物聯(lián)網(wǎng)如何在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)階段改變?nèi)藗兊纳?/h1>

時(shí)間：2021-08-27 22:32:45

關(guān)鍵字： 物聯(lián)網(wǎng)    傳感器    IPv6    射頻識(shí)別   

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物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IOT）即將改變我們所有的生活，包括改變我們自己。如果這一宣言看起來(lái)似乎過(guò)于大膽，那么，看看互聯(lián)網(wǎng)是如何影響現(xiàn)代教育、通訊、商業(yè)、科研、國(guó)家管理和整個(gè)人類(lèi)社會(huì)后就會(huì)知道它并沒(méi)有過(guò)分夸大。而且毫無(wú)疑問(wèn)，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為人類(lèi)歷史上最重要的發(fā)明之一。

現(xiàn)在讓我們來(lái)看看物聯(lián)網(wǎng)，這是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的全新階段，人類(lèi)可以把大量的數(shù)據(jù)采集、分析和分配轉(zhuǎn)換成各種信息、知識(shí)，甚至是智慧。從這一角度來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)明具有重大的意義。就目前已經(jīng)實(shí)施的幾個(gè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的項(xiàng)目來(lái)看，它們已經(jīng)向人們展示了其縮小貧富差距的能力，它們可以將世界資源提供給更需要的人們，并幫助人們更好地了解我們這個(gè)星球并學(xué)會(huì)預(yù)見(jiàn)問(wèn)題。

今天的物聯(lián)網(wǎng)

在講述物聯(lián)網(wǎng)目前的發(fā)展?fàn)顩r之前，有必要為物聯(lián)網(wǎng)明確一下概念。根據(jù) Cisco IBSG 咨詢(xún)機(jī)構(gòu)的觀點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)是物體或物理對(duì)象接入互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)量超過(guò)全球使用互聯(lián)網(wǎng)人數(shù)的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)。

2003 年，地球上共有 63 億人口，但接入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備只有 5 億部。將接入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備除以地球人口總數(shù)，可以看到，平均每人接入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備不到0.08 臺(tái)。根據(jù) Cisco IBSG 公司對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的界定，在2003 年，物聯(lián)網(wǎng)并不存在。

2010 年，隨著智能手機(jī)和平板電腦的迅猛發(fā)展，接入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)量達(dá)到了 125 億部，地球人口共有 68 億。這樣，接入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備達(dá)到了平均每人1.84 臺(tái)。Cisco IBSG 咨詢(xún)公司研究員認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)是在 2008-2009 年間問(wèn)世的（見(jiàn)圖 1）。

Cisco IBSG 咨詢(xún)公司預(yù)計(jì)，到 2015 年，接入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備將有 250 億部，到 2020 年，這一數(shù)字將達(dá)到 500 億部。值得一提的是，這些預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)中并沒(méi)有考慮到互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和設(shè)備加速發(fā)展的因素。圖 1 中所列出的數(shù)據(jù)主要依據(jù)目前現(xiàn)狀得出的。也就是說(shuō)，圖 1 中所列出的接入設(shè)備數(shù)量很可能是被低估的。因?yàn)樯鲜鲱A(yù)計(jì)性統(tǒng)計(jì)包括了目前還沒(méi)有上網(wǎng)設(shè)備的全球人口數(shù)。如果只考慮上網(wǎng)人數(shù)，那么平均每人的接入設(shè)備數(shù)量還要高出很多。

當(dāng)今世界，幾乎沒(méi)有什么一成不變的東西，特別是在互聯(lián)網(wǎng)中。像思科的行星皮膚（Cisco PlanetarySkin）、惠普的“地球中樞神經(jīng)系統(tǒng)”（HP CeNSE）和智能微塵等都可以接入上百萬(wàn)個(gè)、甚至幾十億個(gè)傳感器。在未來(lái)，奶牛或其它種類(lèi)動(dòng)物，還有植物、水管、鞋子等物體都將能夠接入物聯(lián)網(wǎng)，我們的世界將會(huì)變得更加美好。當(dāng)帶有計(jì)算系統(tǒng)、軟件和服務(wù)的千百億感應(yīng)裝置都能夠接入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，我們將能夠聽(tīng)到地球脈搏的跳動(dòng)?；萜諏?shí)驗(yàn)室資深研究員 Peter Hartwell認(rèn)為，這將使處于目前互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展階段的通訊領(lǐng)域發(fā)生革命性變化，也將為我們的生活帶來(lái)深刻的變革。

