1 引 言

　　“物聯(lián)網(wǎng)”(Internet of Things), 指的是將各種信息傳感設(shè)備, 如射頻識(shí)別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)[1-3]。其目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起, 系統(tǒng)可以自動(dòng)的、實(shí)時(shí)的對(duì)物體進(jìn)行識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控并觸發(fā)相應(yīng)事件?！拔锫?lián)網(wǎng)”是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮?！拔锫?lián)網(wǎng)”概念的問世,打破了之前的傳統(tǒng)思維。過去的思路一直是將物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT 基礎(chǔ)設(shè)施分開:一方面是機(jī)場、公路、建筑物, 而另一方面是數(shù)據(jù)中心, 個(gè)人電腦、寬帶等。而在“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代, 鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施, 在此意義上, 基礎(chǔ)設(shè)施更像是一塊新的地球工地, 世界的運(yùn)轉(zhuǎn)就在它上面進(jìn)行, 其中包括經(jīng)濟(jì)管理、生產(chǎn)運(yùn)行、社會(huì)管理乃至個(gè)人生活。

　　“物聯(lián)網(wǎng)”的概念是在1999 年提出的, 它的定義很簡單：把所有物品通過射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來, 實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。也就是說, 物聯(lián)網(wǎng)是指各類傳感器和現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)相互銜接的一個(gè)新技術(shù)。

　　2005 年國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了《ITU 互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》, 報(bào)告指出, 無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)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[1]。

　　2008 年3 月在蘇黎世舉行了全球首個(gè)國際物聯(lián)網(wǎng)會(huì)議“物聯(lián)網(wǎng) 2008”, 探討了“物聯(lián)網(wǎng)”的新理念和新技術(shù)與如何將“物聯(lián)網(wǎng)”推進(jìn)發(fā)展的下個(gè)階段。奧巴馬就任美國總統(tǒng)后, 與美國工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一次“圓桌會(huì)議”, 作為僅有的兩名代表之一, IBM 首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧的地球”這一概念, 建議新政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)施, 闡明其短期和長期效益。奧巴馬對(duì)此給予了積極的回應(yīng)：“經(jīng)濟(jì)刺激資金將會(huì)投入到寬帶網(wǎng)絡(luò)等新興技術(shù)中去,毫無疑問, 這就是美國在21 世紀(jì)保持和奪回競爭優(yōu)勢的方式”。此概念一經(jīng)提出, 即得到美國各界的高度關(guān)注, 甚至有分析認(rèn)為, IBM 公司的這一構(gòu)想極有可能上升至美國的國家戰(zhàn)略, 并在世界范圍內(nèi)引起轟動(dòng)。

　　2009 年8 月7 日溫家寶總理到無錫微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心視察并就、發(fā)表了重要講話。8 月24 日, 中國移動(dòng)總裁王建宙赴臺(tái)首次發(fā)表公開演講,提出了“物聯(lián)網(wǎng)”理念。王建宙指出, 通過裝置在各類物體上的電子標(biāo)簽(RFID), 傳感器、二維碼等經(jīng)過接口與無線網(wǎng)絡(luò)相連, 從而給物體賦予智能, 可以實(shí)現(xiàn)人與物體的溝通和對(duì)話, 也可以實(shí)現(xiàn)物體與物體互相間的溝通和對(duì)話。這種將物體聯(lián)接起來的網(wǎng)絡(luò)被稱為“物聯(lián)網(wǎng)”。王建宙同時(shí)指出, 要真正建立一個(gè)有效的“物聯(lián)網(wǎng)”, 有兩個(gè)重要因素。一是規(guī)模性, 只有具備了規(guī)模, 才能使物品的智能發(fā)揮作用; 二是流動(dòng)性, 物品通常都不是靜止的, 而是處于運(yùn)動(dòng)的狀態(tài), 必須保持物品在運(yùn)動(dòng)狀態(tài), 甚至高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下都能隨時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)話。

