ nhân tạo

Các thiết bị IoT tạo ra một lượng lớn dữ liệu; đó có thể là thông tin về nhiệt độ của động cơ hoặc cửa đang mở / đóng hoặc chỉ số từ đồng hồ thông minh. Tất cả dữ liệu IoT này phải được thu thập, lưu trữ và phân tích. Một cách mà các công ty đang tận dụng tối đa dữ liệu này là đưa nó vào các hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI) sẽ lấy dữ liệu IoT đó và sử dụng nó để đưa ra dự đoán.

Ví dụ Google đã đặt một AI phụ trách hệ thống làm mát trung tâm dữ liệu của mình. AI sử dụng dữ liệu được lấy từ hàng nghìn cảm biến IoT, được đưa vào các mạng thần kinh sâu và dự đoán các lựa chọn khác nhau sẽ ảnh hưởng như thế nào đến mức tiêu thụ năng lượng trong tương lai. Bằng cách sử dụng máy học và AI, Google đã có thể làm cho các trung tâm dữ liệu của mình hiệu quả hơn và cho biết công nghệ tương tự có thể được sử dụng trong các môi trường công nghiệp khác.

11. Sự phát triển của IoT: Tiếp theo Internet of Things là gì?

Khi giá của cảm biến và chi phí truyền tải thông tin liên lạc tiếp tục giảm, việc thêm nhiều thiết bị vào IoT sẽ trở nên hiệu quả hơn.

Việc triển khai đang ở giai đoạn đầu; hầu hết các công ty tương tác với IoT hiện đang ở giai đoạn thử nghiệm, phần lớn là do công nghệ cần thiết như cảm biến, 5G và phân tích hỗ trợ máy học vẫn đang ở giai đoạn phát triển ban đầu.

Có nhiều nền tảng và tiêu chuẩn cạnh tranh, nhiều nhà cung cấp khác nhau từ các nhà sản xuất thiết bị, cho đến các công ty phần mềm hay các nhà khai thác mạng, họ đều muốn có một phần trong miếng bánh IoT.

Vẫn chưa rõ ai trong số đó sẽ thắng nhưng nếu không có một tiêu chuẩn nhất định với vấn đề bảo mật, chúng ta có thể sẽ thấy nhiều rủi ro khi số lượng thiết bị IoT đang tăng lên rất nhanh trong vài năm tới.

Nguồn: zdnet