從09年起在全球范圍內(nèi)出現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的概念，代表信息化發(fā)展方向。物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of things)的概念是在1999提出的，它的一般定義是：把所有物品通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)(GPS)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)(WSIS)上，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了(ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005:物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。報(bào)告指出，無(wú)所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來(lái)臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過(guò)因特網(wǎng)主動(dòng)進(jìn)行交換。射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將到更加廣泛的應(yīng)用。
物聯(lián)網(wǎng)就在我們身邊
信息化應(yīng)用于人類(lèi)社會(huì)初級(jí)目標(biāo)鎖定在人與人之間的聯(lián)系和溝通，這樣一個(gè)發(fā)展目標(biāo)歷經(jīng)結(jié)繩記事、活字印刷、無(wú)線(xiàn)電傳輸及至目前階段網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)。信息化會(huì)朝什么方向走? 眾口一詞的說(shuō)法是：物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)在國(guó)際上又稱(chēng)為傳感網(wǎng)，它借助于電子信息技術(shù)，將物體嵌入微型感應(yīng)芯片，使其智能化，再結(jié)合無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使人與物體、物體與物體之間實(shí)現(xiàn)“交流對(duì)話(huà)”。物聯(lián)網(wǎng)作為信息化應(yīng)用廣度的拓展和深度的挖掘，在我們身邊已是比比皆是。
當(dāng)司機(jī)出現(xiàn)操作失誤時(shí)汽車(chē)會(huì)自動(dòng)報(bào)警;公文包會(huì)提醒主人忘帶了什么東西;衣服會(huì)“告訴”洗衣機(jī)對(duì)顏色和水的要求等等，已如同科幻小說(shuō)一般，將物品都人格化了，但這是真切的現(xiàn)實(shí)，不是科幻了。
耐克公司推出的Nike+跑步鞋，通過(guò)植入傳感器跟蹤跑步信息，然后發(fā)送到使用者的iPod上。該產(chǎn)品還有自己的社交網(wǎng)絡(luò)，可以自動(dòng)發(fā)推至Twitter，還可以發(fā)送狀態(tài)更新至Facebook。同樣，不用五花大綁在各種儀器上，你一舉一動(dòng)的數(shù)據(jù)都能被電腦監(jiān)測(cè)到。弗吉尼亞理工大學(xué)發(fā)明了一種可以感知運(yùn)動(dòng)的褲子，通過(guò)織布機(jī)把電線(xiàn)和纖維織到一起。每動(dòng)一下，嵌入在纖維里的傳感器可以測(cè)量褲子的速度、旋轉(zhuǎn)度和彈性。然后把信號(hào)發(fā)送至電腦上�？梢哉f(shuō)，在信息世界人與物已平起平坐了，“大家”都是一個(gè)信息節(jié)點(diǎn)。
上面說(shuō)到的“人-機(jī)交互”例子，有人會(huì)嗤之以鼻：“小兒科兒”!那么，再讓我們看看物聯(lián)網(wǎng)的“大手筆”。我國(guó)早就開(kāi)始了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的相關(guān)研究和應(yīng)用試點(diǎn)的探索。RFID是物聯(lián)網(wǎng)感知層最重要的技術(shù)之一。2004年，我國(guó)啟動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)的重要應(yīng)用——無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別RFID的行業(yè)應(yīng)用試點(diǎn)工程，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城市交通、建筑等領(lǐng)域初見(jiàn)成效。如遍布30個(gè)試點(diǎn)城市的“一卡通”工程應(yīng)用等。截至2009年10月，全國(guó)224個(gè)城市發(fā)卡量近1.7億張。我們每個(gè)人不都被網(wǎng)在這張“卡”聯(lián)網(wǎng)之中了!
