فناوریهای شناسایی و ردیابی

بارکد ، RFID ، شناسایی با امواج رادیویی ، ردیابی ، ردگیری، ردیابی ماهواره ای ، GPS ، بینایی ماشین ، بیومتریک ، کارت هوشمند، سنسور

فناوریهای شناسایی و ردیابی

خوبی ها و بدی های RFID

آیا RFID برای از بین بردن حریم خصوصی مردم ساخته شده است؟ آیا این ابزار با ظاهر مهربان خود آمده است تا جزئیات زندگی آحاد ملت را زیر نظر بگیرد؟ یا اینکه آمده تا همه موجودات جاندار و بی‌جان را به اینترنت متصل کند و آن‌ها را به یک اندازه از مزایا و منافع جهانی بهره‌مند کند؟

آن دسته از فناوری‌هایی که می‌توانند شکلی تازه به زندگی انسان‌ها ببخشند و آن را از قالب سنتی و همیشگی خود خارج کنند، به‌طور معمول آهسته وارد می‌شوند تا مقاومت کمتری در مقابل آن‌ها صورت گیرد، اما با این وجود وقتی که این فناوری‌ها فراگیر می‌شوند، زندگی بدون آن‌ها غیرقابل تصور می‌شود. ماکروفر، تلفن‌همراه، SMS و... از جمله این نوع فناوری‌ها بودند که اگرچه مدت زیادی از تولد آن‌ها نمی‌گذرد، بیشتر ما زندگی بدون آن‌ها را غیرممکن می‌دانیم. فناوری‌هایی که قادرند نقطه عطفی در زندگی انسان‌ها ایجاد کنند، معمولا دور از دسترس به‌نظر می‌رسند که البته به محض اثبات کارایی‌شان، تاثیری شگرف را بر زندگی اجتماعی انسان‌ها برجای می‌گذارند. از جمله این فناوری‌ها که هنوز در مراحل اولیه ورود خود به دنیای واقعی به‌سر می‌برد و دیر یا زود فراگیر خواهد شد RFID(Radio Frequency Identification) یا تراشه‌های شناسایی هویت بر اساس امواج رادیویی است.

این امواج رادیویی روشی جدید هستند که می‌توانند به کمک یک‌سری برچسب‌های مخصوص(Tag) اطلاعات را درون خود ذخیره کنند و به هنگام نیاز آن‌ها را به‌کار برند. یک برچسب RFID شی‌ء بسیار کوچکی است که می‌تواند روی کلیه محصولات الکترونیکی و غیرالکترونیکی، حیوانات، انسان‌ها و... نصب شود تا با ارسال و دریافت امواج رادیویی امکان شناسایی آن‌ها در هر مکان و زمانی فراهم آید. فناوری‌هایی که ساختار آن‌ها بر اساس برچسب‌های RFID طراحی شده شامل یک تراشه سیلیکونی و چند آنتن بسیار قوی می‌شوند. برچسب‌های انفعالی و تاثیرپذیر به هیچ‌گونه منبع نیروی درونی برای انجام اقدامات خود نیاز ندارند، این در حالی است که برچسب‌های فعال باید حتما به یک منبع نیرو متصل شوند.

تاریخچه RFID

در سال 1946 لئون ترمین (Léon Theremin) ابزاری را برای دولت اتحادیه جماهیر شوروی اختراع کرد که قادر بود امواج رادیویی ایجاد شده ناشی از هرگونه وقایع و حوادث را در قالب اطلاعات صوتی به محل مورد نظر انتقال دهد. این امواج صوتی با به حرکت درآوردن دیافراگمی که به یک دستگاه مرتعش‌کننده متصل بود، بازتاب امواج رادیویی را به زبان قابل فهم ترجمه می‌کرد. اگرچه این وسیله نوعی ابزار منفعل بود و توانایی‌های زیادی نداشت، توانست نام خود را به‌عنوان نخستین دستگاه مبتنی بر ساختار RFID به ثبت برساند. با این وجود برخی منابع اعلام کرده‌بودند که فناوری RFID از سال 1920 در بین کارشناسان و متخصصان رواج پیدا کرد و در دهه 1960 تکمیل شد.

