物聯(lián)網(wǎng)中的高科技創(chuàng)新

物聯(lián)網(wǎng) (Internet of Things，簡(jiǎn)稱 IOT）是指在需要連接的物體上安裝感知節(jié)點(diǎn)以獲取所需要的信息，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息的交換和通訊，由終端來處理信息并實(shí)現(xiàn)智能化管理的一種“物物相連的網(wǎng)絡(luò)”。通過物聯(lián)網(wǎng)可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)把任何事物實(shí)時(shí)聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)、從而達(dá)到進(jìn)行主動(dòng)信息交換的目的?？梢?，從技術(shù)上可以把物聯(lián)網(wǎng)分為如圖 1 所示的三層 ：

感知層 ：在需要檢測(cè)和管理的物體上布設(shè)大量的傳感節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)全面感知。感知層在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的地位和作用如同分布在各處的“神經(jīng)末梢上的各類感知器官”，是物聯(lián)網(wǎng)中信息的來源和基礎(chǔ) ；

網(wǎng)絡(luò)層 ：把感知層獲得的信息及時(shí)準(zhǔn)確地傳輸?shù)綉?yīng)用層，同時(shí)又及時(shí)準(zhǔn)確地把應(yīng)用層的管理和命令傳輸?shù)较鄳?yīng)物體的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和相應(yīng)的協(xié)議，它在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的地位和作用如同分布在整個(gè)系統(tǒng)中的“神經(jīng)系統(tǒng)”，是物聯(lián)網(wǎng)中物物相連的信息傳輸通道和載體 ；

應(yīng)用層 ：將網(wǎng)絡(luò)層傳輸來的信息進(jìn)行分類、處理、分析，并實(shí)現(xiàn)智能管理、提供增值服務(wù)的處理系統(tǒng)，它在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的地位和作用如同“大腦”，是物聯(lián)網(wǎng)中信息處理、實(shí)現(xiàn)價(jià)值的核心。

物聯(lián)網(wǎng)中的感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層是有機(jī)相連的，而把它們有機(jī)聯(lián)系起來的是由各種“硬件設(shè)備”所采集、傳輸和處理的“信息”。從技術(shù)上來說，物聯(lián)網(wǎng)是由軟件和硬件的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)虛擬和現(xiàn)實(shí)的連接、提供多樣化的智能服務(wù)。在物聯(lián)網(wǎng)中所涉及的技術(shù)大體上可以分為如下幾大類 ：

感知技術(shù)：如圖 2 所示，主要是各種硬件的設(shè)備和裝置 ,如各種傳感器、標(biāo)識(shí)和能夠?qū)崿F(xiàn)自組織協(xié)同工作的裝置以及中間件等，由于使用的環(huán)境要求這些節(jié)點(diǎn)具備體積小、功能強(qiáng)、成本低、能耗低等，因此，微機(jī)電系統(tǒng) MEMS、射頻標(biāo)簽 RFID、嵌入式系統(tǒng)等是主要的技術(shù)基礎(chǔ)。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ：物聯(lián)網(wǎng)中所涉及的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，由于應(yīng)用環(huán)境和目的不同，因而也是全面和多樣化的，而不僅僅是互聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要有圖 3 所示的三種 ：

(1) 廣域網(wǎng)：無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、公眾電話網(wǎng)、廣播電視電網(wǎng)等，大趨勢(shì)上是逐步實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)之間的融合與信息共享，從而為廣義上的物聯(lián)網(wǎng)搭建網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

(2) (2) 局域網(wǎng) ：無線局域網(wǎng) WLAN、Bluetooth、ZigBee 等，這類網(wǎng)絡(luò)適合小范圍內(nèi)的信息傳輸和處理。

(3) (3) 專用網(wǎng) ：例如電網(wǎng)、氣象、軍用等行業(yè)內(nèi)部的專用網(wǎng)絡(luò)，是實(shí)現(xiàn)某些行業(yè)的智能物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

對(duì)于大量細(xì)節(jié)、節(jié)點(diǎn)信息的感知，需要通過更便捷、更可靠、更安全的方式傳輸匯聚到中心節(jié)點(diǎn)或者提供給信息處理單元?？梢蕴峁┖Ａ抗?jié)點(diǎn)地址的下一代互聯(lián)網(wǎng) IPv6 技術(shù) ,無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)?/span> 3G 及 LTE 技術(shù)，都為大范圍的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用傳輸提供了可能。 在傳輸?shù)膮f(xié)議和通訊標(biāo)準(zhǔn)上，各網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需要盡快建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

信息技術(shù) ：物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用是以大量信息節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)感知和綜合智能反饋處理為突出特征，所以，圖 4 所示的信息處理技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的核心，其中集中式的超級(jí)運(yùn)算、分布式的云計(jì)算將成為物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)算的兩條可選路徑，此外，多媒體信息的處理、海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、針對(duì)具體應(yīng)用的數(shù)據(jù)模型和算法，對(duì)處理智能和效能的提升，都是信息技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代所面臨的挑戰(zhàn)。

可見，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的技術(shù)領(lǐng)域，它最初起源于感知、傳感技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)而受益于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的普及，終將成就于其所能夠提供的創(chuàng)新應(yīng)用和智能服務(wù)。因此，多類高科技的綜合和針對(duì)生產(chǎn)生活需求的應(yīng)用創(chuàng)新將是物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展主要技術(shù)路線，也是物聯(lián)網(wǎng)核心價(jià)值的最終體現(xiàn)。

作為國(guó)家的新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)是促進(jìn)我國(guó)高科技發(fā)展及其應(yīng)用創(chuàng)新的強(qiáng)大推動(dòng)力，可以預(yù)見，在未來的 5 ～ 10年中，由中國(guó)所開創(chuàng)的智能物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代將培養(yǎng)出一大批高科技創(chuàng)新人才和自主創(chuàng)新的高科技企業(yè)，也將對(duì)人類的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。