Internet of Things (IoT) là gì? Lợi ích và Ví dụ thực tế

Internet vạn vật (IoT) đang ngày càng trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ về IoT, từ định nghĩa cơ bản đến lịch sử phát triển của công nghệ này. Chúng ta cũng sẽ khám phá các thành phần và công nghệ then chốt như điện toán biên, đám mây và máy học. Đồng thời, bài viết sẽ giới thiệu những lợi ích và ứng dụng thực tế của IoT trong nhà thông minh, chăm sóc sức khỏe và nhiều lĩnh vực khác.

Internet of Things (IoT) là gì?

Internet of Things (IoT) là một hệ thống các thiết bị vật lý, như cảm biến, phần mềm, và các công nghệ khác, có khả năng kết nối và trao đổi dữ liệu với nhau qua internet hoặc các mạng truyền thông khác. Điều này giúp các thiết bị này có thể giao tiếp và hoạt động thông minh mà không cần sự can thiệp trực tiếp của con người. Một ví dụ đơn giản là thiết bị nhà thông minh, nơi các đồ vật như đèn, điều hòa, hoặc máy giặt có thể được điều khiển từ xa qua điện thoại.

IoT không chỉ đơn giản là kết nối các thiết bị với internet mà còn liên quan đến việc sử dụng các cảm biến và phần mềm để xử lý dữ liệu. Ví dụ, một chiếc xe tự lái sử dụng IoT để thu thập dữ liệu từ các cảm biến, xử lý và đưa ra quyết định điều khiển xe mà không cần sự can thiệp của người lái. Cùng lúc đó, những thiết bị này kết nối với nhau và với các hệ thống trung tâm để tối ưu hóa quá trình.

Dù tên gọi “Internet of Things” (Internet của các vật thể) mang đến hình ảnh về kết nối qua internet, thực tế các thiết bị trong hệ thống IoT không nhất thiết phải kết nối với internet công cộng mà chỉ cần được kết nối trong một mạng lưới và có thể được truy cập riêng biệt. Do đó, IoT mở rộng sự kết nối không chỉ giữa người và máy móc, mà còn giữa các máy móc với nhau trong nhiều lĩnh vực như nhà thông minh, y tế, và giao thông thông minh.

Lịch sử phát triển của Internet of Things (IoT)

Internet of Things (IoT) đã bắt đầu từ những khái niệm ban đầu về các thiết bị thông minh được kết nối qua mạng. Vào năm 1982, một trong những ví dụ đầu tiên về IoT được xây dựng tại Carnegie Mellon University với một máy bán hàng Coca-Cola có khả năng kết nối mạng và báo cáo trạng thái nhiệt độ và tồn kho. Đây được xem là thiết bị ARPANET đầu tiên kết nối mạng.

Đến năm 1991, Mark Weiser đã giới thiệu khái niệm về tính toán phổ biến (ubiquitous computing) qua bài viết “The Computer of the 21st Century”, khái niệm này đã giúp hình thành tầm nhìn hiện đại của IoT. Trong khi đó, vào năm 1994, Reza Raji trong bài viết của mình đã mô tả IoT như là việc di chuyển dữ liệu nhỏ tới nhiều nút để tự động hóa từ các thiết bị gia dụng đến các nhà máy.

Khái niệm và thuật ngữ “Internet of Things” lần đầu tiên xuất hiện trong một bài phát biểu của Peter T. Lewis vào năm 1985, tại Washington, D.C. Ông đã mô tả IoT là sự kết hợp giữa con người, quy trình và công nghệ với các thiết bị có thể kết nối, giúp giám sát và đánh giá các xu hướng của các thiết bị đó từ xa. Đây là một cột mốc quan trọng trong sự hình thành của IoT.

Thuật ngữ “Internet of Things” đã được Kevin Ashton sáng tạo vào năm 1999 khi ông làm việc tại MIT’s Auto-ID Center. Ashton đã coi RFID (Nhận dạng tần số vô tuyến) là công nghệ thiết yếu để các máy tính có thể quản lý tất cả các vật thể trong môi trường IoT. Đây là nền tảng quan trọng của IoT, nơi các thiết bị thông minh có thể giao tiếp và trao đổi dữ liệu với nhau.

Vào năm 2004, Cornelius Peterson, CEO của NetSilicon, đã dự đoán rằng, IoT sẽ chiếm ưu thế trong kỷ nguyên công nghệ thông tin tiếp theo, với các thiết bị IoT trở thành đối tượng mạng chính vượt qua cả máy tính và trạm làm việc. Đây cũng là giai đoạn mà các ứng dụng trong y tế và công nghiệp sẽ nổi bật.

