Trong kỷ nguyên công nghệ 4.0, IoT không còn là khái niệm xa lạ mà đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống. Từ nhà thông minh, thành phố thông minh đến nhà máy tự động hóa, IoT đang kết nối hàng tỷ thiết bị, thu thập và xử lý dữ liệu theo thời gian thực, giúp nâng cao hiệu suất, tối ưu hóa quy trình và mang lại trải nghiệm tiện ích hơn cho con người. Vậy chính xác IoT là gì và những ứng dụng của nó trong thời đại 4.0 ra sao? Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết này.

Đọc bài viết để hiểu rõ hơn về:

  • IoT là gì? Các đặc điểm chính của IoT
  • Các thành phần chính của IoT
  • IoT hoạt động như thế nào?
  • Ưu điểm và nhược điểm của IoT
  • Những yếu tố thúc đẩy sự phát triển của IoT
  • Các loại IoT phổ biến hiện nay
  • IoT thường được ứng dụng vào những lĩnh vực nào?

IoT là gì? Các đặc điểm chính của IoT

IoT viết tắt của Internet of Things (Internet vạn vật), là mạng lưới các đối tượng được tích hợp linh kiện điện tử bên trong như thiết bị điện toán, máy móc cơ khí và kỹ thuật số,… Mỗi thiết bị này được gán một mã định danh riêng biệt, cho phép chúng kết nối, trao đổi dữ liệu và tương tác với nhau hoặc với môi trường xung quanh thông qua internet mà không cần tác động trực tiếp từ con người hoặc thông qua máy tính. 

Hệ thống IoT có các đặc điểm chính gồm:

  • Kết nối: Các thiết bị IoT cần được kết nối với hạ tầng IoT để đảm bảo truyền dữ liệu liên tục. Kết nối có thể là giữa con người với thiết bị (điện thoại di động, gadget,…) hoặc giữa các thiết bị với nhau (router, cổng kết nối, cảm biến,…).
  • Xứ lý thông minh và định danh duy nhất: Các thiết bị IoT thu thập dữ liệu, nhưng dữ liệu đó chỉ có giá trị khi được phân tích và diễn giải đúng cách. Ngoài ra, mỗi thiết bị IoT có một định danh riêng, giúp theo dõi và truy vấn trạng thái thiết bị khi cần. 
  • Tự động thu thập và xử lý dữ liệu: Các cảm biến và thiết bị IoT liên tục thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh để phân tích và xử lý, đưa ra thông tin hữu ích.
  • Tương tác thời gian thực: IoT hoạt động theo thời gian thực, cung cấp thông tin nhanh chóng để tối ưu hóa hiệu suất.
  • Vận hành tự động: IoT giúp tự động hóa nhiều quy trình, giảm sự can thiệp của con người và cải thiện hiệu suất.
  • Khả năng mở rộng: Hệ thống IoT có thể mở rộng để kết nối hàng triệu thiết bị mà không ảnh hưởng đến hiệu suất.
  • Khả năng tự thích ứng: Các thiết bị IoT có thể thích nghi với các điều kiện và ngữ cảnh thay đổi. Ví dụ, một camera giám sát phải hoạt động tốt trong cả ban ngày và ban đêm.
  • Bảo mật: Do liên quan đến dữ liệu nhạy cảm, IoT yêu cầu các biện pháp bảo mật mạnh mẽ để ngăn chặn tấn công.
  • Khả năng tương tác: Các thiết bị IoT sử dụng các giao thức chuẩn hóa để có thể  tương tác với nhau, ngay cả khi đến từ các nhà sản xuất khác nhau. Một số giao thức phổ biến gồm MQTT, CoAP, BLE, Wi-Fi, Zigbee…
  • Tiêu thụ năng lượng thấp: Các thiết bị IoT thường được thiết kế để hoạt động với mức tiêu thụ năng lượng tối thiểu.

Đọc thêm: Head of IoT mô tả IoT Developer là ai?

Các thành phần chính của hệ thống IoT

IoT bao gồm nhiều thành phần, từ thiết bị vật lý, cảm biến, hệ thống lưu trữ đám mây, phân tích dữ liệu, kết nối mạng cho đến bảo mật. Một hệ thống IoT hiệu quả cần đảm bảo tích hợp tốt giữa các thành phần để cung cấp dữ liệu chính xác và bảo mật cao.

