الدرس الثاني تطبيقات وتحديات إنترنت الأشياء (١)

يقوم الدرس على ربط العالم المادي بالرقمي عبر تطبيقات إنترنت الأشياء المتنوعة مثل الأجهزة القابلة للارتداء والمنازل الذكية والسيارات ذاتية القيادة، والتي تسهل حياتنا اليومية وترفع مستوى كفاءة الخدمات. لكن هذه التقنيات تواجه تحديات ومعوقات رئيسية تبرز في صعوبة قابلية التوسع، وتعقيدات الأمان والحماية، وحماية الخصوصية الشخصية، وكثافة تحليل البيانات الضخمة، ومشكلات استهلاك طاقة المستشعرات. على سبيل المثال، في المنازل الذكية يتعرف النظام على وجودك فيضيء الأنوار تلقائياً لتوفير الطاقة، بينما تتطلب حماية هذه الأجهزة تأمينات مشددة ضد الاختراق.

الفكرة الأساسية

إنترنت الأشياء ينقل البشرية من عصر المنتجات إلى عصر الخدمات عبر ربط الأشياء المادية بالإنترنت لتتفاعل وتتخذ قرارات ذكية تلقائياً في مجالات مثل الصحة، والنقل، والتعليم، والمنازل. لكن هذا التوسع الهائل يصطدم بتحديات أمنية وتقنية وتنظيمية جسيمة تتطلب حلولاً دقيقة.

الشرح

تتعدد تطبيقات إنترنت الأشياء لتشمل الأجهزة القابلة للارتداء التي تتتبع الصحة البدنية، والتطبيب عن بعد الذي يراقب نبضات القلب استباقياً، والمنازل والمدن الذكية التي توفر الراحة والطاقة. وتعتمد هذه الكائنات الذكية على مستشعرات دقيقة تتطور باستمرار لتصبح أصغر حجماً وأقل استهلاكاً للطاقة وقادرة على المعالجة السريعة. في المقابل، تظهر تحديات جوهرية عند ربط مليارات الأجهزة؛ أبرزها قابلية التوسع لزيادة حجم الشبكات وتأخر الاستجابة، والأمان والحماية ضد الاختراقات التي تهدد الأجهزة والخصوصية الشخصية، وتحليل الكميات الهائلة من البيانات الناتجة لتصبح ذات قيمة، إضافة إلى معوقات تقنية مثل الحاجة إلى عناوين بروتوكول الإنترنت من الجيل السادس $IPv6$ لدعم العدد الهائل للأجهزة، واستهلاك طاقة البطاريات، ومشكلات أمان تقنيات الترددات الراديوية و شبكات الاستشعار اللاسلكية $WSN$.

مثال محلول خطوة بخطوة

لنفترض أننا ندير نظاماً لإنترنت الأشياء في مستشفى يراقب نبضات قلب المريض عن بعد:

1. تلتقط المستشعرات الطبية المرتبطة بالمريض بيانات نبضات القلب بشكل مستمر.
2. ترسل المستشعرات هذه البيانات اللاسلكية عبر شبكة الإنترنت إلى الأنظمة السحابية للمعالجة.
3. تقوم أنظمة التحليل بفحص البيانات استباقياً لاكتشاف أي أنماط غير طبيعية تشير إلى نوبة قلبية محتملة.
4. عند رصد خطر، يرسل النظام رسالة فورية إلى الطبيب المعالج مع معلومات دقيقة لإنقاذ حياة المريض في الوقت المناسب.

أخطاء شائعة

• الاعتقاد بأن الأجهزة القابلة للارتداء هي مجرد أجهزة عادية غير معقدة وغير مرتبطة بمخاطر أمنية.
• الظن أن زيادة عدد الأجهزة المرتبطة بالشبكة لا يؤثر على سرعة الاستجابة ووقت المعالجة.
• إغفال أهمية الانتقال إلى بروتوكول الإنترنت من الجيل السادس $IPv6$ وتوقع قدرة العناوين الحالية على استيعاب مليارات الأجهزة.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: ما هو التحدي الأمني الذي يتسبب في تعطيل رقاقات المعرف الفريد للمنتج الإلكتروني $EPC$ وجعل القارئ يتصرف بطريقة خاطئة؟ الإجابة: هجوم على الموثوقية وتتمثل في تعطيل رقاقة غير مصرح به. السؤال الثاني: لماذا تعد شبكات الاستشعار اللاسلكية $WSN$ صعبة الحماية مقارنة بالطرق التقليدية؟ الإجابة: لأنها تتكون من عقد مستقلة ترسل البيانات في مراحل متعددة بقدرات حاسوبية محدودة وطاقة بطارية محدودة.