IOT LÀ GÌ? XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ KẾT NỐI VẠN VẬT TRONG KỶ NGUYÊN SỐ

Trong kỷ nguyên số, không chỉ máy tính hay điện thoại mới kết nối Internet. Hàng loạt thiết bị xung quanh chúng ta từ đèn, khóa cửa đến máy móc trong nhà máy, đều có thể thu thập dữ liệu và tự động vận hành theo thời gian thực. Đó chính là Internet of Things (IoT) – Internet vạn vật, xu hướng công nghệ đang thay đổi cách con người sống và doanh nghiệp vận hành. Cùng HBR khám phá IoT là gì, cách hoạt động và những ứng dụng nổi bật nhất ngay dưới đây.

Điểm qua những nội dung chính của bài:

• Các cột mốc phát triển quan trọng trong lịch sử hình thành IoT
• Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống IoT dưới góc nhìn ứng dụng thực tế
• Cấu trúc công nghệ nền tảng giúp IoT hoạt động (Cloud, Big Data, bảo mật, Edge Computing)
• Quy trình vận hành IoT theo 4 giai đoạn, kèm ví dụ hệ thống đèn thông minh trong nhà
• Những ngành nghề ứng dụng IoT phổ biến như nhà thông minh, y tế, bán lẻ, nông nghiệp, giao thông, sản xuất

1. IoT là gì?

Internet of Things (IoT), hay còn gọi là Internet vạn vật, là một mạng lưới các thiết bị được kết nối với Internet nhằm trao đổi và truyền tải dữ liệu lẫn nhau cũng như với hệ thống đám mây, mà không cần sự tương tác trực tiếp giữa người với người hoặc giữa người với máy tính. Các thiết bị trong hệ sinh thái IoT có thể rất đa dạng, từ đồ dùng gia đình hằng ngày đến các hệ thống và máy móc công nghiệp phức tạp.

Khi được kết nối Internet, những đối tượng này trở nên “thông minh” hơn nhờ khả năng gửi – nhận thông tin và tự động thực hiện hành động dựa trên dữ liệu thu thập được. Thiết bị IoT có thể là các đối tượng được trang bị cảm biến để ghi nhận thông tin từ môi trường xung quanh; hoặc là các hệ thống có máy tính, bộ điều khiển để tiếp nhận và xử lý dữ liệu, sau đó tự động tương tác với các thiết bị khác. Ngoài ra, cũng có những thiết bị IoT tích hợp đồng thời cả hai nhóm chức năng trên.

IoT đã tạo ra một cuộc cách mạng công nghệ trên quy mô toàn cầu, khi mở rộng khả năng kết nối Internet đến hầu hết mọi đồ dùng và thiết bị — không còn giới hạn ở PC, smartphone hay laptop. Khi một vật thể được kết nối với Internet, nó trở nên “thông minh” hơn nhờ khả năng tự động thu thập dữ liệu, truyền – nhận thông tin và vận hành dựa trên chính dữ liệu đó.

Dưới đây là một số cột mốc quan trọng trong quá trình hình thành và phát triển của Internet vạn vật (IoT):

• Năm 1990: Kỹ sư phần mềm John Romkey kết nối một chiếc máy nướng bánh mì với máy tính thông qua Internet, đánh dấu thiết bị đầu tiên có thể được điều khiển từ xa.
• Năm 1999: Nhà khoa học Kevin Ashton lần đầu giới thiệu thuật ngữ “Internet of Things” trong bài thuyết trình về cảm biến và công nghệ RFID (Radio Frequency Identification – nhận dạng đối tượng qua tần số vô tuyến) nhằm quản lý chuỗi cung ứng. Ông cũng được xem là “cha đẻ” của IoT.
• Năm 2000: LG ra mắt chiếc tủ lạnh có kết nối Internet đầu tiên trên thế giới, với mức giá khoảng 20.000 USD.
• Năm 2008: Hội nghị quốc tế đầu tiên về IoT được tổ chức tại Zurich (Thụy Sĩ), cho thấy IoT bắt đầu được nhìn nhận như một lĩnh vực công nghệ độc lập và có tiềm năng lớn.
• Năm 2009: Theo Cisco, đây là giai đoạn IoT thực sự bùng nổ khi số lượng thiết bị kết nối Internet vượt qua dân số toàn cầu.
• Năm 2013: Thuật ngữ “Internet of Things” chính thức được đưa vào hệ thống định nghĩa của từ điển Oxford.
• Năm 2020: Số lượng thiết bị kết nối Internet trên toàn thế giới được ước tính vượt mốc 20 tỷ, một dấu mốc thể hiện rõ tốc độ phát triển mạnh mẽ của IoT.

