IoT là gì? Cơ chế hoạt động và vai trò của nền tảng IoT trong cuộc sống

Với sự phát triển của cách mạng công nghiệp, Internet lên ngôi và phủ sóng mọi miền nhằm đáp ứng những nhu cầu thiết thực cho đời sống con người. Cũng chính là lúc nó được kết hợp với những thiết bị khác để phát huy tối đa công năng phục vụ con người. IoT ra đời cũng từ đó, là thuật ngữ để chỉ về Internet vạn vật trong cuộc sống. Vậy IoT là gì? các ví dụ ứng dụng của internet of things, cơ chế hoạt động và vai trò của nền tảng IoT trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 ra sao? 

IoT là gì?

IoT hay Internet of Things, Internet vạn vật là những khái niệm dùng để nói về những thiết bị vật lý trên khắp thế giới hiện được kết nối với internet, thu thập và chia sẻ dữ liệu. Với bộ xử lý giá rẻ và mạng không dây, có thể chuyển biến mọi thứ thành một phần của IoT, cho phép các thiết bị kết nối mạng "giao tiếp" mà không cần có con người tham gia, hợp nhất thế giới kỹ thuật số và vật lý.

Bởi vậy mà hiện nay IoT đang trở thành xu hướng rất hot được đưa vào đào tạo tại các trường Cao đẳng, Đại học khối ngành kỹ thuật. Những công trình, lab nghiên cứu về lĩnh vực IoT cũng được chú trọng đầu tư mở rộng.

Các thành phần của Internet of things

Theo báo cáo nghiên cứu thị trường của tổ chức IoT Analytics, kiến trúc của nền tảng IoT hiện đại cơ bản nhất gồm 8 thành phần sau:

1. Kết nối và đồng bộ hóa: Có chức năng tích hợp đồng bộ các giao thức khác nhau và các định dạng dữ liệu khác nhau vào một giao diện “phần mềm” nhằm đảm bảo việc truyền dữ liệu chính xác và tương thích với tất cả các thiết bị.

2. Quản lý thiết bị: Thành phần này đảm bảo kết nối mọi thứ hoạt động bình thường, chạy các bản vá và cập nhật phần mềm cũng như ứng dụng đang chạy trên thiết bị hoặc các gateways ngoại biên (EDGE gateway).

3. Cơ sở dữ liệu: Đây là thành phần quan trọng của một nền tảng. Ngoài lưu trữ dữ liệu quan trọng của thiết bị, nó còn có khả năng mở rộng đáp ứng các yêu cầu cho các cơ sở dữ liệu dựa trên đám mây. Thành phần này phải đảm bảo sự mở rộng khối lượng, sự đa dạng, vận tốc và độ tin cậy của dữ liệu.

4. Quản lý và xử lý hoạt động: Nhằm đưa dữ liệu hoạt động theo nguyên tắc Event-Action-Triggers để thực thi các hoạt động “thông minh” dựa trên dữ liệu từ cảm biến cụ thể.

5. Phân tích: Đây chính là "bộ não" của nền tảng IoT. Với chức năng thực hiện các phân tích phức tạp từ việc phân cụm dữ liệu cơ bản và khả năng tự học để tự phân tích, dự đoán, trích xuất những dữ liệu giá trị nhất trong luồng dữ liệu IoT.

6. Dữ liệu trực quan: Từ bảng điều khiển, nơi dữ liệu được hiển thị sinh động qua biểu đồ đường thẳng, hình họa mô phỏng sẽ giúp con người xem các mẫu và quan sát các xu hướng từ bảng điều khiển trực quan.

7. Công cụ bổ sung: Đây là thành phần giúp các nhà phát triển IoT thử nghiệm trước khi đưa sản phẩm ra thị trường trên hệ sinh thái mô phỏng dùng để hiển thị, quản lý và kiểm soát thiết bị kết nối.

8. Các giao diện bên ngoài: Cho phép tích hợp với các hệ thống của bên thứ ba và phần còn lại của hệ thống CNTT thông qua các giao diện lập trình ứng dụng (API), các bộ phát triển phần mềm (SDK) và các gateways.

