物聯網和生物聯網(轉載)
Francis daCosta在《Rethinking the Internet of Things》一書中提出,大自然是物聯網最好的導師。要設計出高效率的物聯網,必須先研究生物(包括動物和植物)是如何聯網的。
作者認為,現存的人造技術系統中,沒有一個系統能夠在規模上與即將到來的物聯網相比擬,因此,若想為IoT系統尋找導師和效仿的榜樣,必須將眼光投向大自然,因為那裡有很多包含了數不清的成員的系統正以不同的方式交流信息。很顯然,只有自然世界中的物種群體構成的系統——群居的昆蟲、花粉的傳播、幼蟲形態的下一代的散播,等等——才能在如此大的範圍內實現真正的效率和優化。
自然系統和新興物聯網的最大相似之處是規模。自然系統是真正的大規模系統:不計其數的個體成員活動著、交流著,構成了或者由單一物種組成的群體,或者由許多物種組成的生態圈。無數的可視信號、聲音信號和化學信號被廣播和接收解讀;花粉等生殖配子藉助風和水流散播到廣闊的區域,與區域內的其它個體成員互動。同種或者異種生物的龐大群體都在有意無意地分享危險或者食物資源的信息。
這些自然系統內部的交流看上去不受集中控制,也不存在任何複雜的協議或者重傳機制。自然進化已經讓這些物種獲得了高效率交流的能力。那麼,到底是什麼特質讓這些包括了海量成員的自然系統能夠實現「聯網」呢?
自然系統最顯著的特徵之一是其個體都是獨立地發起、接受信息交流,獨立地處理信息。即便是看上去高度組織化的群體,比如蜂群和蟻群,其個體成員實際上也是獨立決策。因為所有的個體成員都是基於簡單的演算法(通常是二叉樹決策方式)做選擇,因此總體上,群體的行動效率與集中控制不相上下。
更讓人驚嘆的是,自然界中的許多物種的大腦的有效「計算能力」非常有限。然而,它們卻能夠對刺激做出反應、交流危險信息、廣播生殖配子準備就緒的信號,以及執行其它對物種生存至關重要的任務。在自然系統的運作模型中,個體的簡單能力正好匹配目標有限的交流方式。
同樣地,物聯網中的絕大多數終端設備可能(事實上必須)也是非常簡單和有自主能力,因為讓這數十億設備負擔高規格的計算能力和存儲空間,以及複雜的協議,在經濟上和架構上都是不可行的。一旦通電,這些設備必須立刻開始收發數據,而不是慢吞吞地先完成配置、管理和其它交互操作。有趣的是,有些群居昆蟲也是這種方式:個體一旦轉變為成年形態,就一秒鐘也不耽擱地開始看護附近的幼蟲。沒有個體的這種自主能力和獨立性,自然物種的規模就不會增長——物聯網也是如此。
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