AIOT là giao điểm của Internet vạn vật (IoT) và Trí tuệ nhân tạo (AI). IoT là kết nối mọi người với mọi thứ trên thế giới thông qua mạng. AI thu thập các kỹ thuật để đào tạo máy tính hiểu dữ liệu mới dựa trên các mô hình của dữ liệu tương tự. AIoT là một thuật ngữ đã được xuất hiện gần đây để mô tả sự hội tụ của các hệ thống IoT và AI trên một mục tiêu chung: tạo ra dữ liệu hữu ích về thế giới (IoT) và rút ra những hiểu biết sâu sắc từ những dữ liệu đó (AI).
AIoT là một thuật ngữ đã được xuất hiện gần đây để mô tả sự hội tụ của các hệ thống IoT và trí tuệ nhân tạo vào một mục tiêu chung: tạo ra dữ liệu hữu ích và rút ra những hiểu biết sâu sắc từ những dữ liệu đó.
Ứng dụng AIoT
IoT là kết nối mọi thứ với nhau để cho phép người dùng hiểu những gì đang xảy ra với những thứ đó từ xa và / hoặc điều khiển chúng từ xa. Nếu được triển khai hiệu quả, những thứ được nối mạng đó sẽ trở thành nguồn luồng dữ liệu về thế giới mà chúng chiếm giữ: từ dữ liệu cảm biến nhiệt độ hoặc độ ẩm đến dữ liệu vị trí địa lý, v.v. Tìm hiểu tất cả dữ liệu được tạo ra là một nhiệm vụ khó khăn đối với con người.
Làm thế nào người dùng có thể được mong đợi để phát hiện ra các tín hiệu trong tất cả dữ liệu nhiễu đó? AI và IoT chia sẻ một tương lai. IoT tạo ra dữ liệu về các đối tượng trên toàn cầu và AI giúp hiểu và sử dụng dữ liệu đó. IoT thu thập, phân tích AI.
AI nói chung sẽ phù hợp với một hệ thống IoT ở hai vị trí: trung tâm và biên của mạng.
Việc triển khai AI tại trung tâm của hệ thống IoT có thể tạo ra các phân tích dự đoán hoặc cảnh báo bất thường. Ví dụ: việc sàng lọc qua hàng triệu điểm dữ liệu cấp độ xe tăng có thể cho phép bạn xây dựng một mô hình khá tốt để dự đoán mức độ xe tăng trong tương lai trong các mùa khác nhau và mở rộng quy mô hoạt động kinh doanh của bạn trước mức đột biến dự đoán một cách chính xác.
AIoT Biên
Việc sử dụng AI ở biên của mạng IoT — nghĩa là ở hoặc gần các nút thiết bị — có thể giúp giảm băng thông và độ trễ trong khi tăng cường quyền riêng tư và bảo mật. Tuy nhiên, việc vận chuyển mọi điểm dữ liệu thiết bị lên đám mây trước khi có thể thực hiện bất kỳ hành động nào ở cấp thiết bị IoT không chỉ tốn kém về băng thông và dẫn đến độ trễ giữa sự kiện và phản hồi; trong một số trường hợp, nó có thể gây tử vong.
Ví dụ: trong trường hợp sử dụng AIoT của xe tự hành, cuộc sống của con người được cân bằng khi các cảm biến của xe cung cấp dữ liệu vào các hệ thống AI trên tàu để đưa ra quyết định theo thời gian thực. Việc dựa vào máy chủ từ xa để quyết định thời điểm người đi bộ nhảy trước xe tự hành là quá nguy hiểm.
AI tại IoT Edge
Ý tưởng cơ bản của điện toán cạnh trong IoT là: thay vì tiêu tốn năng lượng và băng thông để hút tất cả dữ liệu thiết bị vào đám mây trước khi hiểu nó; chúng ta nên trao quyền cho các thiết bị hoặc cổng để thực hiện một số tính toán. Mặc dù điện toán biên không nhất thiết phải yêu cầu các kỹ thuật AI, nhưng AI thường hữu ích ở các khía cạnh – ví dụ: trong các phương tiện tự hành hoặc hệ thống thiết bị y tế được kết nối .