فناوری دیگری که شباهت زیادی به RFID داشت و IFF نام گرفته بود، در سال 1939 در بریتانیا اختراع شد و به‌عنوان وسیله‌ای کارآمد در جنگ جهانی دوم مورد استفاده قرار گرفت تا هواپیماهای دشمن آسان‌تر شناسایی شود. علاوه بر این، هاری استاکمن(Harry Stockman) یک محقق آمریکایی نیز در سال 1948 مقاله‌ای را منتشر کرده بود که نشان می‌داد او نیز به RFID فکر کرده است. وی عنوان مقاله خود را "ارتباط به‌وسیله نیروی انعکاس" گذاشته بود و پیش‌بینی کرده بود که اگر بخواهیم از نیروی امواج رادیویی برای شناسایی اشیا و وسایل مختلف استفاده کنیم، باید تحقیقات فراوانی را روی آن انجام دهیم. به جز این‌ها ده‌ها نفر دیگر نیز در زمینه RFID تحقیق کرده بودند و هر یک از آن‌ها توانسته‌بودند به نوبه خود در این زمینه مفید واقع شوند.

انواع RFID

مطالعه و تحقیقات پی‌درپی دانشمندان در هر گوشه از این کره خاکی در سال‌های طولانی موجب شد تا سه دسته مختلف از کارت‌های RFID تولید و روانه بازار شود که آن‌ها را با نام‌های منفعل، نیمه‌انفعالی و فعال می‌شناسیم. برچسب‌های منفعل RFID هیچ‌گونه منبع داخلی برای تامین نیرو ندارند. نیروی الکتریکی بسیار ناچیزی که وارد این برچسب‌ها می‌شود آنتن آن را برای دریافت فرکانس‌های رادیویی به حرکت درمی‌آورد و از این فرآیند نیروی لازم برای CMOC را تولید می‌کند تا ICهای درونی بتوانند عکس‌العمل‌های مناسب را نشان دهند.

برخلاف برچسب‌های RFID منفعل، RFIDهای فعال می‌توانند به‌وسیله منابع داخلی نیروی مورد نیاز خود را تامین کنند و به این وسیله IC مربوط به دریافت امواج رادیویی را همواره فعال نگاه دارند. برچسب‌های فعال به‌طور کلی مطمئن‌تر از نوع منفعل هستند و کمتر با اشتباه و خطا مواجه می‌شوند. این دستگاه‌ها به‌واسطه نیرویی که از خود تولید می‌کنند، آسان‌تر می‌توانند خود را با اختلالاتی نظیر بدی آب و هوا، نوسانات موجود در ارسال امواج رادیویی و یا فواصل طولانی برای دریافت این امواج تطابق دهد. بسیاری از برچسب‌های فعال RFID که امروزه ساخته می‌شوند، به آسانی می‌توانند این امواج را از فواصل چند صد متری نیز دریافت کنند. درون این دستگاه‌ها باتری‌هایی کار گذاشته می‌شود که تا 10 سال عمر خواهد کرد. برخی از RFIDهای فعال حسگرهایی دارند که به کمک آن می‌توانند حتی از فاصله‌های بسیار دور دمای هوا، رطوبت، میزان روشنایی، مقدار فشار ضربات احتمالی وارده و... شی‌ء مورد نظر را نیز تشخیص دهند.

سیستم RFID
سیستم کلی RFID می‌تواند شامل تمامی موارد زیر شود: برچسب(Tag)، فناوری خواندن اطلاعات ذخیره شده در برچسب‌ها، سرورهای محرک، سخت‌افزار و نرم‌افزار. هدف اصلی از راه‌اندازی یک سیستم RFID دریافت اطلاعات مورد نظر از یک شی‌ء در حال حرکت است که به‌وسیله دستگا‌ه‌های مخصوص خوانده می‌شود تا مورد استفاده قرار گیرد. این اطلاعات می‌تواند در مورد هویت یک شخص، محل استقرار وی و یا تمامی اطلاعات مربوط به یک محصول مشخص مثل قیمت،‌رنگ، تاریخ تولید، تاریخ انقضا و غیره باشد.