　　2 物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)體系與服務(wù)體系

　　目前, 物聯(lián)網(wǎng)還沒有一個(gè)廣泛認(rèn)同的體系結(jié)構(gòu),最具代表性的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)是歐美支持的EPCGlobal“物聯(lián)網(wǎng)”體系架構(gòu)和日本的Ubiquitous ID(UID)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)[2-8]。EPCglobal 和泛在ID 中心(Ubiquitous IDcenter) 都是為推進(jìn)RFID 標(biāo)準(zhǔn)化而建立的國際標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)體, 我國也積極參與了上述物聯(lián)網(wǎng)體系, 正在積極制定符合我國發(fā)展情況的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和架構(gòu)。

　　2.1 EPCGlobal“物聯(lián)網(wǎng)”體系架構(gòu)

　　EPC Global 是由美國統(tǒng)一代碼協(xié)會(huì)(UCC)和國際物品編碼協(xié)會(huì)(EAN)于2003 年9 月共同成立的非營利性組織, 其前身是1999 年10 月1 日在美國麻省理工學(xué)院成立的非營利性組織Auto-ID 中心。

　　Auto-ID 中心以創(chuàng)建“物聯(lián)網(wǎng)”(Internet of Things)為使命, 與眾多成員企業(yè)共同制訂一個(gè)統(tǒng)一的開放技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

　　EPC 系統(tǒng)由EPC 編碼體系、射頻識(shí)別系統(tǒng)和信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)3 部分組成, 主要包括6 個(gè)方面, 如表1所示。

　　EPC “物聯(lián)網(wǎng)”體系架構(gòu)由EPC 編碼、EPC 標(biāo)簽及讀寫器、EPC 中間件、ONS 服務(wù)器和EPCIS 服務(wù)

　　2.2 UID 技術(shù)體系結(jié)構(gòu)

　　日本在電子標(biāo)簽方面的發(fā)展，始于20 世紀(jì)80年代中期的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)TRON。T-Engine 是其中核心的體系架構(gòu)。在T－Engine 論壇領(lǐng)導(dǎo)下, 泛在ID中心設(shè)立在東京大學(xué), 于2003 年3 月成立, 并得到日本政府經(jīng)產(chǎn)省和總務(wù)省以及大企業(yè)的支持, 目前包括微軟、索尼、三菱、日立、日電、東芝、夏普、富士通、NTT、DoCoMo、KDDI、J-Phone、伊藤忠、大日本印刷、凸版印刷、理光等重量級(jí)企業(yè)。 UID中心建立的目的是為了建立和普及自動(dòng)識(shí)別“物品”所需的基礎(chǔ)技術(shù), 最終實(shí)現(xiàn)“計(jì)算無處不在”的理想環(huán)境。

　　UID 技術(shù)體系架構(gòu)由泛在識(shí)別碼(uCode)、泛在通信器、信息系統(tǒng)服務(wù)器、和ucode 解析服務(wù)器等4部分構(gòu)成。UID 使用uCode 作為現(xiàn)實(shí)世界物品和場所的標(biāo)識(shí), UC 從uCode 電子標(biāo)簽中讀取uCode 獲取這些設(shè)施的狀態(tài), 并控制它們, UC 類似于PDA 終端。UID 能在多種行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用, UID 是將現(xiàn)實(shí)世界用uCode 標(biāo)簽的物品、場所等各種實(shí)體和虛擬世界中存儲(chǔ)在信息服務(wù)器中各種相關(guān)信息聯(lián)系起來, 實(shí)現(xiàn)“物物互聯(lián)”。而且, UID 是一個(gè)開放的架構(gòu),它的規(guī)范是對(duì)大眾公開的。

　　3 物聯(lián)網(wǎng)研究中的關(guān)鍵技術(shù)

