在1999年物聯(lián)網(wǎng)概念就開始提出，實(shí)際上就是互聯(lián)網(wǎng)向物聯(lián)網(wǎng)的轉(zhuǎn)移,，要上物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備是1012數(shù)量級(jí),，非常巨大,。但我們現(xiàn)在的Internet網(wǎng)的利用率該產(chǎn)品還很低,，只有2%~5%。目前嵌入式設(shè)備需要聯(lián)成網(wǎng)絡(luò),，但嵌入式設(shè)備一般無瀏覽器,，需要建立信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)低端和高端的連接,。
與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的熱詞
感知中國,、物聯(lián)網(wǎng)、智慧地球,、CPS(Cyber-Physical System,，信息融合物理系統(tǒng))等與傳感網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的詞匯最近很熱……
物聯(lián)網(wǎng)的概念最早是從RFID(射頻識(shí)別)技術(shù)這個(gè)領(lǐng)域來的，1999年專門做RFID的EPC global前身——麻省理工Auto-ID中心提出,。它當(dāng)時(shí)指每一個(gè)物品上都貼一個(gè)電子標(biāo)簽,，這樣通過后臺(tái)信息系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)借助于Internet、所有物品都能互相聯(lián)系起來的一個(gè)物聯(lián)網(wǎng),。但是這個(gè)概念當(dāng)年并沒有太多人關(guān)注,，真正受到關(guān)注是從2005年ITU(國際電信聯(lián)盟)重新定義了物聯(lián)網(wǎng)的概念。它主要是從信息和通信的角度去考慮,，集中在三個(gè)“Any”(anytime,、anyplace、anyone)去獲取信息,。從此概念能看出,，RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)以及嵌入式智能技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)部分,，即底層技術(shù),。
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展主要是2008年IBM從商業(yè)角度提出所謂的“智慧地球”。物聯(lián)網(wǎng)有三大層,，底層是感知層,，中間是網(wǎng)絡(luò)層，上層是應(yīng)用層,?；诖耍腔鄣厍虻暮诵募夹g(shù)有三個(gè)i：instrument,，傳感技術(shù)(物聯(lián)化);interconnected(互聯(lián)化);intelligent(智能化),。
目前，學(xué)術(shù)界流行一個(gè)詞CPS,。我們?nèi)祟惿鐣?huì)生活在兩個(gè)世界上,，一個(gè)是信息世界,，一個(gè)是物理世界。信息世界跟物理世界的融合,，就稱為CPS,。中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)微機(jī)專業(yè)委員會(huì)嵌入式學(xué)組組長、復(fù)旦大學(xué)的陳章龍教授一年前開始研究CPS,，但是他和IBM和Intel等公司去探討時(shí),，這些商用公司說他們知道CPS，但現(xiàn)在不會(huì)去做CPS,，因?yàn)樽鯟PS風(fēng)險(xiǎn)很大,。CPS實(shí)際上就是信息和物理系統(tǒng)的融合，即三個(gè)C：1,，把物理設(shè)備Computer化;2,，通過通訊(Communication)和后臺(tái)連起來;3，Control,。這不是把CPS單獨(dú)拆離開來一個(gè)一個(gè)的系統(tǒng),，從控制層面來看，是整個(gè)的一個(gè)大系統(tǒng),。這樣一來,，我們的計(jì)算機(jī)就要有一個(gè)變更性的革命，因?yàn)槲覀冇?jì)算機(jī)處理的是數(shù)字的,、離散的,、跟時(shí)間無關(guān)的對(duì)象，而現(xiàn)在如果是CPS,，處理的對(duì)象則是模擬的,、連續(xù)的,、跟時(shí)間相關(guān)的,，那么所有的理論、語言都要配套重來,。所以美國也是首先在自然資金里面展開這個(gè)方面的探索工作,。
溫家寶總理2009年8月到無錫考察時(shí)，提出重視發(fā)展“感知中國”,。目前要做的工作是三個(gè)方面：把傳感系統(tǒng)和3G中的TD技術(shù)結(jié)合起來;在國家重大科技專項(xiàng)中,，加快推進(jìn)傳感網(wǎng)的發(fā)展;盡快建立中國的傳感信息中心。
不僅感,，還要知,、行
