III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
4. Cơ sở khoa học công nghệ về thu thập, quản lý, chia sẻ và khai thác thông tin dữ liệu
4.1 Khả năng ứng dụng của công nghệ IoT
4.1.1 Tổng quan về công nghệ IoT
Internet of Things (IoT) là thuật ngữ dùng để chỉ các đối tượng có thể được nhận biết cũng như sự tồn tại của chúng trong một kiến trúc mang tính kết nối. Đây là một viễn cảnh trong đó mọi vật được cung cấp các định danh và khả năng tự động truyền tải dữ liệu qua một mạng lưới mà không cần sự tương tác giữa con người-với-con người hoặc con người-với-máy tính. IoT tiến hố từ sự hội tụ của các công nghệ không dây, hệ thống vi cơ điện tử (MEMS) và Internet.
"Thing" trong IoT là một đối tượng của thế giới vật chất (physical things) hay thế giới thơng tin ảo (virtual things). “Things” có khả năng được nhận diện, và “Things” có thể được tích hợp vào trong mạng lưới thơng tin liên lạc.
Với những nền tảng công nghệ hiện đại được ứng dụng trong IoT sẽ tạo ra các lợi ích thiết thực đối với đời sống, xã hội, con người,.. ví dụ: những q trình trong các cơng xưởng và nhà máy trở nên đáng tin cậy hơn, hiệu suất cao hơn và lợi ích kinh tế qua từng
ngày, nền nơng nghiệp sẽ tạo ra nhiều giá trị với công sức bỏ ra thấp hơn nhiều với lao động phổ thông đơn thuần, mơi trường được dự báo, cảnh báo chính xác hơn, kịp thời hơn giúp phòng ngừa và ngăn chặn những rủi ro thiên tai, ...
Nền tảng công nghệ IoT:
Để đạt được giá trị từ IoT, việc cần phải có một nền tảng (platform) để tạo và quản lý ứng dụng, chạy các phân tích, lưu trữ và bảo mật dữ liệu là một điều cần thiết. Giống như một hệ điều hành dành cho máy tính xách tay, một nền tảng làm rất nhiều thứ đằng sau đó, giúp cho cuộc sống của các nhà phát triển, nhà quản lý và người dùng dễ dàng hơn và ít tốn kém hơn. Vậy nền tảng (platform) là gì, và tại sao ta cần nó?
Nói chung, nền tảng (platform) là phần mềm và phần cứng, có thể bao gồm mơi trường hoạt động, lưu trữ, sức mạnh máy tính, bảo mật, cơng cụ phát triển và nhiều chức năng phổ biến khác. Nền tảng được thiết kế để hỗ trợ nhiều chương trình ứng dụng nhỏ hơn mà thực sự giải quyết các vấn đề đặt ra.
Nền tảng hữu ích vì chúng rút ra rất nhiều chức năng chung từ logic ứng dụng cụ thể. Ví dụ, bất kể bạn đang cố gắng viết một ứng dụng để tối ưu hố mức tiêu hao nhiên liệu hoặc khơng gian lớp học, cơ bản bạn cần khá nhiều công nghệ giống nhau. Các nhà phát triển ứng dụng chỉ muốn tập trung vào vấn đề cụ thể mà họ đang giải quyết và sử dụng các khả năng chung để tính tốn sức mạnh hoặc lưu trữ hoặc bảo mật. Một nền tảng tốt làm giảm đáng kể chi phí phát triển và duy trì các ứng dụng.
Trong IoT, các nền tảng được thiết kế để triển khai các ứng dụng giám sát, quản lý và kiểm sốt các thiết bị được kết nối (hình bên dưới). Các nền tảng IoT phải xử lý các vấn đề như kết nối và trích xuất dữ liệu từ một số lượng khổng lồ các điểm cuối khác nhau, đơi khi ở các vị trí khơng thuận tiện với kết nối chập chờn.
Hiện nay có nhiều nền tảng IoT, vậy làm cách nào để chọn một nền tảng IoT? Có một số tiêu chí quan trọng để phân biệt các nền tảng IoT với nhau, chẳng hạn như khả năng mở rộng, dễ sử dụng, kiểm sốt mã, tích hợp với phần mềm của bên thứ ba, các tùy chọn triển khai và mức độ bảo mật dữ liệu.
Khả năng mở rộng – các nền tảng IoT tiên tiến phải đảm bảo khả năng mở rộng đàn hồi trên bất kỳ số điểm cuối nào mà khách hàng có thể yêu cầu. Điều này cũng bao gồm
quy trình mở rộng mà khơng làm ngừng hoạt động, và trong trường hợp triển khai tại chỗ, nó phải cân bằng tải một cách hiệu quả để đạt được hiệu suất tối đa của cụm máy chủ.
Dễ sử dụng – Đây là yếu tố quyết định cho các nhà phát triển, cần phải tuỳ chỉnh các tính năng cụ thể hoặc phát triển các mơ-đun bổ sung. Nó liên quan chặt chẽ đến tính linh hoạt của giao diện lập trình ứng dụng (API) tích hợp và khả năng kiểm sốt mã. Đối với các hệ thống IoT quy mô nhỏ, các API tốt có thể là đủ, trong khi các hệ sinh thái IoT giàu tính năng và đang phát triển nhanh địi hỏi ở các nhà phát triển mức độ tự do lớn hơn trên toàn bộ hệ thống, trên mã nguồn, giao diện tích hợp, kết nối và cơ chế bảo mật, v.v… Tích hợp bên thứ ba – sự tích hợp với phần cứng và phần mềm của bên thứ ba thúc đẩy tốc độ triển khai đầu cuối, và thử nghiệm sản phẩm cho giải pháp được xây dựng trên nền tảng IoT cụ thể.