其實(shí)，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層共同構(gòu)成的龐大的社會(huì)信息系統(tǒng)，是一個(gè)涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)、社會(huì)與生活各個(gè)領(lǐng)域的一個(gè)無(wú)所不包的龐大的產(chǎn)業(yè)鏈。我們對(duì)其存在、發(fā)展的“前世今生和來(lái)世”有著極其濃厚的興趣，物聯(lián)網(wǎng)能改變我們生活的深層次原因不僅是簡(jiǎn)單“互聯(lián)”，而是其強(qiáng)大的智能化的趨勢(shì)造就的技術(shù)生命力和商業(yè)價(jià)值。
物聯(lián)網(wǎng)插上智能的“翅膀”
物聯(lián)網(wǎng)的工作原理：感知層采集的信息經(jīng)過(guò)傳輸層傳輸，再由應(yīng)用層把感知和傳輸來(lái)的信息進(jìn)行分析和處理，做出正確的控制和決策，實(shí)現(xiàn)智能化的管理、應(yīng)用。人類(lèi)對(duì)這一應(yīng)用的憧憬早在工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代來(lái)臨之際，就已“蠢蠢欲動(dòng)”。難道愛(ài)迪生在發(fā)明電燈時(shí)，不希望電燈“日落而亮、日出而熄”或是隨著一聲“開(kāi)燈”而點(diǎn)亮，但通訊技術(shù)瓶頸造成將傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的隔離，即便能夠?qū)崿F(xiàn)連通，在聯(lián)網(wǎng)技術(shù)未能將這種連通成本降低到能激勵(lì)人們廣泛使用的水平也是行不通的。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，使數(shù)據(jù)能在傳感器、計(jì)算機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間自由流動(dòng)。具有革命性意義的是，物品既可以感知環(huán)境，又可以相互通訊時(shí)，并迅速對(duì)其做出響應(yīng)，有的甚至可在基本無(wú)人干預(yù)的情況下工作。這種智能“基因”有賴(lài)于人工智能在計(jì)算機(jī)上的實(shí)現(xiàn)，也決定著物聯(lián)網(wǎng)的“成長(zhǎng)特性”。
人工智能有2種不同的方式：一種是采用傳統(tǒng)的編程技術(shù)，使系統(tǒng)呈現(xiàn)智能的效果，而不考慮所用方法是否與人或動(dòng)物機(jī)體所用的方法相同，這種方法叫工程學(xué)方法(Engineering approach)。另一種是模擬法(Modeling approach)，它不僅要看效果，還要求實(shí)現(xiàn)方法也和人類(lèi)或生物機(jī)體所用的方法相同或相類(lèi)似。有甚者模擬人類(lèi)或生物的遺傳-進(jìn)化機(jī)制，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則是模擬人類(lèi)或動(dòng)物大腦中神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)方式。
采用前一種方法，需要人工詳細(xì)規(guī)定程序邏輯，在已有的實(shí)踐眾多被采用，商務(wù)智能就是典型一例。在這一新型的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)形態(tài)中，信息的爆炸式激增又產(chǎn)生了對(duì)能夠處理和控制信息的新技術(shù)的強(qiáng)烈需求;商務(wù)智能就是新的信息技術(shù)在商務(wù)分析中的有效利用。從不同的數(shù)據(jù)源(就包含物聯(lián)網(wǎng)的感知信息)收集的數(shù)據(jù)中提取有用的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清理以保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量，將數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換、重構(gòu)后存入數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)或數(shù)據(jù)集市(這時(shí)數(shù)據(jù)變?yōu)樾畔?，然后尋找合適的查詢(xún)、報(bào)告和分析工具和數(shù)據(jù)挖掘工具對(duì)信息進(jìn)行處理(這時(shí)信息變?yōu)檩o助決策的知識(shí))，最后將知識(shí)呈現(xiàn)于用戶(hù)面前，轉(zhuǎn)變?yōu)闆Q策。
