Khám phá công nghệ Internet of Things (IoT) – Cách mà IoT đang thay đổi thế giới

Với sự hội tụ của nhiều công nghệ như truyền tải vô tuyến, phân tích dữ liệu thời gian thực, học máy, cảm biến và hệ thống nhúng, IoT đã mở ra một thế giới mới với các khả năng và ứng dụng thông minh đến bất ngờ. Bài viết này sẽ thông tin đến bạn khái niệm IoT, lịch sử và sự phát triển của nó, cách mà IoT hoạt động, ứng dụng của IoT trong cuộc sống hàng ngày.

Tìm hiểu công nghệ IoT

Internet of Things (IoT), hay Công nghệ Vạn vật kết nối Internet, là một khái niệm chỉ sự kết nối của các thiết bị vật lý và ảo với Internet thông qua các cảm biến và thiết bị giám sát, cho phép chúng thu thập và chia sẻ dữ liệu. Bằng cách kết hợp các công nghệ kết nối không dây, mạng cảm biến, dữ liệu lớn và khai thác thông minh, IoT đã mở ra kỷ nguyên công nghệ mới vượt trội.

Lịch sử và sự phát triển của IoT

Năm 1982 – 1990: Giai đoạn sơ khai

Trong những năm từ 1982 đến 1990, IoT lúc này chưa có gì là rõ ràng khi đây vẫn chỉ là ý tưởng đưa các cảm biến, trí thông minh vào các vật, mang đến một mạng lưới thiết bị thông minh. Tuy nhiên tiến độ thực hiện các ý tưởng này được diễn ra khá chậm, vì bấy giờ công nghệ chưa đạt đủ trình độ để thực hiện hóa.

Năm 1991 – 1994: Những khái niệm phổ quát đầu tiên

Năm 1991, Mark Weiser đã đưa ra khái niệm về điện toán phổ quát, cho thấy tầm nhìn của một môi trường máy tính toàn cầu với các thiết bị nhúng thông minh. Năm 1994, Reza Raji mô tả khái niệm IoT như “chuyển các gói dữ liệu nhỏ sang tập hợp các nút mạng lớn, để tích hợp và tự động hóa mọi thứ từ các thiết bị gia dụng với cả một nhà máy sản xuất”.

Năm 1999: Khái niệm IoT ra đời và bắt đầu phổ biến

Khái niệm IoT được đưa ra lần đầu tiên vào năm 1999 bởi Kevin Ashton, một nhà nghiên cứu tại MIT. Tuy nhiên, công nghệ cần thiết để thực hiện ý tưởng này chưa sẵn sàng cho đến khi Internet và công nghệ không dây trở nên phổ biến hơn.

Trong những năm tiếp theo, nhiều công ty đã đưa ra các giải pháp IoT trong đó có Microsoft và Novell là nổi bật nhất. Năm 1999, Bill Joy đã đề xuất phương thức truyền tải thiết bị-tới-thiết bị (D2D) trong bộ khung “Six Webs” của ông, được ông trình bày tại Diễn đàn Kinh tế Thế giới ở Davos.

Trong cùng năm 1999, Trung tâm Auto-ID tại Viện Công nghệ Massachusetts đã đưa ra khái niệm Internet Vạn Vật và công nghệ Nhận dạng qua tần số vô tuyến (RFID) được xem là một điều kiện tiên quyết cho IoT. Từ đó, IoT đã trở nên phổ biến và phát triển nhanh chóng, với sự hội tụ của nhiều công nghệ như truyền tải vô tuyến, phân tích dữ liệu thời gian thực, học máy, cảm biến và hệ thống nhúng.

Năm 2000 – 2013: Tích hợp các công nghệ mới cho IoT

Các công nghệ IoT đã được phát triển rộng rãi, bao gồm các chuẩn giao tiếp IoT như: MQTT, CoAP, Zigbee, Z-Wave, BLE, WiFi, và 6LoWPAN. Ngoài ra, việc tăng cường khả năng kết nối với IPv6 đã cho phép IoT trở nên phổ biến hơn và dễ dàng kết nối với các thiết bị khác nhau trên toàn cầu.

Năm 2013-2016: Phát triển công nghệ IoT

Trong giai đoạn này, IoT đã được tích hợp với các công nghệ mới như điện toán đám mây và Big Data để thu thập và phân tích dữ liệu từ các thiết bị IoT. Internet of Everything (IoE)* và 5G cũng đã được giới thiệu vào năm 2016, đưa IoT đến một tầm cao mới về tốc độ truyền thông và khả năng kết nối.

