اهمیت اینترنت اشیا در کشاورزی و ضرورت تأمین امنیت

حل مشکلات از جمله کمبود جهانی مواد غذایی که در آینده رخ می‌دهد، به هماهنگی بین کشورهای مختلف، سازمان‌ها و گروه‌ها در سراسر دنیا نیازمند است. به کار بستن برخی از این تکنیک‌های نوآورانه برای بهبود عملکرد، کاهش خسارات و افزایش بهره‌وری در فرآیندها جهت کاهش این چالش عظیم، ملزم به پیمودن مسیری طولانی است. در اینجا اینترنت اشیا در کشاورزی را مورد بررسی قرار می‌دهیم. این امکان وجود دارد که ساختار سنتی این صنعت سبب شود فکر کنیم امکان هوشمندسازی آن در حد و اندازه سایر بخش‌ها مثلاً حوزه سلامت و درمان وجود ندارد اما باید اطلاع داشته باشیم که این تصور اشتباهی است.

چرا پیاده‌سازی کشاورزی هوشمند حیاتی است؟

به دو دلیل؛ دی‌اکسید کربن و رشد جمعیت انسانی. افزایش دی‌اکسید کربن در جو در نهایت سبب کاهش تولید می‌شود و رشد دایم جمعیت انسانی به افزایش تقاضا می‌انجامد. بسیاری پیش‌بینی می‌کنند اگر تولید مواد غذایی افزایش نیابد، به کمبود جهانی مواد غذایی بسیار نزدیک هستیم. از آنجا که افزایش چشمگیر مساحت زمین‌های زراعی آسان نیست، راه دیگر برای رسیدن به این هدف بهبود عملکرد در واحد سطح (یا کاهش ضایعات) خواهد بود و اینجا مکانی است که اینترنت اشیا وارد معادله می‌گردد.

راهکارهای اینترنت اشیا در کشاورزی

با وجود تصوراتی که از کشاورزان سنتی داریم، واقعیت اینست که کشاورزی به صنعتی بسیار پیشرفته و مکانیزه بدل گشته است. کشت و کارهای عظیم، دستگاه‌های کاشت دانه و برداشت‌کننده‌های محصول، سطح بالایی از فرایندهای نیمه خودکار کشاورزی را تشکیل می دهند. درست است که این موارد در حال حاضر به وسیله نیروی کار انسانی مدیریت می‌گردند اما وسایل نقلیه کاملا اتوماتیک از مدت‌ها پیش از ورود اتومبیل‌های نیمه‌ خودران امروزی در این حوزه وجود داشتند. کشت و کارهای بزرگ جایگزین مزارع کوچک شده‌اند، حداقل از دیدگاه مالکیت. امروزه چندین راهکار با قابلیت اتصال در حال استفاده هستند؛ از نظارت بر خاک تا حسگرهای آبیاری.

یک مثال در این زمینه، ردگیری سلامت احشام است. مزارع دامپروری معمولا در یک منطقه بزرگ گسترش می‌یابند که کار نظارت را بر موقعیت حیوانات در حال چرا بدون دخالت انسان دشوار می‌سازد. با استفاده از قلاده‌های ردیابی، مکان حیوانات را می‌توان به صورت لحظه‌ای در دسترس داشت. سپس یک سیستم ذخیره‌سازی داده‌ها می‌تواند این اطلاعات را در یک پایگاه داده ثبت کند تا در نهایت یک مدل پایه‌ای از حرکات آنها را در یک دوره زمانی مشخص به دست آید. اعمال الگوریتم‌های هوشمند بر این الگوها به ما یاری می‌رساند تا منظم یا نامنظم بودن حرکات حیوانات مزرعه را شناسایی کنیم و اگر یک یا چند حیوان از گله جدا شوند از آن مطلع باشیم. این معمولا در صورتی رخ می‌دهد که بیمار و یا مجروح باشند. این راهکار می‌تواند به راحتی با کمک ردیاب‌های کوچک اینترنت اشیا که در یک شبکه اینترنت اشیا مانند Wi-SUN یا دیگر شبکه‌های WAN رد و بدل داده دارند، اجرایی شود. می‌توان دکل‌های شبکه را در سراسر مزارع توزیع کرد تا یک منطقه بزرگ را پوشش دهند. این اطلاعات پس از آن به وسیله یک پورتال وب یا نرم‌افزار تلفن هوشمند به کشاورز یا دامپزشک منتقل می‌شوند، بنابراین امکان دسترسی به این داده‌ها آسان خواهد بود.

یکی دیگر از زمینه‌های استفاده از اینترنت اشیا در کشاورزی استفاده از پهپادها برای بهبود سلامت محصولات است. بیماری، و سهولت گسترش آن در بین محصولات کشاورزی یک دلیل واقعی نگرانی زارعان به حساب می‌آید زیرا به طور مستقیم بر عملکرد محصول اثر می گذارد. پیشگیری از بیماری سناریویی ایده‌آل به حساب می‌آید، اما هدف ساده‌تر و واقعی‌تر این است که بلافاصله کار شناسایی، جداسازی و حذف محصولات آسیب‌دیده انجام گیرد. پهپادهای نظارت به عنوان یک روش جدید برای این مورد مطرح هستند. این گروه از پهپادها در یک ایستگاه پایه در یک مزرعه نگهداری می‌شوند و از آنجا گشت‌های اتوماتیک و دوره‌ای را برای ضبط اطلاعات تصویری در مورد محصول انجام می‌دهند. با استفاده از الگوریتم‌های تشخیص‌ تصویر، می‌توان تعیین کرد که کدام مناطق در یک مزرعه به صورت نامطلوبی تحت تاثیر قرار گرفته‌اند. ارتباط تصاویر برچسب خورده با داده‌های جی‌پی‌اس پهپاد روشن می‌شود تا اطلاعات دقیق به کشاورز ارائه گردد. این داده‌ها را می‌توان از ضبط‌های مختلف پهپاد به دست آورد، تجزیه و تحلیل کرد و سپس به کشاورز گزارش داد که پس از آن می‌توان از همه این موارد برای حل مشکلات استفاده کرد. کل روند از راه‌اندازی پهپادها، ناوبری آنها، ثبت داده‌ها، تجزیه و تحلیل و گزارش دادن همگی به صورت خودکار انجام می‌شود.

