إنترنت الضوء Internet of lighting (IoL)

مُقدّمة

أحدثتِ التّطوّرات التّقنيّة تغييراتٍ كبيرةً في طريقةِ تفاعلنا معَ بيئتنا، الّتي يُؤدّي فيها إنترنت الأشياء (IoT) دورًا مهمًّا في ربطِ الأجهزةِ المُختلفة في حياتِنا اليوميّة. أحدُ أحدثِ الاتّجاهات في هذا المجال هي ظهور «إنترنت الضوء»؛ الّتي تتّصل فيها أنظمة الإضاءة الذّكيّة بالإنترنت لتعزيز كفاءة الطّاقة، والرّاحة، وتجربة المُستخدم العامّة. بوساطةِ دمج أجهزة الاستشعار، والاتّصال بالإنترنت والمنصّات السّحابيّة، والخوارزميّات الذّكيّة؛ يُمكن لأنظمة الإضاءة الّتي تدعمُ «إنترنت الأشياء» التّكيّف معَ تفضيلاتِ المُستخدم، وضبط مستويات الإضاءة بناءً على الإشغالِ والضّوءِ الطّبيعيّ، وإتاحة إمكانيّاتِ التّحكّمِ عن بُعد.

تُعَدّ الإضاءة الموجّهة نحو الإنسان، وهي مجالٌ رئيسٌ ضمن هذا التّحوّل، ذات أهميّة كبيرة في تصميم الإضاءة الّذي يُعزّز الرّفاهيّة والإنتاجيّة. يُمكن بوساطةِ دمج عوامل، مثل: الإيقاعات اليوميّة، والتّفضيلات الشّخصيّة لأنظمة «إنترنت الضّوء»؛ تحسين أوضاع الإضاءة لتناسب احتياجات الأفراد. لا تقتصر فوائد هذه الشّبكة المُتّصلة منَ المصابيح الذّكيّة على الاقتصاد في الطّاقة والفوائد البيئيّة فحسب، بل تفتح آفاقًا جديدة أيضًا لإنشاء تجارب إضاءة مخصّصة وتكيفيّة. معَ تعمقنا في تعقيدات «إنترنت الضوء» يُصبح من الواضح أنّ مستقبل الإضاءة يكمنُ في دمج التّقنيّة بسلاسةٍ مع مبادئ التّصميم المُوجّه نحو الإنسان.

معَ استمرار «إنترنت الضوء» في اكتسابِ الزّخم؛ من الضّروريّ استكشاف تأثيره المُحتمل في مختلفِ جوانب حياتنا اليوميّة، وآثاره الواسعة في المُجتمع ككل.

• • أ‌- نظرة عامة موجزة إلى إنترنت الأشياء (IoT) وتأثيره في مختلف الصّناعات

لقد أحدثَ انتشار إنترنت الأشياء (IoT) ثورةً في مشهدِ صناعاتٍ مختلفةٍ من طريق دمج قوّة الحوسبة المُتقدّمة في الأجهزةِ الصّغيرة؛ ما يُمكّنها من جمع البيانات بدقّةٍ عاليةٍ، واتّخاذ إجراءاتٍ سريعة الاستجابة. هذا النّظام البيئيّ المُتّصل، كما هو مُوضّح في (A Baaziz et al., 2015)، يستخدمُ تحليلاتِ البيانات الضّخمة لتعزيز أداء الأجهزة في قطاعاتٍ مُتعدّدةٍ، بدءًا من الأصول الثّقيلة، مثل: مُحرّكات الطّائرات إلى الأجهزةِ القابلةِ للارتداءِ، مثل: أجهزة مُراقبة الصّحّة. يمتدّ تأثير «إنترنت الأشياء» إلى مجالِ أنظمة «إنترنت الضوء» الّذي يُسَهِّلُ فيهِ تكامل تقنيّات «إنترنت الأشياء»، إدارةَ الطّاقة بكفاءةٍ، وتجارب الإضاءة الّتي تُركّزُ على الإنسان.

كما هو موضح في (Mohamed Abdelmaged, 2021)، تُستخدم التّقنيّات الغامرة، (مجموعة التّقنيّات الّتي تُوجد تجارب حسيّة غنيّة وتفاعليّة تغمر المُستخدم في بيئاتٍ افتراضيّةٍ أو مُعزّزة)، مثل: الواقع الافتراضي (VR)، أو الواقع المعزز (AR)، أو الواقع المختلط (MR)، أو التّصوير المجسّم (Holography)؛ في قطاعاتٍ مُتنوّعةٍ، مثل: الرّعاية الصّحيّة، والتّرفيه، والسّياحة، والتّعليم، وتجارة التّجزئة؛ ما يُبرز الإمكانات الكبيرة لتطبيقاتِ «إنترنت الأشياء» في تحسينِ تجارب المُستخدمين والكفاءة التّشغيليّة في الصّناعاتِ.