模擬法人工智能應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)方向是專(zhuān)家系統(tǒng)，是一種模擬人類(lèi)專(zhuān)家解決領(lǐng)域問(wèn)題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，不但采用基于規(guī)則的推理方法，而且采用了諸如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法與技術(shù)。根據(jù)專(zhuān)家系統(tǒng)處理的問(wèn)題的類(lèi)型，把專(zhuān)家系統(tǒng)分為解釋型、診斷型、調(diào)試型、維修型、教育型、預(yù)測(cè)型、規(guī)劃型、設(shè)計(jì)型和控制型等10種類(lèi)型。與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的應(yīng)用就很多了，例如血液凝結(jié)疾病診斷系統(tǒng)、電話(huà)電纜維護(hù)專(zhuān)家系統(tǒng)、花布圖案設(shè)計(jì)和花布印染專(zhuān)家系統(tǒng)等等。另一個(gè)方向?yàn)槟Ｊ阶R(shí)別就是通過(guò)計(jì)算機(jī)用數(shù)學(xué)技術(shù)方法來(lái)研究模式的自動(dòng)處理和判讀。用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)模式(文字、聲音、人物、物體等)的自動(dòng)識(shí)別，是開(kāi)發(fā)智能機(jī)器的一個(gè)最關(guān)鍵的突破口，也為人類(lèi)認(rèn)識(shí)自身智能提供線(xiàn)索。計(jì)算機(jī)識(shí)別的顯著特點(diǎn)是速度快、準(zhǔn)確性和效率高，識(shí)別過(guò)程與人類(lèi)的學(xué)習(xí)過(guò)程相似，可使物聯(lián)網(wǎng)在“識(shí)別端”——信息處理過(guò)程的起點(diǎn)就具有智能性，保證物聯(lián)網(wǎng)上的每個(gè)非人類(lèi)結(jié)點(diǎn)也有了“自覺(jué)行為”。
人工智能支撐物聯(lián)網(wǎng)：更開(kāi)源、更節(jié)流、更環(huán)保
物聯(lián)網(wǎng)以傳感器驅(qū)動(dòng)輔之人工智能的新型業(yè)務(wù)模式能夠創(chuàng)造卓越的價(jià)值，推動(dòng)整個(gè)人類(lèi)社會(huì)共同繁榮，推動(dòng)民生，造福于民。那么，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)我們將增進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)智能性的外在條件上，下足功夫：物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)就是物聯(lián)網(wǎng)的公眾支撐平臺(tái)，標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化的通訊模塊，以及物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品;更多物品中被嵌入傳感器，從而獲得了通訊能力，等等。但我們也應(yīng)該清楚認(rèn)識(shí)到再智能的物聯(lián)網(wǎng)也是為人類(lèi)服務(wù)的，需依靠創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)模式來(lái)彰顯其價(jià)值，使得技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性等到社會(huì)認(rèn)同。智能物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于公眾的貢獻(xiàn)不僅要節(jié)流，而且能開(kāi)源，更要環(huán)保。
開(kāi)源——通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)將收集的數(shù)據(jù)作為自動(dòng)化和控制的基礎(chǔ)，利用人工智能的分析轉(zhuǎn)換為可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)反饋給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的指令，然后由執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)改變流程。形成從數(shù)據(jù)到自動(dòng)操作的閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以提高生產(chǎn)率，因?yàn)橛辛巳斯ぶ悄茏詣?dòng)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，就使許多人工干預(yù)變得沒(méi)有必要。
節(jié)流——當(dāng)對(duì)運(yùn)營(yíng)環(huán)境中的危險(xiǎn)因素持續(xù)不斷地進(jìn)行監(jiān)測(cè)，或物品本身可以采取糾正措施，以避免損害發(fā)生時(shí)，就能降低風(fēng)險(xiǎn)和成本。
環(huán)保——應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)海量集成技術(shù)、細(xì)化污染源監(jiān)控系統(tǒng)全方位架構(gòu)、強(qiáng)化數(shù)字環(huán)境管理，將帶來(lái)環(huán)境管理模式重大轉(zhuǎn)變。
