ترانزیستور یک قطعه ساخته‌شده از نیمه هادی است که قابلیت کنترل جریان الکتریکی را با استفاده از یک ولتاژ مبنا دارد. اساس کار آن بسیار ساده است، ولی با استفاده از همین کارکرد ساده، تحولات بزرگی در حوزه ساخت مدارهای الکترونیکی و رایانه‌های پرقدرت ایجاد شد. با توجه به اینکه ترانزیستور به فضای کمی نیاز دارد، خیلی زود مدارهای بزرگ به «مدارهای مجتمع»2 کوچکی تبدیل شدند که با بسته‌بندی‌های تجاری، جایگزین مدارهای بزرگ و پیچیده الکترونیکی شدند که از لامپ‌های خلأ استفاده می‌کردند. این موضوع باعث شد انقلابی در ساخت ریزپردازنده‌ها و رایانه‌ها اتفاق بیفتد.
قبل از اختراع ترانزیستور تلاش‌هایی برای ساخت رایانه صورت گرفته بود که موجب پیدایش دو نسل از آن‌ها شده بود: نسل اول رایانه‌های مکانیکی بودند و نسل دوم رایانه‌هایی بودند که از لامپ‌های خلأ استفاده می‌کردند. البته کاربرد و قابلیت‌های این رایانه‌ها با تصوراتی که ما از رایانه‌های امروزی داریم بسیار فاصله دارد، اما به طور کلی می‌توان گفت: هر دستگاهی که توانایی انجام محاسبات ریاضی را داشته باشد، به عنوان رایانه شناخته می‌شود.
گسترش استفاده از ریزپردازنده‌ها موجب پیدایش «میکروکنترلرها» شد. خیلی خلاصه می‌توان میکروکنترلر را یک رایانه بسیار کوچک دانست که علاوه بر پردازنده، دارای انواح حافظه، درگاه‌های ورودی و خروجی و خیلی تجهیزات دیگر است. از آنجا که میکروکنترلرها در ابعاد کوچکی ساخته می‌شوند، این امکان را فراهم می‌کنند که در هر جا و هر در وسیله‌ای مورد استفاده قرار گیرند. با استفاده از امکاناتی که این تجهیزات ارائه می‌کنند و بهره‌گیری از طیف وسیع «حسگرها»3 می‌توان هدایت و نظارت دقیق و کاملی روی خیلی از دستگاه‌ها و حتی مکان‌ها داشت. به عبارت دیگر می‌توان از سامانه‌هایی استفاده کرد که درون تجهیزات دیگر نصب می‌شوند و وظیفه وارسی و نظارت بر عملکرد آن دستگاه را به عهده دارند. به این تجهیزات «سامانه‌های نهفته»4 یا «توکار» گفته می‌شود.
از آنجا که به‌کارگیری این وسایل بسیار کارآمد است و از طرف دیگر تولید آن‌ها هزینه اندکی دارد، امروزه تقریباً درون بیشتر وسایل اطراف ما یک سامانه نهفته به کار رفته است؛ وسایلی مثل تجهیزات پزشکی، تجهیزات فروشگاهی، وسایل نقلیه و وسایل منزل. البته این سامانه‌ها تفاوت‌هایی با رایانه‌های معمولی دارند. آن‌ها تنها برای انجام یک یا چند وظیفه مشخص طراحی شده‌اند و قابلیت برنامه‌پذیری ندارند. برای مثال، شما نمی‌توانید برنامه تعبیه‌شده در یک یخچال فریزر را دستکاری کنید. همچنین این سامانه‌ها باید وظیفه خود را در مدت زمانی کوتاه و بدون مداخله انسان انجام دهند. مثلا سامانه هدایت ترمز «ای‌بی‌اس» خودرو باید در کوتاه‌ترین زمان ممکن تصمیم‌گیری کند و دستورالعمل‌های مربوطه را به چرخ‌ها انتقال دهد. در غیر این‌صورت نه تنها سامانه مورد نظر به خوبی عمل نمی‌کند، بلکه ممکن است خطرآفرین نیز باشد.
گسترش اینترنت و سهولت دستیابی به این شبکه در نقاط مختلف دنیا، باعث شد تا رفته‌رفته سامانه‌های نهفته به اینترنت متصل شوند. این موضوع امکان نظارت و هدایت تجهیزات را از مکان‌های دور ممکن می‌ساخت. جذابیت این موضوع به قدری بود که خیلی زود همه شرکت‌ها به فکر ایجاد امکان دسترسی به محصولات خود از طریق اینترنت افتادند و کم‌کم مفهوم تازه‌ای به نام «اینترنت اشیا»5 پدیدار شد. معمولا تجهیزاتی که به اینترنت متصل می‌شوند، توسط نرم‌افزار پایش و هدایت می‌شوند. این نرم‌افزار می‌تواند از طریق یک رایانه معمولی، تلفن همراه یا دستگاه مشابه، با دستگاه اصلی ارتباط برقرار کند. این یعنی وقتی یک سامانه نهفته به اینترنت متصل می‌شود، برای برقراری ارتباط، هدایت و نظارت بر آن به یک نرم‌افزار خاص نیاز است.
