物联网

物联网(英语:Internet of Things,缩写IoT)是互联网、传统电信网等信息承载体,让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络。物联网一般为无线网,而由于每个人周围的设备可以达到一千至五千个,所以物联网可能要包含500兆至一千兆个物体。在物联网上,每个人都可以应用电子标签将真实的物体上网联结,在物联网上都可以查出它们的具体位置。通过物联网可以用中心计算机对机器、设备、人员进行集中管理、控制,也可以对家庭设备、汽车进行遥控,以及搜索位置、防止物品被盗等,类似自动化操控系统,同时通过收集这些小事的数据,最后可以聚集成大数据,包含重新设计道路以减少车祸、都市更新、灾害预测与犯罪防治、流行病控制等等社会的重大改变,实现物和物相联。

简介

物联网(The Internet of Things)的概念是在1999年提出的,它的定义很简单:把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用,被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网被视为互联网的应用拓展,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。

国际电信联盟2005年一份报告曾描绘“物联网”时代的图景:当司机出现操作失误时汽车会自动报警;公文包会提醒主人忘带了什么东西;衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,具体地说,就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合,在这个整合的网络当中,存在能力超级强大的中心计算机群,能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制,在此基础上,人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。

毫无疑问,如果“物联网”时代来临,人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。然而,不谈什么隐私权和辐射问题,单把所有物品都植入识别芯片这一点现在看来还不太现实。人们正走向“物联网”时代,但这个过程可能需要很长很长的时间。

“中国式”物联网定义

物联网(Internet of Things)这个词,国内外普遍公认的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的。在2005年国际电信联盟(ITU)发布的同名报告中,物联网的定义和范围已经发生了变化,覆盖范围有了较大的拓展,不再只是指基于RFID技术的物联网。

自2009年8月温家宝总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一,写入“政府工作报告”,物联网在中国受到了全社会极大的关注,其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。

物联网的概念与其说是一个外来概念,不如说它已经是一个“中国制造”的概念,他的覆盖范围与时俱进,已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围,物联网已被贴上“中国式”标签。

目前智能家居才刚刚兴起,物联网1.0时代的核心将会是“技术”,国内绝大部分传统厂商比较缺乏的是软硬结合的开发实力。因此在这一阶段,氦氪想做的是先用一整套高效快速的解决方案帮助厂商们打好地基。而在智能家居市场的地基初步打好后,物联网2.0时代的核心会转移到“服务”上。

“中国式”物联网定义

物联网(Internet of Things)指的是将无处不在(Ubiquitous)的末端设备(Devices)和设施(Facilities),包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”(Enabled)的,如贴上RFID的各种资产(Assets)、携带无线终端的个人与车辆等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”(Mote),通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通(M2M)、应用大集成(Grand Integration)、以及基于云计算的SaaS营运等模式,在内网(Intranet)、专网(Extranet)、和/或互联网(Internet)环境下,采用适当的信息安全保障机制,提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面(集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服务功能,实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。

物联网的原理

物联网是在计算机互联网的基础上,利用RFID、无线数据通信等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中,物品(商品)能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。

而RFID,正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中,RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息,通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统,实现物品(商品)的识别,进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享,实现对物品的“透明”管理。

“物联网”概念的问世,打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开:一方面是机场、公路、建筑物,而另一方面是数据中心,个人电脑、宽带等。而在“物联网”时代,钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施,在此意义上,基础设施更像是一块新的地球工地,世界的运转就在它上面进行,其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。

物联网的特征

一是全面感知,即利用RFID,传感器,二维码等随时随地获取物体的信息;

二是可靠传递,通过各种电信网络与互联网的融合,将物体的信息实时准确地传递出去;

三是智能处理,利用云计算,模糊识别等各种智能计算技术,对海量的数据和信息进行分析和处理,对物体实施智能化的控制。

物联网起源及背景

简而言之,物联网是通过在物品上嵌入电子标签、条形码等能够存储物体信息的标识,通过无线网络的方式将其即时信息发送到后台信息处理系统,而各大信息系统可互联形成一个庞大的网络。从而可达到对物品进行实施跟踪、监控等智能化管理的目的。通俗来讲,物联网可实现人与物之间的信息沟通。

