با توجه به پیشرفت روزافزون دنیای الکترونیکی و به منظور خودکارسازی عملیات ورود اطلاعات، سیستم‌هایی تحت عنوان سیستم‌های شناسایی و جمع‌آوری خودکار داده طراحی شده است. توسعه و گسترش این سیستم‌های شناسایی خودکار، موجب فراهم شدن اطلاعات به سهولت و سرعت بالا در سیستم‌های کامپیوتری شده که این امر باعث ایجاد انگیزه و اشتیاق در شرکت‌های فعال در حوزه فناوری اطلاعات برای طراحی و توسعه سیستم‌های خود شده است. ابزارهای شناسایی خودکار که شامل بارکد، سیستم های شناسایی مبتنی بر فرکانس رادیویی(RFID)، شناسایی نوری حروف (OCR)، شناسایی تصویری، کارت هوشمند، حافظه تماسی، نوار مغناطیسی، بلوتوث و غیره هستند با کمک به ورود اطلاعات به دستگاه‌های الکترونیکی و ذخیره اطلاعات، کمک شایانی به بسترسازی اطلاعات می‌نمایند. ابزارهای شناسایی خودکار کاربردهای فراوانی دارد. به طور نمونه می‌توان از آنها در احراز هویت، ردگیری، بهینه‌سازی و خودکارسازی فرآیندها و مدیریت اطلاعات بهره گرفت. در این مقاله به بررسی نحوه عملکرد، مزایا و معایب برخی از این ابزارهای شناسایی خودکار و کاربرد آنها پرداخته شده است.

مقدمه

امروزه حوزه‌های تحلیل، پردازش و نمایش اطلاعات در سیستم‌های کامپیوتری با پیشرفت‌های خوبی همراه بوده است و هر روزه شاهد توسعه و گسترش ابزارهای مرتبط با این حوزه‌ها هستیم. اما فرآیند ورود اطلاعات همچنان به عنوان یک گلوگاه در سیستم‌های کامپیوتری شناخته می‌شود. در سیستم‌هایی که به تحلیل و پردازش اطلاعات مربوط به وضعیت موجودیت‌های سیار می‌پردازند، این مسئله حادتر بوده و نیازمند ورود مکرر اطلاعات است که اقدامی طاقت‌فرسا، پرهزینه و مستعد خطا است. برای مقابله با چنین مشکلاتی، سیستم‌های خودکاری به منظور خودکارسازی عملیات ورود اطلاعات طراحی و توسعه پیدا نموده‌اند که تحت عنوان سیستم‌های شناسایی و جمع‌آوری خودکار داده شناخته می‌شوند.
توسعه و گسترش سیستم‌های شناسایی خودکار موجب فراهم شدن اطلاعات سریع در سیستم‌های کامپیوتری شده که این امر باعث ایجاد انگیزه و اشتیاق در شرکت‌های فعال در حوزه فناوری اطلاعات برای طراحی و توسعه سیستم‌های تصمیم‌یار شده است؛ سیستم‌هایی که قادرند با بهره‌گیری از اطلاعات سریع فراهم شده توسط ابزارهای شناسایی و جمع‌آوری خودکار داده، سیستم‌های کامپیوتری را در اتخاذ تصمیمات هوشمند یاری دهند. به عنوان مثال می‌توان سیستم‌های هدایت خودکار وسایل نقلیه را در نظر گرفت که با بهره‌گیری از اطلاعات سریع که توسط سیستم‌های شناسایی خودکار همچون سیستم موقعیت‌یاب جهانی (GPS) فراهم می‌شود، به هدایت خودکار وسیله نقلیه می‌پردازند.
سیستم‌های تصمیم‌یار و سایر سیستم‌های کامپیوتری که از اطلاعات سریع مربوط به وضعیت موجودیت‌های فیزیکی سیار به واسطه سیستم‌های شناسایی خودکار استفاده می‌کنند، بنگاه‌ها را قادر می‌سازند تا مدیریت صحیحی بر اقلام و موجودیت‌های فیزیکی خود داشته باشند. به‌کارگیری سیستم‌های شناسایی خودکار در بستر زنجیره‌های تأمین فرصت‌های بی‌شماری را جهت اصلاح و تقویت سیستم‌های ردگیری، کنترل فرآیند و مدیریت موجودی فراهم می‌کنند. در یک نگاه کلان باید گفت که با استفاده از سیستم‌های شناسایی خودکار می‌توان به بازمهندسی و اصلاح فرآیندهای زنجیره تأمین از طریق حذف محدودیت‌هایی که موجب کاهش عملکرد و راندمان زنجیره تأمین می‌شوند، پرداخت.
مجموعه ابزارها و فناوری‌هایی که در سیستم‌های شناسایی خودکار مورد استفاده قرار می‌گیرند بسیار متنوع بوده و بسته به موضوع کاربرد، از ابزارهای خاص در این سیستم‌ها استفاده می‌شود؛ سیستم موقعیت‌یاب جهانی (GPS)، سیستم‌های شناسایی مبتنی بر فرکانس رادیویی (RFID)، کارت‌های هوشمند (Smart Cards)، حافظه‌های تماسی (Contact Memories)، بارکد (Bar Code) و غیره.
در سیستم‌های شناسایی خودکار به هر قلم، کد مشخصه‌ای اختصاص داده می‌شود که شناساننده هویت آن قلم است. این کد می‌تواند یک عدد تصادفی بدون ساختار بوده و یا اینکه از یک ساختار منطقی برخوردار باشد. بهره‌گیری از ساختارهای منطقی در کدگذاری موجودیت‌ها، فواید زیادی را به همراه دارد که در ادامه این نوشتار به آن پرداخته می‏شود.

