日本物聯(lián)網(wǎng)國家戰(zhàn)略及研究現(xiàn)狀

一國家戰(zhàn)略

日本對(duì)信息技術(shù)的重視程度有目共睹，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)也比其他國家起步較早。2000年公布的五年信息技術(shù)計(jì)劃“e-Japan”就為日后日本物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展做好了準(zhǔn)備，之后又相繼頒布了“u-Japan”國家物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略以及“ICT維新愿景2.0”計(jì)劃，這些政策都大大促進(jìn)了日本物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

e-Japan戰(zhàn)略（2001-2005年）

2001年1月開始實(shí)施的e-Japan計(jì)劃主要包括以下五個(gè)方面內(nèi)容：自2001年起，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用價(jià)格合理化；在2002年前創(chuàng)建良好的電子商務(wù)法律環(huán)境；在2003年前建設(shè)好電子政府的基礎(chǔ)環(huán)境；在2005年前培養(yǎng)出與美國相當(dāng)?shù)男畔⒒瞬?；?005年前建設(shè)好超高速互聯(lián)網(wǎng)。

事實(shí)上，到2005年底，e-Japan戰(zhàn)略圓滿落幕。日本互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量是2001年的20倍，達(dá)1690萬；月入網(wǎng)費(fèi)降低為原來的三分之一，僅2500日元（約合人民幣205元）；寬帶互聯(lián)網(wǎng)用戶家庭數(shù)激增，ADSL用戶達(dá)4630萬，光纖用戶達(dá)3590萬。e-Japan戰(zhàn)略迅速推進(jìn)了日本信息化社會(huì)的建設(shè)，為日后物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

u-Japan戰(zhàn)略（2006年-2010年）

從2005年開始，“物聯(lián)網(wǎng)”的概念開始在日本ICT科研界流行起來，日本總務(wù)省決定大力發(fā)展該技術(shù)?！皍-Japan”中的“u”來自英文單詞ubiquitous（無所不在的），這就是當(dāng)時(shí)“泛在網(wǎng)”的概念。

日本政府主要希望通過u-Japan解決以下幾大問題：

減少交通事故及擁堵問題；通過信息化降低政務(wù)成本；防御自然災(zāi)害，減少社會(huì)犯罪；加強(qiáng)理工科教育，增強(qiáng)大學(xué)教育競爭力；遠(yuǎn)程醫(yī)療及電子病歷建設(shè)；加強(qiáng)可再生能源和生物技術(shù)；通過ICT應(yīng)用增強(qiáng)日本工業(yè)的競爭力，推動(dòng)日本文化和藝術(shù)的發(fā)展；提高日本的國際影響力；解決老年人、學(xué)生和婦女的就業(yè)問題，保證就業(yè)市場的公平。

戰(zhàn)略公布初期，日本建立了uID中心（主導(dǎo)日本RFID標(biāo)準(zhǔn)研究與應(yīng)用）和Auto-ID實(shí)驗(yàn)室（從事RFID技術(shù)開發(fā)研究），日本民眾對(duì)該戰(zhàn)略抱以極大期望。而因u-Japan代表著“泛在”的概念，因此寬帶的發(fā)展成為重中之重。日本總務(wù)省首先想到了發(fā)展無線網(wǎng)絡(luò)，2008年日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）為此發(fā)射了一顆衛(wèi)星，將該戰(zhàn)略的發(fā)展推向頂峰。但2008年出現(xiàn)的金融危機(jī)使得u-Japan戰(zhàn)略無疾而終，默默收?qǐng)觥?

