Internet of Things (IoT) Là Gì? Ứng Dụng, Lợi Ích & Thách Thức Tại Việt Nam

Internet of Things (IoT), hay Internet vạn vật, đang thay đổi cách chúng ta sống và làm việc. Bài viết này sẽ đi sâu vào khái niệm IoT, các ứng dụng thực tế, lợi ích tiềm năng và những thách thức cần vượt qua, đặc biệt trong bối cảnh Việt Nam.

IoT đề cập đến hàng tỷ thiết bị vật lý trên khắp thế giới được kết nối với internet để thu thập và chia sẻ dữ liệu. Nhờ sự phát triển của bộ xử lý giá rẻ và mạng không dây, mọi vật thể, từ thiết bị gia dụng đến phương tiện giao thông, đều có thể trở thành một phần của IoT. Điều này mang lại “trí thông minh kỹ thuật số” cho các thiết bị, cho phép chúng giao tiếp với nhau mà không cần sự can thiệp của con người, kết hợp thế giới kỹ thuật số và vật lý.

Ví Dụ Về Các Thiết Bị IoT Trong Cuộc Sống

Hầu như bất kỳ vật thể vật lý nào cũng có thể trở thành thiết bị IoT nếu nó có khả năng kết nối internet và được điều khiển từ xa.

• Thiết bị gia dụng thông minh: Bóng đèn điều khiển bằng điện thoại, cảm biến chuyển động, bộ điều nhiệt thông minh.
• Công nghiệp: Xe tải tự hành, động cơ phản lực với hàng ngàn cảm biến thu thập và truyền dữ liệu.
• Đô thị thông minh: Các cảm biến được lắp đặt để theo dõi và quản lý môi trường sống.

IoT thường được sử dụng cho các thiết bị không cần kết nối internet và có thể giao tiếp độc lập mà không cần sự can thiệp của con người. Vì vậy, máy tính cá nhân (PC) và điện thoại thông minh thường không được coi là thiết bị IoT, mặc dù chúng được trang bị nhiều cảm biến. Ngược lại, đồng hồ thông minh (smartwatch) hoặc vòng đeo tay theo dõi sức khỏe (fitness band) thường được xem là thiết bị IoT.

Lịch Sử Phát Triển Của IoT

Ý tưởng về việc tích hợp cảm biến và trí thông minh vào các vật thể đã xuất hiện từ những năm 1980 và 1990. Tuy nhiên, công nghệ thời điểm đó chưa đủ chín muồi.

Sự ra đời của bộ vi xử lý giá rẻ và tiết kiệm năng lượng đã tạo điều kiện cho việc kết nối hàng tỷ thiết bị. Việc sử dụng thẻ RFID (chip năng lượng thấp có khả năng giao tiếp không dây) cùng với sự phổ biến của internet băng thông rộng, mạng di động và mạng không dây đã thúc đẩy sự phát triển của IoT. Việc triển khai IPv6 cung cấp đủ địa chỉ IP cho mọi thiết bị trên thế giới, đây cũng là một yếu tố quan trọng để IoT mở rộng quy mô. Kevin Ashton là người đã đưa ra thuật ngữ “Internet of Things” vào năm 1999, nhưng phải mất một thập kỷ sau đó công nghệ mới bắt kịp tầm nhìn này.

Một trong những ứng dụng ban đầu của IoT là gắn thẻ RFID vào các thiết bị giá trị cao để theo dõi vị trí. Ngày nay, chi phí cho việc tích hợp cảm biến và kết nối internet vào các vật thể ngày càng giảm, và các chuyên gia dự đoán rằng chi phí cơ bản có thể chỉ còn khoảng 10 xu, cho phép kết nối hầu như mọi thứ với internet.

Ban đầu, IoT chủ yếu được ứng dụng trong lĩnh vực kinh doanh và sản xuất, thường được gọi là Machine-to-Machine (M2M). Tuy nhiên, hiện nay, trọng tâm đã chuyển sang việc trang bị cho nhà ở và văn phòng các thiết bị thông minh, mang lại lợi ích cho mọi người.

Quy Mô Thị Trường IoT Hiện Nay

Thị trường IoT đang phát triển mạnh mẽ. Theo Gartner, vào năm 2017, đã có khoảng 8,4 tỷ thiết bị IoT được sử dụng, tăng 31% so với năm 2016, và con số này dự kiến đạt 20,4 tỷ vào năm 2020. Tổng chi tiêu cho các thiết bị IoT đạt gần 2 nghìn tỷ đô la vào năm 2017, với phần lớn tập trung ở Trung Quốc, Bắc Mỹ và Tây Âu.

Trong số 8,4 tỷ thiết bị này, hơn một nửa là các sản phẩm tiêu dùng như TV thông minh và loa thông minh. Các thiết bị IoT được sử dụng nhiều nhất trong doanh nghiệp là đồng hồ điện thông minh và camera an ninh thương mại, theo Gartner.