Mỗi nền tảng đều có nhiệm vụ riêng, bổ sung cho nhau để tạo thành một giải pháp hoàn thiện tổng thể IoT. Chúng xác định việc kết nối các thiết bị với mạng Internet, phương pháp và vị trí thu thập dữ liệu… để những dữ liệu đó tạo ra được các giá trị cốt lõi.

Mạng lưới vạn vật kết nối là gì?

Internet of Things từ lâu đã được xem là một trong những công nghệ đỉnh cao trong lĩnh vực công nghệ số. Với những thiết bị và công nghệ không dây, kết hợp với hệ thống cơ điện vi mô (MEMS), microservice (là một kiểu phần mềm, chia phần mềm thành những dịch vụ rất nhỏ) và Internet. Nó có thể hỗ trợ quá trình vận hành một cách toàn diện nhất, đem lại trải nghiệm tốt nhất cho người dùng.

Ví dụ về thiết bị IoT

IoT là một trong những công nghệ được con người nghiên cứu và phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu và phục vụ cho chính trải nghiệm của người dùng trong mọi lĩnh vực đời sống.

Những ứng dụng thông minh cho người dùng: smarthome, tự động hoá các thiết bị trong nhà, văn phòng, mua sắm thông minh, quản lý các vật dụng; đồng hồ đo thông minh, phản hồi trong các tình huống khẩn cấp; đồng hồ báo thức, giám sát chống trộm, tìm kiếm thông qua định vị GPS,…

Các thiết bị đeo tay như vòng Fitbit, đồng hồ Apple... với những đồng bộ hóa dễ dàng với các thiết bị di động nhằm hỗ trợ người dùng nắm bắt các thông tin sức khỏe cần thiết như theo dõi nhịp tim, huyết áp, hoạt động ngủ ... và hiển thị dữ liệu, thông báo.

Lịch sử ra đời IoT

Trong suốt những năm 1980 và 1990, những ý tưởng về thêm cảm biến và ứng dụng trí thông minh vào các đối tượng cơ bản đã được thảo luận nhưng ngoài một số dự án ban đầu gồm cả máy bán hàng tự động kết nối internet nhưng chưa khả quan lúc đó bởi công nghệ khi ấy chưa sẵn sàng.

IoT ban đầu thú vị nhất đối với lĩnh vực kinh doanh và sản xuất, trong đó ứng dụng của nó được gọi là machine-to-machine (M2M), nhưng giờ đây với sự phát triển hiện đại của công nghệ, ứng dụng IoT được biết đến nhiều hơn trong ứng dụng thiết kế nhà cửa, văn phòng với các thiết bị thông minh, tự động, phù hợp và mang lại trải nghiệm tiện ích nhất cho người dùng.

Bộ vi xử lý rẻ và tiết kiệm năng lượng có khả năng kết nối hàng tỷ thiết bị. Việc sử dụng thẻ RFID – chip năng lượng thấp có thể giao tiếp không dây – đã giải quyết được một số vấn đề này, cùng với sự nhanh mạnh ngày càng cao của internet băng thông rộng và mạng di động và mạng không dây. Việc áp dụng IPv6 sẽ cung cấp đủ địa chỉ IP cho mọi thiết bị trên thế giới khi cần, là bước đệm cần thiết để IoT mở rộng quy mô.

Lợi ích của IoT

Lợi ích của IoT cho doanh nghiệp

Lợi ích của IoT là gì cho doanh nghiệp phụ thuộc vào việc triển khai cụ thể, cách các nhà sản xuất thêm các cảm biến vào các thành phần của sản phẩm để họ có thể truyền lại dữ liệu về cách chúng hoạt động. Điều này giúp các công ty sớm phát hiện ra lỗi và sửa chữa trước khi nó gây ra thiệt hại lớn, hơn thế nữa, các công ty cũng có thể sử dụng dữ liệu do cảm biến tạo ra để làm chuỗi cung ứng và sản phẩm của họ hoàn hảo hơn.

