物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使社會更加智能

中國貿(mào)促會電子信息行業(yè)分會王喜文

物聯(lián)網(wǎng)是將現(xiàn)實(shí)世界與IT技術(shù)緊密結(jié)合的系統(tǒng)。通過1T技術(shù)源源不斷地

獲取從攝像頭等各種傳感器采集的現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)。同時，通過智能電網(wǎng)、智

能交通系統(tǒng)等各種社會根底設(shè)施系統(tǒng)，直接或間接的對人類在現(xiàn)實(shí)世界的活動

產(chǎn)生著影響。

一、物聯(lián)網(wǎng)概念層出不窮

IT技術(shù)與現(xiàn)實(shí)世界的融合，除了“物聯(lián)網(wǎng)”之外，還有其他單詞的表述。

例如，美國自然科學(xué)基金（NFS）早在2006年就召開了“CPS（cyberphysical

systems,信息物理系統(tǒng)）”工作組會議，探討CPS的可行性，并認(rèn)為CPS是美

國在未來世界保持競爭力的關(guān)鍵所在；IBM推出“SmartPlanet（智慧地球）”

愿景，介于傳感器推動IT技術(shù)與現(xiàn)實(shí)世界的融合；HP也推出了“CeNSE（the

CentralNervousSystemfortheEarth,地球中樞神經(jīng)系統(tǒng)）”的同樣概念。

IT行業(yè)不約而同地推出“物聯(lián)網(wǎng)”或者類似概念是因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的開展趨

勢既能夠滿足社會進(jìn)步的需求，也是一項(xiàng)極有前景的業(yè)務(wù)。

其實(shí)，IT技術(shù)與物理世界的結(jié)合并非是最近才開始的。飛機(jī)與汽車之中

實(shí)際上已經(jīng)嵌入了復(fù)雜出IT技術(shù)。一輛高端汽車之中有可能含有100多項(xiàng)IT

技術(shù)工藝。

那么為什么如今重新賦予“物聯(lián)網(wǎng)”概念而被備受關(guān)注呢？筆者認(rèn)為主要

有三大原因。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生的三大原因

首先，嵌入式系統(tǒng)的復(fù)雜度迅速加大，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式難以開發(fā)高質(zhì)量、

高穩(wěn)定性的系統(tǒng)。例如，據(jù)稱一架飛機(jī)中的嵌入式軟件大小超過了1000萬行

代碼。這樣的軟件如果出現(xiàn)缺陷，將引發(fā)沉重的事故。軟件的穩(wěn)定性是一方面,

在軟件與物理世界的互動中，嵌入式系統(tǒng)也難以滿足日益增多的需求c因而需

要新的技術(shù)體系，設(shè)計(jì)與開發(fā)穩(wěn)定性更高系統(tǒng)。

其次，IT技術(shù)并非僅僅用于一輛汽車或者一架飛機(jī)等單個“物”上，而

漸漸地演變?yōu)橐恍奥?lián)網(wǎng)”的社會根底設(shè)施的平臺。世界人口不斷增加，世界

不斷地向“平面化”開展。因此，社會系統(tǒng)的構(gòu)架也將錯綜復(fù)雜。環(huán)境、能源、

糧食、交通、經(jīng)濟(jì)、公共平安、醫(yī)療等都以某種形式與全世界的人類活動相關(guān)

聯(lián)，構(gòu)成極為復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，且在平安性、穩(wěn)定性、高效率方面要求較高，

尤其是環(huán)境與能源領(lǐng)域是全世界密切相關(guān)的課題。嵌入到社會系統(tǒng)中的IT技

術(shù)更加需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的補(bǔ)充與完善。

最后，近年來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜物聯(lián)網(wǎng)的其他相關(guān)技術(shù)也都得到了快速的開展。

尤其是，傳感器技術(shù)的開展日新月異，使得海量現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)能夠簡單地保存

到IT世界之中；云計(jì)算技術(shù)快速開展，為物聯(lián)網(wǎng)提供了一個對所采集的海量

現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、統(tǒng)計(jì)分析的根底設(shè)施平臺。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶給社會系統(tǒng)的變革

（一）智能電網(wǎng)

電網(wǎng)通過應(yīng)用IT技術(shù)，可以成為一個大幅提升效率的社會根底設(shè)施平臺。

尤其是未來風(fēng)力、太陽能等自然能源發(fā)電能夠并入電網(wǎng)。為了不浪費(fèi)這些不穩(wěn)

定電源，對其進(jìn)行優(yōu)化與控制，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就顯得尤為重要。例如，丹麥的

“EDISON工程”中，風(fēng)力發(fā)電站所產(chǎn)生的剩余電力可以臨時存儲于電動汽車

中，使得產(chǎn)生的電力可被更有效的利用。

（-）交通系統(tǒng)

道路交通領(lǐng)域通過應(yīng)用IT技術(shù)，有望對交通領(lǐng)域的社會制度造成較大變

革。倫敦、斯德哥爾摩等地正在驗(yàn)證基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能交通系統(tǒng)，通過傳

感器感知某個車輛是否駛?cè)肜U費(fèi)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了全新的道路繳費(fèi)體系。如果進(jìn)一

步通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把握每個車輛的動向，就可以實(shí)現(xiàn)解決交通擁堵、優(yōu)化交通

路線、減少尾氣排放等靈活的交通管理政策。

（三）智能城市

阿拉伯聯(lián)合酋長國的阿布扎比有一個"Masdar工程”。該工程從零開始

規(guī)劃一個人口9萬人，建設(shè)一個沒有二氧化碳排放的城市（圖1）。城市中有

各種活動，如果不能將其綜合管控控制，就不會實(shí)現(xiàn)城市整體的良好綠化。因

此，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，根據(jù)城市居民的出行與活動，對交通與能源進(jìn)行預(yù)測，