اگر یک فرد یا شرکت قصد داشته باشد که برچسب‌های RFID را روی اشیاء کوچک نیز نصب کند، این کار می‌تواند هزینه‌های فراوانی را برای آن‌ها به‌دنبال داشته باشد. این برچسب‌های کوچک که یک تراشه حافظه‌ای را نیز درون خود جای داده‌اند، کدهای الکترونیکی مخصوصی را برای هر یک از اشیا درست می‌کنند تا سیستم به‌سادگی بتواند آن‌ها را شناسایی کند. روی آنتن‌های RFID دستگاهی قرار داشته که می‌تواند اطلاعات دریافتی را به‌صورت کدهای رمزی صفر و یک دربیاورد و در مقابل به هنگام خواندن آ‌ن‌ها را به اطلاعات قابل فهم تبدیل کند.

ارزش RFID

کارشناسان مرکز تحقیقاتی RFID در آخرین مطالعات خود به این نتیجه رسیده‌اند که اگر فناوری شناسایی هویت بر اساس امواج رادیویی با همین روند توسعه پیدا کند، می‌تواند در آینده نزدیک ارزش بازار جهانی خود را به چندین میلیارد دلار برساند. این مطالعات که در یک دوره زمانی پنج ماهه انجام شده، پس از گفت‌وگو با مقامات ارشد کشورهای مختلف جهان اطلاعات فراوانی را در مورد اقتصاد بین‌المللی، بهداشت جهانی و... مورد بررسی قرار داده و در نهایت معلوم شده که هم‌اکنون ارزش بازار RFID در تمام کشورهای دنیا به 7/9 میلیارد دلار می‌رسد که احتمال می‌رود این رقم تا سال 2009 میلادی 8/14 میلیارد دلار شود. مرکز IDC در این تحقیقات هشت استفاده مختلف از RFID را مورد مطالعه قرار داده بود که شامل موارد زیر می‌شدند: سیستم ردیابی و پی‌گیری افراد از روی نمونه‌های باقی‌مانده از آن‌ها، اطلاعات الکترونیکی بهداشتی و درمانی مربوط به هر یک از بیماران، سیستم‌های علمی و تحقیقاتی پیشرفته مبتنی بر امواج رادیویی، سیستم مدیریت و پی‌گیری نمونه‌های زیست‌محیطی،‌سیستم الکترونیکی بررسی چرخه حیاتی، سیستم الکترونیکی دریافت مطالبات مردم در زمینه‌های مختلف پزشکی، سیستم مدیریت اموال و دارایی‌ها و سیستم مدیریت کارمندان و مشارکت بیشتر با آن‌ها در تصمیم‌گیری‌های شغلی. در این میان با توجه به فعالیت‌های ارزنده‌ای که انجمن ملی علوم آمریکا طی سال‌های اخیر در زمینه RFID انجام داده، دولت این کشور 1/1 میلیون دلار به آن‌ها هدیه داده است. این امر که می‌تواند به‌عنوان مشوقی تاثیرگذار محسوب شود، دیگر مراکز علمی و تحقیقاتی را وادار به آغاز فعالیت‌هایی در این عرصه می‌کند. گردانندگان انجمن ملی علوم آمریکا در نظر دارند این پول را صرف خرید تجهیزات جدید و به‌کارگیری کارشناسان متبحر کنند تا بتوانند دامنه تحقیقات خود در بخش RFID توسعه بیشتری بخشند.