۱- ابزارهای شناسایی خودکار

با توجه به اهمیت ویژه سیستم‌های شناسایی خودکار، تحقیقات گسترده‌ای در این خصوص صورت گرفته و ابزارهای متنوعی با کارکردهای مختلف طراحی شده است. از ابزارها و فناوری‌های رایج شناسایی خودکار می‌توان به موارد ذیل اشاره نمود:

• بارکد (Bar code)
• شناسایی مبتنی بر فرکانس رادیویی
• (Radio Frequency Identification)
• شناسایی نوری حروف
• (Optical Character Recognition)
• شناسایی تصویری (Vision Recognition)
• کارت هوشمند (smart cards)
• حافظه تماسی (Contact Memory)
• نوار مغناطیسی (Magnetic Stripe)
• بلوتوث (Bluetooth)

در ادامه به توضیح مختصر هر یک از ابزارهای فوق پرداخته شده است.

۲-۱ . بارکد (Bar Code)

بارکد یکی از ابزارهای شناسایی خودکار است که در آن اطلاعات در قالب تعدادی خطوط میله‌ای و فاصله‌دار با ضخامت‌های مختلف نمایش داده می‌شوند. در این سیستم دستگاه خواننده (Reader)، تصویری از سمبل بارکد تهیه نموده و پس از decode آن به استخراج اطلاعات ذخیره شده در آن می‌پردازد. در حال حاضر بالغ بر صدها شکل مختلف از سمبل‌های بارکد توسط شرکت‌ها و موسسات مختلف طراحی شده است. در یک تقسیم‌بندی، سمبل‌های بارکد به دو دسته تقسیم می‌شوند؛ ١ بعدی یا خطی، ٢ بعدی یا ماتریسی و ترکیبی.
سمبل‌های یک بعدی از ظرفیت داده‌ای پایین (۱۵ تا ٢٠ کاراکتر)، سرعت پردازش بالا و هزینه نسبتاً پایین در مقابل سمبل‌های ۲ بعدی برخوردار هستند. از مزیت‌های عمده بارکد می‌توان به هزینه پایین آن نسبت به سایر ابزارهای شناسایی خودکار اشاره نمود که موجب استفاده فراگیر آن در سیستم‌های شناسایی خودکار شده است. با تمام ویژگی‌ها و مزیت‌هایی که بارکد از آن برخوردار است، این سیستم دارای نقاط ضعفی است که موجب گشته امروزه در بسیاری از کاربردها، شرکت‌ها به دنبال بکارگیری ابزارهای جایگرین باشند. از نقاط ضعف بارکد می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
• نیاز به ارتباط مستقیم، نزدیک و بدون مانع میان دستگاه خواننده و بر چسب بارکد
• عدم توانایی خواندن بیش از یک برچسب در یک تراکنش
• امکان مخدوش شدن برچسب بارکد
• عدم امکان ویرایش و اصلاح برچسب بارکد
موارد فوق بخشی از مشکلات و معضلات رایج در سیستم‌های بارکد است که موجب گشته تا فعالان این عرصه در جستجوی روش‌های جدید شناسایی خودکار باشند به طوری که فاقد مشکلات مذکور باشد.