Theo dự đoán của Gartner, các thiết bị công nghiệp chéo dự sẽ đạt mốc 4,4 tỷ đơn vị và 3,2 tỷ đơn vị với các thiết bị dành riêng cho ngành dọc. Có được dự đoán như vậy bởi lẽ người tiêu dùng đang mua nhiều thiết bị hơn, các doanh nghiệp cũng đẩy mạnh đầu tư vào các sản phẩm IoT. Đến năm 2020, chi tiêu của doanh nghiệp và người tiêu dùng cho phần cứng IoT dự kiến sẽ đạt gần 3 nghìn tỷ đô la.

Lợi ích của IoT cho người tiêu dùng

Với IoT, cuộc sống của con người sẽ trở nên dễ dàng và tiện lợi hơn bao giờ hết. Những thiết bị thông minh như Echo của Amazon và Google Home giúp phát nhạc dễ dàng hơn, đặt lịch hẹn giờ hoặc nhận thông tin hay hệ thống an ninh gia đình thông minh giúp con người dễ dàng kiểm tra, theo dõi những hành động diễn ra trong và ngoài ngôi nhà. Ngoài ra, máy điều hòa thông minh có thể giúp chúng ta sưởi ấm nhà vào những ngày đông giá hay đèn thông minh tự động bật khi phát hiện có người đi vào vùng cảm ứng và tắt khi không có người.

Trong tương lai gần, các cảm biến có thể giúp chúng ta hiểu được môi trường sống đang ô nhiễm hay đến mức báo động cấp độ nào. Xe hơi tự lái và thành phố thông minh cũng sẽ khiến con người thay đổi nhận thức và cách xây dựng, phát triển không gian công cộng, cộng đồng.

Ý nghĩa của IoT

Khi vạn vật trên thế giới đều có chung một mạng kết nối thì việc liên lạc và làm việc trở nên rất dễ dàng và thuận tiện hơn rất nhiều. Xoá bỏ mọi khoảng các ngăn cản về địa lý, ngôn ngữ, chúng ta sẽ dễ dàng kiểm soát mọi thứ và làm chủ cuộc sống hơn. Với 1 ngôi nhà được cài đặt thiết bị IoT, mọi sinh hoạt trong và bên ngoài ngôi nhà bạn đều kiểm soát được dù không có ở nhà hay khi sử dụng 1 chiếc ví có tích hợp công nghệ IoT, chúng sẽ kiểm tra số lượng tiền trong ví, kiểm tra ngày hết hạn của các giấy tờ mà các bạn để trong đó như: bảo hiểm y tế, hạn nộp học phí,.. rất tiện lợi và hữu ích đặc biệt là khi con người đang bị cuốn vào cuộc sống mưu sinh bận rộn đầy lo âu.

Hay như một hệ thống chăm sóc cây cảnh tự động trong khu vườn của bạn được tích hợp công nghệ IoT sẽ giúp bạn kiểm soát được quy trình chăm sóc cây, bắt sâu bọ... đặc biệt là mỗi khi bạn không ở nhà, chúng sẽ thay bạn thực hiện những công việc đó thông qua những kết nối với điện thoại, laptop hay PC của bạn và qua đó, thực hiện các câu lệnh bạn mong muốn.

Yêu cầu của hệ thống IoT

Các thiết bị IoT sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để kết nối và chia sẻ dữ liệu: Ví dụ như nhà và văn phòng thì sử dụng wi-fi hoặc Bluetooth Low Energy tiêu chuẩn, các thiết bị khác sẽ sử dụng kết nối LTE hoặc vệ tinh để liên lạc. Và dù truyền bằng cách nào thì tiêu chuẩn truyền thông IoT cần phải được chấp nhận và tương thích như wi-fi ngày nay.

