物联网-来自维基的解释

物联网(Internet of Things,缩写IOT)是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体,让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。[1]物联网一般为无线网,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找出它们的具体位置。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,以及搜尋位置、防止物品被盗等各种应用。

物联网将现实世界数字化,应用范围十分广泛。物联网的应用领域主要包括以下几个方面:运输和物流领域、健康医疗领域、智能环境(家庭、办公、工厂)领域、个人和社会领域等,[2]具有十分广阔的市场和应用前景。

定义

Ashton最初的定义是: “就是当今的电脑以及互联网几乎完全依赖于人类来提供信息。互联网上大约有50 petabytes (一个petabyte为1,024 terabytes) 的数据,其中大部分最初由人来获取和创建的,通过打反字、录音、照相或扫描条码等方式。传统的互联网蓝图中忽略了为数最多并且最重要的节点——人。 而问题是,人的时间、精力和准确度都是有限的,他们并不适于从真实世界中截获信息。这是一个大问题。我们生活于一个物质世界中,我们不能把虚拟的信息当做粮食吃,也不能当做柴火来烧。想法和信息很重要,但物质世界是更本质的。当今的信息技术如此依赖于人产生的信息,以至于我们的电脑更了解思想而不是物质。如果电脑能不借助我们的帮助,就获知物质世界中各种可以被获取的信息,我们将能够跟踪和计量那些物质,极大地减少浪费、损失和消耗。我们将知晓物品何时需要更换、维修或召回,他们是新的还是过了有效期。物联网有改变世界的潜能,就像互联网一样,甚至更多。”[2]

起源

比尔·盖茨1995年《未来之路》一书中提及物物互联。1998年麻省理工学院提出了当时被称作EPC系统的物联网构想。1999年,在物品编码,RFID技术的基础上Auto-ID公司提出了物联网的概念。2005年11月17日,信息世界峰会上,国际电信联盟发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,其中指出“物联网”时代的来临。[1]

相关技术

地址资源

物联网的实现需要给每个物体分配唯一的标识或地址。最早的可定址性想法是基于RFID标签和电子产品唯一编码来实现的。 另一个来自语义网[3]的想法是,用现有的命名协议,如统一资源标志符来访问所有物品(不仅限于电子产品,智能设备和带有RFID标签的物品)。这些物品本身不能交谈,但通过这种方式它们可以被其他节点访问,例如一个强大的中央服务器。 下一代互联网将使用IPv6协议,它拥有极大数量的地址资源,使用IPv6的程序能够和几乎所有接入设备进行通信。这个系统将能够识别任何一种物品[4] GS1/EPCglobal EPC Information Services[5] (EPCIS) 是这些想法的一个综合实践。 这个系统被用来标识从航天、交通到消费电子领域的物品[6]

人工智能

环境智能和自主控制并不是物联网最初概念的一部分。环境智能和自主控制也并不依赖于网络架构。但目前的研究趋势是将自主控制和物联网结合在一起[7] 在未来物联网可能是一个非决定性的、开放的网络,其中自组织的或智能的实体和虚拟物品能够和环境交互并基于它们各自的目的自主运行。 嵌入式智能[8]是一种基于人工智能视角对物联网的解释,可以被粗略定义为:借助于广泛部署的智能设备来取得关于人类、环境和社会的更多信息,来强化人工智能收集和分析人类生活轨迹的能力。

架构

物联网系统很可能是一个事件驱动的架构[9],由下而上进行构建,并囊括各种子系统。因此,模型驱动和功能驱动的方式将会共存,系统能够较容易地加入新的节点,并能够处理意外(Multi-agent systems, B-ADSc, etc.). 在物联网中,一个事件信息很可能不是一个预先被决定的,有确定句法结构的消息,而是一种能够自我表达的内容:例如语义网[10] 。相应地,信息也不必要有着确定的协议来规范所有可能的内容,因为不可能存在一个“终极的规范”能够预测所有的信息内容。那种自上而下进行的标准化是静态的,无法适应网络动态的演化,因而也是不切实际的。在物联网上的信息应该是能够自我解释的,顺应一些标准,同时也能够演化那种标准。

子系统

物联网中并不是所有节点都必须运行在全球层面上,比如TCP/IP层。举例来讲,很多末端传感器和执行器没有运行TCP/IP协议栈的能力,它们通过ZigBee、现场总线等方式接入。这些设备通常也只有有限的地址翻译能力和信息解析能力,为了将这些设备接入物联网,需要某种代理设备和程序实现以下功能:在子网中用“当地语言”与设备通信;将“当地语言”和上层网络语言互译;补足设备欠缺的接入能力。因此该类代理设备也是物联网硬件的重要组成之一。 此外出于安全考虑,家庭、办公室、工厂等地方可能采用一个自治的物联网子网,与全球网有受限的交互。

定位技术

M2M

与互联网关系

物联网的核心和基础仍将是互联网,但互联网需要一系列技术升级才能满足物联网的需求,例如IPv6、Web_3.0。对于物联网与互联网的区别,可以大致梳理如下[11]: 其一,物联网与互联网的发展定位不同。据FNC的观点,互联网是全球性的信息系统,经由统一的地址逻辑规则使全球信息资源得以共享和交流。而据ITU的观点,物联网则是基于在各类日常用品中信息传感装置的嵌入,如射频识别、红外感应以及定位系统等信息技术,实现其与互联网的信息连接,从而将沟通从不同时间地点以及个人群体间的沟通互联,进一步地拓展到不同人与物以及物与物之间的沟通互联。因而,相比互联网中人与人的互动,物联网的定位更加强调在人与物之间实现互联。 其二,物联网比互联网具有更高的技术要求,且更具多样化。其出现这一情况的原因大抵包括以下两个方面:一是物联网不论在接入终端,抑或信息传递,都比互联网需要更高的技术要求,如感知层面的传感技术和传输层面的数据转化;二是相比互联网技术的相对成熟期,物联网却正处于发展初期,各种技术应用正在实现一个标准化的竞争过程,从而造成物联网技术的多样化发展格局。 其三,物联网比互联网在应有层面上需要更高的转化成本。互联网技术主要定位于人与人之间的信息沟通。这一定位是非常贴近生活需求的,是人们社会生活中的一种相对必要的日常花销。也就是说,互联网有着强大的刚性需求,较容易通过大规模的生产来降低技术的转化成本。同时,信息的虚拟性也在一定程度上加速着这一转化过程。相比之下,物联网在技术上却面临着更大的转化困境。暂不谈,将在所要连接的物品里面植入信息转化器需要多大的工程,物联网技术是智能生活的代名词,试问对于大众而言,智能生活与我们生活是如此息息相关吗?显然还没有达到这一程度,但手机和电脑的互联网功能却是一种生活的必须。甚至于,互联网技术对物联网的一些替代功能,在一定程度上,也会提升物联网技术的转化难度。 其四,物联网比互联网在发展前景上体现出更大的发展潜力。从Internet of Things的英文名称中,我们不难得出物联网“物物相连之网络”的本质。同时也能看到,这一技术不仅基于原有网络技术的成熟性应用,也体现出原有网络技术的延伸性发展,而这一发展定位也促使着物联网终端的更加多样化,感知的更加自动化,以及应用的更加智能化。此外,借助智能终端网络和应用程序之间连接的完成,物联网所蕴含的巨大市场潜力会逐步引爆。具体而言,智慧城市、环境检测、智慧商务、智能家居、安全与监控以及远程医疗保健等都将成为物联网发展的市场引爆点。 引用葛淑英和郑潇萌的在《物联网与互联网的比较分析》,我们可以从下面的表格中更加具体而清晰地看到物联网与互联网的差异[12]

对比类型 物联网 互联网
通信主体 人与物、物与物 人与人
有无时空限制
网络架构 非常复杂 分布式
承载网 更为先进的分组数据网 IP网络
涉及的技术 非常多
网络终端 任何能想到的物品 电脑、智能手机等
服务 实物 虚拟性
参与主体 目前主要是企业 个人、企业、组织

总而言之,物联网是未来实现智能生活的核心支柱,它的发展尽管面临着诸多困难和问题,但也正是这些困难与问题的存在,不断地彰显着这项工程的价值与伟大。可以预见,在不久的将来,当一切物品都能实现智能连接,我们的生活将真正迈入“按需分配”的世界。

发展动态

中国大陆

物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用。系统铺设了3万多个传感节点,覆盖了地面、栅栏和低空探测,可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。上海世博会向中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心采购了一系列微纳传感器产品。济南园博园园区所有的功能性照明都采用了ZigBee无线技术达成的无线路灯控制。 但以上应用缺乏对全网的开放性,信息交换参照预先规定的封闭协议,而不是语义式的可扩展协议,因而称为物联网子网更为合适。

参考资料

  1. 1.0 1.1 刘云浩 编. 物联网导论. 北京: 科学出版社. 2010-12: 4. ISBN 9787030292537 (简体中文).
  2. 2.0 2.1 Luigi Atzori, Antonio Iera, Giacomo Morabito. The Internet of Things: A survey (PDF). Computer Networks. 2010.
  3. ^ Dan Brickley et al., c. 2001
  4. ^ Waldner, Jean-Baptiste. Nanocomputers and Swarm Intelligence. London: ISTE. 2008: p227–p231. ISBN 1-84704-002-0.
  5. ^ http://www.gs1.org/gsmp/kc/epcglobal/epcis
  6. ^ Miles, Stephen B.. RFID Technology and Applications. London: Cambridge University Press. 2011: 6–8. ISBN 978-0-521-16961-5.
  7. ^ Uckelmann, Dieter; Isenberg, Marc-André; Teucke, Michael. An integrative approach on Autonomous Control and the Internet of Things//In Ranasinghe, Damith; Sheng, Quan; Zeadally, Sherali. Unique Radio Innovation for the 21st Century: Building Scalable and Global RFID Networks. Berlin, Germany: Springer. 2010: 163–181 [28 April 2011].ISBN 978-3-642-03461-9. 已忽略文本“author1-link吗” (帮助)
  8. ^ Living with Internet of Things, The Emergence of Embedded Intelligence (CPSCom-11). Bin Guo. [6 September 2011].
  9. ^ Philippe GAUTIER, « RFID et acquisition de données évènementielles : retours d’expérience chez Bénédicta », pages 94 à 96, Systèmes d’Information et Management – revue trimestrielle N°2 Vol. 12, 2007, ISSN 1260-4984 / ISBN 978-2-7472-1290-8, éditions ESKA. [1]
  10. ^ “3 questions to Philippe GAUTIER, by David Fayon, march 2010”
  11. ^ [1]郭育良,贾敬宇.物联网与互联网的比较研究[J].现代电信科技,2011,04:6-9.[2]丁波涛.物联网与互联网有何不同[J].青年记者,2010,10:59.[3]杨烨.浅谈物联网与互联网[J].网络与信息,2012,05:38.
  12. ^ 葛淑英,郑潇萌.物联网与互联网的比较分析[J].商,2012,21:133.

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