• • ب‌- الإضاءة الّتي ترتكزُ على الإنسان

مهّدت تقنيّة إنترنت الأشياء (IoT) الطّريق لتطوير أنظمة الإضاءة المُتّصلة الّتي تُعطي الأولويّة لمبادئ التّصميم المُوجّهة نحو الإنسان. صُمِّمت هذه الأنظمة ليس لتوفير الإضاءة الكافية فحسب، بل لتعزيز الرّفاهيّة العامّة وإنتاجيّة الأفراد أيضًا. تأخذ الإضاءة المُوجّهة نحو الإنسان في الاعتبار عوامل، مثل: درجة حرارة اللّون، والسّطوع، وحتّى توزيع الضّوء لإنشاء بيئاتِ إضاءةٍ تتناسبُ معَ احتياجاتِ المُستخدمين وتفضيلاتهم.

بوساطةِ دمج أجهزة الاستشعار وعناصر التّحكّم الذّكيّة، يُمكن لأنظمة «إنترنت الضوء» ضبط إعدادات الإضاءة على نحوٍ حركيٍّ (ديناميكيًّا) استنادًا إلى الوقتِ منَ اليومِ، ونشاط المُستخدم، وأوضاع البيئة؛ ما يُسهمُ في تحسين إيقاعات السّاعة البيولوجيّة والرّاحة العامّة. أظهرت الدّراساتُ أنّ الإضاءة الّتي تُركّزُ على الإنسان يُمكن أن تُؤثّر تأثيرًا إيجابيًّا في الحالةِ المزاجيّةِ، ومستويات الطّاقة، وحتّى الأداء المعرفيّ؛ ما يُبرز أهميّة مُراعاة العامل البشريّ في تصميم الإضاءةِ.

معَ استمرارِ تطوّر التّقنيّة، تحملُ هذه الأنظمةُ إمكانيّاتٍ كبيرةً في تطبيقاتٍ مُتنوّعةٍ، بدءًا منَ المباني المكتبيّة والمَرافق الصّحيّة إلى البيئاتِ السّكنيّةِ؛ إذ يُمكن لإنشاء تجارب إضاءة مُثلى أن يُعزّزَ تعزيزًا كبيرًا جودة الحياة.

أ‌- تعريف إنترنت الضوء Internet of lighting

يشتملُ مفهوم إنترنت الضّوء (IoL) على تكامل أنظمة الإضاءة معَ تقنيّاتِ «إنترنت الأشياء» لتمكين التّحكّم عن بُعدٍ وأتمتة أجهزة الإضاءة.

كما هو مُوضُح في(S.N.Chaudhri et al. 2023) ، تتوسّعُ «إنترنت الأشياء» إلى ما هو أبعد منَ التّطبيقاتِ المنزليّةِ غير المُعقّدة ليشمل الأنظمة الصّناعيّة والأمنيّة؛ ما يُتيحُ إمكانيّاتٍ لا حصر لها لتحسين استخدام الطّاقة وتعزيز الكفاءة التّشغيليّة. في (Liliana Soares et al. 2023)، يُوضّح تقارب حلول الإضاءة المُبتكرة معَ الفنونِ الأدائيّة إمكانيّة التّعاون الإبداعيّ والتّقدّم التّقنيّ في مجال تصميم الإضاءة. يَعرضُ الفيلم الوثائقيّ حول قطاع الأعمال والفنون المسرحيّة في شمال البُرتغال، كيف يُمكن أن تُعزّز النهّج النّظاميّة لتصميم الإضاءة التّجارب البصريّة، وتشجيع الشّراكات بينَ التّخصّصات للابتكارِ المُستدام.

تُسَهّل مبادئ تصميم الإضاءة الموجهة نحو الإنسان، الّتي تُركّز على تحسين رفاهيّة الأفراد وصحّتهم، بوساطةِ المرونة والتّخصيص الّذي تُقدّمه هذه الأنظمة الذّكيّة. مع تزايد الطّلب على الحلول المُستدامة والمُوجّهة نحو المُستخدم، منَ المتوقّع أن يُؤدّي «إنترنت الضّوء» دورًا حيويًّا في بناء مستقبل تصميم الإضاءة وتحسين استهلاك الطّاقة. أظهرت الدّراسات البحثيّة فوائد كبيرة: الاقتصاد في الطّاقة، والكفاءة التّشغيليّة، ورضا المُستخدمين المُرتبطة بأنظمة «إنترنت الضوء».

باستخلاصِ الأفكار من هذه المصادر؛ يُصبح منَ الواضحِ أنّ «إنترنت الضّوء» (IoL) يتجاوز مجرّد الإضاءة Illumination؛ لأنّهُ يعمل كمنصّةٍ للتّبادل بينَ التّخصّصات، والتّقدّم التّقنيّ في مجال تصميم الإضاءة.