*Chú thích: Internet of Everything (IoE) là một khái niệm mở rộng hơn, đưa ra một khái niệm về mạng lưới các thực thể được kết nối với nhau, bao gồm cả con người, các thiết bị, quy trình và dịch vụ, nhằm tạo ra các giá trị kinh tế và xã hội mới. IoE tập trung vào việc kết nối không chỉ các thiết bị IoT mà cả những người dùng, hệ thống và quy trình.

Năm 2016 – nay: Phát triển cùng cách mạng công nghiệp 4.0

IoT đã trở thành một phần quan trọng trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, với sự hội tụ của nhiều công nghệ như truyền tải vô tuyến, phân tích dữ liệu thời gian thực, học máy, cảm biến và hệ thống nhúng. IoT cũng đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực từ nhà thông minh đến tự động hóa công trình.

Cách mà IoT hoạt động

Cơ chế hoạt động của IoT dựa trên việc kết nối và trao đổi thông tin giữa các thiết bị thông qua Internet. Cụ thể, một hệ thống IoT thường bao gồm các thành phần sau:

• Cảm biến/Thiết bị: Các cảm biến hoặc thiết bị thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh. Ví dụ: nhiệt độ, độ ẩm, vị trí, cử động, âm thanh, ánh sáng,…
• Kết nối: Dữ liệu được thu thập bởi các cảm biến sau đó được truyền đi thông qua mạng không dây hoặc dây. 
• Trung tâm xử lý dữ liệu/Cloud: Dữ liệu được gửi đến một trung tâm xử lý dữ liệu, thường là một hệ thống cloud, nơi dữ liệu được lưu trữ và phân tích.
• Ứng dụng người dùng: Dựa vào kết quả phân tích, hệ thống IoT có thể gửi thông báo hoặc tạo ra hành động tương ứng thông qua một ứng dụng. Ví dụ, một hệ thống IoT trong nhà thông minh có thể điều chỉnh nhiệt độ phù hợp dựa trên dữ liệu từ cảm biến nhiệt độ hoặc một hệ thống IoT trong y tế có thể gửi cảnh báo cho bác sĩ khi nhận diện được dấu hiệu bất thường từ thiết bị theo dõi sức khỏe của bệnh nhân.

Trên cơ sở đó, IoT không chỉ đơn thuần là sự kết nối giữa các thiết bị, mà còn là sự kết hợp giữa việc thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu và tạo ra hành động tương ứng, nhằm tạo ra những giải pháp thông minh và tiện lợi hơn cho cuộc sống và công việc.

Ứng dụng của IoT

Trong cuộc sống hàng ngày

Nhà cửa thông minh là một trong những ứng dụng phổ biến nhất của IoT. Các thiết bị như: đèn, máy lạnh, hệ thống giám sát an ninh và thậm chí cả tủ lạnh, đều có thể kết nối với Internet và được điều khiển từ xa thông qua điện thoại hoặc máy tính bảng.

Trong nhu cầu gia đình có thể sử dụng những thiết bị thông minh cho các mục đích:

• Tự động tắt các thiết bị điện khi không sử dụng.
• Quản lý và bảo trì các căn hộ thông qua các thiết bị giám sát thông minh như camera an ninh và hệ thống điều khiển truy cập.
• Tìm kiếm các vật dụng thất lạc trong nhà như chìa khóa hoặc điện thoại di động.
• Tự động hóa các công việc hàng ngày như: hút bụi, pha cà phê, nấu ăn và điều khiển thiết bị điện gia dụng khác để giảm thời gian và công sức cho các công việc gia đình.

Trong các ngành công nghiệp – doanh nghiệp

Trong ngành công nghiệp, IoT giúp cải thiện quá trình sản xuất và giảm thiểu chi phí. Dưới đây là các ứng dụng của IoT trong ngành công nghiệp:

• Quản lý tự động hóa: Sử dụng các cảm biến và thiết bị IoT giúp doanh nghiệp dự đoán, phân tích và quản lý hoạt động của các thiết bị sản xuất hiệu quả hơn, giảm thiểu sự cố và tăng năng suất sản xuất.
• Giám sát và phân tích: Thông qua việc thu thập và phân tích dữ liệu từ IoT, các doanh nghiệp có thể dự đoán và ngăn chặn các sự cố tiềm ẩn, nâng cao hiệu suất và tối ưu hóa quá trình sản xuất.

