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对物联网的一些思考


        2009年8月7日,温家宝总理考察无锡中科院无锡高新微纳传感网工程技术研究中心时,就“感知中国”的谈话掀起了传感网的巨大浪潮,开启了中国物联网的“元年”。此后,以江苏、上海、北京等地为代表,各地纷纷加快了对于物联网的规划建设步伐。
        就物联网这一新兴产业中的热点问题,本刊记者特地采访了中国科学院软件研究所孙利民教授。

        物联网是什么网

        物联网,这是“新型产业的制高点,决定国家未来”的新兴产业,它尚处萌发阶段就已经被各国争相竞逐。
        国际电信联盟早在2005年就发布了针对物联网的年度报告“Internet of Things”,指出物联网时代的来临;2009年1月,在美国总统奥巴马与美国工商业界领袖的“圆桌会议”上,IBM公司CEO提出“智慧地球”的概念,得到奥巴马总统的极大关注。“智慧地球”也就是把传感器放到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑物、供水系统等物体中,普遍连接形成“物联网”;2009年5月,欧洲各国在布鲁塞尔就物联网进行专题讨论,并将其作为振兴欧洲经济的思路,6月,欧盟发布了新时期下物联网的行动计划;2009年8月,日本在“U-Japan”的基础上提出了“I-Japan”,从而大力推动日本的物联网相关产业的发展。
        虽然各国在新兴产业的角力上你争我夺,但是对于物联网到底是什么却都莫衷一是。
        对此,孙利民教授指出,物联网目前还没有统一的定义,可以理解为:通过带有电子标签、传感器等智能设备或物体,感知和标识物体自身或周围环境等物理世界的状态,通过专用网络或Internet进行信息的传输,进而利用云计算、数据挖掘和语义分析等各种智能计算技术进行分析和处理,判断整个事件状态和预测未来趋势,为各种应用提供智能决策和服务的信息系统。
        物联网概念从最初以RFID为特征,经以信息感知的传感器为特征,到目前在前两者基础上的智能处理为特征,目的是把物理世界与信息世界紧密耦合在一起,形成感知—传输—处理—决策—控制的闭环系统,更好地为人们的生产、生活提供更加智慧的服务。
        物联网是继个人计算机、互联网及移动通信网络之后全球信息化的第三次浪潮,是传感网、互联网(移动通信)、云计算,以及智能信息处理等信息技术发展到一定阶段,在应用需求和供给创新的双轮驱动下,通过水平分层与垂直整合技术脉络与产业链条而形成的全球性信息系统。

        物联网远见

        物联网缘何在短时间内得到如此密集的关注以及迅猛发展?除政府的高度支持外,或许与其全方位的社会应用以及巨大的产业带动效应密不可分。
        孙利民教授指出,物联网的崛起不仅在于其技术的先进性,更体现在它对人们的生产生活方式,对各种应用领域的运营模式、业务模式、商业模式所产生的深远影响。
        物联网通过感知、网络和计算实现跨行业、跨地区、跨领域的实时信息联动,完成信息的深度渗透和智慧融合,形成国家政治、经济和社会的实时综合态势和优化决策,进而大大提高全局资源调度与整合的效率。物联网将在智慧市政、智能电网、智慧金融、智能交通、物流、环境保护、公共安全、国防军事、智能工业、精细农业、医疗健康、智能家居建筑等多种应用领域发挥重要作用。
        物联网是一个技术跨学科、行业跨领域、应用跨区域、管理跨部门的综合体,综合了无线射频、集成电路、通信、计算机、软件、互联网技术和系统集成的产业,具备增长速度高、技术进步快、经济效益好、产业关联度强等特征,必将成为新时期经济增长的重要引擎。根据美国咨询研究机构Forrester预测,2020年全球物物互联的业务与现有的人人互联业务之比将达到30:1,以互联网的发展为参照,发展物联网对我国直接和间接的经济效应将达到数万亿元的规模。
        物联网良好的市场前景已经毋庸置疑,然而,中国物联网产业基础究竟如何?
        具体来看,在物件标识环节,经过多年的发展和积累,我国RFID已经取得长足进步,高频RFID产品出货量已经占据全球重要地位,但适用于物联网应用的超高频RFID芯片90%以上仍然依靠进口,本地企业研发能力以及创新能力亟待突破。而物联网的另一核心产品—传感器及信息处理芯片部分也一直是我国半导体产业的短板。本土企业生产的压力传感器、惯性传感器以及搭载具有信息处理功能的传感器模块等产品技术参数和出货量与国际企业差距明显。此外,电信运营商针对物联网应用的网络运营以及商业模式的开发步伐也有待加快,而这也是决定我国物联网产业是否能实现以应用促发展的关键所在。
        由于物联网应用市场主要集中在公用事业领域,具有一定的准入限制,在一定程度上有利于我国物联网产业的自主可控发展。另外,我国的传感器网络的发展与国际同步,尤其在传感器网络标准化的制定上处于国际领先水平。信息系统集成实力已经取得长足进步,该环节有望成为我国物联网建设的突破口和初期阶段的重点攻克领域。
        物联网的技术核心所在,一个是信息处理,从感知性处理到在传输过程中边传输边处理,在传输与感知的基础上要进行角色判断和处理、判断物品传输中目前的势态、隐藏的趋势,这是物联网的基础;另一个就是安全基础,物联网安全的重要性更甚于互联网,它包括感知、处理、传输、处理、反馈各个环节,是一个闭环系统。反馈就要对信息加以控制,如果安全做不好,那么如“911”事件,甚至不需要恐怖分子去劫持飞机,他直接坐在电脑前控制飞机就可能威胁到人类安全。在这样的情况下,怎样做到安全可靠,是比互联网更难、意义更为重大的事情。
        孙利民表示,由于所跨的领域太多,物联网尚没有一个统一通行的标准。国家既然把它作为未来信息科技发展的战略方向,就应该有一个战略层面的统筹规划,比如哪些方面要资金扶植,哪些方面需要出台相关政策,哪些方面需要宣传鼓励,要分别根据各个领域的实际情况来全盘考虑。

        物联网畅想

        国际电信联盟2005年的一份报告曾描绘“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了带什么东西;衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。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。
        孙利民博士毕业后一直在中科院软件所从事科研工作,在新一代互联网、无线传感网、多媒体综合接入网络等方面均有独到建树,并著有国内第一本有关传感器网络的专著,承担了十多项国家级研究课题,目前主持“973”课题“物联网的异构融合与自治机理”。
        孙利民说,物联网的大规模应用虽然需要10到15年甚至更长的时间,但是如果能够实现,则相当于在地球上盖了一层皮肤。这层由物联网电子设备组成的“地球皮肤”层,将更好地改变物质姿态,从而使我们的生活更加便利、生产更加高效,更加有效地解决目前的种种社会问题,例如能源危机、人口老化、城市化转型等,以使我们的生活更加便捷、低碳。
        不可否认,我国物联网产业才刚刚起步,产业政策、标准、技术以及应用都有待进一步发展和完善,经济和社会效应的实现还有待时日。同时,中国作为这一全球性技术浪潮的倡导者,由于没有先例可循,它的建设也将进一步考验我国政府的制度创新能力、企业的技术创新能力以及社会的应用创新能力,但这却意味着不断涌现的市场机会和巨大的产业上升空间。可以预计,在上述挑战的锤炼以及国家和相关行业的积极推进下,我国物联网发展水平将不断提升,物联网撬动中国经济新一轮增长的目标值得期待。
        信息技术正在深刻改变世界,智能化社会的到来是大势所趋,但一个智能化的地球确实也需要人们贡献更多的智慧;至于这个智能化的“地球皮肤”将会给人类社会带来怎样的变革,让我们拭目以待。




    孙利民博士,中国科学院软件研究所研究员、博士生导师。目前是中国计算机学会高级会员、计算机学会传感器网络专业委员会副主任、计算机学会互联网专业委员会委员、中科院“感知中国”和中关村物联网方面专家组成员、中关村物联网产业联盟副理事长。孙利民博士撰写了3部学术著作,在国内外期刊和会议上发表论文100余篇,获得或申请国家专利30余项,获得国家部委二等奖1项。