Tùy chọn triển khai – việc triển khai trong đám mây công cộng của nhà cung cấp PaaS khá dễ dàng nhưng với các mục đích bảo mật quan trọng hoặc có tính sẵn sàng cao thì việc triển khai tại chỗ (đám mây riêng) có thể là một phương thức hoạt động tốt hơn.
An ninh dữ liệu – bảo mật dữ liệu liên quan đến mã hóa, kiểm sốt quyền truy cập của người dùng và quyền sở hữu dữ liệu. Mã hóa luồng dữ liệu đầu cuối bao gồm dữ liệu ở chế độ nghỉ ngơi, kiểm soát linh hoạt người dùng và các nguồn lực mà họ có thể sử dụng và lưu trữ đám mây riêng cho dữ liệu nhạy cảm – đây là những điều cơ bản để tránh những vi phạm tiềm ẩn trong giải pháp IoT.
Có hai mơ hình khác nhau được áp dụng bởi các nhà cung cấp nền tảng IoT: IoT PaaS độc quyền và nền tảng IoT mở.
Các ứng dụng của IoT:
Với những hiệu quả thông minh rất thiết thực mà IoT đem đến cho con người, IoT đã và đang được tích hợp trên khắp mọi thứ, mọi nơi xung quanh thế giới mà con người đang sống. Từ chiếc vòng đeo tay, những đồ gia dụng trong nhà, những mảnh vườn đang ươm hạt giống, cho đến những sinh vật sống như động vật hay con người…đều có sử dụng giải pháp IoT.
Hình: Tổng quan về ứng dụng của IoT
Có thể chia lĩnh vực ứng dụng của IoT làm bốn nhóm chính: nhóm giao thơng vận tải và hậu cần, nhóm chăm sóc sức khỏe, nhóm mơi trường thơng minh (nhà ở, văn phịng, nhà máy), và nhóm cá nhân – xã hội (Atzori, Iera & Morabito 2010). Về mặt khả thi, ứng dụng của IoT cịn có thể được chia theo hai nhóm chính: nhóm hiện hữu và nhóm tương lai. Các ứng dụng hiện hữu là những ứng dụng phù hợp với trình độ khoa học kỹ thuật sẵn có, và các ứng dụng tương lai là những ứng dụng mang tính viễn cảnh mà khoa học kỹ thuật hiện tại chưa đủ khả năng thực hiện.
Trong giao thông vận tải và hậu cần, tiềm năng của IoT nằm ở công nghệ cảm ứng trang bị ở mặt đường hoặc phương tiện xe máy, ô tô, tàu điện, xe buýt; tất cả các vật thể này đều có thể đóng vai trị máy thu nhận và truyền dữ liệu nhằm giúp cung cấp thông tin kịp thời và chính xác nhất về tình hình giao thơng cho người tham gia giao thông. Đối với công tác hậu cần và chuyển giao hàng, điều này mang lại ý nghĩa kinh tế rất lớn. Ngoài ra, việc tiến hành xe khơng người lái với hệ thống IoT mang tính chính xác và an tồn cao hơn khi từng thơng tin nhỏ nhất về những chuyển động trên mặt đường và chuyển động của các phương tiện di chuyển lân cận được thu thập và phân tích theo thời gian thực. Việc xử phạt vi phạm giao thơng, do đó, cũng có thể được thực hiện một cách hiệu quả, cơng bằng, và chính xác.
Trong chăm sóc sức khỏe, việc biến bác sĩ và bệnh nhân thành những điểm thu thập dữ liệu với công nghệ theo dõi (tracking), kết hợp với công nghệ xác định (identification) và nhận dạng (authentication), có thể giảm thiểu nguy cơ sai sót trong q trình khám chữa bệnh, như cho/uống nhầm thuốc, nhầm liều, sai thời gian, sai quy cách. Khi từng hành vi của bác sĩ, y tá cũng như bệnh nhân đều được theo dõi và số hóa thành dữ liệu để phân tích, cơng việc khám chữa bệnh sẽ mang tính chính xác cao hơn.
Trong việc xây dựng mơi trường thông minh, nhiều tiềm năng của IoT đã được phát triển mạnh mẽ với mục đích thương mại. Các sản phẩm thơng minh trong gia đình có thể
tự thay đổi nhiệt độ phòng tùy theo cảm ứng nhiệt độ ngồi trời hoặc theo ý thích của người dùng, thay đổi độ sáng của phòng theo thời gian trong ngày, điều chỉnh lượng tiêu thụ điện của các thiết bị trong gia đình một cách phù hợp theo hệ thống vi tính theo dõi giá điện lên xuống trong ngày nhằm giảm chi phí điện.
Trong phạm trù cá nhân và xã hội, IoT có thể giúp thúc đẩy việc kết nối con người với con người ngày càng mạnh mẽ hơn nữa. Tiềm năng của lĩnh vực công nghệ nhận dạng tần số vơ tuyến trong ngày có thể bao gồm việc tự động cập nhật các hoạt động sinh hoạt lên mạng xã hội Twitter. Như đã nói ở trên, những khả năng này mang đến nhiều lo ngại và nguy cơ tiềm ẩn đến đạo đức thông tin trong môi trường dữ liệu ngày càng nhiều lên, và ngày càng nhanh hơn. Một tiềm năng khác cho cơng nghệ này là việc người dùng có thể tìm lại và sống lại một cách chính xác lịch sử sinh hoạt của mình vào một thời điểm bất kì trong quá khứ, cũng như có thể giúp người dùng tìm lại được chính xác những vật thể họ đã đánh mất, hoặc đặt nhầm ở đâu đó.