IDC dự đoán chi tiêu toàn cầu cho IoT đạt 772,5 tỷ đô la vào năm 2018, tăng gần 15% so với 674 tỷ đô la vào năm 2017. Tổng chi tiêu dự kiến đạt 1 nghìn tỷ đô la vào năm 2020 và 1,1 nghìn tỷ đô la vào năm 2021. Phần cứng chiếm phần lớn nhất trong chi tiêu, với 239 tỷ đô la dành cho các mô-đun và cảm biến, cùng với chi phí cho cơ sở hạ tầng và bảo mật. Dịch vụ là hạng mục chi tiêu lớn thứ hai, tiếp theo là phần mềm và kết nối.

Lợi Ích Của IoT Đối Với Doanh Nghiệp

Lợi ích của IoT đối với doanh nghiệp phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể, nhưng nhìn chung, IoT cung cấp cho doanh nghiệp quyền truy cập vào lượng dữ liệu lớn hơn về sản phẩm và hệ thống nội bộ, cũng như khả năng thay đổi và cải tiến.

Các nhà sản xuất có thể tích hợp cảm biến vào các bộ phận của sản phẩm để thu thập dữ liệu về hiệu suất. Điều này giúp các công ty phát hiện sớm các thành phần có khả năng bị lỗi và thay thế chúng trước khi gây ra hư hỏng. Dữ liệu từ các cảm biến cũng có thể được sử dụng để tối ưu hóa hệ thống và chuỗi cung ứng, giúp doanh nghiệp đưa ra quyết định chính xác hơn.

Theo McKinsey, việc thu thập và phân tích dữ liệu toàn diện theo thời gian thực giúp các hệ thống sản xuất trở nên linh hoạt và hiệu quả hơn.

Ứng dụng IoT trong doanh nghiệp có thể được chia thành hai loại: các dịch vụ dành riêng cho từng ngành (ví dụ: cảm biến trong nhà máy điện, thiết bị định vị thời gian thực trong chăm sóc sức khỏe) và các thiết bị IoT có thể được sử dụng trong mọi ngành (ví dụ: điều hòa không khí thông minh, hệ thống an ninh).

Mặc dù các sản phẩm dành riêng cho từng ngành đang phát triển, Gartner dự đoán rằng đến năm 2020, các thiết bị công nghiệp đa ngành sẽ đạt 4,4 tỷ đơn vị, trong khi các thiết bị dành riêng cho từng ngành sẽ đạt 3,2 tỷ đơn vị. Doanh nghiệp chi tiêu nhiều hơn cho IoT so với người tiêu dùng. Năm ngoái, chi tiêu của người tiêu dùng cho các thiết bị IoT là khoảng 725 tỷ đô la, trong khi chi tiêu của doanh nghiệp đạt 964 tỷ đô la. Đến năm 2020, tổng chi tiêu của doanh nghiệp và người tiêu dùng cho phần cứng IoT dự kiến đạt gần 3 nghìn tỷ đô la.

IDC dự đoán ba ngành công nghiệp chi tiêu nhiều nhất cho IoT trong năm 2018 là sản xuất (189 tỷ đô la), vận tải (85 tỷ đô la) và tiện ích (73 tỷ đô la). Các nhà sản xuất tập trung vào việc cải thiện hiệu quả quy trình và theo dõi tài sản, trong khi ngành vận tải chi phần lớn vào giám sát vận chuyển hàng hóa và quản lý đội xe. Chi tiêu IoT trong ngành tiện ích chủ yếu dành cho lưới điện thông minh cho điện, khí đốt và nước. IDC ước tính chi tiêu cho các lĩnh vực IoT công nghiệp đa ngành như phương tiện kết nối và các tòa nhà thông minh đạt gần 92 tỷ đô la vào năm 2018.

Lợi Ích Của IoT Đối Với Người Tiêu Dùng

IoT hứa hẹn làm cho môi trường sống của chúng ta (nhà ở, văn phòng, phương tiện) trở nên thông minh hơn, dễ đo lường hơn và tốt hơn. Loa thông minh như Amazon Echo và Google Home giúp nghe nhạc, đặt hẹn giờ hoặc nhận thông tin dễ dàng hơn. Hệ thống an ninh gia đình giúp theo dõi những gì đang diễn ra bên trong và bên ngoài ngôi nhà. Bộ điều nhiệt thông minh có thể giúp sưởi ấm nhà trước khi chúng ta về đến. Bóng đèn thông minh có thể tạo cảm giác như có người ở nhà ngay cả khi chúng ta đi vắng.