智能物聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)源、節(jié)流和環(huán)保往往是三位一體體現(xiàn)的，以各種行業(yè)解決方案呈現(xiàn)出來(lái)的。例如：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，與遙感衛(wèi)星和地面?zhèn)鞲衅魇占臄?shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)聯(lián)接的精密農(nóng)機(jī)設(shè)備，可以考慮作物的生長(zhǎng)條件，并調(diào)整農(nóng)田各個(gè)不同部分的種植方式——例如，對(duì)那些需要更多營(yíng)養(yǎng)的地塊增加施肥量。工業(yè)生產(chǎn)方面，通過(guò)供應(yīng)鏈運(yùn)送產(chǎn)品時(shí)，利用傳感器跟蹤安放在產(chǎn)品上的RFID(無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別)標(biāo)簽，從而改進(jìn)庫(kù)存管理，同時(shí)降低運(yùn)營(yíng)資金和物流成本。醫(yī)療衛(wèi)生方面，傳感器和數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)提供了以相對(duì)較低的成本，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)病人行為和癥狀的可能性，使醫(yī)生能夠更好地診斷疾病，并制訂專(zhuān)門(mén)的治療方案。形如藥丸的微型攝像機(jī)已能穿過(guò)人體的消化道，并傳回?cái)?shù)千幅圖像，以查明疾病的來(lái)源。社區(qū)服務(wù)方面，智能樓宇中，具有人員實(shí)時(shí)管理，能耗數(shù)據(jù)采集，室內(nèi)環(huán)境舒適度自動(dòng)控制，數(shù)據(jù)顯示、統(tǒng)計(jì)、分析和預(yù)警，能耗設(shè)備控制等功能，從而實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能降耗。
此類(lèi)案例，不勝枚舉�？傮w應(yīng)用模式可歸納為智能感知環(huán)境、對(duì)行為的跟蹤、綜合各種信息進(jìn)行決策、進(jìn)一步優(yōu)化流程、配置資源。均需要人工智能的支撐將物聯(lián)網(wǎng)的感知-決策-反饋的流程得以?xún)?yōu)化，將我們的生產(chǎn)、生活方式有了顛覆性的改變。
讓我們大膽的展望物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)，由于科技進(jìn)步的腳步重來(lái)沒(méi)有停止過(guò)，智能型物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)不斷完善，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，以及通訊協(xié)議的進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化，使人們有可能在幾乎任何時(shí)間和任何地點(diǎn)，通過(guò)這些傳感器采集數(shù)據(jù)，保證互連性能日益完善。同時(shí)，越來(lái)越小的硅芯片正在獲得越來(lái)越強(qiáng)大的能力，為人工智能增添著無(wú)窮“動(dòng)力”，更為可喜的是遵循摩爾定律的發(fā)展模式，其成本卻在不斷下降。大量增加的存儲(chǔ)和運(yùn)算能力(其中一些是通過(guò)云計(jì)算實(shí)現(xiàn)的)使得有可能以極大的規(guī)模和不斷降低的成本進(jìn)行人工智能處理，讓插上“人工智能”翅膀的物聯(lián)網(wǎng)造福人類(lèi)。
我們國(guó)家智能型物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展亦是喜人，讓我們?cè)趯徱曃覈?guó)電網(wǎng)智能建設(shè)前景中結(jié)束本文。據(jù)報(bào)道(消息來(lái)源于電力產(chǎn)業(yè)網(wǎng)2010-12-31)，四處布設(shè)385個(gè)傳感器、55個(gè)高清攝像頭、2臺(tái)紅外熱成像攝像機(jī)、聲光報(bào)警等設(shè)施，變電站也“智能”起來(lái)……30日，中國(guó)大陸首座利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)的“智能變電站”——220千伏(西涇)智能變電站在江蘇無(wú)錫投運(yùn)。至此，中國(guó)已拉開(kāi)大規(guī)模建設(shè)智能電網(wǎng)序幕，10年間總投資預(yù)計(jì)超4萬(wàn)億元。 我國(guó)是世界能源消耗第二大國(guó)，有全球最龐大的電網(wǎng)系統(tǒng)。到2020年，中國(guó)大陸要滿(mǎn)足4.85億用戶(hù)的用電需求，裝機(jī)容量預(yù)計(jì)達(dá)16億千瓦，均是目前水平的兩倍。順應(yīng)形勢(shì)，2009年7月，中國(guó)確定分三階段建設(shè)“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”：2009年至2010年規(guī)劃試點(diǎn)，2011年至2015年大規(guī)模建設(shè)，到2020年基本建成。