　　2005 年, 國際電聯(lián)發(fā)表了一份題為“物聯(lián)網(wǎng)”的報(bào)告, 其第一作者勞拉·斯里瓦斯塔瓦說：“我們現(xiàn)在站在一個(gè)新的通信時(shí)代的入口處, 在這個(gè)時(shí)代中,我們所知道的因特網(wǎng)將會(huì)發(fā)生根本性的變化。因特網(wǎng)是人們之間通信的一種前所未有的手段, 現(xiàn)在因特網(wǎng)又能把人與所有的物體連接起來, 還能把物體與物體連接起來”。國際電聯(lián)報(bào)告提出物聯(lián)網(wǎng)主要有四個(gè)關(guān)鍵性的應(yīng)用技術(shù)：標(biāo)簽事物的RFID, 感知事物的傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)Sensor technologies, 思考事物的智能技術(shù)Smart technologies, 微縮事物的納米技術(shù)Nanotechnology—RFID, 傳感器, 智能技術(shù)以及納米技術(shù)[1]。

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　　3.1 物聯(lián)網(wǎng)包含的關(guān)鍵技術(shù)之一—— RFID

　　RFID(radio frequency identification, 射頻識(shí)別)射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù), 它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù), 識(shí)別過程無須人工干預(yù), 可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽,操作快捷方便。RFID 技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術(shù)相結(jié)合, 可實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品跟蹤與信息共享[4, 6]。RFID (Radio Frequency Identification, 射頻識(shí)別)電子標(biāo)簽是一種把天線和IC 封裝到塑料基片上的新型無源電子卡片; 具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、無線無源、小巧輕便、使用壽命長、防水、防磁和安全防偽等特點(diǎn); 是近幾年發(fā)展起來的新型產(chǎn)品, 是未來幾年代替條形碼走進(jìn)“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代的關(guān)鍵技術(shù)之一。閱讀器(即PCE 機(jī))和電子標(biāo)簽(即PICC 卡)之間通過電磁場感應(yīng)進(jìn)行能量、時(shí)序和數(shù)據(jù)的無線傳輸。在PCD 機(jī)天線的可識(shí)別范圍內(nèi), 可能會(huì)同時(shí)出現(xiàn)多張PICC卡。如何準(zhǔn)確識(shí)別每張卡, 是A 型PICC 卡的防碰撞(即anticollision, 也叫防沖突)技術(shù)要解決的關(guān)鍵問題。

　　RFID 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要由ISO 和IEC 制定的。目前可供射頻卡使用的幾種射頻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有ISO/IEC10536、ISO/IEC 14443、ISO/IEC 15693 和ISO/IEC18000。應(yīng)用最多的是ISO/IEC 14443 和ISO/IEC15693, 這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都由物理特性、射頻功率和信號(hào)接口、初始化和反碰撞以及傳輸協(xié)議4 部分組成。RFID 基本上是由3 部分組成:

　　標(biāo)簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成, 每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼, 附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象;閱讀器(Reader)：讀取(有時(shí)還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備, 可設(shè)計(jì)為手持式或固定式;

　　天線(Antenna)：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)。RFID 的技術(shù)難點(diǎn)與問題可以概括為如下幾個(gè)方面:
　　1)RFID 反碰撞防沖突問題;
　　2)RFID 天線研究; 
　　3)工作頻率的選擇; 
　　4)安全與隱私問題.

　　3.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)與檢測技術(shù)

　　傳感器是機(jī)器感知物質(zhì)世界的 “感覺器官”, 可以感知熱、力、光、電、聲、位移等信號(hào), 為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的處理、傳輸、分析和反饋提供最原始的信息。隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展, 傳統(tǒng)的傳感器正逐步實(shí)現(xiàn)微型化、智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化, 正經(jīng)歷著一個(gè)從傳統(tǒng)傳感器(dumb sensor)→ 智能傳感器(smartsensor)→嵌入式Web 傳感器(embedded web sensor)的內(nèi)涵不斷豐富的發(fā)展過程。

