時至今日，人們對物聯網這個詞語可能一點都不陌生了，實際上，早在2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS，World Summit on the Information Society）上， 國際電信聯盟（ITU）就發布了《ITU互聯網報告2005：物聯網》，該報告指出，無所不在的“物聯網”通信時代即將來臨，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互聯網主動進行數據交換。射頻識別技術（RFID）、傳感器技術、納米技術、智能嵌入技術這四項技術將得到更加廣泛的應用。ITU戰略與政策部的分析師Lara評價說：“雖然未來還需要解決新資源的標準制定和管理等問題，但我們的確正邁向一個新世界，在那里物與物之間不需要我們的任何指示就能相互進行數據交換。” 


　　該報告主要內容包括“物聯網”介紹、“物聯網”技術支持、市場的形成、面臨的挑戰、發展中國家的機遇、未來展望六個部分，介紹如下。 


　　一、何為物聯網（The Internet of Things） 


　　人類世界正處在無所不在的計算機和通信時代的前緣，這個時代將從根本上改變我們的企業、社區和個人的存在方式。十幾年前，科學家馬克？維瑟（Mark Weiser）開創性地提出普適計算的思想，認為普適計算的發展將使技術無縫地融入日常生活。早期無所不在的信息通信網絡的形式是移動電話的廣泛應用：2005年中旬全世界的移動電話用戶超過20億，這類設備已經成為成千上萬人日常生活不可或缺的一部分。 


　　今天，技術的發展使這種現象繼續推進，通過在各種日常使用的設備中嵌入移動無線電收發器，實現了人與物之間以及物與物之間的通信。ICT世界呈現出新模式：任何時間、任何地點、來自任何人的連接，都是物與物的連接（見圖1）。這種連接將創造網絡中新的動態網絡--物聯網。物聯網既不是科學的虛構也不是一場騙局，它建立在技術迅猛發展和無處不在的網絡基礎上。 

620)this.style.width=620;" border=0>

　　圖1  互聯網新模式 

　　二、物聯網技術支持 


　　物聯網是技術變革的產物，它代表了計算技術和通信技術的未來，它的發展依靠某些領域的技術革新，包括無線射頻識別技術（RFID）、無線傳感技術和納米技術。無線射頻識別技術通過射頻信號自動識別目標對象并獲取物體的特征數據，將日常生活中的物體連接到同一個網絡和數據庫中。 傳感技術用于檢測事物物理特征的變化并實時收集變化數據，并對之進行處理（變換）和識別。納米技術的發展則使越來越小的物體實現連接和交流。以上主要技術的發展將創建連接所有物體的物聯網。隨著集成化信息處理技術的發展，工業產品和日常物體都將表現出智能化的特征，可以被遠程識別或被檢測。甚至連垃圾也可以被標記和網絡化，最終由完全靜態的物體轉變為新型動態的物體。 


　　RFID技術被認為是物聯網的關鍵技術，有時也被稱為“第二代條形碼”，它能提供位置和狀態等重要信息。RFID技術的早期應用包括高速公路自動收費、供應鏈管理（大額零售商）、藥品管理（防止假藥）、電子醫療（病人管理）等。最近的發展表明RFID的應用將更加廣泛，包括從體育運動和娛樂休閑到人身安全（為學校的孩子加注標簽）。RFID標簽還可被植于人的皮膚下用作醫療等的目的，也有如巴塞羅那的Baja Beach俱樂部，為了方便不愿攜帶現金的“光膀子用戶”，可以使用皮下標簽為其食物和飲料進行電子“信用卡”支付。RFID閱讀器正被嵌入到移動電話中，如2004年，諾基亞公司成立了商用RFID手機工作組，計劃2006年推出（手提式）步話機。 


　　傳感器是獲取自然領域中信息的主要途徑和手段，在縮小物理世界和虛擬世界之間的差距方面發揮了重要作用，它使物體能夠在各自的物理環境中對改變做出反應，收集來自環境的信息等并能對環境變化做出反應，比如電子裝置中的傳感器能夠收集外部溫度的變化信息并相應地改變電子裝置中的其他參數。 


　　物體中的嵌入式智能本身可以增強網絡前端的處理能力，為數據處理提供更大的可能性并提高網絡的適應能力。對于什么是“智能物體”很難去界定，但智能物體都具備某些處理能力和對外部刺激做出反應的能力。現在比較領先的有智能家庭、智能汽車和智能機器人，對“可穿戴計算”的研究（包括可穿戴移動汽車）正在進行，科學家正在開發新的設備和應用，如智能烤箱（通過電話或互聯網控制）、在線冰箱和無人網絡等。 