物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)中網(wǎng)

目前，物聯(lián)網(wǎng)還是由一些彼此關(guān)聯(lián)不大的分散網(wǎng)絡(luò)組成的，每一條網(wǎng)絡(luò)的架設(shè)都是為了解決自己領(lǐng)域內(nèi)的特有問(wèn)題。例如，汽車(chē)?yán)锏膸讞l網(wǎng)絡(luò) ：一條控制汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，另一條控制安全系統(tǒng)，還有一條支持通訊服務(wù)等。而辦公樓或者居民樓中架設(shè)的許多條網(wǎng)絡(luò)則分別控制取暖、空調(diào)、空氣干濕、電話(huà)通訊、安全和照明等。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，這些和其它許多的網(wǎng)絡(luò)都能夠彼此接入和聯(lián)通，并使其在安全、分析和管理方面獲得更多的優(yōu)勢(shì)（見(jiàn)圖 2）。可以說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)在開(kāi)創(chuàng)人類(lèi)新元素方面擁有更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)和更廣闊的發(fā)展前景。

物聯(lián)網(wǎng)的意義何在？

在討論物聯(lián)網(wǎng)的意義之前，需要搞清楚互聯(lián)網(wǎng)和所謂的 World Wide Web 之間有什么區(qū)別。這些術(shù)語(yǔ)經(jīng)常被用作同義詞使用，但互聯(lián)網(wǎng)首先是網(wǎng)絡(luò)的物理層面：交換機(jī)、線(xiàn)路和具體的設(shè)備等?；ヂ?lián)網(wǎng)的主要功能是快速、可靠和安全地將信息從一個(gè)點(diǎn)傳遞到另一個(gè)點(diǎn)。Web 是凌駕于互聯(lián)網(wǎng)之上的協(xié)議層面的概念，它的任務(wù)是為互聯(lián)網(wǎng)信息傳遞創(chuàng)造接口。

1 Web技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的演變

Web 技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)明顯的階段。第一個(gè)階段是研 究階段。當(dāng)時(shí) Web 被叫做 ARPANET(Advanced Research Projects Agency Network)，主要由研究類(lèi)的大學(xué)使用。第二階段可以稱(chēng)為是“流行階段”。在此期間，出現(xiàn)了“域名熱”：每家公司都想在互聯(lián)網(wǎng)上建立自己的信息，向人們宣傳自己的產(chǎn)品和服務(wù)。

Web 技術(shù)發(fā)展的第三個(gè)階段是從靜態(tài)數(shù)據(jù)向動(dòng)態(tài)信息傳遞過(guò)渡，這項(xiàng)技術(shù)不僅可以瀏覽產(chǎn)品和服務(wù)等信息，還能夠進(jìn)行交易。在這一發(fā)展階段，市場(chǎng)上涌現(xiàn)出了像 eBay 和 Amazon.com 這樣的公司。此外，這一階段也見(jiàn)證了.com 的興與衰。

Web 技術(shù)發(fā)展的第四階段（我們目前所處的階段）是“社會(huì)”階段或者說(shuō)是“用戶(hù)嘗試階段”。在這一階段中，收購(gòu)類(lèi)似 Facebook，Twitter 和 Groupon 這些利潤(rùn)率較高的公司變得越來(lái)越流行。這些公司使人們聯(lián)系得更加緊密，更加方便地接入網(wǎng)絡(luò)并通過(guò)文字、照片和視頻等手段與親朋好友和同事們交流個(gè)人信息。

2 物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的首次進(jìn)化

與 Web 技術(shù)不同的是，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展首先是數(shù)量變化，幾乎并沒(méi)有質(zhì)量上的變更。目前，互聯(lián)網(wǎng)能夠做到 ARPANET 網(wǎng)絡(luò)時(shí)代能做到的一切。在那一時(shí)代還有好幾個(gè)通訊協(xié)議（如 AppleTalk，Token Ring 和IP），現(xiàn)如今只剩下 IP 了。

在這種情況下，物聯(lián)網(wǎng)就具有非常特殊的重要意義，因?yàn)樵谖锫?lián)網(wǎng)上，人們首次看到了互聯(lián)網(wǎng)物理層面上發(fā)生的根本性變化。這樣一個(gè)質(zhì)的飛躍將為人們的生活帶來(lái)驚人的改變，尤其能夠改變?nèi)藗兊纳?、學(xué)習(xí)、工作和休閑方式。目前，物聯(lián)網(wǎng)在溫度傳感、壓力、振動(dòng)、照明、濕度和物理負(fù)荷感應(yīng)領(lǐng)域都有著越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，這些應(yīng)用也有助于人們預(yù)測(cè)各種問(wèn)題。

此外，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)開(kāi)始滲透到某些原來(lái)不可能進(jìn)入的領(lǐng)域。病人開(kāi)始嘗試吞咽互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來(lái)準(zhǔn)確診斷某些疾病和查明病因。接入互聯(lián)網(wǎng)的顯微傳感裝置也可以加固在植物、動(dòng)物和地理建筑上。從另一方面看，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入一個(gè)像思科太空互聯(lián)網(wǎng)路由（Internet Routing in Space，Cisco IRIS）計(jì)劃框架下的開(kāi)放宇宙中。

3 人類(lèi)靠通訊發(fā)展

人類(lèi)隨著交流的發(fā)展而發(fā)展。一旦完成了某個(gè)發(fā)現(xiàn)，就沒(méi)有必要再去重新完成。對(duì)于新發(fā)現(xiàn)來(lái)說(shuō)，最好要弄清楚信息傳遞和使用的原則，要看看人們通常會(huì)怎樣處理這些獲取來(lái)的數(shù)據(jù)，圖 3 是人類(lèi)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成智慧的一個(gè)示意圖。該圖中的金字塔上有幾個(gè)層面：數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)和智慧。數(shù)據(jù)是變成有用信息的“原材料”。原始數(shù)據(jù)本身有可能是完全沒(méi)有用的，但收集的大量數(shù)據(jù)會(huì)有助于揭示規(guī)律性和發(fā)展趨勢(shì)。積累的信息將會(huì)轉(zhuǎn)化成知識(shí)。關(guān)于知識(shí)的最簡(jiǎn)單概念就是“大家都熟知的信息”。智慧是知識(shí)加經(jīng)驗(yàn)，知識(shí)會(huì)隨著時(shí)間的流逝而改變，但智慧卻不會(huì)改變，不過(guò)，所有過(guò)程都源于數(shù)據(jù)的收集。

這里，有必要強(qiáng)調(diào)一下數(shù)據(jù)和智慧之間的直接聯(lián)系。數(shù)據(jù)數(shù)量越多，知識(shí)和智慧也會(huì)更多。物聯(lián)網(wǎng)就是一種激進(jìn)的擴(kuò)展數(shù)據(jù)的方式。數(shù)據(jù)容量的增長(zhǎng)加之互聯(lián)網(wǎng)傳遞數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展將幫助人類(lèi)更快地向前發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)是人類(lèi)發(fā)展的重要因素

地球上的人口在不斷增長(zhǎng)，這意味著人們將更頻繁地使用自然資源。此外，人們不僅僅想在地球上生存，還想要在一個(gè)健康、舒適的環(huán)境中有滋有味地生活，同時(shí)也要為自己的親人和朋友創(chuàng)造同樣的環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)在生成、搜集、傳遞、分析和分配全球數(shù)據(jù)方面所擁有的潛力可以使全人類(lèi)最終獲得知識(shí)和智慧，這些所收獲的知識(shí)和智慧不僅僅可以滿(mǎn)足人類(lèi)的生存，還可以保證人類(lèi)未來(lái)數(shù)月、數(shù)年、數(shù)十年、甚至數(shù)世紀(jì)的持久繁榮。

1 入網(wǎng)的母牛

在物聯(lián)網(wǎng)的世界里，甚至母牛都能夠接入網(wǎng)絡(luò)中來(lái)?！督?jīng)濟(jì)學(xué)家》雜志曾刊登過(guò)一篇題為“AugmentedBusiness”的文章，里面描述了關(guān)于追蹤牛的新功能。荷蘭一家公司在牛的身體里植入傳感器用來(lái)方便養(yǎng)殖戶(hù)監(jiān)察它們的健康和運(yùn)動(dòng)情況。這項(xiàng)新技術(shù)可以提高牛肉的質(zhì)量和產(chǎn)量。一般來(lái)說(shuō)，一頭被植入傳感器的牛每年大約會(huì)產(chǎn)生近 200 MB 的數(shù)據(jù)流量。

2 孟買(mǎi)：兩個(gè)城市的歷史

物聯(lián)網(wǎng)可以很好地提高生產(chǎn)效率，創(chuàng)造新的商業(yè)模式。除了能夠帶來(lái)這些直接的經(jīng)濟(jì)利益外，物聯(lián)網(wǎng)在社會(huì)領(lǐng)域也具有廣泛的優(yōu)勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)最重要的功能就是消除貧富差距。普拉哈拉德（C.K. Prahalad，核心競(jìng)爭(zhēng)力理論的創(chuàng)始人之一，國(guó)際上公認(rèn)的公司戰(zhàn)略和跨國(guó)公司管理領(lǐng)域的專(zhuān)家之一）在他的書(shū)（《TheFortune at the Bottom of the Pyramid: EradicatingPoverty Through Profits》）中列舉了孟買(mǎi)小鎮(zhèn)達(dá)拉維（亞洲最大貧民窟）和瓦頓路富人區(qū)（與達(dá)拉維臨近）居民生活水平方面驚人的對(duì)比。

貧民窟達(dá)拉維居民要為 1 立方水支付 1.12 美元，富人區(qū)瓦頓路的居民為此僅需支付 3 美分。這種不公平顯而易見(jiàn)。同樣是生活必需品，為什么窮人要比他的富人鄰居支付高出近 37 倍的價(jià)格？其主要原因在于窮人區(qū)內(nèi)缺少基礎(chǔ)設(shè)施或基礎(chǔ)設(shè)施破爛不堪（丟失或被盜等），使得他們獲得水和其它通訊服務(wù)要比富人區(qū)困難得多。該作者在接受一家媒體采訪時(shí)講道 ：7年前，North Delhi Power 電力公司向達(dá)拉維地區(qū)所輸送的電力有一半都沒(méi)有收到應(yīng)得的電費(fèi)，而印度公共服務(wù)局的主要任務(wù)之一應(yīng)該是減少貧困人民的偷盜行為。

普遍安裝傳感器和物聯(lián)網(wǎng)接入體系可以使當(dāng)局獲得更多的信息，并有助于更好地確認(rèn)和解決問(wèn)題。只有增加了公共服務(wù)局的盈利能力，才能為貧困地區(qū)發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)造可能。降低稅率可以提高工作效率，但這反過(guò)來(lái)也將幫助盜賊成為文明公民。

3 提高中老年人生活質(zhì)量

人人都會(huì)變老，到本世紀(jì)中葉，將有 10 億人達(dá)到或超過(guò) 65 歲，物聯(lián)網(wǎng)可以大幅度提高這些老年人的生活質(zhì)量。例如，可讀取身體健康狀況和傳遞報(bào)警信號(hào)的小型手持設(shè)備對(duì)于老年人的生活保障具有跨越式的重要意義。

物聯(lián)網(wǎng)的問(wèn)題

1 向IPv6過(guò)渡

2010 開(kāi)始世界 IPv4 自由地址已所剩無(wú)幾。盡管普通的互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)并沒(méi)有覺(jué)察出任何不妥，但這一事實(shí)確實(shí)會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展產(chǎn)生影響，因?yàn)閿?shù)十億傳感器需要被分配全新的 IP 地址。IPv6 可以借助自動(dòng)排列設(shè)置和更為有效的信息安全手段簡(jiǎn)化對(duì)網(wǎng)絡(luò)的管理。

2 傳感器充電

為了使物聯(lián)網(wǎng)能夠全方位地發(fā)揮作用，它的傳感器必須持續(xù)作業(yè)?？梢韵胂?，這意味著部署在全球甚至全宇宙的數(shù)十億設(shè)備將需要數(shù)十億塊電池，而這完全是不可能實(shí)現(xiàn)的，需要另尋它路 ：傳感器必須能夠獨(dú)立從周?chē)h(huán)境中獲取電能，如運(yùn)動(dòng)、光和空氣流等。目前，全球在這一領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。有學(xué)者宣稱(chēng)，納米發(fā)電機(jī)非常適合商用，它實(shí)質(zhì)上是一款能夠?qū)⑷祟?lèi)肢體運(yùn)動(dòng)（甚至是手指的活動(dòng)）轉(zhuǎn)換成電能的靈變芯片。在 2011 年 3月第 241 次美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)上也曾宣布過(guò)該項(xiàng)發(fā)明。美國(guó)喬治亞理工學(xué)院華裔科學(xué)家王忠林認(rèn)為：納米發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)明是人類(lèi)通往利用肢體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能的便攜式發(fā)電機(jī)之路上重要的里程碑事件。在未來(lái)，納米發(fā)電機(jī)將全面革新我們的生活。它們將超越人類(lèi)想象的任何可能。

3 標(biāo)準(zhǔn)

雖然目前在物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)方面已經(jīng)取得了進(jìn)步，但等待我們的還有更多的工作，特別是在個(gè)人信息安全保護(hù)、建筑和通訊領(lǐng)域。IEEE（Institute of Electricaland Electronics Engineers，美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）就是試圖通過(guò)借助各種網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn) IPv6 轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)化來(lái)解決上述問(wèn)題的組織機(jī)構(gòu)之一。

還有什么？

歷史經(jīng)常會(huì)重蹈覆轍。思科公司領(lǐng)導(dǎo)在其發(fā)展的各個(gè)階段都會(huì)強(qiáng)調(diào)，要研究“網(wǎng)中網(wǎng)”的科學(xué)。目前，物聯(lián)網(wǎng)正在朝這一方向發(fā)展，即在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的管理下，各種網(wǎng)絡(luò)與多個(gè)傳感器相互融合、相互作用。要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要公司、國(guó)家、標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)和科研院所做出共同的努力。

為了能夠讓普通互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)使用物聯(lián)網(wǎng)，運(yùn)營(yíng)商和其它市場(chǎng)參與者應(yīng)不斷開(kāi)發(fā)能夠大幅提高人們生活質(zhì)量的應(yīng)用程序。物聯(lián)網(wǎng)不應(yīng)該成為“為技術(shù)而技術(shù)”的產(chǎn)物，它應(yīng)該向每個(gè)人展示自己的價(jià)值?？偠灾锫?lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展演變的新階段。因?yàn)槿祟?lèi)社會(huì)的進(jìn)步在很大程度上都取決于原始數(shù)據(jù)向有用信息、知識(shí)和智慧的轉(zhuǎn)變。物聯(lián)網(wǎng)可以為我們的生活帶來(lái)更多積極的元素，它的發(fā)展會(huì)有多快，最終都取決于人類(lèi)本身。