日本官方最終也未公布u-Japan戰(zhàn)略的完成情況，但從各方數(shù)據(jù)來看，u-Japan的成果可總結(jié)成三大部分：

（1）90%的人口可接入寬帶或超高速寬帶，但未達(dá)到戰(zhàn)略設(shè)定的100%目標(biāo)；

（2）82%的人口開始了解ICT在解決社會(huì)問題中的重要性，基本達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。但老年人仍對(duì)ICT了解甚微，這對(duì)日本ICT的發(fā)展可能是一大障礙，因?yàn)槟壳?0%的日本人口超過50歲；

（3）日本人在日常生活中使用ICT的比率已有顯著提高。

ICT維新愿景2.0（2010-2020）

2009年12月，日本總務(wù)省隆重推出“ICT維新愿景2.0”計(jì)劃。該計(jì)劃對(duì)日本ICT未來的發(fā)展提供了一個(gè)新的“愿景”，摒棄了以前以“物聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展為重點(diǎn)的戰(zhàn)略目標(biāo)，將ICT發(fā)展目標(biāo)定位于解決日本目前面臨的社會(huì)問題。

盡管這份戰(zhàn)略與物聯(lián)網(wǎng)并沒有太多直接的關(guān)系，但是戰(zhàn)略中制定的一些目標(biāo)都是有利于推動(dòng)日本物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的。比如：根據(jù)日本總務(wù)省的預(yù)測，ICT領(lǐng)域未來年平均投資總量將以9.3%的速度增長（目前為3%），直至達(dá)到2010年的兩倍。2020年，投資總額將達(dá)40萬億日元。同時(shí)，戰(zhàn)略中關(guān)于能源和綠色I(xiàn)T的規(guī)劃也相當(dāng)引人注目：日本預(yù)計(jì)將比1990年減少10%的二氧化碳排放量，即每年減少1.25億噸。而超過半數(shù)以上二氧化碳排放量的減少將要依靠“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)。從這些例子上可以看出日本“物聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略的新方向：物聯(lián)網(wǎng)將根據(jù)具體問題來研究和開發(fā)解決方案，而不是在解決方案開發(fā)出來后才去尋找相應(yīng)的問題。

“ICT維新愿景2.0”與當(dāng)年的e-Japan相呼應(yīng)，e-Japan是要讓日本民眾享受寬帶接入，現(xiàn)在的目標(biāo)是讓所有的日本家庭在2015年前接入光纖，并將此計(jì)劃命名為“光之道”。因此，有人認(rèn)為“ICT維新愿景2.0”是e-Japan戰(zhàn)略的回歸。

除此之外，日本總務(wù)省于2010年5月公布的“新ICT戰(zhàn)略”，則主要著眼于鼓勵(lì)I(lǐng)CT合作以及開拓國際ICT新市場。

由于日本政局動(dòng)蕩，“ICT維新愿景”的前景如何，我們只能拭目以待。

小結(jié)

除了u-Japan戰(zhàn)略，日本的其他物聯(lián)網(wǎng)國家戰(zhàn)略總體來說比較成功。僅從uID（泛在ID）標(biāo)準(zhǔn)在世界上造成的影響就可以看出，日本至少已經(jīng)達(dá)到了“在世界物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平”的目標(biāo)。盡管“ICT維新愿景2.0”戰(zhàn)略又回歸到了有線互聯(lián)網(wǎng)上，但這個(gè)戰(zhàn)略對(duì)日本整體ICT水平的發(fā)展，尤其是物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，仍然具有促進(jìn)作用。

二研究現(xiàn)狀

日本大學(xué)里的物聯(lián)網(wǎng)研究絕大多數(shù)依靠國家公共基金。因此，受日本政局的不確定影響，只有那些當(dāng)下熱門的研究課題才能得到政府的財(cái)政資助。一般資助總額從1000萬日元到3億日元不等，分幾年發(fā)放。日本的一名大學(xué)教授說，經(jīng)常有些在當(dāng)時(shí)熱門的研究剛開始沒幾年，項(xiàng)目還未完成就不得不讓位于新的熱門課題。

一名慶應(yīng)義塾大學(xué)的教授指出，這種撥款形式給他的研究帶來了嚴(yán)重的影響。這名教授是智能交通系統(tǒng)（ITS）方面的知名專家，他說因研究潮流的變化，他的許多項(xiàng)目都中途擱淺了，但有些項(xiàng)目有時(shí)也得益于潮流回歸而得以重新開始。

盡管日本物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一些研究受到政府財(cái)政政策的制約，但私人資金也支持了許多重要的研究項(xiàng)目。從全球角度來看，日本仍然是在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展（尤其是能源和環(huán)境保護(hù)方面）領(lǐng)域投資人力物力最多的國家之一。