Những ứng dụng của IoT

IoT là một trong những công nghệ được con người nghiên cứu và phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu và phục vụ cho cuộc sống của con người. Các lĩnh vực đã ứng dụng IoT đã và đang ứng dụng trong thực tế có thể kể đến như:

• Trong lĩnh vực xây dựng, y tế (các thiết bị, dụng cụ theo dõi sức khoẻ, giám sát bệnh án,…) , môi trường, giao thông.
• Trong lĩnh vực quản lý hạ tầng, chất thải.
• Trong lĩnh vực tự động hoá, giao thông.
• Những ứng dụng thông minh cho người dùng: smarthome, tự động hoá các thiết bị trong nhà, văn phòng. Hay mua sắm thông minh, quản lý các vật dụng, thiết bị trong nhà. Đồng hồ đo thông minh, phản hồi trong các tình huống khẩn cấp. Đồng hồ báo thức, giám sát chống trộm, tìm kiếm thông qua định vị GPS,…

Trong tương lai gần, IoT còn có thể được tích hợp trong các sản phẩm của các tập đoàn công nghệ hàng đầu thế giới như:  Cisco, Intel, Qualcomm, những công trình nghiên cứu IoT. Khai thác và phát huy tối đa những lợi nhuận và tiềm năng to lớn từ Internet.

Khó khăn và thách thức của IoT là gì

Mỗi sản phẩm thông minh đều có những thách thức riêng về thiết kế, có 5 thách thức chính được tạo ra bởi sự phát triển IoT.

Kích thước, trọng lượng, năng lượng và làm mát (SWAP-C)

Cho dù thiết kế máy bay, ô tô hay điện thoại thông minh, các kỹ sư thường phải tối ưu hóa các sản phẩm IoT cho kích thước, trọng lượng, năng lượng và làm mát – “SWAP-C”. Dựa vào mô phỏng, các kỹ sư có thể tạo ra sự cân bằng thiết kế một cách nhanh chóng và tiết kiệm chi phí.

Cảm biến và kết nối

Các sản phẩm ngày nay “thông minh” bởi nó có thể cảm nhận được môi trường xung quanh, tương tác với các thiết bị điện tử khác và đưa ra kết quả nhanh. Ví dụ như các xe ô tô hiện đại được trang bị các thiết bị giám sát và các công nghệ truyền thông để thông báo cho các trình điều khiển khác và đề xuất các tuyến đường thay thế thông qua hệ thống định vị toàn cầu (GPS) đảm bảo an toàn cho người lái xe.

Độ tin cậy và tính an toàn

Khi các sản phẩm thông minh càng phát triển, con người càng có nhiều lựa chọn để quyết định sử dụng vật dụng cần thiết, thiết bị càng hiện đại, càng thông minh càng tăng độ tin cậy và an toàn cho người dùng. Một khía cạnh thường bị bỏ qua nhưng lại cực kỳ quan trọng của IoT là phần mềm điều khiển và hiển thị cần thiết để vận hành tích hợp hướng dẫn kết nối các xe ô tô và máy bay.

Sự tích hợp

Vì sự phức tạp của các sản phẩm thông minh, các kỹ sư đã chia nhỏ quy trình thiết kế thành những thành phần nhỏ hơn để dễ quản lý hơn. Việc tìm ra lỗi trong quá trình phát triển sản phẩm sẽ làm giảm chi phí nguyên liệu và mang đến trải nghiệm tốt nhất cho người dùng.

Độ bền

Mặc dù các thiết bị nhỏ và thường không nhìn thấy với hàng tỉ tỉ cảm biến và bộ vi xử lý tạo thành xương sống của IoT. Các thiết bị điện tử được tích hợp IoT vẫn làm việc tích cực để thu thập và chia sẻ thông tin hữu ích, cập nhật từng phút cho người dùng. Chúng không chỉ hoạt động chính xác trong điều kiện tối ưu mà trong những điều kiện khắc nghiệt chúng vẫn đưa ra những phán đoán chính xác tới người dùng.

Kết

Internet Of Things (IoT) đã và đang phát triển một cách vô cùng mạnh mẽ. Hiểu được khái niệm IoT là gì, thì bạn có thể dễ dàng biết được vạn vật xung quanh chúng ta không còn là những vật dụng vô tri vô giác mà sẽ dần trở thành những người bạn đồng hành hữu ích trong cuộc sống hiện đại cũng như tương lai khi được tích hợp IoT, bởi cuộc sống là sự sáng tạo và phát triển không ngừng.

Phương Thảo - MarketingAI

Tổng hợp