实际上,物联网概念起源于比尔盖茨1995年《未来之路》一书,在《未来之路》中,比尔盖茨已经提及物联网概念,只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展,并未引起重视。随着技术不断进步,国际电信联盟于2005年正式提出物联网概念,而今年奥巴马就职演讲后对IBM提出的“智慧地球”积极响应后,物联网再次引起广泛关注。而我国官方近期对传感网(物联网的另一称谓)的多次提议表示我国物联网的发展也正是提上议事日程,同时也表明我国物联网的发展将加快。目前,我国传感网标准体系已形成初步框架,向国际标准化组织提交的多项标准提案被采纳。

从推动经济发展角度来讲,作为计算机、互联网、移动通信后的又一次信息化产业浪潮,从长远来看,物联网有望成为后金融危机时代经济增长的引擎。90年代克林顿政府的“信息高速公路”发展战略使美国经济走上了长达10年左右的繁荣。出于信息技术对经济的拉动作用,奥巴马政府的“智慧地球”构想旨在找出美国经济新的增长点,在此背景下,物联网概念应运而生。

发展历史

智能设备连接到网络最早出现在1982年, Carnegie Mellon University改进的Coke machine成了第一个网络连接的机器,它可以报告自己的库存并且能够检测饮料是否是冰镇的。

1988年,Mark Weiser在施乐帕洛阿尔托研究中心(PARC)担任首席技术专家期间,创造了“ubiquitous computing,”这个词。与PARC主任和首席科学家John Seely Brown, Weiser写了一些关于这个主题的最早的论文,在很大程度上定义了普适计算,并勾画出了它的主要关注点。但是当时,普适计算并不得到学界的认可,甚至认为是无稽之谈。由此,传闻Mark Weiser在1999年因为郁闷英年早逝了。

1994,ReZa Raji将 IEEE Spectrum 中的概念描述为“移动”小包数据到一大组节点,以整合和自动化从家电到整个工厂的一切设备“。1993至1996年间,一些公司提出了解决方案,如Microsoft's at Work,Novell's NEST。然而,只有在1999,该领域开始聚集势头。. Bill Joy 设想了“Device to Device”(D2D)通信作为其“Six Webs”框架的一部分,并在1999的World Economic Forum上发表。

物联网(Internet of Things)这个词,国内外普遍公认的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的。在2005年国际电信联盟(ITU)发布的同名报告中,物联网的定义和范围已经发生了变化,覆盖范围有了较大的拓展,不再只是指基于RFID技术的物联网。

2005年11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,报告指出,无所不在的“物联网”通信时代即将来临,世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。

2008年11月在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会“知识社会与创新2.0”提出移动技术、物联网技术的发展代表着新一代信息技术的形成,并带动了经济社会形态、创新形态的变革,推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新(创新2.0)形态的形成,创新与发展更加关注用户、注重以人为本 。而创新2.0形态的形成又进一步推动新一代信息技术的健康发展。

2009年2月24日消息,IBM大中华区首席执行官钱大群在IBM论坛上公布了名为“智慧的地球”的最新策略。针对中国经济的状况,钱大群表示,中国的基础设施建设空间广阔,而且中国政府正在以巨大的控制能力、实施决心、和配套资金对必要的基础设施进行大规模建设,“智慧的地球”这一战略将会产生更大的价值。

在策略发布会上,IBM还提出,如果在基础建设的执行中,植入“智慧”的理念,不仅仅能够在短期内有力的刺激经济、促进就业,而且能够在短时间内为中国打造一个成熟的智慧基础设施平台。

钱大群表示,当今世界许多重大的问题如金融危机、能源危机和环境恶化等,实际上都能够以更加“智慧”的方式解决。在全球经济形势低迷的同时,也孕育着未来的发展机遇,中国不仅能够籍此机遇开创新乐观产业和新的市场,加速发展,摆脱经济危机的影响。