(一) 學(xué)術(shù)界著名研究項(xiàng)目

著名項(xiàng)目介紹之一：TRON

TRON（TheRealtimeOperating-systemNucleus，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核）項(xiàng)目可謂是日本物聯(lián)網(wǎng)的雛形，它由uID研究中心的坂村健教授于1984年啟動(dòng)，項(xiàng)目的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)“泛在的計(jì)算環(huán)境”，即讓所有“物體”相互“溝通”，協(xié)調(diào)運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)高度信息化的社會(huì)環(huán)境。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能高效的嵌入式計(jì)算結(jié)構(gòu)，TRON項(xiàng)目開發(fā)了T-Engine解決方案用于高效開發(fā)實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)，它由開放式標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)化硬件結(jié)構(gòu)（T-Engine）（如圖1所示）與標(biāo)準(zhǔn)開源實(shí)時(shí)開發(fā)系統(tǒng)核心（T-Kernel）組成。

T-Engine迄今為止共推出了四個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)，分別是：T-Engine（標(biāo)準(zhǔn)型）、μT-Engine（微型）、nT-Engine（納米型）和pT-Engine（微微型），尺寸從大到小對(duì)應(yīng)不同的功能需求。

TRON項(xiàng)目獲得了巨大的成功，目前在世界上許多國家（包括中國）迅速推廣，它在智能家居、泛在代碼標(biāo)簽等物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域得以應(yīng)用，許多企業(yè)和機(jī)構(gòu)也已經(jīng)在TRON基礎(chǔ)上開發(fā)了新的技術(shù)和產(chǎn)品。

著名項(xiàng)目介紹之二：Live-E！

Live-E！項(xiàng)目由日本寬帶項(xiàng)目（WIDE）執(zhí)行主席江崎浩教授（HiroshiEsaki）領(lǐng)軍，于2005年啟動(dòng)。項(xiàng)目的目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)聯(lián)網(wǎng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，用以收集全球所有地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)。對(duì)于通信領(lǐng)域?qū)＜医楹平淌趤碚f，這個(gè)項(xiàng)目有雙重意義：一來可以收集氣象數(shù)據(jù)；二來可以創(chuàng)建一個(gè)大范圍的傳感器網(wǎng)絡(luò)。

傳統(tǒng)的天氣和氣象研究設(shè)備一般都相當(dāng)復(fù)雜和昂貴，為節(jié)約成本、簡化設(shè)備，近來有兩種研究方向：一是建立涵蓋整個(gè)觀察地區(qū)的觀察站；二是將觀察地區(qū)劃分成幾個(gè)區(qū)域，每個(gè)小區(qū)域裝配一個(gè)傳感器，由各傳感器將信息通過信息網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街行恼炯刑幚怼?

Live-E!項(xiàng)目采用的就是第二種方案，它在每個(gè)觀察點(diǎn)裝配一個(gè)（如圖2所示的）簡單氣象傳感器（VaisalaWXT510/WXT520），可收集6種數(shù)據(jù)：風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、相對(duì)濕度、氣壓以及降水量。這些小的觀察站建造簡單而且開支少，可由個(gè)人、學(xué)校、研究機(jī)構(gòu)等進(jìn)行管理。中心站服務(wù)器每分鐘更新一次數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)外公開并可隨時(shí)查詢使用，這對(duì)預(yù)防自然災(zāi)害等起到了很好的作用。

對(duì)于那些不需要隨時(shí)更新數(shù)據(jù)的觀察點(diǎn)，Live-E！項(xiàng)目推出了DTN（DelayTolerantNetworks），比如在自然放養(yǎng)的動(dòng)物身上安裝了一些用以收集動(dòng)物活動(dòng)、作息等方面信息的裝置，這些裝置只在特定時(shí)間才將收集的數(shù)據(jù)發(fā)送給中心站處理。