Các cảm biến có thể giúp chúng ta đánh giá mức độ ồn ào hoặc ô nhiễm của môi trường. Xe tự lái và thành phố thông minh có thể thay đổi cách chúng ta xây dựng và quản lý không gian công cộng.

Tuy nhiên, nhiều cải tiến này có thể ảnh hưởng lớn đến quyền riêng tư cá nhân.

IoT và Smart Home

Đối với người tiêu dùng, nhà thông minh (smart home) là nơi họ có khả năng tiếp xúc nhiều nhất với các thiết bị kết nối internet. Đây là lĩnh vực mà các công ty công nghệ lớn (đặc biệt là Amazon, Google và Apple) đang cạnh tranh gay gắt.

Các sản phẩm phổ biến bao gồm loa thông minh như Echo của Amazon, phích cắm thông minh, bóng đèn thông minh, camera, bộ điều nhiệt và tủ lạnh thông minh. Các thiết bị này có thể giúp người lớn tuổi sống độc lập lâu hơn bằng cách giúp gia đình và người chăm sóc dễ dàng liên lạc và theo dõi. Ngoài ra, chúng có thể giúp tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí sưởi ấm.

Vấn Đề An Ninh Mạng và Bảo Mật Cho IoT

Bảo mật là một trong những thách thức lớn nhất đối với IoT. Các cảm biến thu thập dữ liệu nhạy cảm (ví dụ: những gì bạn nói và làm trong nhà). Việc bảo vệ dữ liệu là yếu tố then chốt để xây dựng niềm tin của người tiêu dùng, nhưng đến nay, bảo mật IoT vẫn còn rất yếu. Nhiều thiết bị IoT thiếu các biện pháp bảo mật cơ bản như mã hóa dữ liệu.

Lỗ hổng phần mềm cũng là một vấn đề. Nhiều thiết bị IoT không có khả năng được vá lỗi, điều này có nghĩa là rủi ro bảo mật là vĩnh viễn. Tin tặc đang tích cực nhắm mục tiêu các thiết bị IoT như bộ định tuyến và webcam vì sự thiếu bảo mật khiến chúng dễ bị xâm nhập và tạo thành các botnet khổng lồ.

Các lỗ hổng bảo mật đã khiến các thiết bị gia đình thông minh như tủ lạnh, lò nướng và máy rửa chén dễ bị tấn công. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy hàng trăm nghìn webcam có thể bị hack dễ dàng, trong khi một số đồng hồ thông minh dành cho trẻ em chứa các lỗ hổng bảo mật cho phép tin tặc theo dõi vị trí, nghe lén cuộc trò chuyện hoặc thậm chí giao tiếp với người dùng.

Khi chi phí cho một thiết bị thông minh trở nên không đáng kể, những vấn đề này sẽ trở nên phổ biến và khó giải quyết hơn.

IoT thu hẹp khoảng cách giữa thế giới kỹ thuật số và thế giới vật lý, điều đó có nghĩa là việc xâm nhập vào các thiết bị có thể gây ra hậu quả nguy hiểm trong thế giới thực. Việc xâm nhập vào các cảm biến kiểm soát nhiệt độ trong nhà máy điện có thể dẫn đến các quyết định sai lầm và gây ra thảm họa; kiểm soát một chiếc xe tự lái cũng có thể gây ra tai nạn.

Quyền Riêng Tư và IoT

Với hàng loạt cảm biến thu thập dữ liệu về mọi thứ bạn làm, IoT đặt ra những lo ngại nghiêm trọng về quyền riêng tư.

Nhà thông minh có thể thu thập thông tin về thói quen hàng ngày của bạn: thời gian bạn thức dậy (khi máy pha cà phê được bật), cách bạn đánh răng (nhờ bàn chải đánh răng thông minh), kênh radio bạn nghe (nhờ loa thông minh), loại thực phẩm bạn ăn (nhờ lò nướng hoặc tủ lạnh thông minh), suy nghĩ của con bạn (nhờ đồ chơi thông minh) và ai đến thăm nhà bạn (nhờ chuông cửa thông minh). Mặc dù các công ty có thể kiếm tiền từ việc bán thiết bị thông minh, mô hình kinh doanh IoT của họ cũng có thể liên quan đến việc thu thập và sử dụng dữ liệu cá nhân.

Việc dữ liệu được sử dụng như thế nào là một vấn đề riêng tư cực kỳ quan trọng. Không phải tất cả các công ty nhà thông minh đều xây dựng mô hình kinh doanh của họ dựa trên việc thu thập và bán dữ liệu, nhưng một số thì có.

Dữ liệu IoT có thể được kết hợp với các nguồn dữ liệu khác để tạo ra một bức tranh chi tiết đáng ngạc nhiên về bạn. Chỉ cần phân tích biểu đồ tiêu thụ năng lượng, mức độ carbon monoxide và carbon dioxide, nhiệt độ và độ ẩm trong nhà, các nhà nghiên cứu có thể xác định được những gì bạn đang ăn tối.