۲-۲ . شناسایی نوری حروف (OCR)

این تکنولوژی برای خواندن حروف توسط ماشین مورد استفاده قرار می‌گیرد. با توجه به نیاز روزافزون برای خودکارسازی فرآیند ورود اطلاعات و همچنین وجود تعداد زیادی اسناد چاپی که در برگیرنده اطلاعاتی است که می‌بایست وارد سیستم‌های کامپیوتری شود، تلاش‌های گسترده‌ای جهت طراحی و توسعه ابزارهای OCRصورت گرفته است.

شکل ۲- نحوه عملکرد در تکنیک OCR

مزیت عمده این فناوری حجم زیاد اطلاعاتی است که می‌تواند جمع‌آوری شود. برخلاف سایر فناوری‌های شناسایی و جمع‌آوری خودکار اطلاعات که توانایی جمع‌آوری حجم محدودی از اطلاعات را دارند، در این فناوری محدودیتی برای حجم اطلاعات وجود ندارد. از معایب عمده این فناوری می‌توان به بهای زیاد و پیچیدگی بالای آن اشاره نمود. همچنین این فناوری مانند بارکد نیاز به مداخله انسان در اجرای فرآیندهای خود دارد.

۲-۳ . شناسایی تصویری (Vision Recognition)

در این فناوری موجودیت‌هایی که شناسایی می‌شوند نیاز به کد شناساننده ندارند، بلکه بر اساس ابعاد، شکل و سایر ویژگی‌های ظاهری، مورد شناسایی قرار می‌گیرند. در این سیستم ابتدا تصاویری از موجودیت هدف تهیه شده و پس از آن برای شناسایی آن، تصاویر اخذ شده مورد تحلیل و بررسی قرار می‌گیرند. این سیستم‌ها بیشتر در خطوط مونتاژ و بخش‌های کنترل کیفیت کارخانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. از معایب این فناوری می‌توان به وجود پاره‌ای از محدودیت‌ها در شناسایی موجودیت‌ها اشاره نمود؛ موجودیت‌ها برای شناسایی باید در وضعیت و موقعیت خاصی قرار گیرند تا حداقل خطا در شناسایی آنها اتفاق افتد.

۲-۴ . کارت هوشمند (Smart Card)