Vật thể (Things) hoặc thiết bị (Devices) 

Các đối tượng chính được theo dõi trong hệ thống IoT được gọi chung là vật thể hoặc thiết bị. Cảm biến thông minh được kết nối với các thiết bị để thu thập dữ liệu và gửi về các cổng kết nối hoặc trung tâm dữ liệu. Nhờ sự phát triển của công nghệ vi điện tử, ngày càng có nhiều loại cảm biến thông minh nhỏ gọn phục vụ cho đa dạng ứng dụng điện tử.

Một số loại cảm biến phổ biến bao gồm: Cảm biến nhiệt độ và bộ điều nhiệt, cảm biến áp suất, cảm biến độ ẩm, cảm biến cường độ ánh sáng, cảm biến độ ẩm đất, cảm biến phát hiện vật thể gần (proximity detection), thẻ RFID.

Giao diện người dùng (User Interface – UI)

Giao diện người dùng (UI) là chương trình giúp người dùng giám sát và điều khiển dữ liệu từ các thiết bị IoT. Đây là phần hiển thị trực quan giúp người dùng tương tác với hệ thống IoT. 

Một giao diện UI được thiết kế tốt sẽ giúp giảm thiểu thao tác cho người dùng, đồng thời khuyến khích họ sử dụng hệ thống nhiều hơn.

Điện toán đám mây (Cloud)

Điện toán đám mây là một tập hợp các máy chủ kết nối liên tục (24/7) trên Internet, cung cấp không gian xử lý và lưu trữ dữ liệu mà không cần người dùng tự quản lý. Nhiệm vụ của hệ thống đám mây IoT bao gồm:

  • Thu thập, xử lý, quản lý và lưu trữ dữ liệu.
  • Cho phép doanh nghiệp và dịch vụ truy cập dữ liệu từ xa để đưa ra quyết định kịp thời.
  • Quản lý lưu lượng truy cập và phân tích dữ liệu với độ chính xác cao.

Một hệ thống đám mây IoT hoàn chỉnh không thể thiếu một cơ sở dữ liệu phân tán để tối ưu việc quản lý dữ liệu.

Phân tích dữ liệu (Analytics)

Sau khi dữ liệu được lưu trữ trên đám mây, nó sẽ được xử lý và phân tích bằng các thuật toán như machine learning (học máy) để biến thông tin thô thành các dữ liệu có giá trị. 

Phân tích dữ liệu IoT giúp chuyển đổi thông tin từ các cảm biến thành dữ liệu có thể sử dụng để đưa ra quyết định. Một trong những lợi ích quan trọng của hệ thống IoT là phân tích thông minh theo thời gian thực, giúp phát hiện bất thường trong dữ liệu và đưa ra phản ứng kịp thời để ngăn chặn rủi ro.

Kết nối mạng (Network Interconnection)

IoT hoạt động dựa trên nhiều công nghệ kết nối khác nhau, bao gồm cả mạng có dây và không dây. Hệ thống mạng này là yếu tố quan trọng giúp các thiết bị trong hệ thống IoT giao tiếp với nhau.

Bảo mật hệ thống (System Security)

IoT ngày càng trở thành mục tiêu của các cuộc tấn công mạng, nhưng hầu hết các lỗ hổng bảo mật đều có thể được khắc phục dễ dàng và tiết kiệm chi phí. Một hệ thống IoT an toàn cần có: 

  • Cơ chế loại bỏ điểm yếu trong thiết bị IoT
  • Công cụ giúp phát hiện và phục hồi sau các cuộc tấn công độc hại.

Bảng điều khiển trung tâm (Central Control Hardware)

Bảng điều khiển giúp quản lý luồng dữ liệu giữa các kênh và giao diện khác nhau trong hệ thống IoT. Nó cũng có nhiệm vụ chuyển đổi các giao diện không dây khác nhau, đảm bảo các cảm biến và thiết bị có thể kết nối dễ dàng.

IoT hoạt động như thế nào?

Các thiết bị IoT như “đôi mắt” và “đôi tai” khi chúng ta không thể trực tiếp ở đó. Chúng ghi nhận mọi dữ liệu mà chúng được lập trình để thu thập. Dữ liệu này sau đó được tổng hợp giúp chúng ta đưa ra quyết định hoặc tự động hóa các hành động tiếp theo một cách thông minh. IoT hoạt động theo bốn giai đoạn chính:

  1. Thu thập dữ liệu: Thông qua cảm biến, thiết bị IoT thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh. Dữ liệu có thể đơn giản như nhiệt độ hoặc phức tạp như video trực tiếp.
  2. Chia sẻ dữ liệu: Thiết bị IoT truyền dữ liệu qua mạng đến hệ thống đám mây công cộng hoặc riêng tư (thiết bị – hệ thống – thiết bị), gửi trực tiếp đến thiết bị khác (thiết bị – thiết bị) hoặc lưu trữ cục bộ để xử lý tại chỗ.
  3. Xử lý dữ liệu: Phần mềm được lập trình để thực hiện hành động dựa trên dữ liệu đó, chẳng hạn như bật quạt hoặc gửi cảnh báo.
  4. Hành động dựa trên dữ liệu. Dữ liệu từ tất cả thiết bị trong hệ thống IoT được phân tích để đưa ra các quyết định chính xác và tối ưu cho doanh nghiệp hoặc người dùng.