• • ب‌- أهمية إنترنت الضوء في العالمِ الحديث وفي سياق إنترنت الأشياء

يُعَدُّ دمج تقنيّة إنترنت الأشياء (IoT) في أنظمة الإضاءة تقدّمًا كبيرًا في المُجتمع الحديث، خاصّةً في مجال العَيْشِ الذّكيّ. كما يُوضّح(Hodzic et al. 2014) ، فإنّ مفهوم «العيش الذّكيّ» أو «الحياة الذّكيّة» مُرتبطٌ ارتباطًا مُعقّدًا بإنترنت الأشياء؛ ما يستلزمُ تركيب أجهزة وبرمجيّات جديدة على الأجهزة المُتصّلةِ بالإنترنت لتمكين التّشغيل السّلس والفعّال. إضافةً إلى ذلك، تُعَدّ مُعالجةُ التّحدياّت التّقنيّة، والتّوحيديّة القياسيّة Standardization، والقانونيّة الّتي أُبرِزت في (Hodzic et al., 2014) أمرًا ضروريًّا للقَبول والاستخدام الواسع لحلول الإضاءة المُرتكزة على «إنترنت الأشياء». يقترحُ (بروتوكول) شبكة أجهزة الاستشعار اللّاسلكيّة منخفضة الطّاقة في (Hodzic et al. 2014) الابتكارَ المطلوبَ لدفع «إنترنت الضوء» إلى الأمام.

إضافةً إلى ذلك، يشهدُ التّطوّر نحو الإضاءة الّتي تُركّز على الإنسان خطوةً ثوريّةً مع دَمج قدرات «إنترنت الأشياء»، كما نوقش في(K. Fu et al., 2023) . إنّ الاستخدام المُبتكر للاتّصالاتِ البصريّة، المدعوم بشرائح الدّيود الكمومي (رقائق الصّمّام الثّنائي) Diode Chips، لا يُعزّز السّرعة والموثوقيّة فحسب، بل يفتحُ نهجًا جديدًا للاتّصال داخل نظم «إنترنت الأشياء» أيضًا. يُبرز تلاقي هذه التّطوّرات أهمية «إنترنت الضوء» العميقة في إعادة بناء البيئات المُوجّهة نحو الإنسان بوساطةِ أنظمةٍ مُترابطة وذكيّة.

بوساطةِ الاستفادة من إمكانيّات «إنترنت الأشياء» و«الإضاءة المُوجّهة نحو الإنسان»؛ يُمكن لأنظمة الإضاءة تقديم وظائف مُحسّنة، وكفاءة في استخدام الطّاقة، والتّرابط؛ ما يُؤدّي إلى ثورةٍ في الطّريقةِ الّتي نُضيءُ بها بيئتنا ونتفاعلُ معها.

إنّ تنفيذ أنظمة إنترنت الضّوء (IoL) هو تقدّمٌ كبيرٌ في حلول الإضاءة الذّكيّة وكفاءة الطّاقة. بالاستفادة منَ التّقنيّات المُتطوّرة ومبادئ «إنترنت الأشياء»، تُتيح أنظمة «إنترنت الضوء» التّحكّم الدّقيق في مستوياتِ الإضاءةِ بناءً على الإشغالِ الفعليّ والعوامل البيئيّة، كما يتّضحُ من استخدام أجهزة الاستشعار الذّكيّة ووحدات التّحكّم المركزيّة في تقنيّات «إنترنت الأشياء» الحاليّة (Mohammed Akolgo et al., 2024). بوساطةِ ضبط مُخرجات الإضاءة حيويًّا (ديناميكيًّا) وتحسين استخدام الطّاقة؛ لا تُحسّن أنظمة «إنترنت الضوء» كفاءة الطّاقة فحسب، بل تضمن راحة المُستخدم دون المساسِ بالسّلامة.

إضافةً إلى ذلك، يُوضّحُ دمج مبادئ «إنترنت الأشياء» في أنظمة الزّراعة العموديّة كما هو مستكشف في سياقِ الزّراعة العموديّة المُرتكزة على «إنترنت الأشياء» دور شبكات أجهزة الاستشعار، ووحدات التّحكّم المركزيّة، والاتّصالات اللّاسلكيّة في تعزيز قدرات المُراقبة البيئيّة والتّحكّم Javed Anjum Sheikh et al., 2024)). يُبرز هذا المنظور مُتعّدد التّخصّصات الإمكانيّات للتّآزرِ بين تطبيقات «إنترنت الأشياء» في الزّراعة والإضاءة؛ ما يُمَهّدُ الطّريق لحلولٍ مبتكرةٍ في المُمارساتِ المُستدامة وكفاءة الموارد.