Cho đến hiện nay, IoT vẫn tiếp tục tăng trưởng và chưa có dấu hiệu chững lại. Công nghệ này đang tạo ra tác động sâu rộng trong nhiều lĩnh vực như sản xuất, y tế, quản lý đô thị và đời sống cá nhân, góp phần kiến tạo một thế giới số thông minh, kết nối và linh hoạt hơn.

2. Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống IoT

Dưới góc nhìn ứng dụng thực tiễn, IoT mang lại nhiều lợi ích rõ rệt trong việc tối ưu vận hành và nâng cao trải nghiệm người dùng. Tuy nhiên, đi kèm với đó cũng là những hạn chế và rủi ro mà doanh nghiệp cần nhận diện sớm để có chiến lược triển khai phù hợp.

Dưới đây là phần phân tích ưu điểm và nhược điểm của IoT để bạn dễ dàng đánh giá trước khi áp dụng vào mô hình hoạt động.

2.1. Ưu điểm của hệ thống IoT

Xét về mặt giá trị ứng dụng, IoT giúp mở rộng năng lực quản trị và vận hành dựa trên dữ liệu, đồng thời tạo ra lợi thế trong tối ưu chi phí và nâng cao chất lượng dịch vụ. Các lợi ích tiêu biểu có thể kể đến như:

• Truy cập thông tin mọi lúc, mọi nơi trên nhiều thiết bị: IoT cho phép người dùng theo dõi, truy xuất và quản lý dữ liệu theo thời gian thực, không phụ thuộc vào vị trí địa lý hay loại thiết bị sử dụng.
• Cải thiện khả năng giao tiếp giữa các thiết bị điện tử: Khi được kết nối trong cùng một hệ thống, các thiết bị có thể trao đổi dữ liệu và phối hợp hoạt động hiệu quả hơn, giúp tăng tính đồng bộ trong quy trình vận hành.
• Tối ưu thời gian và chi phí nhờ truyền dữ liệu qua Internet: Việc tự động chuyển dữ liệu trực tuyến giúp giảm thời gian xử lý thủ công, đồng thời tiết kiệm chi phí liên quan đến vận hành và giám sát.
• Tăng mức độ tự động hóa, nâng cao chất lượng dịch vụ: IoT hỗ trợ tự động hóa các tác vụ lặp lại, giảm sai sót do con người và cải thiện tốc độ phản hồi, từ đó nâng cao trải nghiệm khách hàng cũng như hiệu suất doanh nghiệp.

2.2. Nhược điểm của hệ thống IoT

Bên cạnh các lợi ích đáng kể, IoT cũng đặt ra nhiều thách thức liên quan đến bảo mật, quản trị dữ liệu và độ ổn định hệ thống. Nếu không có chiến lược triển khai phù hợp, các rủi ro này có thể ảnh hưởng trực tiếp đến vận hành và uy tín doanh nghiệp. Một số hạn chế phổ biến gồm:

• Nguy cơ bị tấn công và đánh cắp dữ liệu: Do dữ liệu liên tục được truyền qua mạng, hệ thống IoT có thể trở thành mục tiêu của các cuộc tấn công mạng nếu thiếu các lớp bảo mật cần thiết.
• Khó khăn trong thu thập và quản lý dữ liệu khi có quá nhiều thiết bị: Khi số lượng thiết bị IoT tăng lên, khối lượng dữ liệu phát sinh cũng tăng theo, khiến doanh nghiệp gặp thách thức trong việc đồng bộ, lưu trữ và phân tích hiệu quả.
• Sự cố hệ thống có thể ảnh hưởng đồng loạt: IoT vận hành theo mô hình kết nối mạng, vì vậy nếu hệ thống trung tâm gặp lỗi, các thiết bị liên quan có thể bị gián đoạn hoặc ảnh hưởng dây chuyền.
• Thiếu tiêu chuẩn quốc tế về khả năng tương thích: Hiện nay, IoT chưa có một tiêu chuẩn chung toàn cầu, dẫn đến tình trạng thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau khó giao tiếp hoặc kết nối ổn định với nhau, tạo ra trở ngại trong triển khai hệ thống lớn.