互联网发展趋势IBM希望“智慧的地球”策略能掀起了“互联网”浪潮之后的又一次科技革命。IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个重要的观点,认为计算模式每隔15年发生一次变革。这一判断像摩尔定律一样准确,人们把它称为“十五年周期定律”。1965年前后发生的变革以大型机为标志,1980年前后以个人计算机的普及为标志,而1995年前后则发生了互联网革命。每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大动荡和变化。而互联网革命一定程度上是由美国“信息高速公路”战略所催熟。20世纪90年代,美国克林顿政府计划用20年时间,耗资2000亿 -4000亿美元,建设美国国家信息基础结构,创造了巨大的经济和社会效益。

而今天,“智慧的地球”战略被不少美国人认为与当年的“信息高速公路”有许多相似之处,同样被他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。该战略能否掀起如当年互联网革命一样的科技和经济浪潮,不仅为美国关注,更为世界所关注。

主要事件

年份

1993Weiser在论文中称述普适计算系统下的问题Weiser, M. (1993). Some computer science issues in ubiquitous computing. Communications of the ACM, 36(7), 75-84.
2001Satyanarayanan对Pervasive Computing中的挑战进行称述Satyanarayanan, M. (2001). Pervasive computing: Vision and challenges. IEEE Personal communications, 8(4), 10-17.
2009Aarts, E.对Akbient intelligence进行介绍Aarts, E., & Wichert, R. (2009). Ambient intelligence. In Technology Guide (pp. 244-249). Springer Berlin Heidelberg.
2010Atzori, L., Iera, A.,对IOT进行回顾Atzori, L., Iera, A., & Morabito, G. (2010). The internet of things: A survey. Computer networks, 54(15), 2787-2805.
2011Diane J.Cook对是计算进行介绍Poslad, S. (2011). Ubiquitous computing: smart devices, environments and interactions. John Wiley & Sons.
2013Gubbi, J., Buyya, R.,对IOT的架构组成以及未来的发展方向进行阐述Gubbi, J., Buyya, R., Marusic, S., & Palaniswami, M. (2013). Internet of Things (IoT): A vision, architectural elements, and future directions. Future generation computer systems, 29(7), 1645-1660.

发展分析

瓶颈

  • 对于物联网来说,硬件与软件都是很重要的组成部分,它们相互发展也相互制约。
  • 对于物联网的普及,对于传统的家具或者设备来说,智能设备在市场上的价格总会比其他普通的设备高。还有价格虚高的问题阻碍了物联网的普及。
  • 对于无处不在的计算,隐私是最容易被人所关注,而且它可能是IOT成功的最大障碍。
  • 公共政策问题。这需要政府,社会的知道来进行实施,这需要大量的人力物力进行管理。

未来发展方向

未来,物联网可能是一个不确定性和开放的网络,其中 auto-organized 或intelligent entities(Web服务、SOA组件)和虚拟对象(avatars)将可互操作,并能够根据上下文、环境或环境独立地执行。通过收集和推理环境信息的自主行为以及对象检测环境变化的能力(影响传感器的故障)和引入合适的缓解措施是一个主要的研究趋势,显然需要为物联网技术提供可信性。现代的物联网产品和解决方案在市场上使用各种不同的技术来支持这种上下文感知的自动化,但是要求更复杂的智能形式允许传感器单元部署在真实的环境中。

Contributor: Ruiying Cai

相关人物
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Mark Weiser(马克·韦泽)出生于美国伊利诺斯州。他是Conrad Weiser的后裔。韦泽于1970进入新佛罗里达学院,但并没有留在该学院毕业。他在密歇根大学学习计算机和通信科学,在1977获得硕士学位,1979拿到博士学位。众所周知,他在前往博士学位的路上绕过了学士学位。之后他在马里兰大学计算机科学系教了八年。韦泽被广泛认为是ubiquitous computing(普适计算)之父,这是他在1988创造的一个术语。
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