Nguồn: IBM Cloud
AI Front and Center
AI nằm ở trung tâm của hệ thống IoT có thể hữu ích cho các nhiệm vụ khác nhau, từ phân tích dự đoán đến phát hiện bất thường. Ví dụ: trong một hệ thống IoT được triển khai với hàng chục nghìn thiết bị giám sát mức độ bể chứa, bảng, biểu đồ và đồ thị nhấn mạnh giá trị thực của dữ liệu, các máy giám sát mức độ bể chứa đó tạo ra.
Dữ liệu mức bồn chứa có thể được sử dụng để đào tạo một mô hình có thể dự đoán mức độ xe tăng sẽ dao động như thế nào trong các tình huống sử dụng và môi trường khác nhau, cho phép người vận hành hệ thống cử đội tiếp nhiên liệu hoặc bảo dưỡng trước khi có nhu cầu một cách chủ động.
Một trường hợp sử dụng AIoT liên quan có thể đang chạy cùng một nguồn cấp dữ liệu mức bể thông qua một đường ống AI phát hiện bất thường có thể tạo ra cảnh báo nếu, ví dụ, nhiệt độ bể chứa dao động bất ngờ, cho thấy nguy cơ nổ có thể xảy ra. Bằng cách cung cấp dữ liệu thiết bị thông qua các mô hình AI được điều chỉnh trên đám mây, bạn có thể thu thập thông tin chi tiết và khám phá bí mật trong vô số luồng dữ liệu thiết bị mà hệ thống chia tỷ lệ tạo ra.
Mạng AIoT: Nhúng thông minh trong toàn bộ ngăn xếp
Mặc dù nó có thể được hấp dẫn để suy nghĩ về vai trò AI đóng trong các mạng IOT như một trong hai ở mép của trung tâm, sự thật là thú vị hơn. Google đang đầu tư đáng kể vào ” cơ sở hạ tầng AI đầu cuối ” cho các hệ thống được kết nối.
Điều đó có nghĩa là nhúng xử lý AI trên toàn hệ thống: từ rìa thiết bị trên mạng và lên đến đám mây. Mỗi thành phần của kiến trúc sẽ có AI tích hợp để tăng khả năng đáp ứng của thành phần đó đồng thời tìm cách giải phóng các thành phần hệ thống hạ nguồn. Thị trường có thể sẽ tiếp tục di chuyển theo hướng tích hợp AI, khi các nhà cung cấp mạng 5G nắm lấy điện toán biên để xử lý các ứng dụng động, băng thông cao, độ trễ thấp trên biên giới IoT.
ỨNG DỤNG AIOT CHO NHÀ THÔNG MINH
Nhà thông minh là một trong những lĩnh vực của Internet of Things (IoT). IoT còn được gọi là Mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc Mạng lưới thiết bị kết nối Internet được định nghĩa là một liên mạng mà trong đó tất cả các thiết bị như đồ gia dụng, xe cộ, cảm biến, đồng hồ đeo tay, thậm chí cửa ra vào, cửa sổ, đồ nội thất và nhiều vật dụng khác đều có khả năng kết nối Internet, tương tác và trao đổi dữ liệu thông qua các thiết bị máy tính như như PC, laptops, điện thoại thông minh và máy tính bảng.
Nhà thông minh là hệ thống cho phép giám sát, điều khiển thông qua điện thoại hoặc máy tính bảng, giúp tự động hóa các thiết bị trong nhà như đèn, công tắc, cửa, điều hòa, vòi phun nước, máy bơm nước, rèm cửa, cũng như các thiết bị khác mọi lúc mọi nơi. Hệ thống nhà thông minh sẽ giúp bạn và gia đình luôn thoải mái, an toàn, tiện lợi hơn bao giờ hết.
Hệ thống nhà thông minh cho phép giám sát, điều khiển các thiết bị điện trong nhà mọi lúc mọi nơi.