Theo thống kê của Cisco Systems, IoT thực sự ra đời vào khoảng năm 2008-2009, với tỷ lệ vật thể kết nối/nhân khẩu tăng từ 0.08 vào năm 2003 lên 1.84 vào năm 2010. Điều này chứng tỏ rằng sự phát triển nhanh chóng của IoT trong những năm gần đây đã vượt qua sự phát triển của các kết nối người dùng internet truyền thống.

Thành phần của IoT

Một hệ thống Internet of Things (IoT) bao gồm bốn thành phần chính: thiết bị (Things), trạm kết nối (Gateways), hạ tầng mạng (Network and Cloud), và bộ phân tích, xử lý dữ liệu (Services). Mỗi thành phần này đóng vai trò quan trọng trong việc giúp IoT vận hành hiệu quả, từ việc thu thập dữ liệu đến việc xử lý và phản hồi theo yêu cầu của người dùng.

Thiết bị (Things) là những đối tượng vật lý như cảm biến, máy móc, và các thiết bị thông minh, có nhiệm vụ thu thập và chuyển đổi dữ liệu. Các cảm biến như nhiệt độ, ánh sáng, và áp suất là những ví dụ điển hình. Dữ liệu từ những cảm biến này sẽ được gửi qua các trạm kết nối để được xử lý và sử dụng.

Trạm kết nối (Gateways) giúp kết nối các thiết bị với hạ tầng mạng. Những thiết bị này chuyển tiếp dữ liệu từ cảm biến đến các hệ thống xử lý và đảm bảo rằng tín hiệu truyền tải diễn ra ổn định và an toàn. Chúng đóng vai trò như một cầu nối giữa các thiết bị và hệ thống trung tâm.

Hạ tầng mạng (Network and Cloud) chịu trách nhiệm truyền tải dữ liệu và lưu trữ thông tin. Hạ tầng này có thể bao gồm mạng Wi-Fi, mạng di động, hoặc các dịch vụ điện toán đám mây. Dữ liệu thu thập được sẽ được chuyển lên cloud để có thể xử lý, phân tích và lưu trữ, giúp tăng khả năng mở rộng và tính linh hoạt cho hệ thống IoT.

Bộ phân tích và xử lý dữ liệu (Services) là lớp cuối cùng trong hệ thống IoT. Đây là nơi dữ liệu được xử lý và phân tích để rút ra các quyết định thông minh. Các ứng dụng trên điện thoại hoặc máy tính thường được sử dụng để cung cấp giao diện cho người dùng, giúp họ điều khiển và giám sát các thiết bị IoT một cách dễ dàng và hiệu quả.

Những công nghệ được sử dụng trong hệ thống IoT

Hệ thống Internet vạn vật (IoT) sử dụng nhiều công nghệ tiên tiến để kết nối và tối ưu hóa việc giao tiếp giữa các thiết bị. Dưới đây là ba công nghệ chủ chốt trong IoT.

1. Điện toán biên (Edge Computing)

Điện toán biên giúp các thiết bị IoT thực hiện nhiều tác vụ phức tạp hơn chỉ việc gửi và nhận dữ liệu thông thường. Công nghệ này giúp tăng công suất điện toán tại biên, tức là gần các thiết bị IoT, giảm độ trễ trong giao tiếp và tối ưu hóa thời gian xử lý. Ví dụ, camera an ninh thông minh có thể phân tích dữ liệu hình ảnh ngay tại thiết bị mà không cần phải gửi về máy chủ trung tâm, từ đó đáp ứng nhanh hơn.

2. Điện toán đám mây (Cloud Computing)

Điện toán đám mây đóng vai trò quan trọng trong lưu trữ dữ liệu từ xa và quản lý các thiết bị trong mạng lưới IoT. Công nghệ này cho phép các thiết bị kết nối với các máy chủ ảo, giúp chúng truy cập và chia sẻ dữ liệu dễ dàng. Ví dụ, trong hệ thống nhà thông minh, dữ liệu từ các cảm biến ánh sáng, nhiệt độ được lưu trữ trên đám mây, giúp người dùng kiểm tra và điều khiển các thiết bị từ xa thông qua ứng dụng điện thoại.