3. Cấu trúc hệ thống IoT

IoT được hình thành trên nền tảng của sự tích hợp nhiều công nghệ tiên tiến, nhằm đảm bảo các thiết bị có thể kết nối – xử lý – trao đổi dữ liệu một cách liền mạch, chính xác và hiệu quả. Chính sự kết hợp này tạo nên “hệ sinh thái công nghệ” giúp IoT vận hành ổn định ở cả quy mô cá nhân lẫn doanh nghiệp. 

Dưới đây là những công nghệ cốt lõi đóng vai trò nền tảng cho IoT:

• Điện toán đám mây (Cloud Computing)
• Phân tích dữ liệu lớn (Big Data Analytics)
• Công nghệ bảo mật và quyền riêng tư
• Điện toán biên (Edge Computing)

1 - Điện toán đám mây (Cloud Computing)

Điện toán đám mây đóng vai trò như hạ tầng trung tâm để lưu trữ, xử lý và phân tích khối lượng dữ liệu khổng lồ được tạo ra từ các thiết bị IoT. Các nền tảng cloud cũng cung cấp những công cụ cần thiết giúp doanh nghiệp quản trị dữ liệu, đồng thời xây dựng và triển khai các ứng dụng IoT một cách linh hoạt và dễ mở rộng.

2 - Phân tích dữ liệu lớn (Big Data Analytics)

Dữ liệu IoT thường có đặc điểm là liên tục, đa dạng và có quy mô cực lớn. Vì vậy, để khai thác giá trị từ dữ liệu này, cần đến các công cụ phân tích nâng cao nhằm trích xuất thông tin có ý nghĩa và hỗ trợ ra quyết định. 

Các công nghệ thường được ứng dụng bao gồm thuật toán học máy (Machine Learning – ML), công cụ trực quan hóa dữ liệu, và các mô hình dự đoán giúp nhận diện xu hướng, phát hiện bất thường và tối ưu hiệu suất vận hành.

3 - Công nghệ bảo mật và quyền riêng tư

Khi IoT ngày càng được triển khai rộng rãi, nguy cơ về tấn công mạng và rò rỉ dữ liệu cũng gia tăng tương ứng. Do đó, các công nghệ bảo mật như mã hóa dữ liệu, kiểm soát truy cập, và hệ thống phát hiện xâm nhập đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ thiết bị và dữ liệu IoT khỏi những rủi ro an ninh, đồng thời đảm bảo yếu tố quyền riêng tư cho người dùng.

4 - Điện toán biên (Edge Computing)

Thay vì chuyển toàn bộ dữ liệu về trung tâm để xử lý, điện toán biên cho phép thiết bị thông minh xử lý một phần dữ liệu ngay tại nơi dữ liệu được tạo ra. Cách tiếp cận này giúp giảm độ trễ, cải thiện tốc độ phản hồi và tối ưu hiệu suất vận hành của hệ thống IoT, đặc biệt trong những tình huống cần xử lý theo thời gian thực.

4. Quy trình hoạt động của hệ thống IoT

Thiết bị IoT có thể được xem như “mắt” và “tai” của con người trong môi trường số, nhờ khả năng tự động thu thập dữ liệu từ xung quanh mà không cần sự can thiệp liên tục từ người dùng. Sau khi dữ liệu được ghi nhận, hệ thống sẽ tiến hành phân tích để đưa ra quyết định tự động hoặc gửi cảnh báo nhằm hỗ trợ người dùng phản hồi kịp thời. Về cơ bản, quy trình vận hành của IoT thường diễn ra qua 4 giai đoạn như sau:

• Giai đoạn 1: Thu thập dữ liệu
• Giai đoạn 2: Truyền dữ liệu
• Giai đoạn 3: Xử lý dữ liệu
• Giai đoạn 4: Ra quyết định và hành động

1 - Giai đoạn 1: Thu thập dữ liệu

Ở bước đầu tiên, các thiết bị IoT sử dụng cảm biến (sensor) để ghi nhận thông tin từ môi trường. Dữ liệu thu thập có thể đơn giản như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, hoặc phức tạp hơn như hình ảnh, âm thanh và video giám sát theo thời gian thực.