　　三、市場機遇 


　　物聯網技術的發展為消費者、制造商以及公司等提供了潛在的市場。但是要使這些創新從概念變為市場上的特種產品或應用，還需要很復雜的商業化程序，其中包括一系列參與者如標準化發展組織、國家研究中心、服務提供者、網絡工作者以及領先用戶等的參與。從開始到整個研究設計階段，都會出現新的概念和技術引領到產品階段，要進入市場還需要關鍵的“領先用戶”，他可以推動技術革新。至今，物聯網的關鍵技術對于推動私人企業加入還是非常重要的，比如通過產業論壇和產業合作，公共機構也逐漸加入其中。 


　　RFID是建立標準化協議和商務應用廣泛市場的最成熟的技術，RFID的產品和服務市場正迅速增長，2004年全球RFID市場和服務稅收已經達到了15～18億美元，但隨著智能卡和RFID技術在多種消費品中的應用，對于中期和長期目標還相距甚遠。 


　　無線傳感器網絡廣泛應用于自動化、國家安全、醫療、家庭自動化、航空航天、遠程監控、環境監管等產域，市場潛力相當大。分析家預測說，隨著價格的下跌， 各領域的應用數量將有大幅度增長，同時，機器人正出現在新的領域和市場。目前，工業機器人的市場大于個人機器人和服務機器人，但是這種狀況將會改變，將來個人機器人能夠引領市場增長。 


　　不斷變化的商務戰略是“物聯網”市場的特征，特別是零售業、自動化以及電信產業。公司應該抓住物聯網技術，優化內部處理過程，擴張傳統市場，發展新的商務模式。 


　　四、面臨的挑戰和存在的問題 


　　雖然物聯網會帶來相當的便利和巨大的市場，同時也面臨著許多挑戰。技術標準化是最大的挑戰，現在技術標準化還是一個空白或者相當不完整。促進創新是對政府和產業的挑戰。標準化是任何一項技術大范圍應用和擴散的必要條件，幾乎所有在商業上成功的技術都經歷過標準化的歷程，才會得到更大的市場占有率。如果沒有標準化的TCP/IP和IMT-2000，將不會有今天的網絡和移動電話的繁榮。 


　　RFID的標準化已經通過Auto-ID獲得了初步的成功，如ETSI、ISO等組織也在為RFID的標準化努力，ITU也將進一步協調RFID協議的標準化問題。通過ZigBee聯盟和其他組織的努力，無線傳感網絡的標準化已經取得了很大進步。 


　　最重要的挑戰是數據和隱私的保護，數據隱私保護問題非常普遍，特別是由于傳感器和智能標簽能夠跟蹤用戶的行動、習慣以及偏好等。如果每天都裝上某些或所有具有計算和通信能力的傳感器，數據需求和數據獲得允許的概念將過時，物與人之間以及物與物之間的實時數據交換將不會被人察覺，新技術的強大能力將使這個問題更加嚴重。為了提高物聯網技術的更廣泛應用，保護秘密數據的安全，不僅要堅持被允許的原則，同時還包括立法、市場機制、社會道德的因素（見圖2）。如果政府部門、民間社團以及私人企業不加以保護，物聯網的發展將受到很大阻礙。 

620)this.style.width=620;" border=0>

　　圖2  隱私保護涉及的各個領域 

  　五、發展中國家的機遇 


　　物聯網技術不僅僅是工業化國家“寶藏”，同時也為發展中國家提供了更多便利，帶來諸多領域的應用，比如在醫療診斷和治療、水處理、環境衛生改善、發電、日用品出口和食品安全等領域。 


　　為了達成《千年發展目標》，信息社會世界峰會（WSIS）重點提出通過國家電子戰略發展信息通信技術，提倡通用的、無所不在的、平等的、可用的技術連接以及信息和知識的廣泛傳播和共享。WSIS承諾要盡可能的將技術進行擴散--這是通過通信及其相關技術增強人的潛能和總發展的共同行動。 


　　一個例子，在日用品制造和出口中，傳感器技術用來測試不同產品的質量和純度，比如巴西的咖啡和納米比亞的牛肉。RFID用來跟蹤和驗證牛肉的來源、加工、裝運和出貨的整個過程，這些應用能幫助確保來自發展中國家的日用品的質量和市場開發。 