同時，對氣象等自然環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測與預(yù)報，從而能夠營建一個實(shí)現(xiàn)最E確能源

配給的智能城市。

圖1阿布扎比Masdar市設(shè)計(jì)圖

（四）人類社會活動也可視為物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器

物聯(lián)網(wǎng)可以用過人類活動采集現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)。Google的“FluTrend”

通過檢索關(guān)鍵字“發(fā)燒”能夠預(yù)測出流行感冒的到來；群眾點(diǎn)評網(wǎng)通過網(wǎng)友點(diǎn)

評模式，傳達(dá)餐飲等城市消費(fèi)。這些就是人類活動作為傳感器應(yīng)用的案例。

此外，日本小松制作所的“KOMTRAX”也可以稱為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。他們的建

筑機(jī)械內(nèi)置衛(wèi)星定位系統(tǒng)與傳感器，可以進(jìn)行綜合的車輛管理。傳感器數(shù)據(jù)不

僅僅適用于對某個建筑機(jī)械的車輛管理，還有望實(shí)現(xiàn)通過對全世界10多萬輛

該建筑機(jī)械的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚集，獲取世界各地社會或經(jīng)濟(jì)開展指標(biāo)等新應(yīng)用。

四、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)"技術(shù)的三大不同

（-）復(fù)雜度

物聯(lián)網(wǎng)作為社會根底設(shè)施平臺的典型特征之一是系統(tǒng)在量上、質(zhì)上都極為

復(fù)雜。例如，智能電網(wǎng)中，就需要處理從每個家庭所安裝的傳感器實(shí)時采集傳

送的海量數(shù)據(jù)。

比起數(shù)據(jù)量與處理量等量上的復(fù)雜度，社會系統(tǒng)中還要求許多跨領(lǐng)域的質(zhì)

的復(fù)雜度。例如，智能城市中，必須整體合并能源、環(huán)境、交通、經(jīng)濟(jì)、福利

等許多領(lǐng)域的現(xiàn)有或新增系統(tǒng)。

（二）開放性

物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)實(shí)世界緊密相融。但是，現(xiàn)實(shí)世界不能完全的模式化。因此，

不知道會發(fā)生什么。如果將現(xiàn)實(shí)世界視為物聯(lián)網(wǎng)的一個控件，其控件將隨意地

進(jìn)化改變標(biāo)準(zhǔn)與屬性。

尤其是，現(xiàn)實(shí)世界行為都是以人類的活動為起因的。不管是個人行動、還

是集體行動，一般來說，難以通過模式化進(jìn)行預(yù)測。相對于傳統(tǒng)IT技術(shù)，物

聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要靈活應(yīng)對諸如此類的現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境的動態(tài)變化。

（三）認(rèn)可度

由于物聯(lián)網(wǎng)工程作為新的社會根底設(shè)施平臺建設(shè)，必將改變一些社會固有

元素，也需要獲得群眾或相關(guān)組織的一致認(rèn)可。例如，斯德哥爾摩的道路繳費(fèi)

系統(tǒng)，在2006年試點(diǎn)驗(yàn)證時，贊同該系統(tǒng)的市民僅占50%。盡管應(yīng)用該系統(tǒng)

可以緩解交通擁堵、改善環(huán)境，但是也僅有半數(shù)的市民贊同。

越是社會整體層面的系統(tǒng)，越往往會因各種利益關(guān)系或某些制度上的阻礙

難以推行。因此，能夠獲得認(rèn)可也是物聯(lián)網(wǎng)工程企劃之際的一大挑戰(zhàn)。

五、IT產(chǎn)業(yè)要為物聯(lián)網(wǎng)做些什么

這一點(diǎn)可以從計(jì)算機(jī)科學(xué)理論、技術(shù)平臺以及工程管理的角度加以探討。

（一）物聯(lián)網(wǎng)工程研發(fā)的模式化

學(xué)術(shù)上需要明確物聯(lián)網(wǎng)代表性的復(fù)雜開放系統(tǒng)理論。首先造成復(fù)雜度的一

個因素就是必須兼顧多個領(lǐng)域固有的系統(tǒng)。在不同領(lǐng)域存在不同的管理機(jī)制與

標(biāo)準(zhǔn)，這一點(diǎn)在物聯(lián)網(wǎng)工程建設(shè)中需要統(tǒng)一。

例如，物理系統(tǒng)大多用微分方程式模式化。因此，存在作為絕對連續(xù)量的

時間的概念。但是，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的原型“圖靈機(jī)”中時間概念是離散的。盡管

能夠表現(xiàn)相對的順序關(guān)系，但是作為絕對量的時間在計(jì)算機(jī)模式中不能被直接

表現(xiàn)。

因此，需要IT產(chǎn)業(yè)需要為物聯(lián)網(wǎng)工程研發(fā)可合并不同領(lǐng)域，并在其根底

上，模式化的理論。

（二）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺的搭建

物聯(lián)網(wǎng)處埋海量的實(shí)時數(shù)據(jù)。為此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺與傳統(tǒng)的企業(yè)信息系

統(tǒng)所要求的平臺有著本質(zhì)上的區(qū)別。例如，IBM倡導(dǎo)的“流計(jì)算”就是其中一

個例子。

為使物聯(lián)網(wǎng)成為社會系統(tǒng)的核心局部，穩(wěn)定性、可用性、平安性都要求非

常高的水準(zhǔn)。例如，Google運(yùn)營著極大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心。在那里，Google以

“硬件經(jīng)常會發(fā)生損壞”為假設(shè)前提，設(shè)計(jì)并運(yùn)維的數(shù)據(jù)中心具備極高的穩(wěn)定

性。

（三）物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的工程