محققان مرکز IDC در گزارش خود اعلام کرده‌اند که در حال حاضر کشور مالزی به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین مراکز آسیایی در زمینه توسعه فناوری استفاده از امواج رادیویی محسوب می‌شود و پیش‌بینی می‌شود که تا چند سال آینده به یکی از قطب‌های اصلی جهان در این زمینه تبدیل شود. طبق آخرین مطالعات صورت گرفته در این کشور، ارزش بازار RFID در کشور مالزی طی سال 2005 به 45/2 میلیون دلار رسید که در این میان احتمال می‌رود رقم یاد شده تا سال 2010 به 94/20 میلیون دلار برسد. رشد سالانه RFID برای کشور مالزی 84/45 درصد اعلام شده و در این میان گفته شده که دولت مالزی در سال گذشته 60 درصد کل درآمدهای خود در این زمینه را صرف تولید سخت‌افزارهای مربوط به RFID کرده که مابقی درآمدها نیز صرف تولید نرم‌افزارهای مورد نیاز شده است. بیشتر فعالیت‌های دولت مالزی در این سال برای رشد و توسعه RFID مربوط به اماکن عمومی، کارخانجات، مراکز عرضه‌کننده سرویس‌های اقتصادی، مراکز بیمه‌ای و سیستم‌های بهداشتی و درمانی می‌شده است.

با وجود اینکه امروزه اخبار فراوانی مبنی بر نبود امنیت کافی در سیستم‌های مبتنی برRFID منتشر می‌شود، گزارش‌های اخیر منتشر شده از سوی مرکز تحقیقاتی In-Stat نشان می‌دهد که طی سال گذشته میلادی نزدیک به یک میلیارد برچسب RFID در جهان تولید شده که این رقم می‌تواند تا پایان دهه جاری میلادی به 33 میلیارد دلار برسد. اقبال قابل ملاحظه مدیران مرکز اقتصادی وال‌مارت(Wal-Mart) از مهم‌ترین عواملی محسوب می‌شود که میزان تولید برچسب‌های مخصوص امواج رادیویی را بیشتر کرده، باعث شده که تمایل دیگر مراکز بزرگ دنیا نیز به این فناوری‌ها بیشتر شود.

کاربرد‌های RFID

انعطاف‌پذیری بالا و تنوع فراوان در ساخت اجزای این سیستم باعث شده تا این فناوری در بیشتر شرایط و زمینه‌ها از خشکی گرفته تا زیر آب‌، از کاشت در بدن انسان تا جای‌گذاری در جلد گذرنامه‌ها و غیره مورد استفاده قرار گیرد.

تمامی سیستم‌هایی که بخشی از آن‌ها به تشخیص هویت اشیا و افراد می‌پردازد، از مشتریان پروپاقرص این فناوری به شمار می‌روند. فروشگاه‌های زنجیره‌ای، مراکز کنترل تردد، انبارها، ردیابی خودرو‌های اجاره‌ای، کتابخانه‌ها، محصولات غذایی، گذرنامه‌ها، ردیابی زندانیان در محوطه زندان و... تنها بخشی از موارد کاربرد این فناوری هستند.

یکی از کاربردهایی که محققان امروزه برای RFID در نظر گرفته‌اند، جایگزین کردن آن به‌جای بارکد کالاهاست. به‌جای کد میله‌ای می‌توان از برچسب‌های شناسایی رادیویی که اندازه آن از یک دانه شن تا چندین سانتی‌متر است استفاده کرد. پاره‌ای از آن‌ها با باتری کار می‌کنند که از برد زیادتری نیز برخوردار هستند. گفته می‌شود که این فناوری حداقل معطلی کمتر، دقت بیشتر و نفع مشتری را در فروشگاه به‌دنبال خواهد داشت. بارکد را باید به‌وسیله یک دستگاه مخصوص، از نزدیک و با تاباندن نور روی آن خواند، در حالی که شناسنده رادیوییRFID می‌تواند اطلاعات را از فاصله‌ای کمتر از دو متر تا 60 متر ارسال کند. بعضی از موارد غیرتجاری این فناوری تا فاصله 1600 متری نیز کار می‌کنند. دستگاه مخصوص RFID می‌تواند اطلاعات زیادی مانند مبدا بار، مقصد بار، زمان انقضای مصرف و غیره را ضبط و ارسال کند. بعضی از فرکانس‌های کار آن 125 هزار هرتز، 148 هزار هرتز، 56/13 مگاهرتز، 315 مگاهرتز، 433 مگاهرتز، 915 مگاهرتز، 45/2 میلیارد هرتز و... است. قیمت این محصول با توجه به تعداد، کیفیت، دوام و مشخصات دیگر از حدود 20 سنت تا چند ده دلار در نوسان است که باتری آن به‌راحتی تا پنج سال دوام دارد. مقدار حافظه این فناوری‌ها از 8 تا 36 هزار بایت است که دو استاندارد مطرح آن ISO 14443 و ISO 15693 هستند.