3. Máy học (Machine Learning)

Máy học là công nghệ sử dụng các thuật toán để xử lý dữ liệu và đưa ra quyết định nhanh chóng. Các thuật toán này có thể được triển khai trên đám mây hoặc tại biên, giúp các thiết bị IoT đưa ra các quyết định thông minh mà không cần sự can thiệp của con người. Ví dụ, trong công nghiệp, cảm biến IoT sử dụng máy học để dự đoán hỏng hóc máy móc và lên kế hoạch bảo trì trước khi sự cố xảy ra.

Những lợi ích của Internet vạn vật (IoT)

Internet vạn vật (IoT) mang lại nhiều lợi ích đáng kể trong cả lĩnh vực cá nhân và doanh nghiệp. Dưới đây là một số lợi ích chính:

• Cung cấp lượng dữ liệu lớn: IoT thu thập và cung cấp một lượng dữ liệu khổng lồ, giúp doanh nghiệp nắm bắt thông tin hữu ích để cải thiện quy trình sản xuất và dự báo rủi ro.
• Tăng tính kết nối và tự động hóa: Việc kết nối các thiết bị qua Internet cho phép theo dõi và điều khiển từ xa, nâng cao hiệu quả và giảm chi phí vận hành.
• Cải thiện chất lượng cuộc sống: Trong đời sống hàng ngày, IoT giúp tạo ra các ngôi nhà thông minh với khả năng quản lý thiết bị gia dụng tự động, tiết kiệm năng lượng và tăng tiện nghi.
• Tối ưu hóa quy trình sản xuất: Trong công nghiệp, IoT giúp theo dõi hiệu suất máy móc, phát hiện sớm sự cố và tối ưu hóa hoạt động sản xuất. ​
• Nâng cao khả năng quản lý năng lượng: IoT cho phép giám sát và điều chỉnh việc sử dụng năng lượng hiệu quả hơn, góp phần giảm chi phí và bảo vệ môi trường.

Ví dụ về Internet vạn vật

​Internet vạn vật (IoT) đã và đang thay đổi cách chúng ta tương tác với thế giới xung quanh thông qua việc kết nối các thiết bị và vật thể với nhau. Dưới đây là một số ví dụ thực tế minh họa ứng dụng của IoT trong cuộc sống hàng ngày:

1. Nhà thông minh (Smart Home)

IoT giúp biến ngôi nhà trở nên thông minh và tiện nghi hơn. Chẳng hạn, thiết bị điều khiển từ xa cho phép người dùng bật/tắt đèn, điều hòa, rèm cửa thông qua ứng dụng trên điện thoại. Hệ thống an ninh thông minh với camera giám sát và khóa cửa thông minh giúp tăng cường bảo mật, gửi cảnh báo khi phát hiện hoạt động bất thường. ​

2. Chăm sóc sức khỏe (Healthcare)

Các thiết bị đeo thông minh như đồng hồ hoặc vòng tay theo dõi nhịp tim, giấc ngủ, lượng calo tiêu thụ giúp người dùng theo dõi sức khỏe cá nhân. Ngoài ra, các cảm biến y tế có thể giám sát từ xa tình trạng bệnh nhân, gửi dữ liệu về bác sĩ mà không cần đến bệnh viện.

3. Công nghiệp (Industrial IoT)

Trong sản xuất, IoT được sử dụng để bảo trì dự đoán, với cảm biến trên máy móc phát hiện dấu hiệu hỏng hóc trước khi sự cố xảy ra, giảm thời gian dừng sản xuất. Hệ thống quản lý chuỗi cung ứng thông minh theo dõi vị trí và tình trạng hàng hóa trong thời gian thực, tối ưu hóa quy trình vận hành.

4. Nông nghiệp thông minh (Smart Agriculture)

IoT hỗ trợ quản lý tưới tiêu bằng cách sử dụng cảm biến đo độ ẩm đất và dữ liệu thời tiết để tưới nước đúng lúc, tiết kiệm tài nguyên. Ngoài ra, giám sát gia súc thông qua thiết bị đeo giúp theo dõi sức khỏe và vị trí của động vật.

5. Thành phố thông minh (Smart Cities)

IoT giúp quản lý giao thông hiệu quả với đèn giao thông điều chỉnh theo lưu lượng xe, giảm ùn tắc. Hệ thống quản lý rác thải sử dụng thùng rác thông minh báo đầy, giúp xe thu gom đến đúng lúc, tiết kiệm thời gian và chi phí. ​

Những ví dụ trên chỉ là một phần nhỏ trong vô vàn ứng dụng của IoT, cho thấy tiềm năng to lớn của công nghệ này trong việc cải thiện chất lượng cuộc sống và hiệu quả công việc.​