Một trong những khả năng làm cho con người thông minh hơn bất kì loài sinh vật nào trên hành tinh chính là khả năng giao tiếp. Chúng ta nói chuyện với nhau, lắng nghe, hợp tác để đạt được những mục đích khó khăn, từ tìm ra phương pháp chữa trị ung thư đến việc đưa các phi hành gia lên mặt trăng. Trước khi phát minh ra Internet, con người cũng đã có những kết nối với nhau, giống như thuyết xã hội học “sáu chặng phân cách”, hai người bất kì có thể kết nối với nhau thông qua tối đa 6 người khác.
Thử tưởng tượng chuyện gì sẽ xảy ra khi các thiết bị và máy móc có thể hỗ trợ tuyệt vời cho đời sống con người? Ví dụ, một người già luôn mang một gia tốc kế sẵn trong áo, trong trường hợp không may bị ngã cầu thang, điện thoại sẽ tự động gọi xe cứu thương? Những ngôi nhà ở Mỹ tự động báo cáo mức tiêu thụ điện năng mà không cần máy đo công suất cổ điển? Động cơ xe hơi tự động theo dõi hiệu quả cơ học, nếu nó giảm xuống một mức nhất định, chúng ta chỉ cần kết nối với máy tính để điều chỉnh lại mức tối ưu từ xa. Và trên đường cao tốc, hệ thống giám sát sẽ đo lường số lượng xe chạy vào các tuyến, sau đó điều phối để tránh ùn tắc? Nghe có vẻ thật hão huyền, nhưng trong tương lai không xa, mọi thứ sẽ được thực hiện nhờ vào mạng lưới Internet vạn vật.
Mạng lưới Internet vạn vật là gì?
Vào năm 1999, một doanh nhân công nghệ tên là Kevin Ashton đã lần đầu tiên công bố ý tưởng về Internet vạn vật (IoT) và được rất nhiều người chú ý, khi đó, ông vẫn đang làm việc trong lĩnh vực tiếp thị cho thương hiệu tại Proctor & Gamble. Ông đã nghiên cứu về các cảm biến điện tử và RFID (một loại máy nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến, được sử dụng trong việc kiểm tra thẻ ra-vào thư viện), và trong giây lát, ông đã tự hỏi rằng điều gì sẽ xảy ra nếu tất cả các đồ vật, máy móc hàng ngày có thể “giao tiếp” với nhau thông qua một mạng máy tính liên kết? Ashton sau này đã nhận ra rằng, Internet vạn vật là một bước đi đầy tiềm năng để đạt hiệu quả và tiết kiệm cho mọi loại hình kinh doanh.
Trong những trang báo nổi tiếng, Internet vạn vật luôn luôn được giải thích bằng cách lấy một ví dụ như thế này. Giả sử tủ lạnh nhà bạn có thể sử dụng công nghệ RFID để giúp bạn biết được những thực phẩm nào đang có trong đó, và chúng đã nằm trong tủ bao lâu. Khi nó được lên kết với Internet, nó sẽ tự động đề nghị lại nguồn cung mới, cũng như loại bỏ những đồ đã quá hạn sử dụng. Nghe có vẻ khá là bình thường, nhưng chính những ví dụ không thực tế và vô vị như thế đã khiến cho việc ứng dụng RFID càng có nhiều rào cản hơn. Trong một ví dụ khác hay ho hơn, những công nghệ tương tự đang giúp người già và người tàn tật cải thiện được chất lượng sống của mình, giúp họ giữ an toàn trong chính căn nhà của họ. Nếu biết cách ứng dụng, IoT sẽ là một công cụ hữu ích đối với một xã hội có dân số già hóa nhanh chóng.
