NỘI DUNG BÀI VIẾT:
1. Hệ thống nhúng là gì?
2. IoT là gì?
3. Mối liên hệ giữa IoT và hệ thống nhúng
4. Ví dụ: Nông nghiệp thông minh
5. Tương lai của IoT và Hệ thống nhúng
6. Kết luận

Là một nhà phân tích dữ liệu, tôi nhìn nhận hệ thống nhúng như nơi dữ liệu bắt đầu cuộc sống của nó. Từ bộ điều nhiệt thông minh đến cảm biến nông nghiệp, mọi thiết bị đều đóng vai trò là điểm khởi tạo dữ liệu – và chính hệ thống nhúng giúp chuyển hóa dữ liệu thô thành hành động có ý nghĩa. Nền tảng như Arduino không chỉ giúp sinh viên và nhà sáng tạo dễ tiếp cận phần cứng, mà còn mở ra cánh cửa đến với việc hiểu và vận dụng dữ liệu theo thời gian thực.

1. Hệ thống nhúng là gì?

Hệ thống nhúng là những máy tính nhỏ chuyên biệt, được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ cụ thể trong một hệ thống lớn hơn. Khác với các hệ thống thông tin truyền thống có thể xử lý nhiều tác vụ cùng lúc, hệ thống nhúng được tối ưu hóa cho hiệu năng, tiêu thụ điện thấp và khả năng xử lý thời gian thực – điều cực kỳ quan trọng trong môi trường yêu cầu phản ứng nhanh như IoT.

Ví dụ tiêu biểu gồm:
•   Bộ vi điều khiển điều phối chu trình giặt
•   Bộ điều khiển động cơ trong ô tô (xử lý tín hiệu cảm biến)
•   Bộ ghi nhận và xử lý nhịp tim từ thiết bị đeo

Với tư cách là nhà phân tích dữ liệu, tôi quan tâm đến việc dữ liệu cảm biến được xử lý ở đâu, khi nào và như thế nào – và phần lớn điều đó diễn ra bên trong các hệ thống nhúng. Các bộ vi điều khiển như ARM Cortex-M hay ESP32 chính là nơi dữ liệu được làm sạch, xử lý ban đầu, trước khi được gửi lên các hệ thống lớn hơn để phân tích sâu hơn.

2. IoT là gì?

IoT – hay Internet vạn vật – là mạng lưới các thiết bị vật lý được kết nối Internet và có khả năng tạo, xử lý và chia sẻ dữ liệu. Từ góc nhìn phân tích, IoT chính là nguồn phát sinh dữ liệu phi cấu trúc khổng lồ – và cũng là chìa khóa để hiểu rõ hành vi, điều kiện môi trường và hiệu suất vận hành.

Một thiết bị IoT tiêu chuẩn có 3 thành phần dữ liệu chính:

•    Cảm biến (thu thập dữ liệu về môi trường: nhiệt độ, ánh sáng, chuyển động…)
•    Bộ xử lý cục bộ (tính toán và đưa ra phản hồi sơ cấp)
•    Khả năng giao tiếp (gửi dữ liệu đến đám mây hoặc các thiết bị khác)
Trong nhiều trường hợp, dữ liệu không cần đợi đến khi được phân tích ở đám mây – mà các quyết định đơn giản đã được đưa ra ngay tại rìa mạng (Edge) nhờ hệ thống nhúng.

3. Mối liên hệ giữa IoT và hệ thống nhúng

Với mỗi thiết bị IoT được triển khai, một hệ thống nhúng đang hoạt động như “trạm xử lý đầu tiên của dữ liệu”. Nó đảm nhận vai trò vừa là bộ não, thực hiện phân tích cục bộ, vừa là cầu nối, truyền dữ liệu lên các nền tảng phân tích chuyên sâu hơn.

Tại sao hệ thống nhúng lại quan trọng trong IoT:

•    Tiết kiệm điện năng: Tối ưu hóa thời gian hoạt động cho các thiết bị chạy pin – đặc biệt là các thiết bị thu thập dữ liệu môi trường liên tục.
•    Phản ứng theo thời gian thực: Giúp dữ liệu trở thành hành động ngay tức thì – ví dụ như đóng van nước khi phát hiện rò rỉ.
•    Khả năng mở rộng và tiết kiệm chi phí: Hệ thống nhúng đơn giản, rẻ, dễ nhân rộng, phù hợp với việc triển khai hàng ngàn cảm biến.
=> Từ góc nhìn phân tích dữ liệu, hệ thống nhúng đảm bảo rằng dữ liệu đầu vào được chuẩn hóa, có chất lượng, có ngữ cảnh và sẵn sàng để phân tích chuyên sâu hoặc học máy.

4. Ví dụ: Nông nghiệp thông minh

Trong một hệ thống tưới tiêu thông minh, quy trình dữ liệu có thể được diễn giải như sau:
•   Cảm biến ghi nhận độ ẩm và nhiệt độ đất
•   Vi điều khiển nhúng xử lý các chỉ số này tại chỗ
•   Ra quyết định cục bộ: Tự động kích hoạt bơm nước khi cần thiết
•   Gửi dữ liệu lên đám mây để phân tích dài hạn, tạo báo cáo và cảnh báo

Dưới góc độ nhà phân tích, mỗi giai đoạn trên là một bước trong vòng đời dữ liệu IoT: từ sinh ra – chuyển đổi – hành động – lưu trữ – phân tích – cải tiến. Hệ thống nhúng đóng vai trò quyết định trong việc rút ngắn độ trễ giữa dữ liệu và hành động, đồng thời giúp giảm lưu lượng truyền tải không cần thiết lên đám mây.

5. Tương lai của IoT và Hệ thống nhúng

-   Với sự phát triển của Edge AI, hệ thống nhúng đang ngày càng thông minh hơn. Giờ đây, các mô hình AI nhẹ có thể được triển khai trực tiếp trên thiết bị, giúp các quyết định phân tích không cần phải đẩy về trung tâm dữ liệu.
-   Thêm vào đó, các công nghệ như 5G, LoRaWAN và Matter đang mở rộng khả năng giao tiếp của thiết bị IoT – điều này sẽ dẫn tới việc tăng khối lượng dữ liệu cần được quản lý cục bộ, khiến vai trò của hệ thống nhúng và nhà phân tích dữ liệu càng trở nên then chốt.

6. Kết luận

-   IoT là nơi dữ liệu sinh ra, còn hệ thống nhúng là nơi quyết định sự sống còn của dữ liệu đó. Nó xác định chất lượng dữ liệu, khả năng phản hồi và hiệu suất tổng thể.
-   Khi chúng ta nói về sự đổi mới trong IoT, đừng chỉ nghĩ đến đám mây và AI – hãy nhớ rằng mọi hành động thông minh đều bắt đầu từ một hệ thống nhúng nhỏ bé ở rìa mạng. Đó là nơi dữ liệu được xử lý ngay lập tức, được chuyển hóa thành hành vi, và tạo tiền đề cho mọi phân tích về sau.
-   Hiểu hệ thống nhúng không chỉ là hiểu cách thiết bị vận hành, mà còn là hiểu cách dữ liệu di chuyển, được xử lý, được phân tích và cuối cùng – được chuyển thành giá trị.