如今Live-E!項(xiàng)目已在日本（特別是東京）大范圍展開，并發(fā)展到泰國和加拿大。

(二)產(chǎn)業(yè)界重要研究項(xiàng)目介紹

日本的產(chǎn)業(yè)界承擔(dān)了很大一部分研究工作，甚至比大學(xué)和國家實(shí)驗(yàn)室的研究項(xiàng)目還多，一些大型企業(yè)如日本ICT行業(yè)巨頭日本電報(bào)電話公司（NTT）就有幾千名專業(yè)研究人員。該企業(yè)非常重視物聯(lián)網(wǎng)方面的研究，并推出了一個(gè)大規(guī)模項(xiàng)目WAUN（WideAreaUbiquitousNetwork，寬帶領(lǐng)域泛在網(wǎng)絡(luò)）。

重點(diǎn)項(xiàng)目介紹之一：WAUN

WAUN項(xiàng)目由日本電報(bào)電話公司(NTT)于2005年推出，該項(xiàng)目的目標(biāo)是建立一個(gè)可加入現(xiàn)有其他網(wǎng)絡(luò)的、特殊的物與物之間“溝通”的網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)項(xiàng)目也響應(yīng)了當(dāng)年的u-Japan戰(zhàn)略。

NTT公司沒有使用傳統(tǒng)的僅限定在特定封閉空間內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)，而是創(chuàng)建了一個(gè)可覆蓋足夠空間的無線網(wǎng)絡(luò)，真正實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地“泛在”的概念。

與傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)通信（發(fā)射器-天線-接收器）技術(shù)不同，NTT公司的WAUN項(xiàng)目使用的是六角形單元組件，每個(gè)單元內(nèi)包含三個(gè)天線（如圖3）。

在單元內(nèi)部，每個(gè)“溝通”物體能與三個(gè)天線聯(lián)系，因此，無論物體處于哪個(gè)位置，三個(gè)天線中任何一個(gè)都可以接收到信號(hào)，而傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在信號(hào)不好時(shí)只能處于特定位置才能發(fā)送或接收信號(hào)。

目前，這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)在東京展開測試。根據(jù)NTT公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，已有上萬個(gè)物體安裝了這種傳感器，每個(gè)物體每天能發(fā)送1000b數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)總量仍有限。這個(gè)項(xiàng)目的主要優(yōu)點(diǎn)是安全而非快速，因此目標(biāo)客戶是專業(yè)用戶。而且，NTT公司預(yù)計(jì)可能需要到2015年才能完全保證WAUN的可操作性，推向市場的日期則更無法確定。

重要項(xiàng)目介紹之二：Mushrooms

位于京都的NTT通信科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（CSLab）也同樣針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)展開了研究，并于2004年10月推出了“蘑菇世界”項(xiàng)目（WorldofMushroom,StepsTowardsAmbientIntelligence），如圖4所示。

“蘑菇”（Mushroom）在這里的含義是“隱蔽的小型物體”；只有當(dāng)人們呼喚它的時(shí)候它才會(huì)出來；對(duì)環(huán)境不會(huì)構(gòu)成威脅；可協(xié)助完成一些日常生活中的任務(wù)。

可以用一個(gè)例子來說明該項(xiàng)目。當(dāng)你走進(jìn)房間時(shí)，Cahmoo（裝有面部識(shí)別功能相機(jī)的Mushroom）會(huì)對(duì)你的面部進(jìn)行掃描，掃描信息會(huì)發(fā)送給房間內(nèi)其他所有的Mushroom。當(dāng)你提問：“SultansofSwing這首歌是誰演唱的？它于哪年開始在電臺(tái)播放？”Keekie（裝有語音識(shí)別功能的Mushroom）能從所有聲音中識(shí)別出您的聲音，并將問題傳輸給Sheeshie（回答問題的Mushroom），Sheeshie將問題轉(zhuǎn)換成自然文本形式，并分析文本內(nèi)容，然后在其數(shù)據(jù)庫內(nèi)查詢答案。尋找到答案后，Sheeshie將信息傳輸給Chacha,它具備語音功能，可告訴你正確答案。

這個(gè)項(xiàng)目的研究時(shí)間可能會(huì)持續(xù)到2030或2050年，具體時(shí)間要根據(jù)科技進(jìn)步的水平來決定。而且，目前這類研究也只是針對(duì)人機(jī)交流未來發(fā)展方向的一種探索，而非商業(yè)化的開發(fā)應(yīng)用。