Chúng ta thường nghe đến Internet vạn vật chỉ đơn thuần như một phần mở rộng của công nghệ nhà thông minh, nhưng trên thực tế, nó là một ý tưởng bùng nổ hơn rất nhiều. Hãy tưởng tượng việc những người già khi nhập viện và sức khỏe đã ổn định, họ không cần y tá đến chăm sóc thường xuyên nữa, thay vào đó họ được quan sát bằng một hệ thống chăm sóc điện tử nhờ vào những cảm biến được thu thập từ xa, truyền về các số đo của họ qua mạng. Ví dụ khác, khi bạn đi du lịch, nhà bạn được trang bị Internet và bạn vẫn có thể giám sát ngôi nhà của mình bằng các cảm biến và webcam. Trong siêu thị, chúng tự động kiểm tra kệ hàng trống và lấp đầy lại, trong các công trình, chúng tự động giám sát máy móc, và trên đường cao tốc, chúng giám sát xe cộ qua lại,… bất kì nơi nào có IoT, chúng ta đều có thể kiểm soát các thiết bị nằm trong đó.
Cơ chế hoạt động của IoT
5 điều cơ bản giúp IoT hoạt động
- Vật thể (chủ thể)
Đầu tiên, bản thân “vật thể” — có thể là bất cứ thứ gì từ người hoặc động vật đến robot hay máy tính; Những chuyên gia hàng đầu về công nghệ đã suy đoán rằng sức mạnh của IoT có thể mở rộng đến cả những thứ nhỏ chỉ bằng hạt bụi. Chung quy lại, “vật thể” là thứ mà chúng ta muốn giám sát, do lường, từ cơ thể người đến thú cưng, nhà cửa, văn phòng hay bất kì thứ gì mà bạn có thể nghĩ đến.
- Định danh vật thể
Để có thể kết nối và giám sát hoạt động của các vật thể, chúng ta cần phải xác định được vật thể đó là gì và phân biệt chúng. Con người có tên, có khuôn mặt, tính cách khác nhau nên rất dễ phân biệt, các sản phẩm trong cửa hàng cũng khá dễ phân biệt nhờ vào mẫu mã khác nhau. Từ những năm 1970, hầu hết tất cả các sản phẩm đều có riêng cho mình một mã riêng biệt là UPC, được in trên bao bì với kí hiệu là những vạch đen trắng xem kẽ nhau như da ngựa vằn. Tuy nhiên mã này gặp khá nhiều rắc rối vì chỉ lưu trữ được một lượng thông tin rất nhỏ, sau khi công nghệ RFID ra đời đã được ưa chuộng hơn bởi chúng cho phép nhận dạng sản phẩm bằng sóng radio, và với rất ít sự can thiệp của con người. Đồng thời, RFID cũng chứa và truyền tải nhiều thông tin hơn.
- Các cảm biến
Nếu một thiết bị đơn giản chỉ được kết nối với mạng để định vị thì có lẽ cũng không cần thu thập quá nhiều thông tin, nhưng đối với thiết bị có tích hợp cảm biến, chúng ta có thể thu thập được cũng như điều khiển được chúng một cách đa năng hơn. Các cảm biến tự động sẽ thu thập và chuyển đổi thông tin trong thế giới thực thành tín hiệu đi đến bộ điều khiển trung tâm thông qua IoT. Có rất nhiều loại cảm biến như cảm biến nhiệt độ, cảm biến chuyển động, cảm biến hồng ngoại, cảm biến từ trường,…
- Hệ thống mạng
Mọi thứ tồn tại và giao tiếp với nhau bằng mạng Internet – đây là phương thức giao tiếp truyền thống tiêu chuẩn nhất, hay còn được gọi là Internet Protocol (IP). IP hoạt động dựa trên nguyên tắc “mọi thứ đều có một địa chỉ duy nhất” và trao đổi dữ liệu theo từng bit được gọi là gói thông tin. Nếu các thiết bị kết nối bằng IP hoặc sử dụng Wifi, con người có thể điều khiển tất cả các thiết bị ấy thông qua trình duyệt web. Các hệ thống an ninh, lò sưởi trong nhà bạn cũng được điều khiển thông qua các ứng dụng trên điện thoại thông minh.