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN, wireless sensor network)是集分布式信息采集、信息傳輸和信息處理技術(shù)于一體的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng), 以其低成本、微型化、低功耗和靈活的組網(wǎng)方式、鋪設(shè)方式以及適合移動(dòng)目標(biāo)等特點(diǎn)受到廣泛重視, 是關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國家安全的重要技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)正是通過遍布在各個(gè)角落和物體上的形形色色的傳感器以及由它們組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò), 來最終感知整個(gè)物質(zhì)世界的。

　　傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的基本組成包括如下幾個(gè)基本單元：傳感單元(由傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊組成)、處理單元(包括CPU、存儲(chǔ)器、嵌入式操作系統(tǒng)等)、通信單元(由無線通信模塊組成)以及電源。此外, 可以選擇的其他功能單元包括：定位系統(tǒng)、移動(dòng)系統(tǒng)以及電源自供電系統(tǒng)等。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中, 節(jié)點(diǎn)可以通過飛機(jī)布撒或人工布置等方式, 大量部署在被感知對(duì)象內(nèi)部或者附近。這些節(jié)點(diǎn)通過自組織方式構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò), 以協(xié)作的方式實(shí)時(shí)感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中的信息, 并通過多跳網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)經(jīng)由Sink 節(jié)點(diǎn)(接收發(fā)送器)鏈路將整個(gè)區(qū)域內(nèi)的信息傳送到遠(yuǎn)程控制管理中心。另一方面, 遠(yuǎn)程管理中心也可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和操縱。目前, 面向物聯(lián)網(wǎng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究包括
以下一些方面：

　　1) 先進(jìn)測試技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化測控

　　綜合傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等, 協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對(duì)象的信息, 并對(duì)其進(jìn)行處理、傳送。研究分布式測量技術(shù)與測量算法, 應(yīng)對(duì)日益提高的測試和測量需求。

　　2) 智能化傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)研究

　　傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為一個(gè)微型化的嵌入式系統(tǒng),構(gòu)成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)層支持平臺(tái)。感知物質(zhì)世界及其變化過程中, 需要檢測的對(duì)象很多, 如溫度、壓力、濕度、應(yīng)變等, 微型化、低功耗對(duì)于傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用意義重大, 研究采用MEMS 加工技術(shù), 并結(jié)合新材料的研究, 設(shè)計(jì)符合未來要求的微型傳感器; 其次, 需要研究智能傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)理論, 使之可識(shí)別和配接多種敏感元件, 并適用于主被動(dòng)各種檢測方法; 第三, 各節(jié)點(diǎn)必須具備足夠的抗干擾能力、適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力, 并能夠適合應(yīng)用場合、尺寸的要求; 第四, 研究利用傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有的局域信號(hào)處理功能, 在傳感器節(jié)點(diǎn)附近局部完成很多信號(hào)信息處理工作,將原來由中央處理器實(shí)現(xiàn)的串行處理、集中決策的系統(tǒng), 改變?yōu)橐环N并行的分布式信息處理系統(tǒng)。

　　3) 傳感器網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)及底層協(xié)議研究

　　網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議分層以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的集合, 是對(duì)網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成功能的定義和描述。對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來說, 其網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)。有學(xué)者提出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)可由分層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、傳感器網(wǎng)絡(luò)管理以及應(yīng)用支撐技術(shù)3 部分組成。分層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議結(jié)構(gòu)類似于TCP/IP 協(xié)議體系結(jié)構(gòu);傳感器網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)主要是對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)自身的管理以及用戶對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理; 在分層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的基礎(chǔ)上, 支持了傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用支撐技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中, 傳感器網(wǎng)絡(luò)中存在大量傳感器節(jié)點(diǎn), 密度較高, 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí), 有可能發(fā)生變化, 應(yīng)考慮網(wǎng)絡(luò)的自組織能力、自動(dòng)配置能力及可擴(kuò)展能力; 在某些條件下, 為保證有效的檢測時(shí)間, 傳感器點(diǎn)要保持良好的低功耗性;傳感器網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)是檢測相關(guān)對(duì)象的狀態(tài), 而不僅是實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的通信。因此, 在研究傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)底層協(xié)議時(shí), 要針對(duì)以上特點(diǎn), 開展相關(guān)工作。

