物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)發(fā)展

一、什么是物聯(lián)網(wǎng)

 

1. 物聯(lián)網(wǎng)的定義

 

  物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，指的是將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其英文名稱(chēng)是“The Internet of things”，也稱(chēng)作“The Internet of everything”。顧名思義，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。其含義有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò);第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。因此，“物聯(lián)網(wǎng)概念”是在“互聯(lián)網(wǎng)概念”的基礎(chǔ)上，將其用戶端延伸和擴(kuò)展到任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡(luò)概念。

 

  1991年美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)的Kevin Ashton教授首次提出物聯(lián)網(wǎng)的概念。

 

  1999年MIT建立了“自動(dòng)識(shí)別中心(Auto-ID Center)”，提出“萬(wàn)物皆可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)”，闡明了物聯(lián)網(wǎng)的基本含義。早期的物聯(lián)網(wǎng)是依托射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)的物流網(wǎng)絡(luò)。

 

  2005年11月，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，引用了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。物聯(lián)網(wǎng)的定義和覆蓋范圍有了較大的拓展，不再只是指基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)。

 

  2009年歐盟執(zhí)委會(huì)發(fā)表了歐洲物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃，描繪了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用前景，提出歐盟政府要加強(qiáng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的管理，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

 

  2009年1月28日，IBM首次提出“智慧地球”概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)年，美國(guó)將新能源和物聯(lián)網(wǎng)列為振興經(jīng)濟(jì)的兩大重點(diǎn)。

 

  2009年8月，溫家寶總理在無(wú)錫視察時(shí)提出“感知中國(guó)”，無(wú)錫市率先建立了“感知中國(guó)”研究中心，中國(guó)科學(xué)院、運(yùn)營(yíng)商、多所大學(xué)在無(wú)錫建立了物聯(lián)網(wǎng)研究院。其后，物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國(guó)家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，寫(xiě)入十一屆全國(guó)人大三次會(huì)議政府工作報(bào)告。

 

  2005年11月17日，ITU正式提出“物聯(lián)網(wǎng)”概念。“物聯(lián)網(wǎng)”顛覆了人類(lèi)之前物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施截然分開(kāi)的傳統(tǒng)思維，將具有自我標(biāo)識(shí)、感知和智能的物理實(shí)體基于通信技術(shù)有效連接在一起，使得政府管理、生產(chǎn)制造、社會(huì)管理，以及個(gè)人生活實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，被稱(chēng)為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。

 

  目前，國(guó)際上公認(rèn)的物聯(lián)網(wǎng)定義是：通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

 

2. 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程

 

  物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展第一階段：物聯(lián)網(wǎng)連接大規(guī)模建立階段，越來(lái)越多的設(shè)備在放入通信模塊后通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、WiFi、藍(lán)牙、RFID、ZigBee等連接技術(shù)連接入網(wǎng)。在這一階段網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、連接建設(shè)及管理、終端智能化是核心。

 

  物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展第二階段：大量連接入網(wǎng)的設(shè)備狀態(tài)被感知，產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，形成了物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)。在這一階段，傳感器、計(jì)量器等器件進(jìn)一步智能化，多樣化的數(shù)據(jù)被感知和采集，匯集到云平臺(tái)進(jìn)行存儲(chǔ)、分類(lèi)處理和分析。該階段主要投資機(jī)會(huì)在AEP平臺(tái)、云存儲(chǔ)、云計(jì)算、數(shù)據(jù)分析等。

 

  物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展第三階段：初始人工智能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生數(shù)據(jù)的智能分析和物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用及服務(wù)將體現(xiàn)出核心價(jià)值。Gartner預(yù)測(cè)，2020年物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與服務(wù)產(chǎn)值將達(dá)到2620億美元，市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的4倍。該階段物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)揮出最大價(jià)值，企業(yè)對(duì)傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并利用分析結(jié)果構(gòu)建解決方案實(shí)現(xiàn)商業(yè)變現(xiàn)。這一階段主要投資者機(jī)會(huì)在于物聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案提供商、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)廠商等。

 

3. 物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)

 

  標(biāo)準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以大致分為四個(gè)層面：感知識(shí)別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層、綜合應(yīng)用層。

 

  感知識(shí)別層：感知識(shí)別層位于物聯(lián)網(wǎng)四層模型的最底端，是所有上層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。在這個(gè)層面上，把成千上萬(wàn)個(gè)傳感器或閱讀器安放在物理物體上，比如氧氣傳感器、壓力傳感器、光強(qiáng)傳感器、聲音傳感器等，形成一定規(guī)模的傳感網(wǎng)。通過(guò)這些傳感器，感知這個(gè)物理物體周?chē)�的環(huán)境信息;當(dāng)上層反饋命令時(shí)，通過(guò)單片機(jī)、簡(jiǎn)單或者復(fù)雜的機(jī)械可使物理物體完成特定命令。