IoT có những ưu điểm và nhược điểm gì?

Ưu điểm của IoT

  • Tự động hóa các nhiệm vụ, nâng cao hiệu suất làm việc.
  • Cung cấp khả năng truy cập thông tin tiện lợi. 
  • Cải thiện khả năng giám sát và kiểm soát thiết bị, hệ thống.
  • Mở rộng khả năng thu thập và phân tích dữ liệu.
  • Hỗ trợ ra quyết định hiệu quả hơn.
  • Tiết kiệm chi phí vận hành và nhân lực.

Nhược điểm của IoT

  • Khả năng bảo mật kém, nguy cơ bị tấn công hoặc rò rỉ dữ liệu cao.
  • Các vấn đề về quyền riêng tư như thu thập và sử dụng dữ liệu cá nhân.
  • Tạo nên sự phụ thuộc vào công nghệ và nguy cơ hệ thống gặp sự cố.
  • Thiếu tiêu chuẩn chung và khả năng tương thích giữa các thiết bị.
  • Độ phức tạp cao và yêu cầu bảo trì nhiều hơn.
  • Chi phí đầu tư lớn.
  • Tuổi thọ pin hạn chế ở một số thiết bị.
  • Việc tự động hóa gây mất việc làm ở một số lĩnh vực.
  • Hệ thống quy định và khung pháp lý cho IoT còn hạn chế.

Các loại IoT phổ biến hiện nay

Các giao thức mạng, truyền thông và kết nối của IoT phụ thuộc phần lớn vào từng ứng dụng cụ thể. Cũng giống như có nhiều loại thiết bị IoT khác nhau, các ứng dụng IoT cũng đa dạng dựa trên mục đích sử dụng.

Dưới đây là 5 loại IoT phổ biến hiện nay:

Consumer IoT (IoT tiêu dùng) Chủ yếu dùng cho nhu cầu sử dụng hàng ngày. Ví dụ như trong nhà thông minh (smart homes), các thiết bị IoT được sử dụng để điều khiển đèn, bộ điều nhiệt và các thiết bị gia dụng.
Commercial IoT (IoT thương mại) Chủ yếu được dùng trong ngành y tế và giao thông vận tải. Với y tế, nhiều thiết bị IoT như máy tạo nhịp tim thông minh, hệ thống giám sát từ xa,… đã được ứng dụng để hỗ trợ giám sát bệnh nhân và theo dõi dữ liệu sức khỏe. Hay trong vận tải, IoT được sử dụng để theo dõi phương tiện và cải thiện luồng giao thông.
Military Things (IoMT – IoT quân sự) Ứng dụng IoT trong lĩnh vực quân sự và quốc phòng. Ví dụ: rô bốt giám sát, thiết bị đeo sinh trắc học cho binh sĩ,…
Industrial IoT (IIoT – IoT công nghiệp) Chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực sản xuất và năng lượng. Nhiều nhà máy hiện nay đã chuyển sang tự động hóa bằng cách sử dụng các thiết bị IoT như hệ thống điều khiển kỹ thuật số, phân tích dữ liệu công nghiệp,…
Infrastructure IoT (IoT hạ tầng) Chủ yếu sử dụng để kết nối và quản lý thành phố thông minh. Ví dụ: cảm biến cơ sở hạ tầng, hệ thống quản lý đô thị,…

Những yếu tố thúc đẩy sự phát triển của IoT

Mặc dù ý tưởng về IoT đã tồn tại từ lâu, nhưng nhờ những tiến bộ gần đây trong nhiều công nghệ khác nhau, nó đã trở nên khả thi hơn trong thực tế.