陳章龍教授認(rèn)為，“感知中國”的感知耐人尋味,，“感”是傳感器通過RFID對(duì)信息的采集和傳輸;關(guān)鍵是“知”,，就是要通過處理計(jì)算,，并返回去，才會(huì)產(chǎn)生真正的價(jià)值,。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在國內(nèi)已經(jīng)炒了十年,，現(xiàn)在重新拿出來，我們一定要認(rèn)真考慮以前的十年炒無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為什么沒有“量變成質(zhì)變”?因?yàn)槲覀冎话l(fā)展了“感”,，還沒有去“知”,。
陳章龍教授認(rèn)為，“感知中國”的感知耐人尋味,，“感”是傳感器通過RFID對(duì)信息的采集和傳輸;關(guān)鍵是“知”,，就是要通過處理計(jì)算,，并返回去，才會(huì)產(chǎn)生真正的價(jià)值,。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在國內(nèi)已經(jīng)炒了十年,，現(xiàn)在重新拿出來，我們一定要認(rèn)真考慮以前的十年炒無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為什么沒有“量變成質(zhì)變”?因?yàn)槲覀冎话l(fā)展了“感”,，還沒有去“知”,。
中國科學(xué)院自動(dòng)化所的關(guān)強(qiáng)博士提出要重視“知”和“行”。物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)包括幾層：基礎(chǔ)層,、傳輸層,，還有執(zhí)行，即所謂感知的“知”和行動(dòng)的“行”,，控制,、中間件、公共信息服務(wù),，最后結(jié)合到具體的應(yīng)用去,。
嵌入式的機(jī)遇
無論是物聯(lián)網(wǎng)三要素(感知行)，還是智慧地球3i,，CPS的3C,，實(shí)際上都是在講一件事：人、機(jī),、物的和諧發(fā)展,。這對(duì)嵌入式系統(tǒng)的要求是什么?陳章龍教授認(rèn)為第一要多功能化、低功耗,、微型化,，這些已經(jīng)都在做了，比如無線傳感器的結(jié)點(diǎn)的智能匯集,，傳感器的設(shè)計(jì)趨向一體化,。由于嵌入式系統(tǒng)無處不在，有的可做得很小,，例如智能灰塵,，它里面的一些軟件，即嵌入式軟件也需要很小,。
第二,，嵌入式系統(tǒng)要網(wǎng)絡(luò)化。假如現(xiàn)在就把互聯(lián)網(wǎng)復(fù)制到物聯(lián)網(wǎng),，這在技術(shù)上是行不通的,，因?yàn)槲覀兠嫦驅(qū)ο笫菙?shù)據(jù)，是連續(xù)的、動(dòng)態(tài)的,、是非結(jié)構(gòu)化的,。所以瀏覽就不能簡單地設(shè)為嵌入式瀏覽器，因此需要在低端和高端之間建立信息中間件,，OSGi (Open Service Gateway initiative)應(yīng)運(yùn)而生(圖2),，是開放性的機(jī)構(gòu)，專門針對(duì)汽車電子,、家庭網(wǎng)絡(luò),、移動(dòng)設(shè)備和工業(yè)環(huán)境等特定領(lǐng)域的互聯(lián)網(wǎng)中間件的應(yīng)用。例如,，OSGi聯(lián)盟專門成立了一個(gè)名為汽車專家組(Vehicle Expert Group)的特別機(jī)構(gòu),，為OSGi在汽車電子領(lǐng)域的應(yīng)用制定規(guī)范 。
關(guān)強(qiáng)博士從RFID應(yīng)用角度介紹了嵌入式的發(fā)展機(jī)會(huì),。他說,，很多案例是通過一定的技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)從終端到終端，一般來說是閉環(huán)應(yīng)用,。閉環(huán)只在一個(gè)特定的范圍或是應(yīng)用領(lǐng)域之內(nèi),，還達(dá)不到開環(huán)，譬如公共領(lǐng)域的信息服務(wù),。因?yàn)閷?shí)際上物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展受制于應(yīng)用模式,，如果要做到開環(huán)，會(huì)面臨復(fù)雜的問題：要找怎樣的一種商業(yè)模式,、基礎(chǔ)設(shè)施由誰掏錢,。
歐洲一家專門研究物聯(lián)網(wǎng)、智能系統(tǒng)集成的協(xié)會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的預(yù)測是四個(gè)階段：
• 2010年之前從RFID技術(shù)角度去討論;
• 2010到2015年電子標(biāo)簽,、傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)更深層次的信息交互;
• 2015到2020年實(shí)現(xiàn)互聯(lián)物品智能化;
• 2020年實(shí)現(xiàn)全面的智能化,。