　　4) 對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的檢測與控制

　　由于傳感器網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的底層和信息來源, 網(wǎng)絡(luò)自身的完整性、完好性和效率等參數(shù)性能至關(guān)重要。對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)及信號(hào)傳輸通暢性進(jìn)行監(jiān)測, 研究開發(fā)硬件節(jié)點(diǎn)和設(shè)備的診斷技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的控制。

　　5) 傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全

　　傳感器網(wǎng)絡(luò)除了具有一般無線網(wǎng)絡(luò)所面臨的信息泄露、信息篡改、重放攻擊、拒絕服務(wù)等多種威脅外, 還面臨傳感節(jié)點(diǎn)容易被攻擊者物理操縱, 并獲取存儲(chǔ)在傳感節(jié)點(diǎn)中的所有信息, 從而控制部分網(wǎng)絡(luò)的威脅。必須通過其它的技術(shù)方案來提高傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全性能。如在通信前進(jìn)行節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)的身份認(rèn)證; 設(shè)計(jì)新的密鑰協(xié)商方案, 使得即使有一小部分節(jié)點(diǎn)被操縱后, 攻擊者也不能或很難從獲取的節(jié)點(diǎn)信息推導(dǎo)出其它節(jié)點(diǎn)的密鑰信息; 對(duì)傳輸信息加密解決竊聽問題; 保證網(wǎng)絡(luò)中的傳感信息只有可信實(shí)體才可以訪問, 保證網(wǎng)絡(luò)保證私有性問題;采用一些跳頻和擴(kuò)頻技術(shù)減輕網(wǎng)絡(luò)堵塞問題。

　　3.3 智能技術(shù)

　　智能技術(shù)是為了有效地達(dá)到某種預(yù)期的目的,利用知識(shí)所采用的各種方法和手段。通過在物體中植入智能系統(tǒng), 可以使得物體具備一定的智能性,能夠主動(dòng)或被動(dòng)的實(shí)現(xiàn)與用戶的溝通, 也是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。主要的研究內(nèi)容和方向包括：

　　1) 人工智能理論研究

　　智能信息獲取的形式化方法; 海量信息處理的理論和方法; 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下信息的開發(fā)與利用方法;機(jī)器學(xué)習(xí)。

　　2) 先進(jìn)的人-機(jī)交互技術(shù)與系統(tǒng)

　　聲音、圖形、圖像、文字及語言處理; 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng); 多媒體技術(shù)。

　　3) 智能控制技術(shù)與系統(tǒng)

　　物聯(lián)網(wǎng)就是要給物體賦予智能, 可以實(shí)現(xiàn)人與物體的溝通和對(duì)話, 甚至實(shí)現(xiàn)物體與物體互相間的溝通和對(duì)話。為了實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo), 必須要對(duì)智能控制技術(shù)與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究。例如：研究如何控制智能服務(wù)機(jī)器人完成既定任務(wù)(運(yùn)動(dòng)軌跡控制、準(zhǔn)確的定位和跟蹤目標(biāo)等)。

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　　4) 智能信號(hào)處理

　　信息特征識(shí)別和融合技術(shù)、地球物理信號(hào)處理與識(shí)別。

　　3.4 納米技術(shù)