- Bộ phân tích dữ liệu
Con người thu thập một lượng lớn dữ liệu từ hàng trăm, hàng nghìn, hàng triệu, thậm chí hàng hàng tỷ thứ trên đời, và trên lí thuyết thì việc này sẽ giúp tìm ra giải pháp để giúp đỡ chúng ta làm việc, di chuyển và sống thông minh hơn. Chẳng hạn như các dữ liệu được khai thác từ con người và chuyển động của oto giúp phát triển hệ thống giao thông, tránh ùn tắc và giờ cao điểm. Hệ thống điện toán đám mây đóng đảm nhận nhiệm vụ này, đóng vai trò rất lớn trong việc lưu trữ cơ sở dữ liệu bởi vì dung lượng rất không lồ của nó.
Ai đã dùng hệ thống này?
Chẳng cần nhìn đi đâu quá xa xôi, Internet vạn vật thực sự đang hiện hữu xung quanh cuộc sống của chúng ta. Các thư viện đã sớm áp dụng công nghệ RFID để mọi người có thể tự mượn và trả sách bằng máy quét mã tự động. Hệ thống này cũng giúp kiểm soát kho, bảo mật tốt hơn và giúp các thủ thư dành nhiều thời gian hơn để giúp đỡ người khác (thực tế thì các thư viện hiện nay có ít nhân viên hơn trước). Và khi bạn mua hàng qua mạng, bạn cũng như nhà cung ứng sẽ quét mã vạch trên sản phẩm và chắc chắn được đó là sản phẩm được giao cho chính bạn.
Nhiều ứng dụng thú vị hơn cũng bắt đầu ra đời. Hive – do công ty British Gas chế tạo, sử dụng bộ điều nhiệt không dây kết nối với bộ định tuyến đã giúp điều khiển chỉnh nhiệt độ hệ thống sưởi và bình nóng lạnh trong nhà, thông qua các app trên điện thoại hoặc web. Nest Learning Thermostatmột hệ thống điều nhiệt từ xa phức tạp hơn nhưng vấn được điều khiển theo cách tương tự. Piper, hệ thống quản lí gia đình và an ninh, kết nối các bộ cảm biến, cảnh báo để theo dõi nhà ngay khi chúng ta đang ngủ hoặc đi làm.
Ngay cả chiếc tủ lạnh như ví dụ phía trên cũng bắt đầu được hiện thức hóa. Giữa năm 2014 và 2019, Amazon đã thử nghiệm một hệ thống có tên là Dash, nó tương tự như một máy quét cầm tay, giúp bạn quét các sản phẩm có trong tủ lạnh và mua lại nếu sắp hết. Sau nay, thêm 1 ý tưởng tương tự cũng được thử nghiệm, đó là dán các “nút Dash” xung quanh nhà (mỗi nút là tên của một sản phẩm bạn cần sử dụng), và khi thấy các nhu yếu phẩm hàng ngày sắp hết, bạn chỉ cần nhấn nút và đợi sản phẩm đó được giao đến tận nhà.
Bằng cách này hay cách khác, các công ty công nghệ lớn toàn cầu cũng đang khám phá thêm các ứng dụng của Internet vạn vật. Apple có HomeKit (biến Ipod và Iphone trở thành bộ điều khiển căn hộ thông minh) và HealthKit (theo dõi sức khỏe và thể chất của bạn, đồng thời gửi các dữ liệu đó tới bác sĩ cá nhân hoặc bệnh viện). Google thì có Home và Kit, cho phép mọi người có thể theo dõi, phân tích dữ liệu luyện tập thể dục thể thao hàng ngày, thông qua các cảm biến (đồng hồ đeo tay). Samsung, một ông lớn trong ngành sản xuất điện thoại thông minh và đồ gia dụng đã dùng hệ thống Smarthing Hub để liên kết cả hai với nhau. Microsoft cũng không kém cạnh, hiện đang hoạt động trên các hệ thống điều khiển nhà thông minh, có liên kết với bộ cảm biến chuyển động Kinect và hệ thống chơi game Xbox. Amazon thì có “trợ lí” Alexa.