• • أ‌- أنظمة الإضاءة الذّكيّة

أدّى التّحضّر السّريع الّذي شهدته السّنوات الأخيرة إلى دفعِ الحاجة إلى خِدْمات وبنية تحتيّة مُتقدّمة في البيئاتِ الحضريّةِ؛ ما دفعَ إلى التّطوّر نحو أنظمة الإضاءة الذّكيّة. من طريقِ الاستفادة من تقنيّة «إنترنت الأشياء»، تتحوّل المُدُن إلى مراكز حضريّةٍ ذكيّةٍ تدمجُ أجهزة مُتّصلة، مثل: أنظمة الإضاءة العامّة الذّكيّة. تُبرِزُ الأبحاث مثل تلك الّتي أبرزها  (Iago Z. Biundini et al. 2024) و (Franz Cabezas et al. 2023) حلولًا مُبتكرة، مثل: LoRaCELL، وأنظمة إدارة الطّاقة الّتي تدعمُ «إنترنت الأشياء» للإضاءةِ الذّكيّة العامّة. لا تُعزِّزُ هذه التّطوّرات السّلامةَ والاستدامةَ فحسب، بل تُحسِّن استهلاك الطّاقة أيضًا؛ وهو ما يتجلّى في تحقيقِ كفاءةِ تحويلٍ تصلُ إلى (90%) في العمليّاتِ في الوقتِ الفعليّ.

بوساطةِ دمج «إنترنت الأشياء» معَ التّقنيّاتِ التّقليديّةِ، مثل: محولات التيّار المُباشر DC-DC Buck Converters، تُحقّق شبكات الإضاءة الذكية تقدّمًا كبيرًا في جمعِ البياناتِ والاتّصالاتِ والتّحكّم بكفاءةٍ؛ ما يُؤكد دورها الحيويّ في بناءِ مُستقبل البنية التّحتيّةِ للإضاءةِ الحضريّةِ.

1. نظرة عامّة إلى تقنيّة الإضاءة الذّكيّة

يُعَدُّ دمج تقنيّة الإضاءة الذكية ضمن إطار إنترنت الأشياء (IoT) الأوسع، نهجًا تحويليًّا للإضاءةِ الحضريّةِ. تُتيحُ أنظمة «الإضاءة الذّكيّة» الممكّنة بأجهزة الاستشعار وتقنيّات الاتّصالات (Juntian Liu et al. 2023) قدرات التّحكّم والمُراقبة الدّيناميكيّة؛ ما يُعزّز كفاءة الطّاقة وتجربة المُستخدم. يتماشَى هذا التّقدّم على نحوٍ وثيقٍ مع تطوير المُدُن الذّكيّة الّتي تتلاقى فيها التّقنيّات، مثل: الحوسبة السّحابيّة وإنترنت الأشياء لإنشاء نظم بيئيّة حضَريّة ذكيّة (Weijie Cai, 2023).

بالاستفادة من هذه التّقنيّاتِ الرّئيسة، لا تُمكِّنُ حلولُ الإضاءةِ الذّكيّةِ الإضاءةَ التّكيفيّةَ بناءً على البياناتِ في الوقتِ الفعليّ فحسب، بل تُسهم في الاستدامةِ الشّاملةِ وقابليّةِ العيشِ في البيئاتِ الحضريّةِ أيضًا. معَ تبنّي المُدُن لمفهوم الأجهزة المُتّصلة وصنع القرارات المُرتكزة على البياناتِ؛ تظهر الإضاءة الذّكيّة كعنصرٍ أساسيٍّ في تعزيزِ البنيةِ التّحتيّةِ الحضريّةِ وجودةِ الحياةِ.

2. فوائد الإضاءة الذّكيّة في المنازلِ والشّركات

يُمكن أن يُؤدّي تنفيذ أنظمة الإضاءة الذّكيّة في المنازل والشّركات إلى إحداثِ ثورةٍ في إدارة الطّاقة وكفاءتها. معَ التّطوّرات السّريعة في تقنيّة «إنترنت الأشياء»؛ تُتيحُ حلول الإضاءة الذّكيّة مجموعةً من الفوائدِ الّتي تتجاوزُ مُجرّد الإضاءة.

وَفقًا لـ(A. Zouhri et al. 2024)، يُتيح التّرابطُ الذّكيّ لأنظمةِ إدارة المباني إدارةَ الطّاقة بسلاسةٍ؛ ما يُؤدّي إلى توفيرٍ كبيرٍ في فواتير الكهرباء وزيادة راحة الشّاغلين. إضافةً إلى ذلك، تُعَدّ مُعالجة البياناتِ في الوقتِ الفعليّ وتحليلها أمرًا بالغ الأهميّة لتحسين استهلاك الطّاقة وتمديد عمر مُعدّات المباني. بما يتماشَى معَ هذا، يُسلّطُ (Xionghao Zhu et al. 2023) الضّوءَ على دمجِ تقنيّة «إنترنت الأشياء» في الأماكن الرّياضيّة لتحسين الكفاءةِ التّشغيليّة والإدارة.