2 - Giai đoạn 2: Truyền dữ liệu

Sau khi thu thập, dữ liệu sẽ được truyền qua mạng đến nơi xử lý. Tùy theo cấu trúc hệ thống, dữ liệu có thể được gửi đến:

• Nền tảng đám mây (cloud công cộng hoặc cloud riêng) theo mô hình thiết bị – hệ thống – thiết bị, hoặc
• Thiết bị khác trong cùng mạng IoT theo mô hình thiết bị – thiết bị.

Trong một số trường hợp, dữ liệu có thể được xử lý ngay tại điểm tạo ra dữ liệu nhờ điện toán biên (Edge Computing), thay vì phải truyền về trung tâm, giúp tối ưu tốc độ và giảm độ trễ.

3 - Giai đoạn 3: Xử lý dữ liệu

Ở giai đoạn này, phần mềm của hệ thống sẽ phân tích dữ liệu và kích hoạt các tác vụ theo logic đã được lập trình sẵn.
Ví dụ: Khi camera an ninh phát hiện dấu hiệu xâm nhập, hệ thống có thể tự động gửi cảnh báo đến ứng dụng trên điện thoại hoặc kích hoạt còi báo động để phản hồi ngay lập tức.

4 - Giai đoạn 4: Ra quyết định và hành động

Cuối cùng, dữ liệu từ toàn bộ hệ thống IoT sẽ được tổng hợp và phân tích tổng thể, giúp người dùng có góc nhìn đầy đủ để đưa ra quyết định phù hợp. Ngoài ra, nhiều hệ thống còn có thể tự động phản hồi dựa trên thuật toán, chẳng hạn như điều chỉnh nhiệt độ điều hòa khi phát hiện có người trong phòng, hoặc tự động tắt thiết bị khi không có hoạt động.

Ví dụ: Giả sử chủ nhà lắp đặt hệ thống đèn thông minh tại phòng khách, được kết nối với cảm biến chuyển động và ứng dụng điều khiển trên điện thoại. Khi đó, hệ thống sẽ hoạt động theo quy trình như sau:

– Thu thập dữ liệu:

• Cảm biến chuyển động được gắn tại cửa ra vào hoặc hành lang sẽ liên tục theo dõi và ghi nhận khi có người bước vào khu vực phòng khách.
• Một số hệ thống còn có thể tự động đo ánh sáng môi trường để điều chỉnh độ sáng đèn sao cho phù hợp.

– Truyền dữ liệu:

• Khi phát hiện có chuyển động trong phòng khách, cảm biến sẽ gửi tín hiệu đến bộ điều khiển trung tâm thông qua WiFi hoặc các chuẩn kết nối như Zigbee/Bluetooth.
• Dữ liệu này có thể được gửi lên nền tảng đám mây để xử lý hoặc truyền trực tiếp đến hệ thống điều khiển trong nhà.

– Xử lý dữ liệu:

• Nếu hệ thống phát hiện có người trong phòng khách và trời đang tối, đèn sẽ tự động bật lên.
• Nếu không có chuyển động trong một khoảng thời gian nhất định, hệ thống sẽ tự động tắt đèn nhằm tiết kiệm điện.
• Trong trường hợp chủ nhà muốn điều chỉnh độ sáng hoặc thay đổi màu sắc, có thể thao tác trực tiếp ngay trên ứng dụng điện thoại.