Ưu điểm và nhược điểm của IoT
Chúng ta không thể phủ nhận lợi ích từ việc kết nối, giám sát và phân tích dữ liệu bằng những hệ thống thông minh. Thế giới tự nhiên mà chúng ta đang sống có những cách quản lí hoàn hảo mà không cần tổ chức hay kiểm soát nào. Nhưng, với hơn 7 tỉ người trên trái đất, đang gặp phải những vấn đề như nghèo đói, bệnh tật, và đang đối mặt với những thách thức về biến đổi khí hậu, họ không thể chịu đựng thêm những hỗn loạn, rủi ro gặp phải hàng ngày thêm nữa. Tuy nhiên, một vài nhà phân tích cũng chỉ ra những rủi ro không kém cạnh khi bị mọi thứ đều bị giám sát quá chặt chẽ. Chúng ta luôn muốn xe mình được theo dõi? Chúng ta có thấy thoải mái hơn khi vào mua đồ ở các cửa hàng tiện lợi? Ngôi nhà trang bị cảm biến luôn theo dõi mỗi hành động của chúng ta? Có rất nhiều vấn đề về sự riêng tư, bảo mật mà chúng ta cần cân nhắc trước khi đến gần với công nghệ IoT.
Do phần lớn các công nghệ mới đã tồn tại nên bạn có thể sẽ nghĩ rằng việc xây dựng một IoT là nhiệm vụ khá giản đơn, nhưng trên thực tế thì lại rất khó đấy. Một vấn đề nữa chính là các khái niệm đều đã được thổi phồng lên nhằm vào mục đích thương mại, và các công ty lớn đều đang đưa ra những chiến lược marketing cạnh tranh nhau. Dĩ nhiên điều này gây khó khăn cho người sử dụng. Nếu bạn mua một hệ thống sưởi của hãng này, dùng một vài năm, bạn muốn đổi sang hệ thống điều hành trên ứng dụng điện thoại của công ty khác, vậy có ổn không? Hoặc bạn chọn mua một máy quét mã sản phẩm từ Amazon, vậy là sau này bạn phải chọn mua các mặt hàng liên quan từ Amazon thôi sao? Hay bạn phải đặt mua mỗi công ty mỗi máy quét khác nhau nếu muốn dùng những sản phẩm liên quan đến từ công ty đó? Thật là rắc rối! Trong khi các công ty như Amazon và Apple nổi tiếng với cách tiếp thị khép kín (ví dụ, bạn chỉ có thể đọc sách điện tử Kindle do Amazon bán trên máy đọc sách Amazon Kindle), các đối thủ như Google và Samsung lại tiếp cận thị trường bằng cách “mở”. Cho dù phương thức tiếp thị đóng hay mở, hay hỗn hợp chiếm ưu thế, thì chắc chắn vẫn sẽ có rất nhiều người nhầm lẫn về cách thức hoạt động của từng thiết bị và ứng dụng, và nguy cơ cao hệ thống IoT bị phân mảnh do có ít điểm chung trong cách vận hành giữa chúng.
Không quá ngạc nhiên khi hệ thống Internet vạn vật được định nghĩa rộng rãi đến mức những ý tưởng khác đều trở nên vô nghĩa. Mới đây, chính phủ Anh đã đưa ra một bản mô tả tóm tắt sự kết nối mạng này giống như một “hệ sinh thái” để liên kết mọi người, mọi vật, các doanh nghiệp, thông qua mạng Internet ở bất kì nơi nào, bất kì đâu. Nói cách khác, công nghệ này nổi tiếng đến mức có thể bao quát tất cả mọi thứ, cũng có thể tạo nên sự liên kết (cho dù khá hời hợt) giữa bệnh viện theo dõi bệnh nhân từ xa và chiếc tủ lạnh của gia đình.