　　納米技術(shù), 是研究結(jié)構(gòu)尺寸在0.1~100 nm 范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用, 主要包括: 納米體系物理學(xué)、納米化學(xué)、納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工學(xué)、納米力學(xué)等。這7 個(gè)相對(duì)獨(dú)立又相互滲透的學(xué)科和納米材料、納米器件、納米尺度的檢測與表征這3 個(gè)研究領(lǐng)域。納米材料的制備和研究是整個(gè)納米科技的基礎(chǔ)。其中, 納米物理學(xué)和納米化學(xué)是納米技術(shù)的理論基礎(chǔ), 而納米電子學(xué)是納米技術(shù)最重要的內(nèi)容。

　　使用傳感器技術(shù)就能探測到物體物理狀態(tài), 物體中的嵌入式智能能夠通過在網(wǎng)絡(luò)邊界轉(zhuǎn)移信息處理能力而增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的威力, 而納米技術(shù)的優(yōu)勢意味著物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中體積越來越小的物體能夠進(jìn)行交互和連接。

　　當(dāng)前電子技術(shù)的趨勢要求器件和系統(tǒng)更小、更快、更冷, 更小, 是指響應(yīng)速度要快。更冷是指單個(gè)器件的功耗要小。但是更小并非沒有限度。 納米技術(shù)是建設(shè)者的最后疆界, 它的影響將是巨大的。納米電子學(xué), 包括基于量子效應(yīng)的納米電子器件、納米結(jié)構(gòu)的光/電性質(zhì)、納米電子材料的表征, 以及原子操縱和原子組裝等。

　　4 未來展望——人類將進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代

　　物聯(lián)網(wǎng)需要自動(dòng)控制、信息傳感、射頻識(shí)別、無線通信及計(jì)算機(jī)技術(shù)等, 物聯(lián)網(wǎng)的研究將帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈或者說推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的共同發(fā)展?？梢钥隙?在國家大力推動(dòng)工業(yè)化與信息化兩化融合的大背景下, 物聯(lián)網(wǎng)會(huì)是工業(yè)乃至更多行業(yè)信息化過程中,一個(gè)比較現(xiàn)實(shí)的突破口。在手機(jī)數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)品的二維碼全程監(jiān)控等手段已經(jīng)證實(shí), 無線通信與傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合后的“新物聯(lián)網(wǎng)”已產(chǎn)生更廣泛的應(yīng)用,從而在技術(shù)上推動(dòng)工業(yè)走出危機(jī)[1]。

　　1) 推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)器

　　物聯(lián)網(wǎng)的推廣將會(huì)成為推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的又一個(gè)驅(qū)動(dòng)器, 為產(chǎn)業(yè)開拓了又一個(gè)潛力無窮的發(fā)展機(jī)會(huì)?？梢灶A(yù)見, 在“物聯(lián)網(wǎng)”普及以后, 用于動(dòng)物、植物和機(jī)器、物品的傳感器與電子標(biāo)簽及配套的接口裝置的數(shù)量將大大超過手機(jī)的數(shù)量。按照目前對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的需求, 在近年內(nèi)就需要按億計(jì)的傳感器和電子標(biāo)簽, 這將大大推進(jìn)信息技術(shù)元件的生產(chǎn), 同時(shí)增加大量的就業(yè)機(jī)會(huì)。

　　要真正建立一個(gè)有效的物聯(lián)網(wǎng), 有兩個(gè)重要因素。一是規(guī)模性, 只有具備了規(guī)模, 才能使物品的智能發(fā)揮作用。二是流動(dòng)性, 物品通常都不是靜止的,而是處于運(yùn)動(dòng)的狀態(tài), 必須保持物品在運(yùn)動(dòng)狀態(tài),甚至高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下都能隨時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)話。

　　我國的無線通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋了城鄉(xiāng), 從繁華的城市到偏僻的農(nóng)村, 從海南島到珠穆朗瑪峰, 到處都有無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。無線網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施, 安置在動(dòng)物、植物、機(jī)器和物品上的電子介質(zhì)產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)可隨時(shí)隨地通過無處不在的無線網(wǎng)絡(luò)傳送出去。“云計(jì)算”技術(shù)的運(yùn)用, 使數(shù)以億計(jì)的各類物品的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理變得可能, 使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)真正成了一臺(tái)電腦。