– Ra quyết định và hành động:

• Khi người dùng ra lệnh bật/tắt đèn bằng giọng nói thông qua trợ lý ảo hoặc cài đặt chế độ hẹn giờ, hệ thống sẽ tự động thực hiện theo yêu cầu.
• Bên cạnh đó, hệ thống cũng ghi nhận và thống kê mức tiêu thụ điện của đèn để hỗ trợ chủ nhà theo dõi và tối ưu chi phí điện năng.

5. Những ngành nghề ứng dụng hệ thống IoT

Với tính linh hoạt cao, Internet of Things (IoT) đang ngày càng trở thành công cụ quan trọng đối với doanh nghiệp, tổ chức và cả các cơ quan chính phủ. Công nghệ này giúp các thiết bị “kết nối với nhau”, thu thập dữ liệu và tự động xử lý, từ đó nâng cao hiệu quả vận hành và chất lượng dịch vụ.

Để hiểu rõ IoT là gì trong đời sống, bạn có thể nhìn vào những ứng dụng phổ biến dưới đây:

1 - Ứng dụng IoT trong xây dựng nhà thông minh

IoT là nền tảng tạo ra ngôi nhà thông minh, nơi các thiết bị có thể được điều khiển tự động hoặc từ xa nhằm giúp cuộc sống tiện nghi hơn.

Một số ứng dụng tiêu biểu:

• Kiểm soát môi trường sống: bật/tắt đèn, điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm, kiểm soát thiết bị điện theo nhu cầu.
• Tăng cường an ninh: theo dõi camera từ xa, nhận cảnh báo khi có bất thường, điều khiển hệ thống điện và báo động.
• Khóa thông minh: cho phép người được chỉ định vào nhà mà không cần chìa khóa, dễ quản lý và an toàn hơn.

2 - Ứng dụng IoT trong y tế

Trong y tế, IoT giúp theo dõi sức khỏe và hỗ trợ chăm sóc bệnh nhân hiệu quả hơn - ngay cả khi bệnh nhân đang ở nhà.

Ví dụ:

• Thiết bị đeo thông minh giúp bệnh viện và bác sĩ theo dõi các chỉ số sức khỏe từ xa.
• Cảm biến IoT tích hợp trong thiết bị y tế giúp thiết bị hoạt động ổn định hơn, giảm lỗi và nâng cao độ tin cậy.
• Dữ liệu cập nhật theo thời gian thực, bác sĩ có thể đưa ra quyết định nhanh hơn, từ đó giảm thời gian nằm viện và hỗ trợ tốt cho điều trị ngoại trú.

3 - Ứng dụng IoT trong ngành bán lẻ

Trong bối cảnh mua sắm online phát triển, bán lẻ truyền thống cần cải tiến để giữ chân khách hàng. IoT giúp các cửa hàng hiểu rõ hơn hành vi mua sắm tại điểm bán.

IoT hỗ trợ bán lẻ theo nhiều cách như:

• Phân tích lưu lượng khách ra vào tại trung tâm thương mại/cửa hàng.
• Dựa trên dữ liệu IoT, cửa hàng có thể điều chỉnh cách trưng bày sản phẩm, tối ưu trải nghiệm mua sắm.
• Đồng thời giúp doanh nghiệp giảm chi phí marketing, vì biết tập trung vào khu vực/nhóm khách hàng hiệu quả hơn.

4 - Một số lĩnh vực khác cũng ứng dụng IoT 

Ngoài nhà thông minh, y tế và bán lẻ, IoT còn được ứng dụng mạnh trong:

• Nông nghiệp: tưới tiêu tự động, giám sát đất và thời tiết
• Giao thông vận tải: theo dõi phương tiện, tối ưu điều phối
• Sản xuất: giám sát máy móc, bảo trì dự đoán, nhà máy thông minh

Có thể thấy, Internet of Things (IoT) không chỉ là xu hướng công nghệ nhất thời, mà đang trở thành nền tảng quan trọng giúp thế giới vận hành theo hướng thông minh hơn – tự động hơn – dựa trên dữ liệu nhiều hơn. Thông qua việc kết nối các thiết bị với Internet, IoT cho phép thu thập và xử lý dữ liệu theo thời gian thực, từ đó hỗ trợ con người và doanh nghiệp đưa ra quyết định nhanh hơn, chính xác hơn và tối ưu hiệu suất vận hành.