Trong hệ thống nhà thông minh từ giao thức kết nối, bộ điều khiển trung tâm, công nghệ điện toán đám mây cho đến các ứng dụng khác đều được tích hợp những công nghệ hiện đại nhất. Trong đó, giao thức truyền tín hiệu được xem là yếu tố quan trọng nhất. Các công nghệ thường được sử dụng hiện nay bao gồm WIFI, ZigBee, Z-wave và Hybrid-Mesh (công nghệ cho phép truyền tín hiệu kể cả qua đường dây điện lẫn mạng không dây). Vì môi trường và các quy định về chuẩn kết nối không dây rất đa dạng tuỳ vào mỗi quốc gia, bài viết dưới đây sẽ chỉ tập trung vào các công nghệ truyền tín hiệu được sử dụng trong hệ thống nhà thông minh tại Việt Nam và các quốc gia Đông Nam Á.
WIFI
WiFi là tên gọi của chuẩn IEEE 802.11, được sử dụng rất phổ biến trong các thiết bị máy tính (PC, máy tính xách tay) cũng như TV thông minh, máy quay video và loa âm thanh. Đây là công nghệ không dây với tần số từ 2,4 GHz đến 5,0Ghz. WiFi có tốc độ truyền dữ liệu cao, do đó có thể truyền dữ liệu lớn qua mạng không dây. Tuy nhiên, WiFi không được coi là một tiêu chuẩn tốt để liên lạc giữa các thiết bị trong hệ thống nhà thông minh vì thường tiêu thụ năng lượng cao (pin sẽ hết trong một thời gian ngắn) và tương đối đắt hơn các công nghệ khác. Các thiết bị nhà thông minh thường không cần nhiều băng thông hoặc tốc độ dữ liệu, vì vậy WiFi không phải là một giao thức kết nối phù hợp. Ngoài ra, hệ thống WiFi thông dụng đang được sử dụng tại các hộ gia đình thường không hỗ trợ kết nối mạng lưới nên rất khó để mở rộng phạm vi thông qua các bức tường bê tông bên trong nhà hoặc tòa nhà ở Việt Nam và Đông Nam Á.
ZIGBEE
ZigBee là một tiêu chuẩn không dây dựa trên chuẩn IEEE 802.15.4, được vận hành ở tần số 2,4Ghz, là băng tần ISM có thể được sử dụng ở mọi nơi trên thế giới. ZigBee rất phổ biến trong ứng dụng nhà thông minh vì có mức tiêu thụ điện năng thấp, pin có thể sử dụng lâu dài, chi phí thấp hơn so với các công nghệ khác. Những thiết bị Zigbee có thể kết nối với nhau tạo thành một mạng lưới. Ưu điểm của mạng lưới là càng nhiều thiết bị trong mạng thì khoảng cách sẽ càng dài từ các thiết bị đến bộ điều khiển trung tâm (thường được gọi là hub). Ngoài ra, công nghệ ZigBee cũng được ứng dụng bên trong nhiều bóng đèn LED của các thương hiệu nổi tiếng. Một số người nghĩ rằng sóng của ZigBee có thể bị nhiễu bởi WiFi cũng dùng băng tần 2,4Ghz. Tuy nhiên, trong thực tế, việc nhiễu sóng là không đáng kể vì ZigBee không cần nhiều băng thông để truyền dữ liệu và ZigBee có khả năng chọn tần số mà WiFi không dùng trong lúc đó.
Z-WAVE
Đây cũng là một công nghệ không dây tương tự như ZigBee, được ứng dụng nhiều trong nhiều hệ thống nhà thông minh. Tuy nhiên, công nghệ này không sử dụng băng tần 2,4Ghz (ISM), tần số hoạt động của nó khác nhau giữa các quốc gia. Dựa trên quy định của Việt Nam, sóng Z được phép sử dụng băng tần 919Mhz và 921Mhz. Z-wave có thể hỗ trợ tới 232 thiết bị trong một mạng, trong khi ZigBee có thể hỗ trợ tới 65.000 thiết bị trong mạng. Do đó, Z-wave thường được sử dụng trong các mạng đơn giản (khóa cửa thông minh, cảm biến chuyển động, cảm ứng) và ZigBee được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và tòa nhà thông minh phức tạp hơn.