　　發展中國家應用“物聯網”技術提高人民的生活質量，孟加拉國正運用納米過濾技術消除污染，確保飲用水的安全。納米傳感器可以幫助低成本地監控水質；納米隔膜可以用來處理廢水；納米技術在疾病診斷和治療（包括HIV和AIDS）上的應用和納米藥物在疾病中的應用正在研究中，新興技術將為發展中國家提高傳統藥物的質量和可靠性，比如RFID能跟蹤安全藥物的來源，減少假冒的可能性。 


　　傳感器技術可以隨時監測易變的環境。預防或限制自然災害，需要系統的早期預警和人員疏散，從而降低由于自然災害帶來的損失。使用特殊機器人可以在挖掘中探測救人，在突發的困境中救人。有些發展中國家也將這些技術用在商業上，比如印度、泰國、土耳其等國家。 


　　下一代通信技術的發展將借助于發展中國家日益擴大的市場，特別是中國和印度。許多大的發展中國家已經開始了一些實質項目的研究，這意味著它們將采用物聯網來改善當地的環境和狀況或者國際貿易。如沃爾瑪需要對他的商品通過RFID進行驗證，而在2002年沃爾瑪從中國進口了近十億美元的產品，那么中國就需要應用RFID技術。即使沒有“物聯網”的這種被動的應用，發展中國家也會堅持采用和推廣這些技術。 


　　六、展望2020年的某一天 


　　現在，讓我們來設想一下2020年某一天，一個來自西班牙的23歲學生Rosa的一天。Rosa剛剛同男朋友吵完架，想要獨處一段時間。她決定駕駛自己的智能Toyota去法國阿爾卑斯山的滑雪勝地。但是她必須先去修車廠，因為Rosa的汽車的RFID傳感系統提醒她輪胎壞了。當她進入她最喜愛的修車廠后，應用傳感器和無線電系統的診斷工具為她的車進行了詳細檢查后，送進一個配備有完全自動的機器人手的維護終端。Rosa去喝杯咖啡，“Orange Wall”飲料自動售賣機知道Rosa喜歡冰咖啡，所以在Rosa通過自己的網絡手表付過賬之后她得到了一杯冰咖啡。當Rosa回來時，一對新的輪胎（裝有集成RFID標簽，可以檢測壓力、溫度和變形情況）已經安裝好 。 


　　機器人指導提示Rosa選擇輪胎上與隱私相關的選項，Rosa不想任何人知道（特別是她的男友）她要去哪里，所以把這些信息設置為被保護。 


　　最后，Rosa去了最近的商業街購物，她想買個內嵌有媒體播放器和天氣預測裝置的滑雪板包，她用無線網絡傳感器檢測物品信息，在通過法國和西班牙邊境時，她沒有停留，因為她的車包含的駕駛執照和密碼等信息，可以在越過邊境的時候，自動轉換到最小邊境調節裝置。 


　　突然，Rosa從她的太陽鏡上得到了一個視頻尋呼，看到她的男友正請求她的原諒并問他是否想一起度過這個周末。于是她對導航系統發出了一個口令：撤掉隱私保護，以至于她的男友可以看到她現在的位置和目的地。 


　　即使人類所有的事物都被連接到了一起，人的感覺仍然是存在的。 


　　七、一種新型生態系統 


　　我們知道，網絡正在發生變革，從學術網絡變成一個有廣闊市場的、以消費者為導向的網絡。現在，它正慢慢變得更加普及、交互和智能化。不僅實時通信變得可能，而且包括來自任何時間、任何地點的任何事物都能通信。物聯網的出現將創造更多創新的應用和服務，這些應用和服務將提升人的生活質量，在為一些商業企業提供新的收入機會的同時縮小了不同人群之間的不平等。 


　　隨著物聯網的發展將出現新型的生態系統，該生態系統包含如下要素：產品和應用、消費者支持群、研究設計組織、政府和立法機構、國際組織、領先用戶。該系統中不斷進化的經濟和立法系統是這些要素發揮各自的作用的框架。然而，人類還應該處在整個系統的核心，因為人類的需要對物聯網將來的革新是最重要的。事實上，從社會和道德系統的周圍原則來看，技術和市場是不可能獨立存在的。物聯網將會對我們的日常生活產生更加廣泛的影響，影響我們的行為甚至價值觀。 


　　對于電信產業來說，物聯網是一個成功的投資機會，比如移動通信和無線通信，但是也要探索新的邊緣地帶。在一個以迅速發展的技術為媒介的世界里，我們必須確保人類是我們行為的核心。在通往物聯網的道路上，制定的戰略只能是以人為導向的，要在創造技術和應用技術之間建立緊密的聯系，這樣，我們才能更好地面對未來生活中的挑戰。

（工業和信息化部電子科學技術情報研究所信息化研究與促進中心  郭利）