　　2) “物聯(lián)網(wǎng)”給物體賦予智能

　　因?yàn)檐囕v與道路之間缺乏溝通, 需要一個(gè)智能化的交通控制系統(tǒng)。同樣, 需要一個(gè)智能化的供暖控制系統(tǒng)。在生產(chǎn)安全領(lǐng)域, 在食品衛(wèi)生領(lǐng)域, 在工程控制領(lǐng)域, 在城市管理領(lǐng)域, 在人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面, 甚至在人們的娛樂活動(dòng)中, 都需要建立隨時(shí)能與物體溝通的智能系統(tǒng)。

　　“智慧地球”是IBM 公司首席執(zhí)行官彭明盛去年首次提出的新概念。通過裝置在各類物體上實(shí)現(xiàn)物體與物體互相間的溝通和對(duì)話, 使智能技術(shù)正應(yīng)用到生活的各個(gè)方面, 如智慧的醫(yī)療、智慧的交通、智慧的電力、智慧的食品、智慧的貨幣、智慧的零售業(yè)、智慧的基礎(chǔ)設(shè)施甚至智慧的城市, 這使地球變得越來越智能化?？梢韵胂? 當(dāng)物體被賦予智能, 人類將真正有可能從資源的使用者變?yōu)橘Y源的控制者和資源的守護(hù)者。

　　3) 給物體賦予智能整合“物理設(shè)備”實(shí)現(xiàn)“智能互聯(lián)城市”

　　如果說英特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了全球幾億用戶的 “信息”互聯(lián), 那么“智能互聯(lián)建筑”則實(shí)現(xiàn)了某一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)“物理設(shè)備”的互聯(lián)。無論是“智能互聯(lián)城市”還是“智慧的地球”, 類似構(gòu)想的實(shí)現(xiàn), 都要求建立發(fā)達(dá)的“物聯(lián)網(wǎng)”。

　　“智能互聯(lián)建筑”解決方案在硅谷已有用戶使用,美國網(wǎng)域存儲(chǔ)技術(shù)有限公司(NetApp)就通過執(zhí)行思科的解決方案節(jié)約了15％的能耗。思科公司控制工程師David Shroyer·說, 在供電公司的需求響應(yīng)信號(hào)發(fā)出20 分鐘之內(nèi), Mediator 可將照明亮度減小50％,將溫度設(shè)置點(diǎn)提高4℃, 從而節(jié)省用電1.1MW。思科將這一解決方案與其他系統(tǒng)相結(jié)合后, 在18 個(gè)月內(nèi)已幫助位于Sunnyvale 的工作地點(diǎn)的能耗降低了1800 萬千瓦時(shí)。這既減少了碳的排放, 也節(jié)省了大約200 萬美元的能源開支。

　　“智能互聯(lián)城市”的方案, 能夠節(jié)約大量能源以及人力, 提高人們的生活品質(zhì)。思科服務(wù)業(yè)務(wù)執(zhí)行副總裁Wim Elfrink 說, 在目前全球經(jīng)濟(jì)下行的時(shí)候,中國仍然能夠?qū)崿F(xiàn)6％的GDP 增長, 而且中國正在建設(shè)多個(gè)人口超過百萬的城市, 這種智能互聯(lián)城市的概念是非常適用于中國的。

　　每一次大危機(jī), 都會(huì)催生一些新技術(shù), 而新技術(shù)的誕生也是使經(jīng)濟(jì)、特別是工業(yè)走出危機(jī)的巨大推動(dòng)力。物聯(lián)網(wǎng)就其本身來說, 代表了下一代信息發(fā)展技術(shù), 隨著各方面的共同努力, 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)會(huì)對(duì)中國整個(gè)經(jīng)濟(jì)起到積極推動(dòng)作用。