• Quản lý chuỗi cung ứng: Bằng cách theo dõi vị trí, trạng thái và lịch trình vận chuyển của các sản phẩm. Các thiết bị IoT có thể được gắn trên hàng hóa, xe tải và các thiết bị khác trong chuỗi cung ứng để theo dõi chúng theo thời gian thực.
• Bảo trì thiết bị: Các cảm biến và thiết bị IoT giúp theo dõi hoạt động của các thiết bị và đưa ra dự đoán về thời điểm cần thực hiện bảo trì để ngăn chặn sự cố và giảm thiểu thời gian gián đoạn sản xuất.
• Điều khiển tự động: Các thiết bị IoT được kết nối với hệ thống điều khiển để thực hiện các nhiệm vụ tự động, giảm thiểu lỗi nhân tạo và tối ưu hóa hiệu suất sản xuất.

Trong lĩnh vực y tế

IoT đang cách mạng hóa ngành y tế bằng các ứng dụng cụ thể đó là:

• Theo dõi sức khỏe: Các thiết bị IoT như đồng hồ thông minh và vòng đeo sức khỏe giúp theo dõi các chỉ số sức khỏe như nhịp tim, lượng vận động, huyết áp và nhiệt độ cơ thể của bệnh nhân. Các dữ liệu này được gửi đến thiết bị y tế hoặc máy chủ để đánh giá sức khỏe của bệnh nhân một cách chính xác và liên tục.

• Quản lý dược phẩm: Các thiết bị IoT được kết nối với hệ thống quản lý bệnh viện để đảm bảo được nguồn cung cấp thuốc an toàn và hiệu quả dựa vào lượng tồn kho thực của dược phẩm.
• Theo dõi bệnh nhân: IoT có thể giúp theo dõi trạng thái của bệnh nhân và thông báo cho y bác sĩ nếu có bất kỳ vấn đề gì. Các thiết bị IoT giúp ghi lại các dữ liệu về trạng thái của bệnh nhân và phát hiện các tình trạng bất thường để y bác sĩ có thể can thiệp kịp thời.
• Giám sát thiết bị y tế: IoT hỗ trợ giám sát các thiết bị y tế như: máy xạ trị và máy chữa trị tim. Các thiết bị IoT được kết nối với một hệ thống quản lý để luôn đảm bảo chúng hoạt động bình thường và sẽ đưa ra cảnh báo nếu có bất kỳ sự cố nào.
• Chăm sóc tại nhà: Bằng cách theo dõi và giám sát sức khỏe của bệnh nhân từ xa. Các thiết bị IoT như camera an ninh và hệ thống giám sát đảm bảo an toàn cho bệnh nhân và giúp bác sĩ đưa ra quyết định chăm sóc tốt nhất cho bệnh nhân.

Trong nông nghiệp

IoT cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cải tiến ngành nông nghiệp. Dưới đây là các ứng dụng cụ thể:

• Giám sát điều kiện môi trường: Theo dõi nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, độ pH của đất và các yếu tố khác để nông dân điều chỉnh quy trình trồng trọt, tăng năng suất và giảm thiểu rủi ro.
• Theo dõi sức khỏe gia súc: Các thiết bị IoT được kết nối với hệ thống giám sát để đảm bảo sức khỏe của gia súc được giám sát và chăm sóc đúng cách, sẵn sàng đưa ra cảnh báo nếu có vấn đề gì.

• Quản lý chăn nuôi: Theo dõi thực phẩm và nước uống, sức khỏe của đàn gia súc và các thói quen ăn uống của chúng để có những giải pháp cải thiện hay điều chỉnh khẩu phần ăn,…
• Giám sát vật nuôi hoang dã: IoT cũng có thể theo dõi vật nuôi hoang dã để đảm bảo bảo vệ các loài động vật và hạn chế được các loài động vật bị tuyệt chủng.
• Tự động hóa quy trình nông nghiệp: IoT còn giúp nông dân tối ưu hóa quy trình nông nghiệp và tăng năng suất thông qua tự động hóa các quy trình như: tưới cây, phun thuốc trừ sâu và thu hoạch.

Như vậy, IoT đang ngày càng trở nên phổ biến và có tác động rất lớn đến cuộc sống của con người. Từ những ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày đến các ngành công nghiệp, y tế, nông nghiệp, IoT đang thay đổi cách mà chúng ta làm việc và sống. Với sự phát triển và tiếp tục nghiên cứu của công nghệ IoT, chúng ta có thể mong đợi thêm nhiều ứng dụng thông minh và tiện lợi hơn trong tương lai.