بوساطةِ الاستفادة من أنظمة الإضاءة الذّكية، يُمكنُ للمنازل والشّركات تحقيق نتائج مُماثلة من طريقِ تحسين استخدام الطّاقة، وتعزيز الأمن، وزيادة الإنتاجيّة الإجماليّة. تُبرزُ الإمكانيّاتُ التّحويليّةُ للإضاءةِ الذّكيّةِ في كلٍّ منَ البيئاتِ السّكنيّةِ والتّجاريّةِ الدّورَ المحوريَّ لإنترنت الأشياء في صياغةِ البيئاتِ المُستدامة والمُتّصلة.

يُعدّ دمجُ تقنيّات إنترنت الأشياء (IoT) في أنظمةِ إضاءةِ الشّوارعِ خطوةً مُهمّةً نحو تطوير البنية التّحتيّة الحضريّة. تُظهر الأبحاثُ حول اكتشافِ الأجسام ذات الإضاءة المُنخفضة، كما نُوقِشَ في (Pooja Shrivastav 2024) الحاجةَ المتزايدةَ إلى أنظمة رؤيةٍ موثوقةٍ في ظلّ أوضاعِ الإضاءةِ الصّعبة، وهو شرطٌ أساسيٌّ لإضاءةِ المدن الذكية.

إضافةً إلى ذلك، يُبرِزُ الإطارُ المُبتكرُ للإضاءةِ في الشّوارعِ المُرتكزة على «إنترنت الأشياء»، كما استكشفه (Manish Sharma et al. 2024) ، إمكانيّة وجود أنظمة قابلة للتّكيّف وفعّالة في استخدامِ الطّاقة تستجيبُ للتّغيّراتِ البيئيّة.

تُقدّمُ هذه التّطوّرات في «إنترنت الضوء» نهجًا مُتعدّد الجوانب، يجمعُ بين الخوارزميّات التّقليديّة وتقنيّات التّعلّم العميق لتحسين التّعرّف إلى الأشياء في الإضاءةِ المُنخفضةِ. معَ ذلك، تأتي هذه التّطوّرات معَ تحديّاتٍ، مثل: تقلّب مستويات الإضاءة، والتّداخل الضّوضائيّ الّتي يجبُ مُعالجتها لتحسين قابليّة التّوسّع واستدامة أنظمة إضاءة المُدُن الذّكيّة.

مع تزايد تبنّي المناطق الحضريّة لهذه التّقنيّاتِ التّحويليّةِ، يظلّ تحقيق التّوازن بينَ الكفاءةِ والتّكيّف جانبًا مُهمًّا في التّعاملِ مع تعقيداتِ «إنترنت الضوء».

• أ‌- التّكامل مع إنترنت الأشياء (IoT)

يُتيحُ دمج أنظمة الإضاءة مع إنترنت الأشياء (IoT) مزايا كبيرة، مثل: كفاءة الطّاقة، والرّاحة، والتّخصيص. من طريقِ ربط تجهيزات الإضاءة بشبكةٍ، يُمكن للمُستخدمين التّحكّم في إعداداتِ الإضاءة ومُراقبتها عن بُعدٍ في الوقتِ الفعليّ، وضبط السّطوع، ودرجة حرارة اللّون، وجدولة الإجراءاتِ (الروتينيّة) التّلقائيّة. لا يُعزِّزُ هذا المُستوى منَ التّحكّمِ تجربة المُستخدم فحسب، بل يُسهم في الحفاظِ على الطّاقة أيضًا، من طريقِ السّماح بالاستخدام الأكثر كفاءة لموارد الإضاءة.

إضافةً إلى ذلك، يُمكن لأنظمة الإضاءة المُمكّنة بإنترنت الأشياء استشعارَ البيانات والتّحليلات؛ لتحسين الأداء وتحديد المُشكلات المُحتملة على نحوٍ استباقيٍّ. على سبيل المِثال، يُمكن لأجهزة استشعار الحركة اكتشاف الإشغال في الغرفةِ وضبط مُستويات الإضاءة وَفقًا لذلك؛ ما يُقلّل من هدر الطّاقة.

من طريق الاستفادة من قوّة «إنترنت الأشياء»؛ يُمكن تحويل أنظمة الإضاءة إلى شبكاتٍ ذكيّةٍ مُترابطةٍ تعملُ على تعزيزِ الأداء الوظيفيّ والاستدامة. بوساطة التّكامل مع «إنترنت الأشياء»، يحملُ مستقبلُ الإضاءةِ إمكانات هائلة للابتكار والكفاءة (Sudhir Kumar Sharma et al. 2021-06-04).