技術(shù)層包括以下幾類(圖3)：RFID標(biāo)簽、讀寫器等基礎(chǔ)設(shè)備,，還有傳感器,、傳感器網(wǎng)絡(luò)、傳感設(shè)備,。傳輸層(這也是ITU重新定義物聯(lián)網(wǎng)的原因)主要是在網(wǎng)絡(luò)層考慮,，從網(wǎng)絡(luò)技術(shù),、通信技術(shù)去考慮,。我國提出利用3G去傳輸物聯(lián)網(wǎng)，但這里還是涉及許多問題,，比如信息終端,，還有現(xiàn)在的操作系統(tǒng)，像中國移動(dòng)推出的OMS操作系統(tǒng)，如果真正涉及到基礎(chǔ)設(shè)施,，還有工業(yè)以太網(wǎng),、交通、離散控制領(lǐng)域等特殊的網(wǎng)絡(luò),，當(dāng)然基礎(chǔ)設(shè)施上還有一些軟件的工作,，比如中間件、中間件的功能,、實(shí)時(shí)信息處理,、海量的數(shù)據(jù)怎么處理。如果實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,，一定要正開環(huán),，因?yàn)殚_環(huán)要為公共服務(wù)，涉及到更多的問題,。
目前,，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還很多，但總體上,，與理想的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)還差得很遠(yuǎn),。
那么RFID與嵌入式系統(tǒng)之間的關(guān)系如何?關(guān)強(qiáng)認(rèn)為，首先是射頻前端的特殊設(shè)計(jì);再一個(gè)就是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面,，主要是把RFID作為一個(gè)組成部分,。RFID產(chǎn)品的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)看起來難度不大，因?yàn)橹灰猂FID讀寫設(shè)備是固定式設(shè)備,，基本上基于嵌入式Linux平臺(tái),，主流產(chǎn)品目前是國外廠商實(shí)力較強(qiáng)，本土產(chǎn)品的操作系統(tǒng)還待完善,。
那么RFID與嵌入式系統(tǒng)之間的關(guān)系如何?關(guān)強(qiáng)認(rèn)為，首先是射頻前端的特殊設(shè)計(jì);再一個(gè)就是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面,，主要是把RFID作為一個(gè)組成部分,。RFID產(chǎn)品的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)看起來難度不大，因?yàn)橹灰猂FID讀寫設(shè)備是固定式設(shè)備,，基本上基于嵌入式Linux平臺(tái),，主流產(chǎn)品目前是國外廠商實(shí)力較強(qiáng)，本土產(chǎn)品的操作系統(tǒng)還待完善,。
應(yīng)形成本土戰(zhàn)略
到此看來本文就該結(jié)束,，但本國家863計(jì)劃信息技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜医M組長、北京航空航天大學(xué)校長懷進(jìn)鵬院士提出不要成為國外理念的實(shí)驗(yàn)場,，應(yīng)該探索自己特色之路,。他指出，物聯(lián)網(wǎng)和智慧地球是美國人提出的,，是否這次我們?cè)贋槊绹鲎⒔?，注解其發(fā)展的合理性，和中國成為其一個(gè)巨大的應(yīng)用示范,、產(chǎn)業(yè)化開動(dòng)前期的一個(gè)試點(diǎn)?
到此看來本文就該結(jié)束,，但本國家863計(jì)劃信息技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜医M組長、北京航空航天大學(xué)校長懷進(jìn)鵬院士提出不要成為國外理念的實(shí)驗(yàn)場,，應(yīng)該探索自己特色之路,。他指出，物聯(lián)網(wǎng)和智慧地球是美國人提出的,，是否這次我們?cè)贋槊绹鲎⒔?，注解其發(fā)展的合理性，和中國成為其一個(gè)巨大的應(yīng)用示范,、產(chǎn)業(yè)化開動(dòng)前期的一個(gè)試點(diǎn)?
通常來說,，如果你自己提出了一個(gè)新概念，想堅(jiān)持下來也許比較難,，但是他們有了我們說我們也曾經(jīng)想過了,，這樣再拿來更容易得到支持,，尤其在特定的應(yīng)用服務(wù)范圍內(nèi)。所以當(dāng)時(shí)863小組在規(guī)劃時(shí)認(rèn)為,，要借鑒國外的發(fā)展模式,，再結(jié)合我們自己的重大的問題、重大的任務(wù)來進(jìn)行謀劃,。我們需要思考三件事：第一,，一種發(fā)展的暢想，能否在重大技術(shù),、產(chǎn)生重大突破的機(jī)會(huì)沒有到來之前,，我國有可能引領(lǐng)并堅(jiān)持一些方向，也許最后還能形成國際社會(huì)的趨勢;第二,，在信息技術(shù)未來發(fā)展當(dāng)中,，建立以純技術(shù)驅(qū)動(dòng)為主的，結(jié)合以應(yīng)用為創(chuàng)新模式的這種互動(dòng)方式,，也許在最近五年甚至十年當(dāng)中,，重大應(yīng)用的突破對(duì)孕育和推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展帶來機(jī)會(huì)，具體體現(xiàn)就是在網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)上,。最后,，需要走從參與到主導(dǎo)的模式。