Mặc dù thường được thổi phồng là phương tiện giúp làm việc hiệu quả, tiết kiệm thời gian và tiền bạc, những không có gì đảm bảo rằng loại hình này sẽ giúp chúng ta tiết kiệm chi phí và năng lượng có hiệu quả. Nhiều câu hỏi đặt ra cho bạn, liệu khả năng kiểm soát hệ thống sưởi gia đình từ nơi bạn làm việc sẽ giúp tiết kiệm năng lượng hơn không? Tại sao bạn không giao hoàn toàn mọi việc nhà cho bộ điều nhiệt thông minh ? (công nghệ đáng tin cậy và được tin dùng từ hàng thập kỉ qua) Ai nói rằng việc thao tác trên điện thoại tốt hơn so với việc có chính bạn thao tác mọi thứ trong chính căn nhà của mình? Một ví dụ khác, thật hấp dẫn khi theo dõi các bưu kiện của bạn từ kho khi về đến nhà, nhưng tôi dá chắc bạn không quan tâm cho lắm về quá trình vận chuyển của bưu kiện đó, bạn chỉ quan tâm xem khi nào bạn nhận được hàng mà thôi. Để chạy thêm hệ thống IoT, chúng ta nhiều năng lượng tiêu thụ vào việc quản lí, giám sát. Điện toán đám mây, nơi lưu trữ dữ liệu khổng lồ nhất toàn cầu. Mọt nhược điểm của IoT nữa chính là nó sẽ tạo nên một lớp quản lí v mô không cần thiết lên những thiết bị vốn dĩ vẫn có thể được kiểm soát tốt, đồng thời việc lắp đặt các hệ thống cảm biến khiến lượng điện tiêu thụ tăng. Trong một khảo sát ở Mỹ đã cho thấy mức điện tiêu thụ ngày càng tăng, bất chấp những kiểm soát của con người.
Công nghệ nhà thông minh đã được phổ biến rộng rãi trong nhiều thập kỷ nhưng cho đến nay, việc nắm bắt và sử dụng vẫn chưa được phổ biến. Việc thay đổi tên thương hiệu — thổi phồng một cách ngoạn mục thành “Internet vạn vật” — liệu có tạo ra sự khác biệt nào không? Ví dụ, máy đo lượng điện tiêu thụ trong nhà đã có mặt trong nhiều năm và mang lại nhiều lợi ích nhưng vẫn còn ít được sử dụng. Ngoài việc phát triển hệ thống nhà thông minh, nhiều lí do đi kèm thuyết phục để các doanh nghiệp và công ty dịch vụ đầu tư vào công nghệ IoT – đặc biệt nếu họ chứng minh được nhưng lợi ích thực sự của nó. Nhưng câu hỏi liệu Internet vạn vật này có đáp ứng được mong chờ của người sử dụng không? Thư viện và siêu thị là những ví dụ hoàn hảo cho việc ứng dụng công nghệ này, số lượng nhân viên ngày càng ít lại, nhưng tôi không dám đảm bảo về chất lượng. Nhiều thư viện đã thay các thủ thư bằng máy kiểm tra tưu động để cắt giảm chi phí thuê nhân viên. Liệu mạng lưới Internet vạn vật có phải là một cuộc cách mạng giúp ngôi nhà, văn phòng, hệ thống giao thông của chúng ta sắp xếp, vận hành tốt hơn và tiết kiệm hơn không? Liệu Internet có giúp chúng ta kiểm soát mọi thứ tốt hơn, hay biến con người thành “vật” có thể phân tích, giám sát?