کشاورزی دقیق زمینه دیگری برای فعالیت اینترنت اشیا در کشاورزی است که استفاده از سنسورهای متصل در آن رواج دارد، حتی می‌بینیم که این تجهیزات به فضای مصرف‌کننده هم ورود پیدا کرده‌اند. سنسورهای خاکی که از راه دور کنترل می‌شوند و با باتری کار می‌کنند، اطلاعات را در مورد محتوای نیتروژن جمع‌آوری و به صورت دوره‌ای گزارش می‌کنند. سنسورهای آبیاری سطح رطوبت خاک را می‌سنجند و سیستم آبیاری را به طور خودکار تنظیم می‌کنند. سنسورهای سیلاب نیز سطح آب را تحت کنترل دارند و می‌توانند دریچه‌های سیستم آبیاری در حالت آبیاری بیش از حد گیاه ببندند و همزمان یک ایمیل ارسال دارند. در نهایت یک حسگر یخ‌زدگی می‌تواند زمانی که شرایط آب و هوایی به یخ‌زدگی می‌انجامد و امکان آسیب به گیاهان حساس وجود دارد شرایط را درک کرده و اعلام اخطار دهد. در حال حاضر در خانه‌های هوشمند کنترلر‌های پاشش آب در سیستم ضد حریق از شبکه وای‌فای منزل بهره می‌برند و می‌توان با یک اپ گوشی‌های هوشمند با آنها در ارتباط بود. همین سیستم را می‌توان برای تنظیم شدت و زمان آبیاری مزرعه به کار گرفت.

ضرورت تأمین امنیت برای اینترنت اشیا در کشاورزی

تا کنون موارد استفاده‌ای که به آنها اشاره شد نسبتاً ساده به نظر می‌رسیدند و سطوح تهدید آنها خوش‌خیم ارزیابی می‌گردد اما این نگاه خوشبینانه می‌تواند به نوعی حس امنیت کاذب منجر شود. یکی از اهداف کشاورزی هوشمند این است که فرآیندهای دستی خودکار شوند و به کار یدی کمتری احتیاج باشد. اما از سوی دیگر این می‌تواند به هدفی برای هکرها بدل گردد.

اغلب این سیستم‌ها روی شبکه‌های نظارت نشده عمل می‌کنند و به این ترتیب هر نوع حمله هکری به صورت موفقیت‌آمیزی کشف‌نشده باقی می‌ماند. از آن بدتر، از آنجا که این بخش به طور سنتی و برخلاف حوزه‌هایی مانند بانک‌داری چندان با امنیت سایبری آشنایی ندارد، طراحی امنیتی در الزامات راهکارهای مرتبط با آن گنجانده نشده است. هکرها به راحتی می‌توانند به سیستم‌های کنترل آبیاری گیاه دسترسی یابند و سپس آنها را به صورت مخرب دستکاری و یا برای بازگردانی امکان کنترل سیستم از کشاورزان اخاذی کنند. تجویز آفت‌‌کش‌ها که باید با دقت کنترل شود، می‌تواند بدون اطلاع کشاورز دستکاری شود. در نهایت، این سیستم‌های متصل به اینترنت می‌توانند برای دسترسی به دیگر سیستم‌های متصل و در نهایت تبدیل شدن به بخشی از یک بات‌نت مورد سواستفاده قرار گیرند. راه‌ها و انگیزه‌های حمله هکری بسیار زیاد هستند.

پس چگونه این مشکلات امنیتی را حل کنیم؟ این باری است که بر دوش سازندگان دستگاه‌های هوشمند گذارده شده تا برخی امکانات خود-تنظیمی و اجرای پروتکل‌های امنیت دیجیتالی را در بهترین حالت فراهم آورند. همانطور که قبلا گفته شد نیازی به طراحی مجدد تمهیدات امنیتی نیست. وقتی که در مورد امنیت سایبری بحث می‌شود، اصولی که امروز سلامت اینترنت را تضمین می‌کنند، فردا از اینترنت اشیا محافظت خواهند نمود. توصیه بسیار ساده است، باید روی شانه‌های غول‌ها ایستاد، از روش‌های امنیتی تست شده استفاده کرد. در قدم بعد با کارشناسان امنیتی صحبت کنید و امنیت را با طراحی به اصل پایه‌ای راهکار خود بدل سازید. Public Key Infrastructure مانند یک چاقوی ارتشی سوئیسی است، به کمک آن شناسایی دستگاه‌ها‌، حافظت از ارتباطات در برابر استراق سمع و حفظ اسرار امکان‌پذیر می‌شود. این را با عناصر امن برای رمزگذاری و ذخیره ایمن اطلاعات و کلید‌های خود تلفیق کنید و به این ترتیب یک بنیاد امنیتی مستحکم خواهید داشت که در مورد تشخیص هویت، امکان اعتماد و ورود به سیستم از اطمینان بالایی برخوردار است.