1. كيف يُعزّزُ إنترنت الأشياء وظائف أنظمة الإضاءة؟

يُعَدّ دمج تقنيّات إنترنت الأشياء (IoT) في أنظمةِ الإضاءةِ قفزةً كبيرةً نحو بنيةٍ تحتيّةٍ حضريّةٍ أكثر ذكاءً واستجابةً. كما أبرزتِ الأبحاثُ (Manish Sharma et al. 2024) و(Iago Z. Biundini et al. 2024)، فإنّ التّطّور نحو إضاءة المُدُنِ الذّكيّة المدعومة بإنترنت الأشياء لا يشمل اعتماد مصابيح LED المُقتصدة في الطّاقة فحسب، بل يشمل تنفيذ «إنترنت الأشياء» أيضًا للتّحكّمِ والوظائف المُتقدّمة.

يتيحُ الإطار المُبتكر لإنترنت الأشياء لأنظمة الإضاءة في الشّوارع أن تكون قابلة للتكيّفِ، وفعالة في استخدام الطّاقة، وقادرة على الاستجابةِ للتّغيّراتِ البيئيّةِ في الوقتِ الفعليّ. بالاستفادةِ من ميزاتٍ، مثل: الإدارة عن بُعدٍ، وتحليل البياناتِ في الوقتِ الفعليّ، وتعزيز السّلامة العامّة؛ تقتصدُ أنظمة الإضاءة المُحسنة بإنترنت الأشياء اقتصادًا كبيرًا في الطّاقة، وتُسهم في تحسين أوضاعِ المعيشةِ الحضريّة.

بفضلِ استكشاف التّقدّم التّقنيّ والفوائد المُحتملة لدمج تقنيّة «إنترنت الأشياء»؛ يُصبحُ منَ الواضحِ أن هذه الأنظمة حيويّة في تحسينِ وظائف بنية الإضاءة التّحتيّة في المدن الذكية، واستدامتها.

2. التحديات في دمج إنترنت الأشياء معَ تقنيّة الإضاءة

يُقدّمُ دمج إنترنت الأشياء (IoT) مع تقنيّة الإضاءة عددًا منَ التّحديّاتِ الّتي يجبُ مُعالجتها بعنايةٍ لتحقيقِ التّنفيذِ النّاجحِ. إحدى العَقبَاتِ الرّئيسةِ، هي: ضمان التّوافق بين أجهزة «إنترنت الأشياء» وأنظمة الإضاءة، لا سيّما بالنّظر إلى النّطاقِ المُتنوّع من (البروتوكولات) والمَعايير في كلا المجالين.

إضافةً إلى ذلك، تلوحُ مخاوف أمان البيانات والخصوصيّة في الأفُقِ على نحوٍ كبيرٍ؛ لأنّ الطّبيعة المُترابطة لأجهزة إنترنت الأشياء تفتحُ نقاطَ ضعفٍ مُحتملة يُمكنُ أن تُعرّضَ المعلومات الحسّاسة إلى الخطرِ. زيادةً على ذلك، فإنّ تعقيد إدارة عدد كبيرٍ من الأجهزةِ والأنظمة المُتّصلة يطرحٌ تحديات (لوجستية) يجبُ التّغلّب عليها لتحقيق التّشغيل الفعّال.

مُعالجة هذه التّحديّات من طريقِ جهود توحيد (تقييس) standardization صارمة، وتدابير أمنيّة قويةّ، وأساليب إدارة مُيَسّرة، يُمكن لتكامل «إنترنت الأشياء» مع تقنيّة الإضاءة تحقيق إمكاناته الكاملة في إحداث ثورةٍ في الطّريقةِ الّتي نتفاعلُ بها معَ أنظمةِ الإضاءة والتّحكّم بها.

3. استكشاف مفهوم الإضاءة الموجهة نحو الإنسان وفوائدها في البيئات الذكية

في مجال البيئاتِ الذّكيّةِ، اكتسبَ مفهوم الإضاءة الموجهة نحو الإنسان زخمًا كبيرًا؛ نظرًا لفوائده المُحتملة في تحسين تجربة المُستخدم والرّفاهية. تشملُ الإضاءة الموجهة نحو الإنسان تصميمات الإضاءة الّتي تُلبّي احتياجات الأفراد وتفضيلاتهم، مع مراعاة عوامل، مثل: إيقاعات السّاعة البيولوجيّة، أداء المهامّ، والرّفاهية العاطفيّة.

بوساطةِ دمج تقنيّة «إنترنت الأشياء» معَ أنظمة «إنترنت الضوء»، يُمكن للمساحاتِ ضبط مُستويات الإضاءة، ودرجة حرارة اللّون، وشدّة الإضاءة بمرونةٍ (ديناميكيًّا) لتحسين الرّاحة وإنتاجيّة المُستخدمين. لا يُحسّن هذا النّهج من كفاءة الطّاقة فحسب، بل يُعزّز بيئةً صحيّةً وإنتاجيّة أيضًا.