IoT, Quyền Riêng Tư và Doanh Nghiệp

Người tiêu dùng cần hiểu rõ những gì họ đang đánh đổi và liệu họ có hài lòng với điều đó hay không. Các doanh nghiệp cũng cần xem xét các vấn đề tương tự: liệu các nhà quản lý có thoải mái thảo luận về việc sáp nhập trong phòng họp được trang bị loa và camera thông minh hay không? Một cuộc khảo sát gần đây cho thấy 4 trên 5 công ty không thể xác định tất cả các thiết bị IoT trên mạng của họ.

Các sản phẩm IoT được cấu hình kém có thể dễ dàng mở các mạng công ty cho tin tặc tấn công hoặc rò rỉ dữ liệu. Một chiếc khóa thông minh bị từ chối mở cửa văn phòng hoặc một trạm thời tiết thông minh tạo ra một backdoor vào mạng có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng.

IoT và Chiến Tranh Mạng

Nếu các thiết bị IoT bị xâm nhập, có thể có những hậu quả lớn trong thế giới thực. Các quốc gia đang tính đến điều này trong chiến lược chiến tranh mạng của họ.

IoT và Big Data

IoT tạo ra lượng dữ liệu khổng lồ từ các cảm biến gắn trên máy móc, cảm biến môi trường hoặc từ giọng nói của chúng ta. Điều đó có nghĩa là IoT là một động lực quan trọng cho các dự án phân tích dữ liệu lớn, cho phép các công ty tạo ra và phân tích các tập dữ liệu lớn. Dữ liệu về hiệu suất của các thành phần trong các tình huống thực tế có thể giúp các nhà sản xuất cải thiện sản phẩm nhanh hơn, trong khi dữ liệu từ các cảm biến xung quanh thành phố có thể giúp các nhà hoạch định giao thông tối ưu hóa lưu lượng.

IoT và Đám Mây

Lượng dữ liệu khổng lồ mà các ứng dụng IoT tạo ra có nghĩa là nhiều công ty sẽ chọn xử lý dữ liệu trên đám mây thay vì xây dựng cơ sở hạ tầng nội bộ. Các nhà cung cấp dịch vụ đám mây lớn như Microsoft (với Azure IoT), Amazon Web Services và Google Cloud đều cung cấp các dịch vụ IoT.

IoT và Thành Phố Thông Minh

Bằng cách triển khai một số lượng lớn các cảm biến trên một thành phố, các nhà hoạch định có thể hiểu rõ hơn về những gì đang diễn ra trong thời gian thực. Các dự án thành phố thông minh là một ứng dụng quan trọng của IoT. Các thành phố đã tạo ra một lượng lớn dữ liệu (từ camera an ninh và cảm biến môi trường) và chứa các mạng cơ sở hạ tầng lớn (như mạng điều khiển đèn giao thông). Các dự án IoT nhằm mục đích kết nối những thứ này và bổ sung thêm trí thông minh vào hệ thống.

Cách Các Thiết Bị IoT Kết Nối

Các thiết bị IoT sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để kết nối và chia sẻ dữ liệu: Wi-Fi, Bluetooth Low Energy (hoặc Ethernet) cho nhà ở và văn phòng; LTE hoặc thậm chí vệ tinh cho các thiết bị khác. Tuy nhiên, sự đa dạng của các tùy chọn này đã khiến một số người cho rằng cần có các tiêu chuẩn truyền thông IoT được chấp nhận rộng rãi và tương thích như Wi-Fi ngày nay.

Dữ Liệu IoT và Trí Tuệ Nhân Tạo (AI)

Các thiết bị IoT tạo ra lượng dữ liệu khổng lồ (ví dụ: thông tin về nhiệt độ của động cơ, trạng thái cửa, dữ liệu từ đồng hồ thông minh). Tất cả dữ liệu IoT này phải được thu thập, lưu trữ và phân tích. Một cách để tận dụng tối đa dữ liệu này là sử dụng hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI) để phân tích và đưa ra dự đoán.

Tương Lai Của IoT

Khi giá của các cảm biến tiếp tục giảm, việc thêm nhiều thiết bị vào IoT sẽ trở nên hiệu quả hơn, ngay cả khi lợi ích cho người tiêu dùng không rõ ràng. Khi số lượng thiết bị được kết nối tiếp tục tăng lên, môi trường sống và làm việc của chúng ta sẽ tràn ngập các sản phẩm thông minh, giả sử chúng ta sẵn sàng chấp nhận những rủi ro về bảo mật và quyền riêng tư. Một số người sẽ chào đón kỷ nguyên mới của những thứ thông minh, trong khi những người khác sẽ không thích điều này và muốn mọi thứ đơn giản như chúng vốn có.