کارت‌های هوشمند از دیگر ابزارهای شناسایی هستند که با سرعت زیادی در حال توسعه‌اند. کارت‌های هوشمند یک سیستم ذخیره الکترونیکی اطلاعات است که از قدرت پردازش نسبتاً مناسبی نیز برخوردار است. در این کارت‌ها در کنار حافظه‌ای که برای ذخیره و نگهداری اطلاعات در نظر گرفته شده است، پردازشگری نیز وجود دارد که امکان اجرای برنامه‌ها و الگوریتم‌ها را بر روی کارت فراهم می‌کند.
در کارت‌های هوشمند در کنار کد شناساننده موجودیت هدف می‌توان حجم زیادی از اطلاعات مرتبط با آن موجودیت را نیز نگهداری نمود. به منظور جلوگیری از هرگونه سوء استفاده از اطلاعات مندرج در این کارت‌ها، این اطلاعات بر اساس سطح امنیتی آنها، با بهره‌گیری از الگوریتم‌های رمزنگاری، رمز شده و در بخش‌های مختلف حافظه قرار داده می‌شود.
به منظور حذف محدودیت‌های مکانی در ارتباط با دستگاه کارت‌خوان، انواع متنوعی از کارت‌های هوشمند طراحی شده‌اند که قادرند در فواصل مختلف، بدون نیاز به اتصال مستقیم به کارت‌خوان، با آن ارتباط برقرار کنند. در حال حاضر کارت‌های هوشمندی طراحی شده است که دارای منبع تغذیه بوده و قادرند در فواصل چندین متری از دستگاه کارت‌خوان به فعالیت بپردازند.

۲-۵ . حافظه تماسی (Contact Memory)

این فناوری بسیار شبیه روشی است که در کارت‌های هوشمند مورد استفاده قرار می‌گیرد. داده‌های موجود در حافظه دستگاه از طریق تماس مستقیم دستگاه با سطح خواننده منتقل می‌شود. برخلاف کارت‌های هوشمند در این فناوری از پردازنده استفاده نمی‌شود. حافظه‌های تماسی در اشکال متنوعی طراحی می‌شوند؛ تعبیه در درون کارت‌های پلاستیکی و اقسام دیگر.
در حافظه‌های تماسی برای برطرف نمودن مشکل تماس مستقیم دستگاه حافظه با دستگاه خواننده، می‌توان آنها را به همراه سایر فناوری‌های شناسایی خودکار همچون RFID که دارای این محدودیت نیستند، استفاده نمود.

۲-۶ . نوار مغناطیسی (Magnetic Stripe)

نوار مغناطیسی یکی دیگر از ابزارهای شناسایی خودکار بوده که نسبت به سایر فناوری‌ها از هزینه بسیار پایینی برخوردار است. در حال حاضر کاربرد عمده این فناوری در سیستم‌های پرداخت الکترونیکی است که به عنوان کارت‌های اعتباری در بانک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سطوح امنیتی بکار گرفته شده در نوارهای مغناطیسی بسیار پایین‌تر از آن چیزی است که در کارت‌های هوشمند و سیستم‌های RFID وجود دارد. میزان حافظه تعبیه شده در نوارهای مغناطیسی بسیار محدود بوده و در حدود ٢۴٠ کاراکتر الفبایی گنجایش دارد.

۲-۷ . بلوتوث (Bluetooth)

بلوتوث، فناوری جدیدی است که هم‌اکنون برای ارتباط میان گوشی‌های تلفن همراه و سایر دستگاه‌های موبایل استفاده می‌شود. چیپ‌های بلوتوث دارای کد شناساننده منحصر به فردی هستند که آنها را از یکدیگر متمایز می‌سازد. لذا می‌توان از آنها در سیستم‌های شناسایی خودکار بهره گرفت. در حال حاضر این فناوری به سرعت در حال توسعه بوده و در آینده‌ای نزدیک از آن به صورت انبوه استفاده خواهد شد.
از ویژگی‌های بسیار مهم چیپ‌های بلوتوث، هویت مستقل آنها است؛ به این معنا که تمام مؤلفه‌های یک سیستم شناسایی خودکار اعم از کد شناساننده، دستگاه خواننده و غیره همگی در چیپ بلوتوث جمع‌آوری شده است. این ویژگی موجب شده است که چیپ‌های بلوتوث برخلاف سایر فناوری‌های شناسایی خودکار، فعال بوده و بدون نیاز به یک فعال‌ساز، قادر به برقراری ارتباط با سایر موجودیت‌های موجود در شبکه باشد. در سایر ابزارهای شناسایی خودکار ارتباط میان خواننده و موجودیت توسط دستگاه خواننده مدیریت می‌شود. ارتباط را آغاز نموده و به موجودیت، مجوز انتقال اطلاعات را صادر می‌کند. در چیپ‌های بلوتوث این محدودیت وجود ندارد. ویژگی که در هیچ یک از سیستم‌های شناسایی خودکار دیده نمی‌شود.
در کنار مزیت‌های‌ برجسته‌ای که این فناوری از آنها برخوردار است، به علت هزینه‌های بسیار بالای آن، هنوز استقبالی از سوی بنگاه‌ها برای بکارگیری آن در فرآیند زنجیره تأمین نشده است.