أظهرتِ الأبحاثُ أنّ الإضاءةَ المُوجّهة نحو الإنسان يُمكن أن تُؤثّر تأثيرًا إيجابيًّا في: المزاج، والتّركيز، والصّحة العامّة؛ ما يجعلها أداةً قيّمةً في إنشاء مساحاتٍ ذكيّة قابلة للتّكيّف من أجل رفاهيّة شاغليها. إنّ تبنّي الإضاءة المُوجّهة نحو الإنسان في البيئاتِ الذّكيّةِ يتماشَى معَ التّركيز المُتزايد على التّصميم المُوجّه نحو المُستخدم، والدّمج الشّامل للتّقنيّةِ لتحسين التّجارب البشريّة.

في آخرِ الأمرِ، يُقدّم «إنترنت الضوء» فوائد كبيرة: في كفاءة الطّاقة، والاقتصاد في النّفقاتِ، وخيارات التّخصيص للمُستخدمين. بربط أنظمة الإضاءة بالإنترنت؛ يُمكن للشّركاتِ وأصحاب المنازل التّحكّم في الإضاءةِ عن بُعدٍ ومراقبتها؛ ما يُؤدّي إلى تقليل استهلاك الطّاقة وفواتير الكهرباء. يُتيحُ دمج أجهزة الاستشعار والخوارزميّات الذّكيّة ضبط مُستويات الإضاءة ديناميكيًّا بناءً على الإشغالِ والضّوءِ الطّبيعيّ؛ ما يُحسّن استخدام الطّاقة.

إضافةً إلى ذلك، فإنّ القُدرة على تخصيصِ إعدادات الإضاءة وَفقًا لتفضيلات الأفراد يُعزّزُ راحة المُستخدمين وإنتاجيّتهم.

معَ استمرار نموّ الطّلب على حلول الإضاءة الذّكيّة؛ فمن الواضح أنّ دمج «إنترنت الأشياء» في تصميم الإضاءة ليس مجرّد اتّجاه؛ ولكنّهُ ضرورةٌ لإنشاء بيئاتٍ ذكيّةٍ وقابلة للتّكيّف؛ وفي حين أنّ ثمّة نفقات مبدئيّة مُرتبطة بالتّرقية إلى أنظمة الإضاءة الّتي تَدعمُ «إنترنت الأشياء»؛ فإنّ الاقتصاد الطّويل الأمد والأثر البيئيّ يجعلها استثمارًا مُجديًا.

مع ذلك، تظلّ التّحديّات، مثل: أمن البيانات، وقابليّة التّشغيل البينيّ، ومخاوف الخصوصيّة؛ عوائقَ كبيرةً إزاء التّنفيذ على نطاقٍ واسعٍ.

يجب أن تُركّز جهود البحث والتّطوير المُستقبليّة على مُعالجة هذه المُشكلات لإطلاق العِنَان لإمكاناتِ أنظمة الإضاءة المُتّصلة الّتي تدعمُ «إنترنت الأشياء» في مختلف التّطبيقات. (Sudhir Kumar Sharma et al., 2021-06-03)؛ لأنّ «إنترنت الضوء» يمتلكُ القدرة على إحداثِ ثورةٍ في الطّريقةِ الّتي نُضيءُ بها مساحاتنا؛ ما يُبدِعُ بيئات أذكى وأكثر استدامة. (Charles Nehme)

• • أ‌- مُلخّص النّقاط الرّئيسة

قدّم تطوّر شبكات الاتّصال اللّاسلكيّة وظهور «إنترنت الأشياء» فرصًا جديدةً للأتمتة والاتّصال. واحدة من هذه الفرص هي «إنترنت الضوء»، الّتي تربطُ أنظمة الإضاءة بشبكات الإنترنت لإتاحةِ تحكّمٍ ذكيٍّ وكفاءة في استخدام الطّاقة.

في هذا السّياق، يُعَدُّ التّخمين بفقدان المسار (Path Loss) أمرًا بالغ الأهميّة. فقدان المَسار، هو: انخفاض قوّة الإشارة اللّاسلكيّة عندما تنتقلُ من جهازِ الإرسالِ إلى جهازِ الاستقبالِ بسبب العوائق، مثل: المباني والأشجار والطّقس. يُعَدّ التّخمين أو التّوقّع بفقدان المسار جزءًا أساسيًّا في تصميم شبكات الاتّصالات الفعّالة، خاصّةً في أنظمة «إنترنت الضّوء».