  • Công nghệ cảm biến chi phí thấp, tiêu thụ ít năng lượng: Cảm biến ngày càng rẻ hơn, nhỏ gọn, ít tiêu thụ năng lượng và đáng tin cậy hơn, giúp IoT trở thành một giải pháp khả thi cho nhiều nhà sản xuất.
  • Khả năng kết nối mạnh mẽ hơn: Sự phát triển của nhiều giao thức mạng trên Internet đã giúp kết nối cảm biến với đám mây và các thiết bị khác dễ dàng hơn, cho phép truyền dữ liệu hiệu quả hơn.
  • Sự phổ biến của nền tảng điện toán đám mây: Việc ngày càng có nhiều nền tảng đám mây giúp doanh nghiệp và người tiêu dùng dễ dàng tiếp cận hạ tầng cần thiết để mở rộng quy mô mà không cần phải tự quản lý toàn bộ hệ thống.
  • Học máy (Machine Learning) và phân tích dữ liệu: IoT tạo ra một lượng dữ liệu khổng lồ. Các tiến bộ trong học máy và phân tích dữ liệu giúp khai thác tối đa giá trị từ dữ liệu này, góp phần mở rộng giới hạn của IoT, đồng thời dữ liệu do IoT tạo ra cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển chúng.
  • Trí tuệ nhân tạo (AI): AI đang thúc đẩy nhu cầu về các dịch vụ điện toán đám mây và trung tâm dữ liệu, vì nó cần một lượng lớn dữ liệu để huấn luyện mô hình, giúp phát hiện các xu hướng hoặc dự đoán kết quả chính xác hơn.

Câu hỏi thường gặp về IoT là gì

IoT có an toàn không?

IoT không hoàn toàn an toàn nếu không được bảo mật đúng cách. Mặc dù các thiết bị IoT ít bị tấn công bởi phần mềm độc hại như máy tính, nhưng chúng lại không nhận được các bản cập nhật bảo mật thường xuyên. Điều này khiến chúng dễ bị tấn công, trở thành công cụ phá hoại hoặc bị lợi dụng để truyền tải dữ liệu mà người dùng không hay biết. 

Ngoài ra, các thiết bị Smart Home thường phụ thuộc vào Wi-Fi. Nếu mạng không được bảo vệ tốt, hacker có thể xâm nhập và đánh cắp dữ liệu cá nhân. Vì vậy, để đảm bảo an toàn, cần có các biện pháp bảo mật như cập nhật phần mềm định kỳ, sử dụng mạng an toàn và thiết lập các lớp bảo vệ phù hợp.

Để làm IoT thì cần học gì? 

Để làm IoT, bạn cần học và trau dồi các kỹ năng sau: Lập trình hệ thống nhúng; Mạng và giao thức truyền thông; Phân tích dữ liệu và học máy; An ninh mạng; Điện toán đám mây; Điện toán biên; Quản lý nền tảng IoT; Phát triển ứng dụng web và di động; Trí tuệ nhân tạo; Quản lý dự án.

IoT Developer cần biết code không? 

Có, IoT Developer phải biết lập trình. Lập trình là yếu tố quan trọng để các thiết bị IoT hoạt động. Những thiết bị này sử dụng bộ vi xử lý và bộ vi điều khiển, cần được lập trình để thực hiện các tác vụ cụ thể. Lập trình giúp kiểm soát các thiết bị, cho phép chúng xử lý dữ liệu và giao tiếp với các thiết bị khác.

Một số ngôn ngữ phổ biến trong IoT bao gồm Python, C và JavaScript.

Nếu bạn quan tâm đến IoT, học lập trình là một kỹ năng giá trị giúp bạn phát triển và quản lý các hệ thống IoT hiệu quả.

Làm IoT liên quan phần mềm hay phần cứng nhiều hơn?

IoT bao gồm cả phần cứng và phần mềm, mỗi thành phần đều đóng vai trò quan trọng. Phần cứng bao gồm các cảm biến, bộ truyền động và thiết bị truyền thông, trong khi phần mềm liên quan đến xử lý dữ liệu, phân tích và các ứng dụng giao diện người dùng. Sự kết hợp này cho phép các thiết bị thu thập, truyền tải và xử lý dữ liệu. Hiểu được sự tương tác giữa các thành phần này sẽ giúp thiết kế các hệ thống IoT hiệu quả. 

Tổng kết IoT là gì

Như vậy, chúng ta đã cùng tìm hiểu về IoT và những ứng dụng của nó trong thời đại 4.0. Trong tương lai, IoT được dự đoán là sẽ mở rộng và phát triển hơn nữa, kéo theo đó là cơ hội việc làm đa dạng cho các Developer.

Định hướng trở thành IoT Developer, trước tiên hãy xây dựng một nền tảng vững chắc về lập trình hệ thống nhúng, mạng và giao thức truyền thông, phân tích dữ liệu và học máy.