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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。
2010年3月5日,在十一届全国人大三次会议上,国务院总理温家宝作政府工作报告时指出,2010年要“积极推进新能源汽车、三网融合取得实质性进展,加快物联网的研发应用”。
温总理的这段讲话表明物联网进入了我国最高决策层的视野,也被称为是“引爆”了中国物联网的标志性事件。2010年物联网进入了人代会的政府工作报告,中国的“物联网元年”由此开始了。
而早在2009年8月,温家宝总理在江苏无锡访问微纳传感器研发中心时即指出:“在国家重大科技专项中,加快推进传感网发展,尽快建立中国的传感信息中心,或者叫‘感知中国’中心”。
有专家估计,到2020年世界上“物-物”互联的业务,跟人与人通信的业务相比,将达到30比1,因此物联网是IT产业寄予厚望的新时代。
亦有专家预测10年内物联网就可能大规模普及,发展成为上万亿规模的高科技市场。届时,在个人健康、交通控制、环境保护、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理等几乎所有领域,物联网都将发挥作用。有专家表示,只需三到五年时间,物联网就会全面进入人们的生活,改变人们的生活方式。
“智慧地球”受各方重视
“物联网”概念的问世,打破了之前人们的传统思维。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。
而“物联网”的基础RFID技术,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。
值得注意的是,目前我国产业界对“物联网”热潮却比较冷静,所以在讨论或争论中,无论是内容还是参与者多集中在技术层面。而物流的应用驱动可以概括为“物联网促进物流智能化”。
这里包含三个基本要点:一是如何部署更加广泛、及时、准确的信息采集技术,如射频识别(RFID)、各类传感器、地理定位系统、视频采集系统等;二是如何把这些信息实现互联互通,既满足专用的要求,也能实现方便的开放和共享;三是信息如何管理、加工、应用,解决各种现实问题,把虚拟世界的信息转化到实体世界的应用中来,在物流领域来看,物联网只是技术手段,目标是物流的智能化。
而回顾历史可知,二战后,美国在经济上一度并不特别强大,但是到了上世纪90年代,美国的信息高速公路计划,不但是政府进行投资,并在产业政策上给予了很多支持,导致美国的信息产业高速度发展,现在全世界基于PC和互联网的信息产业完全控制在美国人手中,不但获得了巨大利益,甚至政治利益、文化的传播、价值观的传播都起了巨大作用。
在相当长时期内,物联网的概念还只是在技术界受到关注,情况的变化出现在奥巴马就任美国总统后。2009年初,奥巴马与美国工商业领袖举行了一次会议,在此次会议上,IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球”的概念,并建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。从此物联网的概念进入了国家的战略层,世界各国也纷纷效仿,提出相应的战略对策,加速占领这一战略制高点。
“物联网”的应用难题
在发展物联网的进程中会存在许许多多的困难,在采集信息、互联互通、智能应用三个环节中,各有其主要矛盾。
首先在采集信息的环节中,一般认为技术标准和投资成本是主要矛盾,这方面技术界有较多的发言权,也是目前讨论最多的部分。但是从应用角度来看,成本和标准在特定的应用目标面前可能都不是问题。
其次在互联互通的环节中碰到的矛盾是具有挑战性的,即在信息的整合中既要满足开放性要求,是各种信息很方便、成本很低地互联互通,又要满足安全性要求,这样才能用于商务、管理、控制,也就是要解决好专网与公网的关系。
物联网必须身兼二职,作为公网具有交换信息,互联互通的职能,开放、低成本、便利为方向;作为专网是为特定功能服务的,要安全,要固化管理职能,要体现所有者的目标。处理开放性和安全性之间的矛盾,在以往的互联网应用实践中已经有过许多探索,大体上会涉及技术和管理两个方面。但是物联网的引入,提高了问题的复杂性,主要是冲击了公共服务与商业服务的边界。
在射频识别系统中,标签有可能预先被嵌入任何物品中,比如人们的日常生活物品中,但由于该物品(比如衣物)的拥有者,不一定能够觉察该物品预先已嵌入有电子标签以及自身可能不受控制地被扫描、定位和追踪,这势必会使个人的隐私问题受到侵犯。
因此,如何确保标签物的拥有者个人隐私不受侵犯便成为射频识别技术以至物联网推广的关键问题。而且,这不仅仅是一个技术问题,还涉及到政治和法律问题。而造成侵犯个人隐私问题的关键在于射频识别标签的基本功能:任意一个标签的标识(ID)或识别码都能在远程被任意的扫描,且标签自动地,不加区别地回应阅读器的指令并将其所存储的信息传输给阅读器。必须在技术和法律层面取得突破。
最后在智能应用环节,情况更为复杂,难度更大,并因为在三个环节中处在核心的位置,应用的部署和发展会直接影响到采集信息技术、互联互通的解决方案的发展轨迹。所以有必要单独加以说明,这样有利于把应用研究放在驱动力的位置上来,有利于改变目前产业界的旁观态度,把物联网的发展战略实实在在地推进起来。
所幸物联网的应用不仅仅是一个概念而已,它已经在我国很多领域有运用。
比如,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。ZigBee无线路灯照明节能环保技术的应用是此次世博园中的一大亮点。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。
至2009年8月,仅浦东机场直接采购传感网产品金额为4000多万元,加上配件共5000万元。若全国近200家民用机场如果都加装防入侵系统,将产生了上百亿的市场规模,市场容量非常可观。
着重关注数据中心
在‘物联网’产业的未来发展中,信息,尤其是原始数据,是非常宝贵的财富,是新增长方式的重要资源,物流业要想抓住‘物联网’时代商机,就必须关注数据中心的价值。
何谓数据中心?数据中心是物联网时代智能的主要特征,“物联网”时代的“智能”应该是基于网络的,或者说是依托“基于网络的集中式数据处理和服务中心”的。
而“集中”的特点,可以用一个比喻来说明,智能的网络可想象为“神经网”,可分为功能简单的“末梢”、功能复杂的“中枢”和连接两端的网络三部分。
末梢相当于传感器、RFID等采集信息的网络;“中枢”相当于集中式数据处理和服务的中心,把采集的信息经过复杂的深加工,再反馈到系统的各部分,作出协调、优化的应对措施,这是基于网络的智能发展趋势。这样的“智能”不同于“傻瓜相机”式的独立智能解决方案,而一定要基于网络和集中的数据处理和服务中心,简称数据中心。
“物联网”发展有三个层次:一是如何部署更加广泛、及时、准确的信息采集技术,如射频识别(RFID)、各类传感器、地理定位系统、视频采集系统等;二是如何把这些信息实现互联互通,既满足专用的要求,也能实现方便地开放和共享;三是信息如何管理、加工、应用,解决各种现实问题,把虚拟世界的信息,转化到实体世界的应用中来。而数据中心的建立,就是第三个层次的事情。
而基于此,中国政府将采取四大措施支持物联网技术创新与应用。首先是突破物联网关键核心技术,实现科技创新。同时结合物联网特点,在突破关键共性技术时,研发和推广应用技术,加强行业和领域物联网技术解决方案的研发和公共服务平台建设,以应用技术为支撑突破应用创新。
其次是制订中国物联网发展规划,全面布局。重点发展高端传感器、MEMS、智能传感器和传感器网节点、传感器网关;超高频RFID、有源RFID和RFID中间件产业等,重点发展物联网相关终端和设备以及软件和信息服务。
再次是推动典型物联网应用示范,带动发展。通过应用引导和技术研发的互动式发展,带动物联网的产业发展。重点建设传感网在公众服务与重点行业的典型应用示范工程,确立以应用带动产业的发展模式,消除制约传感网规模发展的瓶颈。
最后是加强物联网国际国内标准制定、实施和应用。做好顶层设计,满足产业需要,形成技术创新、标准和知识产权协调互动机制。面向重点业务应用,加强关键技术的研究,建设标准验证、测试和仿真等标准服务平台。积极参与国际标准制定,整合国内研究力量形成合力,推动国内自主创新研究成果推向国际。
中国“同发”优势
2009年10月24日,在中国第四届中国民营科技企业博览会上,西安优势微电子公司宣布:中国的第一颗物联网的中国芯——“唐芯一号”芯片研制成功,中国已经攻克了物联网的核心技术。
“唐芯一号”芯片是一颗2.4G超低功耗射频可编程片上系统PSoC,可以满足各种条件下无线传感网、无线个域网、有源RFID等物联网应用的特殊需要,为我国的“物联网”产业的发展奠定了基础。
与计算机、互联网产业不同,中国在‘物联网’领域享有国际话语权。 目前,我国的无线通信网络已经覆盖了城乡,从繁华的城市到偏僻的农村,从海岛到珠穆朗玛峰,到处都有无线网络的覆盖。
无线网络是实现“物联网”必不可少的基础设施,安置在动物、植物、机器和物品上的电子介质产生的数字信号可随时随地通过无处不在的无线网络传送出去。“云计算”技术的运用,使数以亿计的各类物品的实时动态管理变得可能。
而在“物联网”这个全新产业中,我国的技术研发水平处于世界前列,具有重大的影响力。中科院早在1999年就启动了传感网研究,与其它国家相比具有同发优势。该院组成了2000多人的团队,先后投入数亿元,在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机、移动基站等方面取得重大进展,目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。在世界传感网领域,中国与德国、美国、韩国一起,成为国际标准制定的主导国之一。
业内专家表示,掌握“物联网”的世界话语权,不仅仅体现在技术领先,更在于我国是世界上少数能实现产业化的国家之一。这使我国在信息技术领域迎头赶上甚至占领产业价值链的高端成为可能。(作者系浙江交通职业技术学院运管分院教师)
2010年3月5日,在十一届全国人大三次会议上,国务院总理温家宝作政府工作报告时指出,2010年要“积极推进新能源汽车、三网融合取得实质性进展,加快物联网的研发应用”。
温总理的这段讲话表明物联网进入了我国最高决策层的视野,也被称为是“引爆”了中国物联网的标志性事件。2010年物联网进入了人代会的政府工作报告,中国的“物联网元年”由此开始了。
而早在2009年8月,温家宝总理在江苏无锡访问微纳传感器研发中心时即指出:“在国家重大科技专项中,加快推进传感网发展,尽快建立中国的传感信息中心,或者叫‘感知中国’中心”。
有专家估计,到2020年世界上“物-物”互联的业务,跟人与人通信的业务相比,将达到30比1,因此物联网是IT产业寄予厚望的新时代。
亦有专家预测10年内物联网就可能大规模普及,发展成为上万亿规模的高科技市场。届时,在个人健康、交通控制、环境保护、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理等几乎所有领域,物联网都将发挥作用。有专家表示,只需三到五年时间,物联网就会全面进入人们的生活,改变人们的生活方式。
“智慧地球”受各方重视
“物联网”概念的问世,打破了之前人们的传统思维。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。
而“物联网”的基础RFID技术,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。
值得注意的是,目前我国产业界对“物联网”热潮却比较冷静,所以在讨论或争论中,无论是内容还是参与者多集中在技术层面。而物流的应用驱动可以概括为“物联网促进物流智能化”。
这里包含三个基本要点:一是如何部署更加广泛、及时、准确的信息采集技术,如射频识别(RFID)、各类传感器、地理定位系统、视频采集系统等;二是如何把这些信息实现互联互通,既满足专用的要求,也能实现方便的开放和共享;三是信息如何管理、加工、应用,解决各种现实问题,把虚拟世界的信息转化到实体世界的应用中来,在物流领域来看,物联网只是技术手段,目标是物流的智能化。
而回顾历史可知,二战后,美国在经济上一度并不特别强大,但是到了上世纪90年代,美国的信息高速公路计划,不但是政府进行投资,并在产业政策上给予了很多支持,导致美国的信息产业高速度发展,现在全世界基于PC和互联网的信息产业完全控制在美国人手中,不但获得了巨大利益,甚至政治利益、文化的传播、价值观的传播都起了巨大作用。
在相当长时期内,物联网的概念还只是在技术界受到关注,情况的变化出现在奥巴马就任美国总统后。2009年初,奥巴马与美国工商业领袖举行了一次会议,在此次会议上,IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球”的概念,并建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。从此物联网的概念进入了国家的战略层,世界各国也纷纷效仿,提出相应的战略对策,加速占领这一战略制高点。
“物联网”的应用难题
在发展物联网的进程中会存在许许多多的困难,在采集信息、互联互通、智能应用三个环节中,各有其主要矛盾。
首先在采集信息的环节中,一般认为技术标准和投资成本是主要矛盾,这方面技术界有较多的发言权,也是目前讨论最多的部分。但是从应用角度来看,成本和标准在特定的应用目标面前可能都不是问题。
其次在互联互通的环节中碰到的矛盾是具有挑战性的,即在信息的整合中既要满足开放性要求,是各种信息很方便、成本很低地互联互通,又要满足安全性要求,这样才能用于商务、管理、控制,也就是要解决好专网与公网的关系。
物联网必须身兼二职,作为公网具有交换信息,互联互通的职能,开放、低成本、便利为方向;作为专网是为特定功能服务的,要安全,要固化管理职能,要体现所有者的目标。处理开放性和安全性之间的矛盾,在以往的互联网应用实践中已经有过许多探索,大体上会涉及技术和管理两个方面。但是物联网的引入,提高了问题的复杂性,主要是冲击了公共服务与商业服务的边界。
在射频识别系统中,标签有可能预先被嵌入任何物品中,比如人们的日常生活物品中,但由于该物品(比如衣物)的拥有者,不一定能够觉察该物品预先已嵌入有电子标签以及自身可能不受控制地被扫描、定位和追踪,这势必会使个人的隐私问题受到侵犯。
因此,如何确保标签物的拥有者个人隐私不受侵犯便成为射频识别技术以至物联网推广的关键问题。而且,这不仅仅是一个技术问题,还涉及到政治和法律问题。而造成侵犯个人隐私问题的关键在于射频识别标签的基本功能:任意一个标签的标识(ID)或识别码都能在远程被任意的扫描,且标签自动地,不加区别地回应阅读器的指令并将其所存储的信息传输给阅读器。必须在技术和法律层面取得突破。
最后在智能应用环节,情况更为复杂,难度更大,并因为在三个环节中处在核心的位置,应用的部署和发展会直接影响到采集信息技术、互联互通的解决方案的发展轨迹。所以有必要单独加以说明,这样有利于把应用研究放在驱动力的位置上来,有利于改变目前产业界的旁观态度,把物联网的发展战略实实在在地推进起来。
所幸物联网的应用不仅仅是一个概念而已,它已经在我国很多领域有运用。
比如,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。ZigBee无线路灯照明节能环保技术的应用是此次世博园中的一大亮点。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。
至2009年8月,仅浦东机场直接采购传感网产品金额为4000多万元,加上配件共5000万元。若全国近200家民用机场如果都加装防入侵系统,将产生了上百亿的市场规模,市场容量非常可观。
着重关注数据中心
在‘物联网’产业的未来发展中,信息,尤其是原始数据,是非常宝贵的财富,是新增长方式的重要资源,物流业要想抓住‘物联网’时代商机,就必须关注数据中心的价值。
何谓数据中心?数据中心是物联网时代智能的主要特征,“物联网”时代的“智能”应该是基于网络的,或者说是依托“基于网络的集中式数据处理和服务中心”的。
而“集中”的特点,可以用一个比喻来说明,智能的网络可想象为“神经网”,可分为功能简单的“末梢”、功能复杂的“中枢”和连接两端的网络三部分。
末梢相当于传感器、RFID等采集信息的网络;“中枢”相当于集中式数据处理和服务的中心,把采集的信息经过复杂的深加工,再反馈到系统的各部分,作出协调、优化的应对措施,这是基于网络的智能发展趋势。这样的“智能”不同于“傻瓜相机”式的独立智能解决方案,而一定要基于网络和集中的数据处理和服务中心,简称数据中心。
“物联网”发展有三个层次:一是如何部署更加广泛、及时、准确的信息采集技术,如射频识别(RFID)、各类传感器、地理定位系统、视频采集系统等;二是如何把这些信息实现互联互通,既满足专用的要求,也能实现方便地开放和共享;三是信息如何管理、加工、应用,解决各种现实问题,把虚拟世界的信息,转化到实体世界的应用中来。而数据中心的建立,就是第三个层次的事情。
而基于此,中国政府将采取四大措施支持物联网技术创新与应用。首先是突破物联网关键核心技术,实现科技创新。同时结合物联网特点,在突破关键共性技术时,研发和推广应用技术,加强行业和领域物联网技术解决方案的研发和公共服务平台建设,以应用技术为支撑突破应用创新。
其次是制订中国物联网发展规划,全面布局。重点发展高端传感器、MEMS、智能传感器和传感器网节点、传感器网关;超高频RFID、有源RFID和RFID中间件产业等,重点发展物联网相关终端和设备以及软件和信息服务。
再次是推动典型物联网应用示范,带动发展。通过应用引导和技术研发的互动式发展,带动物联网的产业发展。重点建设传感网在公众服务与重点行业的典型应用示范工程,确立以应用带动产业的发展模式,消除制约传感网规模发展的瓶颈。
最后是加强物联网国际国内标准制定、实施和应用。做好顶层设计,满足产业需要,形成技术创新、标准和知识产权协调互动机制。面向重点业务应用,加强关键技术的研究,建设标准验证、测试和仿真等标准服务平台。积极参与国际标准制定,整合国内研究力量形成合力,推动国内自主创新研究成果推向国际。
中国“同发”优势
2009年10月24日,在中国第四届中国民营科技企业博览会上,西安优势微电子公司宣布:中国的第一颗物联网的中国芯——“唐芯一号”芯片研制成功,中国已经攻克了物联网的核心技术。
“唐芯一号”芯片是一颗2.4G超低功耗射频可编程片上系统PSoC,可以满足各种条件下无线传感网、无线个域网、有源RFID等物联网应用的特殊需要,为我国的“物联网”产业的发展奠定了基础。
与计算机、互联网产业不同,中国在‘物联网’领域享有国际话语权。 目前,我国的无线通信网络已经覆盖了城乡,从繁华的城市到偏僻的农村,从海岛到珠穆朗玛峰,到处都有无线网络的覆盖。
无线网络是实现“物联网”必不可少的基础设施,安置在动物、植物、机器和物品上的电子介质产生的数字信号可随时随地通过无处不在的无线网络传送出去。“云计算”技术的运用,使数以亿计的各类物品的实时动态管理变得可能。
而在“物联网”这个全新产业中,我国的技术研发水平处于世界前列,具有重大的影响力。中科院早在1999年就启动了传感网研究,与其它国家相比具有同发优势。该院组成了2000多人的团队,先后投入数亿元,在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机、移动基站等方面取得重大进展,目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。在世界传感网领域,中国与德国、美国、韩国一起,成为国际标准制定的主导国之一。
业内专家表示,掌握“物联网”的世界话语权,不仅仅体现在技术领先,更在于我国是世界上少数能实现产业化的国家之一。这使我国在信息技术领域迎头赶上甚至占领产业价值链的高端成为可能。(作者系浙江交通职业技术学院运管分院教师)