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

一國家戰(zhàn)略

日本對信息技術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計劃“e-Japan”就為日后日本物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展做好了準備，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”計劃，這些政策都大大促進了日本物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

e-Japan戰(zhàn)略（2001-2005年）

2001年1月開始實施的e-Japan計劃主要包括以下五個方面內(nèi)容：自2001年起，互聯(lián)網(wǎng)應用價格合理化；在2002年前創(chuàng)建良好的電子商務法律環(huán)境；在2003年前建設好電子政府的基礎環(huán)境；在2005年前培養(yǎng)出與美國相當?shù)男畔⒒瞬牛辉?005年前建設好超高速互聯(lián)網(wǎng)。

事實上，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1690萬；月入網(wǎng)費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4630萬，光纖用戶達3590萬。e-Japan戰(zhàn)略迅速推進了日本信息化社會的建設，為日后物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展奠定了良好的基礎。

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，日本總務省決定大力發(fā)展該技術?！皍-Japan”中的“u”來自英文單詞ubiquitous（無所不在的），這就是當時“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成本；防御自然災害，減少社會犯罪；加強理工科教育，增強大學教育競爭力；遠程醫(yī)療及電子病歷建設；加強可再生能源和生物技術；通過ICT應用增強日本工業(yè)的競爭力，推動日本文化和藝術的發(fā)展；提高日本的國際影響力；解決老年人、學生和婦女的就業(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（主導日本RFID標準研究與應用）和Auto-ID實驗室（從事RFID技術開發(fā)研究），日本民眾對該戰(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。日本總務省首先想到了發(fā)展無線網(wǎng)絡，2008年日本宇宙航空研究開發(fā)機構（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)的金融危機使得u-Japan戰(zhàn)略無疾而終，默默收場。

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的成果可總結成三大部分：

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

（2）82%的人口開始了解ICT在解決社會問題中的重要性，基本達到預期目標。但老年人仍對ICT了解甚微，這對日本ICT的發(fā)展可能是一大障礙，因為目前30%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，日本總務省隆重推出“ICT維新愿景2.0”計劃。該計劃對日本ICT未來的發(fā)展提供了一個新的“愿景”，摒棄了以前以“物聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展為重點的戰(zhàn)略目標，將ICT發(fā)展目標定位于解決日本目前面臨的社會問題。

盡管這份戰(zhàn)略與物聯(lián)網(wǎng)并沒有太多直接的關系，但是戰(zhàn)略中制定的一些目標都是有利于推動日本物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的。比如：根據(jù)日本總務省的預測，ICT領域未來年平均投資總量將以9.3%的速度增長（目前為3%），直至達到2010年的兩倍。2020年，投資總額將達40萬億日元。同時，戰(zhàn)略中關于能源和綠色IT的規(guī)劃也相當引人注目：日本預計將比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。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的問題。

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

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

由于日本政局動蕩，“ICT維新愿景”的前景如何，我們只能拭目以待。

小結

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）標準在世界上造成的影響就可以看出，日本至少已經(jīng)達到了“在世界物聯(lián)網(wǎng)領域處于領先水平”的目標。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，但這個戰(zhàn)略對日本整體ICT水平的發(fā)展，尤其是物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，仍然具有促進作用。

二研究現(xiàn)狀

日本大學里的物聯(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，只有那些當下熱門的研究課題才能得到政府的財政資助。一般資助總額從1000萬日元到3億日元不等，分幾年發(fā)放。日本的一名大學教授說，經(jīng)常有些在當時熱門的研究剛開始沒幾年，項目還未完成就不得不讓位于新的熱門課題。

一名慶應義塾大學的教授指出，這種撥款形式給他的研究帶來了嚴重的影響。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，他的許多項目都中途擱淺了，但有些項目有時也得益于潮流回歸而得以重新開始。

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

(一) 學術界著名研究項目

著名項目介紹之一：TRON

TRON（TheRealtimeOperating-systemNucleus，實時操作系統(tǒng)內(nèi)核）項目可謂是日本物聯(lián)網(wǎng)的雛形，它由uID研究中心的坂村健教授于1984年啟動，項目的目標是實現(xiàn)一個“泛在的計算環(huán)境”，即讓所有“物體”相互“溝通”，協(xié)調(diào)運行，以實現(xiàn)高度信息化的社會環(huán)境。為實現(xiàn)節(jié)能高效的嵌入式計算結構，TRON項目開發(fā)了T-Engine解決方案用于高效開發(fā)實時嵌入式系統(tǒng)，它由開放式標準平臺、標準化硬件結構（T-Engine）（如圖1所示）與標準開源實時開發(fā)系統(tǒng)核心（T-Kernel）組成。