۲-۸ . شناسایی مبتنی بر فرکانس رادیویی (RFID)

شناسایی مبتنی بر فرکانس رادیویی یا RFID، یکی دیگر از فناوری‌های رایج شناسایی خودکار است که در آن از نور مستقیم و انعکاس آن برای خواندن کد شناساننده موجودیت‌ها استفاده نمی‌شود. در این سیستم سمبل‌های بارکد با تگ‌هایی از جنس یک چیپ الکترونیکی جایگزین شده است و کد شناساننده موجودیت‌ها در داخل آن نوشته می‌شود.
تگ‌های RFID بر روی موجودیت‌ها نصب می‌شود و دستگاه خواننده از طریق امواج رادیویی به محتویات تگ دسترسی پیدا می‌کند.
میزان حافظه تگ‌های RFID بسیار متنوع است؛ چند بایت تا چندین مگابایت. حافظه می‌تواند از نوع فقط خواندنی یا خواندنی/نوشتنی باشد. به جهت اینکه تگ‌های دارای حافظه زیاد، برای ذخیره اطلاعات مرتبط با موجودیت‌ها، مورد استفاده قرار می‌گیرند، برای افزایش سطوح امنیتی از فن‌های رمزنگاری برای پنهان‌سازی اطلاعات مندرج در تگ‌ها بهره گرفته می‌شود. لازم به ذکر است که اگر دستگاه خواننده قصد دسترسی به مندرجات پنهان شده در یک تگ RFID را داشته باشد، ابتدا باید هویت خود را به عنوان یک عامل مجاز برای دسترسی به اطلاعات، ثابت نموده و سپس اقدام به دسترسی نماید.

۲- کاربردهای ابزارهای شناسایی خودکار

سیستم‌های شناسایی خودکار از کاربردهای متنوعی برخوردار بوده و ابزارهای شناسایی خودکار با توجه به ماهیت آنها تنها در بخشی از این کاربردها مورد استفاده دارند. اهم کاربردهای سیستم‌های شناسایی خودکار عبارت است از:
۱- احراز هویت (Authentication)
۲- ردگیری (Tracking)
۳- بهینه‌سازی و خودکارسازی فرآیندها (Automation)
۴- مدیریت اطلاعات (Information management)
در ادامه به توضیح مختصر هر یک از کاربردهای فوق و بررسی نقش ابزارهای شناسایی خودکار در هر یک از آنها پرداخته شده است.

۳-۱ . احراز هویت (Authentication)

فرآیند احراز هویت می‌تواند به صورت خودکار و یا توسط انسان صورت گیرد. در سیستم‌های شناسایی خودکار این فرآیند به صورت خودکار انجام می‌پذیرد. در سیستم‌های کنترل دسترسی به منظور تعیین هویت افراد از مکانیزم‌های احراز هویت توسط ابزارهایی همچون کارت‌های هوشمند، مشخصه‌های بیومتریک، نوارهای مغناطیسی و غیره استفاده می‌شود. در کنار احراز هویت موجودات، در مواردی نیز نیاز است تا هویت اشیاء احراز شود. به عنوان مثال در ارتباطات میان تگ‌های RFID و دستگاه خواننده (reader) پیش از آنکه تگ شروع به ارسال اطلاعات نماید، لازم است تا نسبت به هویت ادعایی دستگاه خواننده مطلع شود.

