淺談物聯網---未來信息時代的「神經系統」

利益相關：清華計算機大類七字班萌新一枚，對物聯網，人工智慧等IT前沿技術有興趣，但是了解程度並不算深。這篇文章是由我的作業報告之一修改而成，也是我第一次發文章，請諸位dalao指正。

由這張圖可以看出，近幾年世界入網設備數在不斷增加，其中，增長最快，佔比最大的，是物聯網設備。根據麥特卡爾夫定律，網路價值和入網節點的平方成正比。那麼，由此觀之，物聯網有創造大量的價值，成為未來熱點的巨大潛力。因此，我在此寫一篇關於物聯網的簡單報告，來表達我對物聯網核心技術，發展趨勢，應用前景的理解。

一：簡述物聯網的定義和發展史

物聯網，顧名思義，就是把一切物品連入互聯網，進行信息的交互。以我們學校的智能洗衣機為例，每台洗衣機都會被連入互聯網。一方面，它可以通過感測器等裝置獲取自身各部分的工作狀態，並將其傳入網路。這樣，我們就可以查看洗衣機的工作狀態和洗衣模式，維修人員也可以知道洗衣機各部位是否壞了，來進行及時修復。另一方面，我們也可以通過網路向洗衣機發送指令，來讓它「開始洗衣」。

物聯網有悠久的歷史，而在本世紀，尤其是最近幾年，為世界各國所關注，成為熱點（以下內容摘自百度百科「物聯網」詞條）。

物聯網可以追溯至70年代的感測器網路。

1999年美國麻省理工學院（MIT）的Kevin Ash-ton教授首次提出物聯網的概念。

早在2004年日本總務省就提出u-Japan計劃發展物聯網技術。

2009年2月24日，IBM大中華區首席執行官錢大群公布了名為「智慧的地球」的最新策略，得到美國各界的高度關注。

德國工業4.0和中國製造2025戰略中，物聯網都是核心技術。

二：簡單介紹我對物聯網核心技術的理解

物聯網，大概就是用感測器為主的方式獲取萬物的信息，再通過特定的通信方式將數據傳輸至互聯網。你可以處理分析這些數據，也可以遠程通過網路對萬物發號施令。

因此，我將物聯網的核心技術分為三部分：

1：嵌入式技術（感測器和網路模塊）

為了獲取更多更有用的數據，你需要更小，更精密，更耐用，成本和維護費用更低的感測器。

同時，你也需要將感測器接入網路。一種方法是感測器直接互聯，形成M2M的分散式網路。

2：通信技術：

① ：有線通信：主要有串口，USB通信等幾種形式。這種連接方式不方便，但是耗電量低，適用於較近且數據傳輸頻繁的元件之間

② ：老牌通信技術

藍牙技術：一種歷史悠久的短距離通信技術，已經廣泛用於智能家居等短距離通信場景之中。它還能用於短距離室內定位。然而藍牙模塊太費電。。。。。。

Zigbee技術：這是一種短距離低功耗的通信技術，相比藍牙，他低功耗，低複雜度，低成本，高安全性的優點受很多人青睞。同時，它能夠進行多跳（在室外場景中，常常需要長距離數據傳輸，而數據傳輸距離有限，而傳輸距離太長的話耗能太大。而數據在傳輸的時候，如果能藉助其他節點進行中轉，就能解決這個問題，這就是多跳）

當然，它數據傳輸較慢。

WIFI：

可以看作是有線區域網的短距離無線延伸，只需要路由器即可聯網，成本低，適合智能家居這種短距離，連入設備眾多的場景。當下WiFi還是室內定位的主要技術

③ 新興技術：

Lora：

長距離，低功耗，低成本的新興技術

NB-IoT：

一方面傳播遠，穿牆能力強。另一方面耗電少，電池能待機2-3年，在ofo小黃車得到應用。

藍牙5.0：2016年末最新發布的藍牙最新標準，兼具低能耗，高速度，支持多跳的優點。

藍牙5.0和NB-IoT被業界認為有望作為物聯網的通訊基礎。

3：網路及移動端技術

設備連入互聯網之後，你仍然需要像對待傳統終端一樣，對其進行數據交互等操作。值得一提的是，一方面，物聯網使得數據量大大增加，這就會更加考驗網路的數據交互能力。另一方面，物聯網節點遠多於移動端，而且它們很多都是實體設備，一旦失控會對人類造成更大的威脅，因此網路安全形勢很有可能會更加嚴峻。