T-Engine迄今為止共推出了四個基礎架構，分別是：T-Engine（標準型）、μT-Engine（微型）、nT-Engine（納米型）和pT-Engine（微微型），尺寸從大到小對應不同的功能需求。

TRON項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、泛在代碼標簽等物聯(lián)網(wǎng)領域得以應用，許多企業(yè)和機構也已經(jīng)在TRON基礎上開發(fā)了新的技術和產(chǎn)品。

著名項目介紹之二：Live-E！

Live-E！項目由日本寬帶項目（WIDE）執(zhí)行主席江崎浩教授（HiroshiEsaki）領軍，于2005年啟動。項目的目標是創(chuàng)建一個聯(lián)網(wǎng)的傳感器網(wǎng)絡，用以收集全球所有地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)。對于通信領域專家江崎浩教授來說，這個項目有雙重意義：一來可以收集氣象數(shù)據(jù)；二來可以創(chuàng)建一個大范圍的傳感器網(wǎng)絡。

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

Live-E!項目采用的就是第二種方案，它在每個觀察點裝配一個（如圖2所示的）簡單氣象傳感器（VaisalaWXT510/WXT520），可收集6種數(shù)據(jù)：風速、風向、溫度、相對濕度、氣壓以及降水量。這些小的觀察站建造簡單而且開支少，可由個人、學校、研究機構等進行管理。中心站服務器每分鐘更新一次數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對外公開并可隨時查詢使用，這對預防自然災害等起到了很好的作用。

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

如今Live-E!項目已在日本（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)界重要研究項目介紹

日本的產(chǎn)業(yè)界承擔了很大一部分研究工作，甚至比大學和國家實驗室的研究項目還多，一些大型企業(yè)如日本ICT行業(yè)巨頭日本電報電話公司（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，并推出了一個大規(guī)模項目WAUN（WideAreaUbiquitousNetwork，寬帶領域泛在網(wǎng)絡）。

重點項目介紹之一：WAUN

WAUN項目由日本電報電話公司(NTT)于2005年推出，該項目的目標是建立一個可加入現(xiàn)有其他網(wǎng)絡的、特殊的物與物之間“溝通”的網(wǎng)絡，這個項目也響應了當年的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)應用技術，而是創(chuàng)建了一個可覆蓋足夠空間的無線網(wǎng)絡，真正實現(xiàn)隨時隨地“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）技術不同，NTT公司的WAUN項目使用的是六角形單元組件，每個單元內(nèi)包含三個天線（如圖3）。

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

目前，這個項目已經(jīng)在東京展開測試。根據(jù)NTT公司相關負責人介紹，已有上萬個物體安裝了這種傳感器，每個物體每天能發(fā)送1000b數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)總量仍有限。這個項目的主要優(yōu)點是安全而非快速，因此目標客戶是專業(yè)用戶。而且，NTT公司預計可能需要到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。

重要項目介紹之二：Mushrooms

位于京都的NTT通信科學實驗室（CSLab）也同樣針對物聯(lián)網(wǎng)展開了研究，并于2004年10月推出了“蘑菇世界”項目（WorldofMushroom,StepsTowardsAmbientIntelligence），如圖4所示。

“蘑菇”（Mushroom）在這里的含義是“隱蔽的小型物體”；只有當人們呼喚它的時候它才會出來；對環(huán)境不會構成威脅；可協(xié)助完成一些日常生活中的任務。

可以用一個例子來說明該項目。當你走進房間時，Cahmoo（裝有面部識別功能相機的Mushroom）會對你的面部進行掃描，掃描信息會發(fā)送給房間內(nèi)其他所有的Mushroom。當你提問：“SultansofSwing這首歌是誰演唱的？它于哪年開始在電臺播放？”Keekie（裝有語音識別功能的Mushroom）能從所有聲音中識別出您的聲音，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。

這個項目的研究時間可能會持續(xù)到2030或2050年，具體時間要根據(jù)科技進步的水平來決定。而且，目前這類研究也只是針對人機交流未來發(fā)展方向的一種探索，而非商業(yè)化的開發(fā)應用。