از مهم‌ترین کاربردهای دیگر این برچسب‌ها که روی کالا قرار می‌گیرد، این است که اگر جای یک کالای به‌خصوص روی قفسه‌های فروشگاه زنجیره‌ای از یک حدی کمتر شود، کامپیوترهای آن فروشگاه به مسؤولان انبار پیام می‌فرستند که در اسرع وقت قفسه‌های خالی را پر کنند. به همین طریق یخچال منزل نیز می‌تواند کمبودهای خود را به کامپیوتر شخصی شما که به اینترنت وصل است گزارش دهد و به‌طور خودکار به فروشگاه زنجیره‌ای سفارش کالای در شرف تمام شدن را بدهد. این فناوری قادر است که کار را برای حسابداران و انبارداران بسیار آسان‌تر کند، زیرا نرم‌افزارهای دقیقی تعبیه شده‌اند که ورود و خروج هر کالا را با این برچسب‌ها به دقت ردگیری می‌کند و در آخر امکان حسابرسی و انبارگردانی را تا آخرین حد ممکن تسهیل می‌کنند. با این روش میزان خسارت، دزدی و اشتباه در محاسبه به حداقل می‌رسد. از نظر کارشناسان این فناوری فهرست‌برداری از اقلام موجود و محاسبه خرید مشتریان بدون نیاز به توقف آن‌ها و بدون نیاز به پرداخت نقدی به صندوق‌داران را نیز به‌سادگی برای انبارداران فراهم می‌آورد. به عبارت ساده‌تر، ژاپنی‌ها از این تراشه‌ها برای محاسبه میزان زمانی که مشتری‌ها به کالا توجه نشان می‌دهند نیز استفاده می‌کنند، به عبارت دیگر وقتی یک مشتری به کتاب‌فروشی مراجعه می‌کند، کتابی را از قفسه برمی‌دارد و چند دقیقه‌ای به آن نگاه کرده و دوباره آن را سر جایش می‌گذارد، تمام این رفتارها قابل ثبت و ارزیابی است. اتحادیه اروپا نیز در صدد کار گذاشتن تراشه‌های بسیار کوچک RFID در اسکناس‌های یورو است. به این ترتیب نه‌تنها ردگیری این اسکناس‌ها آسان‌تر می‌شود، بلکه جلوی جعل آن‌ها نیز گرفته خواهد شد. یک شرکت آمریکایی به نام وری‌چیپ (Verichip) در حال ساخت تراشه‌هایی است که تمام سوابق پزشکی افراد را ثبت و ضبط می‌کند و به‌راحتی می‌تواند زیر پوست افراد پیوند زده شود. هر بیمارستانی که مجهز به اسکنرهای مخصوص این تراشه‌ها باشد، هنگام مراجعه بیماران اورژانسی(به‌خصوص اگر وضع وخیمی داشته باشند، به‌عنوان مثال در حالت اغما و بی‌هوشی) قادر است به سابقه پزشکی بیمار دسترسی پیدا کند. نوع ساده‌تری از این تراشه روی پوست حیوانات خانگی مثل سگ پیوند شده است.

شرکت بزرگ مایکروسافت نیز چندی پیش اعلام کرده که در نظر دارد از تمامی فناوری‌های مبتنی بر RFID پشتیبانی کند. مایکروسافت در تلاش است که طی نیمه دوم از سال جاری میلادی نرم‌افزارهایی را مخصوص برنامه‌ریزی و کنترل داده‌های حاصل از تحلیل‌های دستگاه‌های RFID عرضه کند. این نرم‌افزارها به سیستم‌عامل Windows Server این امکان را می‌دهد که داده‌ها را از دستگاه‌های RFID جمع‌آوری و پردازش کند. دیگر برنامه‌های مایکروسافت که شامل BizTalk و پایگاه داده‌ها SQL SERVER است، قادر خواهند بود داده‌های مربوط به فناوری RFID را ذخیره کنند.