يُمكن الاستفادة من التّقنيّات المُتقدّمة، مثل: خوارزميّات تعزيز التّدرّجExtreme Gradient Boosting (XGBoost) ، المدعومة بتحليل صور الأقمار الصّناعيّة، في تحسين دقّةَ التّخمين بفقدان المسار داخل شبكات الإضاءة. من طريقِ دمج الميزات المُستخلصة من صور الأقمار الصّناعيّة باستخدام الشّبكات العصبونيّة الالتفافيّة (CNN) إلى جانب البياناتِ التّقليديّةِ غير الصّوريّةِ، يُمكن إنشاء نموذج شامل لتخمينِ فقدان المَسار. لا يُحسّن هذا التّخمين الدّقّة فحسب، بل يُقدّم رؤىً حول التّفاعلات المُعقّدة بينَ العواملِ البيئيّةِ وأداء الشّبكة أيضًا.

فضلًا عن ذلك، يمكن لنموذجٍ متعدد الأطراف (أصحاب المصلحة المتعددين) في حوكمة (إدارة) الإنترنت ضمن إطار الأمم المتحدة، الّذي يضمن مشاركة: الحكومات، والقطاع الخاصّ، والمُجتمع المدنيّ، والمؤسّسات الأكاديميّة، أن يُتيحَ إطارًا تنظيميًّا لضمان التّشغيل السّلس، وتطوير أنظمة الإضاءة المُتّصلة بالإنترنت. يتميّز إطار الأمم المُتّحدة بكونه يشمل نطاقًا عالميًّا ويُعزّز التّعاون الدّوليّ؛ ما يجعله مناسبًا لتنظيم التقنيات المتصلة بالإنترنت وتطويرها على مستوى عالمي.

من طريقِ دمج الأفكار المُستمدّة من منهجيّات التّخمين بفقدان المَسار وهياكل الحوكمة (الإدارة) الفعّالة؛ يُمكن للبحثِ حول «إنترنت الضوء» أن يُقدّم فَهمًا شاملًا للعواملِ الرّئيسة الّتي تُؤثّر في تُطوّر حلول الإضاءة المُتّصلة.

• • ب‌- آفاق إنترنت الضوء المُستقبليّة وتأثيره في المُجتمع

لقد أتاح دمج تقنيّة «إنترنت الأشياء» في أنظمةِ الإضاءةِ تعزيز كفاءة استخدام الطّاقة، وحلول الإضاءة المُخصّصة، وتحسين تجارب المُستخدم من طريقِ تصميم الإضاءة الّتي تُركّز على الإنسان.

في ضوءِ التّقدّم التّقني السّريع والطّلب المُتزايد على حلول كفاءة الطّاقة؛ يُقدّم إنترنت الضوء (IoL) إمكانيات كبيرة لإحداث ثورةٍ في الطّريقة الّتي نتفاعلُ بها معَ الإضاءةِ الصّناعيّة. بدمج أجهزة الاستشعار والاتّصال وتحليل البيانات؛ يُمكن لأنظمة «إنترنت الضوء» تحسين استهلاك الطّاقة، وتعزيز تجربة المُستخدم، والإسهام في إنشاءِ بيئاتٍ أذكى وأكثر استدامة.

تُتيح قدرة «إنترنت الضوء» على ضبط مستويات الإضاءة والألوان والأنماط، (ديناميكيًّا)، بناءً على تفضيلاتِ المُستخدم والإشغال والضّوء الطّبيعي؛ ليس زيادة الرّاحة فحسب؛ ولكن تعزيز الإنتاجيّة والرّفاهيّة أيضًا. إضافةً إلى ذلك، يُمكن أن تُوفّر البيانات الّتي جُمِعَت من أنظمة «إنترنت الضوء» رؤىً قيّمة لإدارة المَباني، وتخطيط المُدن، ومُراقبة البيئة.

معَ استمرار تطوّر تقنيّة «إنترنت الضوء»، منَ المُتوقّع أن يكون لها تأثيرٌ عميقٌ في المجتمع؛ ما يُسهِمُ في صياغةِ مستقبل الحياة الحضريّة، وكفاءة الطّاقة، والتّفاعلات البشريّة معَ البيئةِ المبنيّةِ.

مع ذلك، كما هو الحال مع أيّ تقنيّةٍ ناشئة، ثمّة تحدّيّات يجبُ مُعالجتها، بما في ذلك أمن البيانات، ومشكلات التّشغيل البينيّ، وقَبول المُستخدم. للمُضيّ قُدُمًا، منَ المُرجّح أن تُركَزّ التّطوّرات المُستقبليّة في «إنترنت الأشياء» على تحسين الاتّصال، وزيادة الأتمتة، ومُواصلة تحسين حلول الإضاءة الّتي تُركّز على الإنسان لتلبية احتياجات المُستخدمين المتطوّرة.

من المهمّ للباحثين ومحترفي الصّناعة مُواصلة التّعاون لدفع الابتكار في هذا المجال، والتّحقّق من استمرار «إنترنت الضوء» في الوفاء بوعده بتقديم حلول إضاءةٍ ذكيّة وفعّالة ومُرتكزة على المُستخدم.

# إنترنت الضوء Internet of lighting (IoL) بوساطة: محمود قحطان،