物联网技术的发展使互联网时代“人与人”之间的网络逐渐演变成“物与物”之间的网络,网络规模不断扩大。物联网时代大量部署使用的传感器设备,使无论是人类还是机器都能够越来越精确地感知城市周围环境的变化并及时做出反馈。
人们普遍认为,物联网最早是由麻省理工学院Ashton教授于1999年提出的。其定义是:通过射频识别(RFID)、全球定位系统等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品通过物联网域名相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。此设想有两层意思:第一,物联网的核心和基础是互联网,是在互联网基础上延伸和扩展的网络;第二,物联网用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间,并进行信息交换和通信。
物联网(Internet of Things,IoT)的本质是将各种嵌入式单片机相连,而这一概念将无线连接和各类智能传感器结合,并搭配低功耗的微控制器实现设备成本更低、方式更简单的联网。
目前国内外对物联网的定义仍然存在争议,但从物联网的本质来看,物联网是“在互联网概念的基础上,将各种物体上传感器抓取的数据,按约定协议与互联网相连接,并进行信息交换和通信,以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理”的一种网络概念。
在业界,物联网被认为大致有3个层次,底层是用来感知数据的感知层,第二层是数据传输的网络层,最高层则是应用层。
(1)感知层。感知层主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据,包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。
(2)网络层。网络层实现更加广泛的互联功能,能够把感知到的信息无障碍、高可靠、高安全地进行传送,需要传感器网络(简称传感网)与移动通信技术、互联网技术融合。经过十余年的快速发展,移动通信、互联网等技术已比较成熟,基本能够满足物联网数据传输的需要。
(3)应用层。应用层主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。其中,应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通;应用服务子层包括智能交通、智慧医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业应用。
综上所述,物联网的核心是物与物及人与物之间的信息交互,是现代信息技术发展到一定阶段后,才出现的一种聚合性、系统性的创新应用与发展,其基本特征可以概括为3个方面。
(1)全面感知,利用RFID设备、传感器、二维码等随时获取物体的信息。
(2)可靠传递,通过各种电信网络与互联网的融合进行信息传递。
(3)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,对事物实施智能化的控制。
1995年比尔·盖茨在《未来之路》一书中首次提出“物—物”相连的概念雏形。
在1999年召开的移动计算和网络国际会议上,麻省理工学院Ashton教授在研究RFID(射频识别)技术时首次提出物联网概念,物联网由此产生。
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》,引用了“物联网”的概念。该报告指出,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,都可以通过互联网主动进行交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。根据ITU的描述,在物联网时代,通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器,人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度,从任何时间、任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。
2008年11月初,在纽约召开的外国关系理事会上,IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球”构想,其中物联网成为“智慧地球”不可或缺的一部分。
2009年1月28日,奥巴马就职演讲后与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”,并对“智慧地球”构想提出积极回应。2009年,美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点,将物联网正式列入美国国家级发展战略。
2009年8月7日,温家宝总理在视察无锡物联网产业研究院时提出“感知中国”,从此物联网被正式列为我国五大战略性新兴产业之一,并被写入《政府工作报告》,自此在中国掀起了物联网建设热潮。
近年来,物联网的发展在经历概念驱动、示范应用引领之后,基于MEMS(微机电系统)技术的传感器、MCU(微控制器)、LPWAN(低功耗广域网)、云计算及云储存等技术的快速发展,物联网发展进入新的阶段。
(1)产业成熟度提升使物联网部署成本不断下降。相比10年前,全球物联网处理器价格下降98%,传感器价格下降54%,带宽价格下降97%,成本降低为物联网大规模部署提供了基础。
(2)联网技术不断突破。联网技术是物联网产业兴起的重要条件,在全球范围内LPWAN技术快速兴起并逐步商用,面向物联网广覆盖、低时延场景的5G技术标准化进程加速,同时工业以太网、LTE-V、短距离通信技术等相关通信技术也取得显著进展。
(3)数据处理技术与能力有明显提升。随着大数据整体技术体系的基本形成,信息提取、知识表现、机器学习等人工智能研究方法和应用技术发展迅速。大数据技术在物联网中的应用能够有效释放物联网数据的潜在价值。
(4)产业生态构建所需的关键能力加速成熟。云计算的成熟、开源软件的开发等有效降低了企业构建生态的门槛,推动全球范围内水平化物联网平台的兴起和物联网操作系统的进步。
随着信息社会的迅速发展,信息技术已经渗透各行各业及世界的每个角落,海量信息呈现爆发式增长,人类社会对互联网的依赖与日俱增,社会发展对信息技术的需求越来越大。随着物联网和“互联网+”时代的迅速发展,信息网络业仅仅以不断增加带宽和提高速率作为技术指标、以人际信息交互和传输作为功能目标已经很难满足社会新的发展需求;信息技术和信息产业正面临历史性转折和发展机遇,互联网开始进入后互联网阶段。
进入后互联网阶段的重要标志就是从“+互联网”向“互联网+”进行战略转移,物联网(Internet of Things,IoT)是促进“互联网+”发展的基础,物联网的技术思想在于利用互联网将世界上各种事物(包括物理的和虚拟的)连接起来,构建一个人、机、物之间信息实时动态交互的物联网环境,使客观世界甚至主观世界的事物都以拟人化的方式“主动上网”提供服务,进而实现服务智慧化(Smart Service)。物联网并不是一个具体的网络或技术,其核心内容应该表述为利用“泛在网络技术”满足“泛在服务需求”。
“互联网+”的发展重点在于利用物联网的技术思想向互联网的“末梢效应”及其“边缘价值”战略转移。“末梢效应”是指互联网对其所连接的其他相关产业所能产生的影响和发挥的作用;“边缘价值”则是指互联网自身价值以外,服务于其他行业所产生的间接价值和增值服务。物联网驱动“互联网+”产业的革命性变化就是信息产业将从以“信息传输”为中心向以“信息服务”为中心进行战略转移。
物联网驱动“互联网+”产业革命,在“互联网+”时代,我们的发展重点不应该在互联网本身,而应该在“+”的新领域。例如,“互联网+农业”是指智慧农业,是传统农业向智慧农业转移,它已经改变了我们对农业的定义和内涵。我们对现实世界和社会的认知将会发生本质的变化。
所以说,“互联网+”代表一种新的经济形态,是利用互联网驱动信息社会发展的物联网新型表现方式,即充分发挥互联网在生产要素配置中的优化和集成作用,将互联网的创新成果深度融合于经济社会各领域之中,提升实体经济的创新力和生产力,形成更加广泛的以互联网为基础设施和实现工具的经济发展新形态。从“实体经济+互联网”的信息化“物理变化”,到“互联网+实体经济”的智慧化“化学变化”,对“互联网+”的思考需要从为何“+”、“+”什么及如何“+”3个方面进行。
物联网驱动了“互联网+”产业从智能制造到智慧服务的转变。物联网的智慧服务包括智慧化生产制造和信息消费两个部分;“互联网+”解决方案的重点任务是建设满足智慧化生产制造的“智慧工厂”和满足智慧化信息消费的“智慧商店”。“互联网+”行动计划将带动新一代产业革命,“互联网+”时代智能制造和智慧服务两个轮子将一起转,顺应信息社会发展新的重大历史需求。
“互联网+”时代的物联网智慧服务产业正面临空前难得的发展机遇,物联网的技术体系和产业链已初步形成,但同时也面临来自信息安全方面的严峻挑战,信息安全已经成为制约物联网战略发展的瓶颈。物联网行业的信息安全包括面向网络的信息安全和面向用户的信息安全两个方面。以往我们把主要精力和重点都放在网络的信息安全上,以保证信息传输的安全;但未来面向物联网的发展趋势及“互联网+”的国家战略行动计划可能使物联网以用户为中心,重点考虑面向服务的信息安全,“互联网+”时代的信息安全也应该从以技术为中心(从技术的角度考虑网络安全及网络传输安全)向以用户为中心的信息服务安全进行战略转移。这就需要打造一个智慧服务产业的信息安全体系结构,驱动物联网信息安全和生产制造业信息服务的协同创新。物联网以服务为中心一方面是对服务的需求,另一方面是服务的提供,无论是服务的需求,还是服务的提供,都要智慧化。要保证这样的服务需求和服务提供的安全性,我们的信息安全应该从面向提供和需求的服务这两个方面来考虑,需要打造“互联网+”时代链状的物联网产业安全体系。