五年十年后面臨互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用大突破
對(duì)于網(wǎng)絡(luò)化,，很多國內(nèi)外專家和產(chǎn)業(yè)界有一個(gè)共識(shí),，到2020年前后，信息技術(shù)將會(huì)遭遇到漸進(jìn)式改進(jìn)難以持續(xù)發(fā)展的重大障礙,，或者另一種解釋是,，十年之內(nèi)在信息技術(shù)領(lǐng)域，想要在技術(shù)上取得重大突破的可能性比較小,。而另一種機(jī)會(huì)孕育著重大技術(shù)突破的,，就是應(yīng)用當(dāng)中新模式所帶來的大規(guī)模應(yīng)用技術(shù)、集成性技術(shù)或系統(tǒng)集群技術(shù)的突破,，它的重要性將會(huì)凸顯,。而再往后發(fā)展的20年當(dāng)中，可能出現(xiàn)信息科學(xué)在一些基礎(chǔ)的微電子,、電路,、體系結(jié)構(gòu)、模型,、算法和重大系統(tǒng)帶來的突破,，但這時(shí)一定是重大應(yīng)用所匯聚的系統(tǒng)級(jí)的技術(shù)和基礎(chǔ)研究的新突破。
所以總體上,，在多核,、高并行、網(wǎng)絡(luò)化,、海量多元化這樣發(fā)展的模式下,，怎樣來建立新的發(fā)展空間就給我們帶來了思考。因?yàn)橛?jì)算技術(shù)面臨的新的技術(shù)墻在五年走不動(dòng),，諸如摩爾定律,、還有存儲(chǔ)墻、軟件的復(fù)雜性墻,、數(shù)據(jù)的規(guī)模墻還有功耗等一系列的問題,。也就是說過去在我們過度關(guān)注系統(tǒng)復(fù)雜性的時(shí)候，開始關(guān)注了人如何作為一種重要的方式和系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合,，來降低系統(tǒng)的復(fù)雜性,，變成今后作為應(yīng)用發(fā)展當(dāng)中一個(gè)重要的內(nèi)容。同時(shí)在軟件的可信,、數(shù)據(jù)的不確定,、以及情感感知等等有很多的問題。在這些問題中,，最突出的是信息化和兩化融合面臨的應(yīng)用墻,，怎樣把應(yīng)用墻推倒來看到另一個(gè)世界，使那些墻來直接服務(wù),。
總之,，如何為這五年十年做好準(zhǔn)備?這是擺在所有人面前的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
對(duì)于網(wǎng)絡(luò)化,，很多國內(nèi)外專家和產(chǎn)業(yè)界有一個(gè)共識(shí),，到2020年前后，信息技術(shù)將會(huì)遭遇到漸進(jìn)式改進(jìn)難以持續(xù)發(fā)展的重大障礙,，或者另一種解釋是,，十年之內(nèi)在信息技術(shù)領(lǐng)域，想要在技術(shù)上取得重大突破的可能性比較小,。而另一種機(jī)會(huì)孕育著重大技術(shù)突破的,，就是應(yīng)用當(dāng)中新模式所帶來的大規(guī)模應(yīng)用技術(shù)、集成性技術(shù)或系統(tǒng)集群技術(shù)的突破,，它的重要性將會(huì)凸顯,。而再往后發(fā)展的20年當(dāng)中，可能出現(xiàn)信息科學(xué)在一些基礎(chǔ)的微電子,、電路,、體系結(jié)構(gòu)、模型,、算法和重大系統(tǒng)帶來的突破,，但這時(shí)一定是重大應(yīng)用所匯聚的系統(tǒng)級(jí)的技術(shù)和基礎(chǔ)研究的新突破。
所以總體上,，在多核,、高并行、網(wǎng)絡(luò)化,、海量多元化這樣發(fā)展的模式下,，怎樣來建立新的發(fā)展空間就給我們帶來了思考。因?yàn)橛?jì)算技術(shù)面臨的新的技術(shù)墻在五年走不動(dòng),，諸如摩爾定律,、還有存儲(chǔ)墻、軟件的復(fù)雜性墻,、數(shù)據(jù)的規(guī)模墻還有功耗等一系列的問題,。也就是說過去在我們過度關(guān)注系統(tǒng)復(fù)雜性的時(shí)候，開始關(guān)注了人如何作為一種重要的方式和系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合,，來降低系統(tǒng)的復(fù)雜性,，變成今后作為應(yīng)用發(fā)展當(dāng)中一個(gè)重要的內(nèi)容。同時(shí)在軟件的可信,、數(shù)據(jù)的不確定,、以及情感感知等等有很多的問題。在這些問題中,，最突出的是信息化和兩化融合面臨的應(yīng)用墻,，怎樣把應(yīng)用墻推倒來看到另一個(gè)世界，使那些墻來直接服務(wù),。
總之,，如何為這五年十年做好準(zhǔn)備?這是擺在所有人面前的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
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