速度與激情8描繪的自動駕駛汽車被黑客控制後的可怕場景

4：人工智慧+大數據的數據處理技術

物聯網帶來了大量數據，那麼如何有效應用這些數據，從而得到規律和趨勢，以做出最佳決策指導人們生產生活，就成了一個問題。而大數據和當下人工智慧的核心技術--機器學習，則無疑是解決這個問題，讓物聯網發揮最大價值的利器。而物聯網的大量數據，也將無疑促進AI的發展。

5：當下物聯網存在的問題

1：供電問題：當前物聯網常用的嵌入式元件，以及藍牙模塊，耗電量不少，而缺乏有效的發電方式（太陽能面積太小而且受天氣影響）。可行的解決方式一是「節流」，選擇耗電量更少的通信方式，降低感測器耗電量（量子反常霍爾效應沒準有用武之地）。二是「開源」，現在從電磁信號中「偷電」的技術已經出現。而iphoneX的無線充電技術一旦成熟普及，也能有不小幫助。

2：成本問題：想讓物聯網密度更高應用更廣泛，就需要更小更精密的嵌入式元件。而當下這些元件成本不低。只有降低這些元件的成本，或者找到更有效的盈利模式，才能讓物聯網更加普及。

三：簡單介紹我對物聯網應用前景的理解

1：智能家居

一項新技術最直觀的體現，就是它對我們生活方式的改變。現在，智能家居已經開始流行，掃地機器人，智能洗衣機（我們學校就有），尋物裝置都是很好的體現。隨著機器人技術，模式識別與自然語言處理技術的發展，我想，未來實現真正輕鬆智能的家居系統並不是夢。

2：智能化工農業生產

試想一下，如果農業灌溉施肥不再是大規模，無差別的進行，而是在通過物聯網技術收集土壤的水分，鹽鹼度等數據之後，精準進行，那麼我們會節省多少水肥，減少多少環境問題！如果機器能主動發現自身故障，即時維修，該減少多少損失！智能化工農業生產，是未來的重要發展方向！

3：智慧人體

現在非常實用的運動手環，就是這種技術的一種體現。假如能在人體的各個部位—不只是手腕，都安裝上微型的感測設備，來及時檢測身體狀況，這樣人們就能在病情惡化之前及時治療，及時改善飲食運動作息習慣，活的更加健康！

4：個性化定製

現在的工業生產，都是標準化，大批量生產。以衣服為例，工廠只是生產那些特定尺碼的衣服，這就讓消費者的選擇十分有限，而且相當多的消費者找不到合適的尺碼。而有了物聯網，事情就不一樣了。工廠可以通過網路收集每名消費者的各項信息和愛好，把「臭味相投」的消費者的需求集中在一起批量生產。也可以利用網路即時修改機器的工作參數，讓每台標準化機器生產個性化產品，達到「定製」的目的。

5：與大數據，人工智慧技術的結合

大數據和人工智慧技術能有效處理物聯網帶來的海量數據，物聯網的更多數據也會讓AI經過機器學習變得更強！二者結合，有創造大量經濟，社會價值的潛力！

以物聯網技術為代表的一系列技術，正在引領第四次工業革命的步伐。從歷史的經驗教訓看，落後就會挨打，緊跟時代潮流才能成功。中國要想「彎道超車」，實現偉大復興的夢想，就必須緊跟時代潮流，大力發展物聯網這種新興，有巨大潛在價值的技術。

-----部分資料來源：百度百科「物聯網」，「Zigbee」，「NB-IoT」詞條

知乎「物聯網」專欄

http://www.cnblogs.com/legahero/p/IOT.html

博客：常見的物聯網通信方式

感謝徐京傲學長提供的寶貴意見！

推薦參考書：《從互聯到新工業革命》，清華大學出版社出版，劉雲浩教授作。

從互聯到新工業革命全文閱讀_從互聯到新工業革命免費閱讀_百度閱讀

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