HYBRID-MESH
Hybrid-Mesh là một công nghệ tiên tiến và độc đáo, là công nghệ đầu tiên và duy nhất trên thế giới tích hợp PLC (Power Line Communication) với mạng không dây (IEEE 802.15.4) và đồng thời cho phép kết hợp mạng lưới chế độ hỗn hợp. Nhà và công trình ở Việt Nam (và hầu hết các nước ở Đông Nam Á) được xây dựng bằng xi măng và gạch khiến cho sóng không dây rất khó đi qua. Khi tín hiệu không dây truyền qua một bức tường bê tông, phạm vi của nó (tức là khoảng cách đường thẳng từ nguồn truyền tín hiệu đến đích tín hiệu) thường giảm từ 50% đến 60% tùy thuộc vào vật liệu và độ dày của tường. Thêm nhiều bức tường hoặc cửa ở giữa sẽ làm giảm phạm vi hơn nữa. Do đó, nếu một ngôi nhà có nhiều phòng hoặc một tòa nhà có nhiều tầng, thì việc sử dụng tín hiệu không dây cho hệ thống nhà thông minh sẽ không ổn định và việc lắp đặt cũng sẽ trở nên khó khăn hơn.
Trên thực tế, hầu hết các tòa nhà thường được yêu cầu khoan tường và chạy dây để cho phép các thiết bị thông minh giao tiếp với bộ điều khiển trung tâm. Công nghệ Hybrid-Mesh có thể khắc phục vấn đề đó nhờ việc sử dụng công nghệ PLC truyền tải tín hiệu thông qua đường dây điện sẵn có, không cần phải chạy dây bổ sung nữa. PLC của Hybrid-Mesh là băng tần rộng được vận hành từ 2Mhz đến 30Mhz. Tính năng này cho phép các thiết bị Hybrid-Mesh luôn ổn định vì hầu hết nhiễu trên đường dây điện đều dưới 500Khz. Hybrid-Mesh cũng được sử dụng điều chế OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) để khắc phục môi trường bị nhiễu sóng và vẫn có thể duy trì băng thông cao hơn so với các công nghệ khác. Hybrid-Mesh cũng tích hợp công nghệ không dây cùng với PLC cho phép kết nối bắc cầu các thiết bị bất cứ khi nào đường dây điện bị nhiễu. PLC và mạng không dây còn tạo ra một mạng lưới chế độ hỗn hợp cho phép tín hiệu của thiết bị ở dạng PLC hoặc không dây tùy thuộc vào điều kiện nhiễu tại thời điểm đó. Do đó, Hybrid-Mesh có thể xuyên qua nhiều bức tường và bê tông, mở rộng phạm vi sử dụng mạng lưới của nó. Hybrid-Mesh được coi là công nghệ truyền thông hiệu quả cho nhà thông minh và tòa nhà thông minh tại Việt Nam và Đông Nam Á.
CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG KHÁC
BLE (Bluetooth Low Energy) là một tiêu chuẩn năng lượng thấp và tầm ngắn được vận hành ở băng tần 2,4 GHz. Nó được sử dụng trong các thiết bị thể dục, đồng hồ thông minh, phích cắm. Mặc dù tiêu chuẩn BLE đã giới thiệu một cấu hình lưới vào năm 2017, nhưng nó vẫn chưa được coi là một tiêu chuẩn mạng thích hợp cho nhà thông minh.
Có những thiết bị thông minh trên thị trường hoạt động ở mức 433Mhz. Dải tần số này rất phổ biến ở Trung Quốc. Tuy nhiên, nó không được ưa thích cho nhà thông minh ở các quốc gia khác vì băng thông thấp, không đủ để vận hành nhiều thiết bị thông minh cùng một lúc.
CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM