MQTT - Message Queuing Telemetry Transport

อินเทอร์เน็ตทุกวันนี้เราอาจจะมองแทบทุกอย่างเป็นเว็บไปได้เพราะการสื่อสารส่วนมากบนอินเทอร์เน็ตส่งข้อมูลผ่านโปรโตคอล HTTP แต่ในโลกยุค Internet of Things (IoT) อีกโปรโตคอลที่กำลังมีการใช้งานมากขึ้นเรื่อยๆ คือ MQTT หรือ MQ Telemetry Transport โปรโตคอลสำหรับการเชื่อมต่อแบบ machine-to-machine หรือคอมพิวเตอร์สู่คอมพิวเตอร์

MQTT คืออะไร
MQTT ย่อมาจาก Message Queuing Telemetry Transport เป็นโปรโตคอลสำหรับใช้ในสื่อสารข้อมูลระหว่าง Machine to Machine (M2M) ถูกคิดค้นขึ้นในปี ค.ศ. 1999 โดย Dr Andy Stanford-Clark จาก IBM และ Arlen Nipper จาก Arcom (now Eurotech) ออกแบบมาเพื่อใช้สื่อสารในระบบเครือข่ายที่มีทรัพยากรค่อนข้างจำกัด ใช้งานแบนด์วิธต่ำ สามารถ publish-subscribe ข้อมูลระหว่าง Device เพื่อสื่อสารกันระหว่างอุปกรณ์ และถ้ามองในด้านที่เกี่ยวกับ Internet of Things จะสามารถประยุกต์ให้อุปกรณ์ต่างๆเชื่อมต่อกันผ่านเครือข่ายของอินเทอร์เน็ตได้ ทำให้เราสามารถสร้างสรรค์โครงงานที่เกี่ยวกับการติดตามอุปกรณ์ เช่น มอนิเตอร์อุปกรณ์ผ่านอินเทอร์เน็ต ควบคุมอุปกรณ์ผ่านอินเทอร์เน็ต เป็นต้น

สำหรับระบบ IoT นั้น การติดต่อสู่ Internet นั้นเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งเพราะอินเทอเน็ตทำให้อุปกรณ์ IoT ต่าง ๆสามารถติดต่อสื่อสารและแลกเปลี่ยนข้อมูลกันได้ MQTT (Message Queue Telemetry Transport) ซึ่งพัฒนาต่อมาจาก TCP/IP อีกทีนั้นได้กลายเป็น protocol มาตรฐานสำหรับระบบ IoT และเนื่องจากมันสร้างมาจาก TCP/IP นั้นทำให้ MQTT ประกันว่าข้อมูลที่ส่งกันระหว่างอุปกรณ์ IoT นั้นไม่มีการหล่นหายระหว่างทาง

MQTT ประกอบด้วย อะไรบ้าง

– MQTT Client เป็นส่วน publish ข้อมูลต่างๆ ขึ้นไปยัง MQTT Broker และสามารถ Subscribe ข้อมูลต่างๆจาก MQTT Broker ผ่านทาง TCP/IP Protocol ถ้ามองในมุมมองของ Internet of Things (IoT) อุปกรณ์จำพวกนี้จะเป็น Device ที่สามารถเชื่อมต่อกับระบบเครือข่ายได้ เช่น บอร์ด Arduino Uno Wifi 2, Arduino MKR Wifi 1010, บอร์ด ESP32, บอร์ด ESP8266, บอร์ด Raspberry Pi, เว็ปไซต์, สมาร์ทโฟน

– MQTT Broker หรือ MQTT Server เป็นซอฟต์แวร์สำหรับรับข้อมูลจาก MQTT Client ที่ได้ publish เข้ามาและสามารถ publish ข้อมูลจาก MQTT Broker ไปยัง MQTT Client ที่ได้ Subscribe ข้อมูลไว้ได้ หากมองในมุมมองของ Internet of Things อุปกรณ์นี้อาจจะเป็น Cloud Server ของค่ายต่างๆ เช่น CloudMQTT, NETPIE, Azure, AWS เป็นต้น หรือใช้ Single Board Computer เช่นบอร์ด Raspberry Pi, LattePanda, Beagle Bone, nanoPi, อื่นๆ แล้วติดตั้งซอฟต์แวร์เพิ่มเติมก็สามารถใช้งานได้เช่นกัน

ตัวอย่างการสื่อสารเบื้องต้นของ MQTT

1. กำหนดให้ Client Device ในตัวอย่างนี้จะเป็นสมาร์ทโฟน ทำการ Subscribe MQTT Broker ตาม Topic ที่ต้องการ ตัวอย่างนี้ติดตาม Topic “temp” ไว้

2. กำหนดให้ Client Device (Device ที่ต่อกับเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ) แล้วทำการ Publish ค่าขึ้นไปยัง MQTT Broker

3. MQTT Broker Publish ไปยังอุปกรณ์ที่ Subscribe ไว้ ดังนั้นในตัวอย่างนี้สมาร์ทโฟนจะได้รับข้อมูลจาก Client ที่ต่ออยู่กับเซ็นเซอร์เรียบร้อย

จากตัวอย่างการสื่อสารเบื้องต้นของ MQTT จะเห็นได้ว่าการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์นั้นสามารถเชื่อมต่อกันได้อย่างกว้างขวาง ไม่จำกัดในเรื่องชนิดอุปกรณ์ว่าจำเป็นต้องเป็นอุปกรณ์ชนิดเดียวกัน สามารถสื่อสารกันได้หลากหลายแพลตฟอร์ม มีตัวอย่างการใช้งานสำหรับการพัฒนาโปรแกรมด้วยภาษาต่างๆ มากมายเช่น ภาษา C, Python และอื่นๆ ทำให้การเชื่อมต่อแบบ MQTT นี้น่าสนใจสำหรับการนำมาประยุกต์ใช้เป็นงานพอสมควร

สรุปประโยนชน์ของ MQTT

1. แค่เขียนโค้ดง่ายๆจากอุปกรณืของเราก็สามารถ เข้าถึงการทำงานของ MQTT ได้แล้ว

2. ประหยัดพลังงานในการส่งข้อมูล ซึ่งใช่กับอุปกรณ์ที่ใช่แค่ ถ่ายแบตเตอร์รี่ หรือ มีขนาด CPU น้อยๆ ได้

3. ติดตั้งระบบง่ายไม่ว่าจะเป็นฝั่ง broker หรือ client ซึ่งใน Python ก็มี library แล้ว

4. เป็น ระบบแบบ event-driven หรือก็คือสามารถรับข้อมูลได้ตลอดเวลาที่ topic นั้นๆ ถูก publish

5. เพิ่มความเร็วในการส่งข้อมูล เนื่องจาก headers ของข้อมูลนั้นมีขนาดเล็ก

6. สามารถแชร์ข้อมูลจาก อุปกรณ์ ไปยังอุปกรณ์อื่นๆได้ง่าย

ก็จบไปแล้วสำหรับบทความนี้หวังว่าจะเป็นประโยชน์ต่อหลายๆคนที่กำลังตั้งใจจะศึกษาเกี่ยวกับระบบ IoT ซึ่งความรู้ตรงนี้จะเอาไปต่อยอดเวลาตอนที่เราจะ ดีไซน์ ระบบของเราได้

IoT กับ AI สุดยอดเทคโนโลยีโลกยุคใหม่

ไม่ว่าจะเป็น IoT หรือ AI ต่างก็เป็นเทคโนโลยีที่คอยขับเคลื่อนและเปลี่ยนแปลงโลกไปสู่อนาคต แต่หลายๆ คนอาจจะยังมีข้อสงสัยกันอยู่ว่า IoT กับ AI เป็นเทคโนโลยีแบบเดียวกันหรือไม่ ซึ่งในบทความนี้เราจะกล่าวถึงความแตกต่างของสองเทคโนโลยีนี้กันว่า IoT กับ AI นั้นมีข้อแตกต่างกันอย่างไร

ทำความรู้จักกับ IoT กับ AI กันก่อน

IoT เป็นคำย่อมาจาก Internet of Things แปลงตรงตัวก็คือ “อินเทอร์เน็ตของทุกสิ่ง” หมายถึง การที่อุปกรณ์ต่างๆ สามารถทำงานเชื่อมต่อกันอย่างอัจฉริยะผ่านเครือข่ายอินเตอร์เน็ต สามารถทำงานร่วมกับสมาร์ทโฟนและเซ็นเซอร์ที่คอยตรวจจับสิ่งต่างๆ ที่อยู่รอบตัว ตัวอย่างเช่น กล้องวงจรปิดที่สามารถดูออนไลน์ผ่านมือถือได้ เป็นต้น IoT ไม่ได้หมายถึงการที่อุปกรณ์เข้าถึงโครงข่ายอินเทอร์เน็ตได้เท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงอุปกรณ์ใดๆ ก็ต่างที่สามารถสั่งการและควบคุมแบบไร้สายได้ด้วย

เราสามารถดูกล้องวงจรปิดผ่านมือถือได้โดยผ่านแอปพลิเคชั่นต่างๆ จากผู้ผลิตแต่ละแบรนด์

AI หรือ Artificial Intelligence หรือชื่อภาษาไทยที่เรามักเรียกกันติดปากว่า “ปัญญาประดิษฐ์” คือโปรแกรมที่ถูกเขียนและพัฒนาให้มีความฉลาด มีความสามารถในการคิด วิเคราะห์ วางแผน และตัดสินใจได้ และยังสามารถดัดแปลงการประมวลผล ประยุกต์ ให้เป็นไปตามสถานการณ์ต่างๆ โดยที่ไม่จำเป็นต้องรอการอนุมัติจากมนุษย์ ตัวอย่างเช่น Tengai หุ่นยนต์ HR (Human Resource) สามารถสัมภาษณ์งานและวิเคราะห์สีหน้า ท่าทาง และ น้ำเสียงของมนุษย์ได้ เป็นต้น โดยส่วนใหญ่เรามักจะเข้าใจว่า AI ทั้งหมดหมายถึงหุ่นยนต์ที่มีความคิดความอ่านเหมือนมนุษย์เท่านั้น แต่อย่างที่กล่าวไปข้างว่า AI คือโปรแกรม ดังนั้นไม่จำเป็นว่าต้องเป็นหุ่นยนต์เสมอไปอย่างเช่น แอปถ่ายรูปส่วนใหญ่เราใช้งานก็มี AI ที่ตรวจจับใบหน้าและประมวลผลแต่งรูปให้เราเองได้อัตโนมัติ เป็นต้น

Tengai หุ่นยนต์สัมภาษณ์งานจากสวีเดน

สรุปความแตกต่างของ IoT และ AI

ถ้าจะให้สรุปความแตกต่างของสองเทคโนโลยีเข้าใจง่ายเลยก็คือ

- IoT หมายถึงอะไรก็ตามที่สามารถเชื่อมต่อและเข้าถึงเครือข่ายอินเทอร์เน็ตได้

- AI คือโปรแกรมที่ถูกเขียนขึ้นมาให้มีความฉลาดและประมวลผลได้เหมือนมนุษย์

การทำงานร่วมกันของ IoT และ AI

หลังจากที่ได้ทราบความหมายและตัวอย่างเบื้องต้นของทั้งสองเทคโนโลยีกันแล้ว สังเกตได้ว่า IoT และ AI จะมีการทำงานร่วมกับอุปกรณ์เหมือนกัน แต่หลักการทำงานต่างกันชัดเจน แต่หากนำเทคโนโลยีทั้ง 2 มารวมกันแล้ว จะทำให้อุปกรณ์เหล่านั้นมีความฉลาดและสมบูรณ์แบบมากยิ่งขั้น ยกตัวอย่างเช่น

- โทรศัพท์มือถือ iPhone ที่มีผู้ช่วยฉลาดสุดล้ำอย่าง Siri ที่สามารถพูดคุยโต้ตอบกับเราและสามารถสืบค้นหาข้อมูลที่เราต้องการได้จากอินเทอร์เน็ต

- Facebook โซเซียลมีเดียที่เรานิยมใช้กันมี AI ที่สามารถวิเคราะห์ความชอบหรือความสนใจของเราจากกิจกรรมที่เราทำต่างๆ ในโซเซียล และจากนั้นก็แสดงโพสต์หรือโฆษณาที่ตรงกับความสนใจของเราขึ้นมา

- กล้องวงจรปิดแบบ Robot บางรุ่นที่สามารถตรวจจับการเคลื่อนไวของมนุษย์ได้ และสามารถส่งข้อความแจ้งเตือนมามือถือของเราได้ทันที

- ตู้เย้นอัจฉริยะที่มีกล้องภายในตัวสามารถมองเห็นของที่อยู่ข้างในตู้ได้ และวิเคราะห์หาสูตรอาหารต่างๆ จากของที่เห็นภายในตู้

ตู้เย็นอัจฉริยะที่นอกจากเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตได้แล้ว ยังสามารถเชื่อมต่อกับมือถือได้ด้วย

Internet of Things (IoT) คืออะไร

 

ในโลกที่เทคโนโลยีก้าวหน้าอย่างก้าวกระโดด หลายๆ คนมักจะได้ยินหรือคุ้นเคยกับคำว่า Internet of Things หรือ IoT กันมาบ้าง พวกเราต่างรู้กันว่า IoT คือสิ่งที่จะเข้ามาเปลี่ยนแปลงโลก และนำเทคโนโลยีพัฒนาออกไปได้ไกลมากขึ้น แต่ว่าแล้วอะไรคือ Internet of Things มันเปลี่ยนแปลงโลกนี้ยังไง ในบทความนี้เราจะพาทุกท่านไปหาคำตอบกันว่า Internet of Things คืออะไร

ความหมายของ Internet of Things (IoT)

ถ้าแปลความหมายตรงตัวก็คือ “อินเทอร์เน็ตในทุกสิ่ง” นั้นหมายถึง อุปกรณ์หรือสิ่งต่างๆ สามารถเชื่อมโยงกับเครือข่ายอินเทอร์เน็ตได้ ทำให้เราสามารถดำเนินการจัดการหรือควบคุมอุปกรณ์หรือสิ่งต่างๆ เหล่านั้นได้ โดยผ่านเครือข่ายอินเทอร์เน็ต ตัวอย่างเช่น การเปิด - ปิด อุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ด้วยมือถือ เป็นต้น และด้วยเหตุจึงได้มีการกำเนิดเทคโนโลยีหรือนวัตกรรม Smart ต่างๆ ให้เราเห็นกันในปัจจุบัน อาทิเช่น Smart Watch, หุ่นยนต์เครื่องดูดฝุนอัจฉริยะ, กล้องวงจรปิดอัจฉริยะ, หรือแม้กระทั่ง Cloud Storage ที่เราใช้เก็บไฟล์หรือข้อมูลต่างๆ บนก้อนเมฆก็นับเป็น  Internet of Things อย่างหนึ่งด้วยเหมือนกัน

แนวคิดเรื่อง Internet of Thing (IoT)

เดิมมาจาก Kevin Ashton บิดาแห่ง Internet of Things ในปี 1999 ในขณะที่ทำงานวิจัยอยู่ที่มหาวิทยาลัย Massachusetts Institute of Technology หรือ MIT เขาได้ถูกเชิญให้ไปบรรยายเรื่องนี้ให้กับบริษัท Procter & Gamble (P&G)  เขาได้นำเสนอโครงการที่ชื่อว่า  Auto-ID Center ต่อยอดมาจากเทคโนโลยี RFID ที่ในขณะนั้นถือเป็นมาตรฐานโลกสำหรับการจับสัญญาณเซ็นเซอร์ต่างๆ( RFID Sensors) ว่าตัวเซ็นเซอร์เหล่านั้นสามารถทำให้มันพูดคุยเชื่อมต่อกันได้ผ่านระบบ Auto-ID ของเขา โดยการบรรยายให้กับ P&G ในครั้งนั้น Kevin ก็ได้ใช้คำว่า Internet of Things ในสไลด์การบรรยายของเขาเป็นครั้งแรก โดย Kevin นิยามเอาไว้ตอนนั้นว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใดๆก็ตามที่สามารถสื่อสารกันได้ก็ถือเป็น “internet-like” หรือพูดง่ายๆก็คืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สื่อสารแบบเดียวกันกับระบบอินเตอร์เน็ตนั่นเอง โดยคำว่า “Things” ก็คือคำใช้แทนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆเหล่านั้น

Kevin Ashton บิดาแห่ง Internet of Things

ต่อมาในยุคหลังปี 2000 มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ถูกผลิตออกจัดจำหน่ายเป็นจำนวนมากทั่วโลก จึงเริ่มมีการใช้คำว่า Smart ซึ่งในที่นี้คือ Smart Device, Smart Grid, Smart Home, Smart Network, Smart Intelligent Transportation ต่างๆเหล่านี้ ล้วนถูกฝัง RFID Sensors เสมือนกับการเติม ID และสมอง ทำให้มันสามารถเชื่อมต่อกับโลกอินเตอร์เน็ตได้ ซึ่งการเชื่อมต่อเหล่านั้นเองก็เลยมาเป็นแนวคิดที่ว่าอุปกรณ์เหล่านั้นก็ย่อมสามารถสื่อสารกันได้ด้วยเช่นกัน โดยอาศัยตัว Sensor ในการสื่อสารถึงกัน นั่นแปลว่านอกจาก Smart Device ต่างๆจะเชื่อมต่ออินเตอร์เน็ตได้แล้ว ยังสามารถเชื่อมต่อไปยังอุปกรณ์ตัวอื่นได้ด้วย

IoT กับระบบรักษาความปลอดภัย

ประโยชน์อย่างหนึ่งของการที่เทคโนโลยี IoT เปิดโอกาสความเป็นไปได้ไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งขึ้นอยู่กับแนวคิดนำไปพัฒนาและหนึ่งในนั้นก็คือ การพัฒนาระบบ Security หรือระบบรักษาความปลอดภัย นั้นเอง เริ่มตั้งแต่ระบบรักษาความปลอดภัยอย่าง กล้องวงจรปิด (CCTV) ที่ถูกพัฒนาจนกลายมาเป็น กล้องวงจรปิดแบบไร้สายที่สามารถดูภาพได้ทุกที่ผ่านสมาร์ทโฟน

หรือระบบสวิตซ์ไฟอัจฉริยะภายในบ้านซึ่งติดตั้งระบบเซ็นเซอร์แต่ละตัวลงไปยังระบบไฟส่องสว่างจุดที่สำคัญของบ้าน อาทิ ประตู หน้าต่าง ห้องเก็บตู้เซฟ เป็นต้น เมื่อเซ็นเซอร์ตรวจพบการทำงานที่ผิดปกติก็จะแจ้งไปยังผู้ใช้งานผ่านทางแอพลิเคชั่นในสมาร์ทโฟนทันที รวมทั้งการตัดเวลาปิดเปิดไฟทั้งในทันที่และล่วงหน้าได้

และยังมีระบบเปิดปิดประตูบ้านผ่าน IoT ที่สั่งงานได้โดยสมาร์ทโฟน หรือ Smart Watch รวมทั้งในรูปแบบอุปกรณ์กระดิ่งหน้าประตูบ้าน ซึ่งทำหน้าที่เป็นดั่งกลอนประตูบ้านรักษาความปลอดภัยที่สั่งเปิดปิดผ่านมือถือที่มาพร้อมระบบสแกนใบหน้า การตรวจสอบด้วยเสียงและเตือนภัยผ่านสมาร์ทโฟน แถมด้วยการเปิดระบบผ่านสมาร์ทโฟนเพื่อวีดิโอคอลคุยกับคนที่มาหาเราที่บ้านได้อีกด้วย

และอีกหนึ่งในผลงานนวัตกรรมที่นำเอาระบบ IoT มาใช้กับเทคโนโลยีหุ่นยนต์นั่นก็คือ “หุ่นยนต์รักษาความปลอดภัย” ที่มีการพัฒนาต่อยอดจนสามารถนำมาจำหน่ายและใช้งานจริง ซึ่งนอกจากงานรักษาความปลอดภัยภายในอาคารต่างๆแล้ว ก็ยังมีหุ่นยนต์ที่ใช้ตรวจสอบวัตถุต้องสงสัยว่าจะเป็นระเบิดพร้อมทั้งเก็บกู้แทนการใช้ชีวิตมนุษย์เข้าไปเสี่ยงโดยตรง

HP Robocop หุ่นยนต์สอดส่องดูแลรักษาความปลอดภัยจากแคลิฟอร์เนีย-สหรัฐอเมริกา

นี้จึงเป็นแนวทางการพัฒนาระบบ IoT ที่ถูกนำมาใช้ในระบบ Security โดยมีข้อดีก็คือการติดตั้งระบบและสั่งการต่างๆได้ด้วยตัวเองผ่านมือถือง่ายๆ เพื่อเพิ่มความปลอดภัยในชีวิตให้กับเราและที่พักอาศัยในอนาคตต่อไปนั้นเอง