علاوه بر موارد گفته شده،‌چندی است که در لندن شهروندان برای ورود به مرکز شهر مجبور به پرداخت پنج پوند عوارض ورود به طرح هستند. آن‌ها با پرداخت این مبلغ می‌توانند در تمام روز در سطح مرکز شهر لندن تردد کنند. بعضی از جوانان انگلیسی برای فرار از پرداخت روزانه پنج پوند از پلاک‌های جعلی استفاده می‌کنند. به‌وسیله دوربین‌های ویدئویی که در سطح مرکز شهر لندن تعبیه شده‌اند، ورود و خروج اتومبیل‌ها به این منطقه توسط پلیس کنترل می‌شود و به‌طور معمول این دوربین‌ها توانایی تشخیص جعلی بودن پلاک اتومبیل را ندارند و بدین جهت نیروهای پلیس و امنیتی شهر لندن از رفت‌وآمد تروریست‌ها در سطح شهر با نمره‌های جعلی در هراسند.

برای مبارزه با سوءاستفاده‌های احتمالی تروریست‌ها, وزارت حمل‌ونقل انگلیس اجازه نصب آزمایشی تراشه‌های RFID روی پلاک خودروهای شخصی توسط پلیس لندن را داده و قرار است همین امسال این قانون اجرا شود و اتومبیل‌های پلیس لندن نیز به این نوع از تراشه‌‌ها مجهز شوند.

طبق گفته‌های شرکت E-Plate که قرار است این تراشه‌ها را تولید کند، یک نوع از این محصولات در آینده نزدیک «بارکد»ها را که امروزه مورد استفاده فراوانی در فروشگاه‌ها دارند، از رده خارج کرده و جایگزین آن‌ها در فروشگاه‌ها جهت جلوگیری از سرقت اجناس خواهند شد. این نوع تراشه‌‌ها نیازی به انرژی الکتریکی ندارند و در نزدیکی فرستنده‌های فعال اطلاعات را می‌فرستند و امواجی که این تراشه ‌ارسال می‌کند، در سطح سانتی‌متری است و امروزه در فروشگاه‌ها جهت کنترل اجناس از آن استفاده می‌شود.

ولی در مورد تراشه‌‌هایی که در پلاک اتومبیل‌ها به‌کار می‌رود، توسط یک باتری انرژی مورد نیاز این محصولات تامین شده و از فاصله یکصد متری قابلیت کسب اطلاعات و ذخیره آن را دارند و از همه مهم‌تر، احتمال جعل کردن آن به حداقل ممکن کاهش می‌یابد. شرکت E-Plate قول کنترل کامل ترافیک توسط محصولات خود را به پلیس شهر لندن داده و بدین منظور از هم‌اکنون حسگرهای کوچک در ورودی‌های اتوبان‌ها و تونل‌ها تعبیه شده است که از این طریق توانایی شناسایی 200 خودرو را در ثانیه دارند. این نوع حسگرها که در سطح شهر وجود دارند به‌طور مداوم اطلاعات را به سرور مرکزی پلیس ارسال می‌کنند و در تمام مسیر اطلاعات خودروها را ثبت می‌کنند.

از هم‌اکنون در بعضی از نقاط آمریکا این نوع تراشه‌ها جهت شناسایی حرکت اتومبیل‌ها و کامیون‌های خارجی نصب شده است. در آینده نزدیک تمامی دولتمردان کشورهای غربی قصد دارند از این روش برای کنترل رفت‌وآمد اتومبیل‌ها استفاده کنند، هرچند که آن‌ها مورد اعتراض شدید گروه‌های حمایت از حفظ اطلاعات شخصی شهروندان قرار گرفته‌اند.