چارچوب نظری طراحی اکوسیستم های مصنوعی خودسازمان ده در اینترنت اشیاء زیست الهام

گسترش، مقیاس ناهمگونی سخت افزاری، محدودیت انرژی و پویایی های پیش بینی ناپذیر، محیطی معماری های سلسله مراتبی و کنترل محور اینترنت اشیاء را با چالش هایی چون نقاط شکست، متمرکز، سربار، ارتباطی، شکنندگی عملیاتی و کاهش قابلیت انطباق مواجه کرده است. این مقاله با بازتعریف اینترنت اشیاء به مثابه یک اکوسیستم مصنوعی خودسازمان ده، چارچوبی نظری برای طراحی سامانه های اینترنت اشیای زیست الهام ارائه می دهد. چارچوب پیشنهادی با تلفیق نظریه سیستم های پیچیده انطباقی، استیگمرژی و هوش جمعی، تاب آوری اکولوژیک، هومئوستاز و پویایی های تکاملی، منطق گذار از کنترل متمرکز به تنظیم گری توزیع شده و زمینه مند را صورت بندی می کند. مدل مفهومی ارائه شده از چهار لایه به هم پیوسته تشکیل شده است: لایه ارگانیسمی برای ادراک، کنش و مدیریت متابولیک انرژی در سطح گره؛ لایه جمعیتی برای هماهنگی همسایگی، شکل گیری خوشه ها و اجماع توزیع شده؛ لایه اکوسیستمی برای تخصیص کنام محور منابع محاسباتی، ارتباطی و ذخیره سازی در لبه؛ و لایه تکاملی برای انطباق بلندمدت سیاست ها، نقش ها و توپولوژی شبکه. در این چارچوب میدان های فرومونی دیجیتال، بازخوردهای مثبت و منفی، افزونگی کارکردی، پلاستیسیته ساختاری و انتخاب مبتنی بر عملکرد، به عنوان مکانیسم های مولد رفتارهای نوپدید نظیر خودپیکربندی، خودترمیمی، توازن بار و مدیریت سازگار انرژی تعریف می شوند. روش پژوهش نظری ترکیبی است و از سنتز انتقادی ادبیات طراحی زیست الهام، سامانه های پیچیده و معماری های لبه و مه بهره می گیرد. برای عملیاتی سازی و ارزیابی، چارچوب مجموعه ای از شاخص ها شامل تاب آوری شبکه، بهره وری انرژی، تاخیر تصمیم، کیفیت اطلاعات، پایداری توپولوژیک و ظرفیت بازیابی پس از اختلال پیشنهاد می شود. این مقاله مبنایی برای توسعه اینترنت اشیای خودمختار، تاب آور و قابل تکامل در حوزه هایی چون کشاورزی دقیق، معادن هوشمند و زیرساخت های شهری فراهم می آورد.

کلیدواژه ها:

اینترنت اشیای زیست الهام ، خودسازمان دهی ، سامانه های پیچیده انطباقی ، استیگمرژی دیجیتال ، تاب آوری اکولوژیک