این سامانه می‌تواند به صورت متمرکز برای مدیریت چند دستگاه در نظر گرفته شود یا به طور خاص بین دو وسیله مشخص ارتباط برقرار کند. برای مثال، یک سامانه متمرکز وارسی رفتوآمد شهری می‌تواند به تعداد زیادی چراغ راهنمایی و تابلوهای راهنما متصل باشد و همه آن‌ها را به صورت متمرکز مدیریت کند، اما سامانه سرمایشی و گرمایشی منزل شما را می‌توان از طریق نرم‌افزاری اختصاصی که روی تلفن همراه شما نصب شده است، وارسی و هدایت کرد. این جهانِ متشکل از دستگاه‌ها و حسگرهای متصل به آن‌ها که در ارتباط و تعامل با یکدیگر هستند و بر بستر اینترنت یا یک شبکه اختصاصی شکل گرفته‌اند، بیانگر مفهوم اینترنت اشیاست. شیء در این مفهوم می‌تواند یک دستگاه فیزیکی باشد یا می‌تواند وجود فیزیکی نداشته باشد؛ مثل نرم‌افزار یا خدماتی که روی شبکه ارائه می‌شوند. همچنین می‌تواند دارای پردازنده و یا بدون پردازنده باشد و تنها شامل حسگر (سنسور) یا نمایشگر باشد.
همان‌طور که می‌توان تصور کرد، اینترنت اشیا سبک زندگی ما را در سال‌های آتی تحت تأثیر قرار خواهد داد. شاید بتوان خانه‌های هوشمند را از مهم‌ترین کاربردهای اینترنت اشیا دانست. دما، رطوبت و روشنایی داخل ساختمان، متناسب با ساعت‌های روز و فصل‌های سال، به صورت هوشمند تنظیم می‌شوند و سامانه‌های ایمنی و امنیتی از بروز حوادث و سرقت جلوگیری می‌کنند. در حوزه سلامت فردی و نگهداری از کودکان و سالمندان هم اینترنت اشیا نقش مهمی خواهد داشت. پزشکان از راه دور و به صورت پیوسته می‌توانند وضعیت جسمانی بیماران را پایش کنند و در صورت بروز خطر، هشدارهایی دریافت کنند. اینترنت اشیا در زمینه حمل و نقل هم بسیار تأثیر‌گذار است و در حال حاضر پژوهش‌های زیادی در این حوزه صورت گرفته‌اند. سامانه‌های وارسی ناوبری، وسایل نقلیه را به مسیر‌هایی هدایت می‌کنند که کمترین رفتوآمد (ترافیک) در سطح معابر ایجاد شود و هر وسیله نقلیه در کوتاه‌ترین زمان ممکن به مقصد برسد.
ممکن است این نکته به ذهن شما هم رسیده باشد که گسترش اینترنت اشیا ممکن است خطراتی هم داشته باشد؛ خطراتی که می‌توانند ناشی از خرابی تجهیزات و سامانه‌ها باشند و یا ناشی از اقدامات خرابکارانه. وابستگی بیش از حد به این خدمات احتمال بروز آسیب در زمان خرابی را افزایش می‌دهد. دامنه این آسیب‌ها می‌تواند بسیار فراگیر باشد. برای مثال، خرابی در سامانه نظارت بر رفتوآمد می‌تواند خودروها را گرفتار ترافیک سنگین کند و زندگی شهری را با چالش مواجه سازد. همچنین فرصت‌هایی برای افراد خرابکار ایجاد می‌شود تا بتوانند به سامانه‌ها و تجهیزات نفوذ کنند. این نفوذ می‌تواند با اهداف سودجویانه یا خرابکارانه صورت گیرد. برای مثال، نفوذگر می‌تواند با هک‌کردن در ورودی خانه‌های متصل به شبکه آن‌ها را باز کند و به سرقت دست بزند. یا افراد خرابکار می‌توانند خدمات یک شهر و یا کشور را با اشکال روبه‌رو کنند. سوء استفاده از طریق ویروس و بدافزار‌ها هم در این حوزه بسیار افزایش یافته است. «میرای» نام ویروسی است که در سال 2016 با حمله به تجهیزات اینترنت اشیا توانست در سطح اینترنت و بسیاری از وبگاه‌های مشهور دنیا اختلال ایجاد کند.
با وجود مخاطرات بسیار در به‌کارگیری اینترنت اشیا، جذابیت خدمات ارائه‌شده توسط آن به قدری زیاد است که استفاده از آن در جوامع و حوزه‌های متفاوت روزبه‌روز رو به افزایش است. پیش‌بینی‌هایی که در سال‌های گذشته در مورد به‌کارگیری اینترنت اشیا شده بود، تا امروز به واقعیت تبدیل شده‌اند و همین امر نشان می‌دهد که در سال‌های آینده نیز شاهد استقبال روزافزونی از فناوری‌های مرتبط با این حوزه خواهیم بود.
میکروکنترلر6«آتینی ۱۰» با وجود اندازه کوچک، دارای یک پردازنده 8 بیتی با فرکانس 12 مگاهرتز، حافظه‌های «رم» و «رام»، تایمر، مدارهای مقایسه‌کننده، مبدل آنالوگ به دیجیتال، و درگاه‌های ورودی و خروجی است.
سامانه‌های نهفته موجود در خودروهای امروزی اینترنت اشیا مجموعه‌ای از تجهیزات است که از طریق شبکه با یکدیگر در تعامل هستند و می‌توانند دارای حسگر، پردازنده و نمایشگر باشند و هدایت وسایل و تجهیزات اطراف ما را در اختیار می‌گیرند.
پی‌نوشت‌ها
1. Transistor
2. IC – Integrated Circuit
3. Sensors
4. Embedded Systems
5. Internet of Things
6. ATTINY10
منبع: باشگاه خبرنگاران جوان
http://www.yjc.news