۳-۲ . ردگیری (Tracking)

از کاربردهای دیگر سیستم‌های شناسایی خودکار ردگیری اشیاء متحرک است که شامل جمع‌آوری اطلاعات مربوط به موقعیت مکانی، مسیر حرکت و وضعیت اشیاء است. این کاربرد در سیستم‌های لجستیک و حمل و نقل اهمیت ویژه‌ای پیدا می‌کند. در این کاربرد، ابتدا شبکه‌ای از دستگاه‌های خواننده نصب می‌شود. این شبکه حرکت اشیاء مشخصی را در محدوده تحت پوشش خود کنترل نموده و اطلاعات جمع‌آوری شده را به یک بانک اطلاعاتی مرکزی جهت استفاده سیستم‌های کامپیوتری ارسال می‌کند.
در سیستم‌های ردگیری در مقیاس محدود می‌توان از ابزارهایی همچون بارکد و RFID استفاده نمود. در مقیاس‌های وسیع‌تر همچون ردگیری اقلام در خارج از محدوده بنگاه می‌توان از سیستم GPS بهره گرفت. با توجه به هزینه بسیار زیاد سیستم‌های مبتنی بر GPS و عدم توانایی شرکت‌ها در تأمین هزینه‌های مورد نیاز این سیستم‌ها، شرکت‌ها ترجیح می‌دهند امور لجستیک خود را به سازمان‌های طرف ثالث فراهم‌کننده خدمات لجستیک که از منابع و تجهیزات کافی برای ارائه چنین سرویس‌هایی برخوردار هستند، برون‌سپاری کنند.

۳-۳ . بهینه‌سازی و خودکارسازی فرآیندها(Automation)

در این حوزه سیستم‌های شناسایی خودکار برای مکانیزه و خودکارسازی فرآیندها و یا به عبارت دیگر خودکارسازی فرآیند ورود اطلاعات به منظور کاهش میزان خطا و زمان، مورد استفاده قرار می‌گیرند. از کاربردهای عمده و مطرح سیستم‌های شناسایی خودکار در این حوزه می‌توان به مقوله‌هایی همچون انبارداری، لجستیک، حمل و نقل، خورده فروشی و غیره اشاره نمود.
در سیستم‌هایی که کلیه فرآیندها به صورت خودکار و سیستمی انجام می‌پذیرد، ابزارهای شناسایی خودکار برای برقراری ارتباط میان موجودیت‌ها و زیرساخت‌های به کار رفته در فرآیند خودکار استفاده می‌شوند. در این حالت، ماشین ابتدا هویت موجودیت را شناسایی نموده و پس از آن دستورالعمل‌های مشخصی را در مورد موجودیت مورد نظر اجرا می‌کنند. به عنوان نمونه‌ای از سیستم‌های کاملاً خودکار می‌توان به سیستم مرتب‌سازی و بارگیری مراسلات و محموله‌های پستی در پایانه‌ها اشاره نمود. در خطوط تولید نیز از این روش برای برنامه‌ریزی ماشین‌ها و روبات‌ها می‌توان استفاده نمود.

۳-۴ . مدیریت اطلاعات (Information management)

در حوزه مدیریت اطلاعات، سیستم‌های شناسایی خودکار به منظور دسترسی به اطلاعات مرتبط با موجودیت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این اطلاعات می‌تواند در داخل شناساننده موجودیت یا برچسبی که به موجودیت هدف متصل می‌شود، مندرج شود و یا اینکه در داخل یک بانک اطلاعاتی مرکزی نگهداری شده و از کد شناساننده موجودیت برای دسترسی به اطلاعات موجود در بانک اطلاعاتی استفاده شود. در حالتی که اطلاعات مرتبط با موجودیت‌ها در شناساننده نگهداری می‌شود، حافظه موجود در شناساننده به دو بخش تقسیم می‌شود؛ بخش اول حافظه که کد شناساننده موجودیت در آن نگهداری می‌شود و یک حافظه فقط خواندنی است و بخش دوم که اطلاع مرتبط با موجودیت در آن نگهداری می‌شود و یک حافظه خواندنی/نوشتنی است.