 

  網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層：網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層負(fù)責(zé)向上層傳輸感知信息和向下層傳輸命令。這個(gè)層面就是利用互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線寬帶網(wǎng)、無(wú)線低速網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)等各種網(wǎng)絡(luò)形式傳遞海量的信息。

 

  管理服務(wù)層：管理服務(wù)層主要解決解決數(shù)據(jù)如何存儲(chǔ)(數(shù)據(jù)庫(kù)與海量存儲(chǔ)技術(shù))、如何檢索(搜索引擎)、如何使用(數(shù)據(jù)挖掘與機(jī)器學(xué)習(xí))、如何不被濫用(數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù))等問(wèn)題。簡(jiǎn)言之，這個(gè)層面就是把收集到的信息進(jìn)行有效整合和利用，是物聯(lián)網(wǎng)的精髓所在。

 

  綜合應(yīng)用層：物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的最頂層，是面向客戶的各類(lèi)應(yīng)用。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)歷了以數(shù)據(jù)為中心到以人為中心的轉(zhuǎn)化，典型應(yīng)用包括文件傳輸、電子郵件、萬(wàn)維網(wǎng)、電子商務(wù)、視頻點(diǎn)播、在線游戲和社交網(wǎng)絡(luò)等;而物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用以“物”或者物理世界為中心，涵蓋我們現(xiàn)在常聽(tīng)到比較新鮮的高級(jí)詞匯，比如物品追蹤、環(huán)境感知、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)等。

 

4. 物流網(wǎng)的主要技術(shù)

 

“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”的核心和基礎(chǔ)仍然是“互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”，是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù);其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品和物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中有五項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

 

  網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)包含很多重要技術(shù)，其中M2M技術(shù)最為關(guān)鍵。“M2M”是“Machine-to-Machine”的縮寫(xiě)，用來(lái)表示機(jī)器對(duì)機(jī)器之間的連接與通信。從功能和潛在用途角度看，M2M引起了整個(gè)“物聯(lián)網(wǎng)”的產(chǎn)生。

 

  傳感器技術(shù)。傳感器是攝取信息的關(guān)鍵器件，它是物聯(lián)網(wǎng)中不可缺少的信息采集手段。目前傳感器技術(shù)已滲透到科學(xué)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，在工農(nóng)生產(chǎn)、科學(xué)研究及改善人民生活等方面，起著越來(lái)越重要的作用。

 

  RFID標(biāo)簽也是一種傳感器技術(shù)，也可稱(chēng)為射頻識(shí)別技術(shù)，該技術(shù)利用射頻信號(hào)通過(guò)空間電磁耦合實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息實(shí)現(xiàn)物體識(shí)別。由于RFID具有無(wú)需接觸、自動(dòng)化程度高、耐用可靠、識(shí)別速度快、適應(yīng)各種工作環(huán)境、可實(shí)現(xiàn)高速和多標(biāo)簽同時(shí)識(shí)別等優(yōu)勢(shì)，因此RFID在自動(dòng)識(shí)別、物品物流管理有著廣闊的應(yīng)用前景。

 

  嵌入式系統(tǒng)技術(shù)：是綜合了計(jì)算機(jī)軟硬件、傳感器技術(shù)、集成電路技術(shù)、電子應(yīng)用技術(shù)為一體的復(fù)雜技術(shù)。經(jīng)過(guò)幾十年的演變，以嵌入式系統(tǒng)為特征的智能終端產(chǎn)品隨處可見(jiàn)。如果把物聯(lián)網(wǎng)用人體做一個(gè)簡(jiǎn)單比喻，傳感器相當(dāng)于人的眼睛、鼻子、皮膚等感官，網(wǎng)絡(luò)就是神經(jīng)系統(tǒng)用來(lái)傳遞信息，嵌入式系統(tǒng)則是人的大腦，在接收到信息后要進(jìn)行分類(lèi)處理。

 

  云計(jì)算。云計(jì)算是一種按使用量付費(fèi)的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，進(jìn)入可配置的計(jì)算資源共享池(資源包括網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器，存儲(chǔ)，應(yīng)用軟件，服務(wù))，這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互。

 

二、全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和態(tài)勢(shì)

 

1. 全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進(jìn)入新階段，當(dāng)前正處于產(chǎn)業(yè)爆發(fā)前的戰(zhàn)略機(jī)遇期

 

  2013年-2017年，全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模由398億美元增長(zhǎng)至798億美元，2018年將達(dá)到1036億美元，整體規(guī)模呈現(xiàn)加速擴(kuò)張趨勢(shì)。預(yù)計(jì)到2020年，全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達(dá)到260億個(gè)，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到20%;全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備帶來(lái)的數(shù)據(jù)將達(dá)到44ZB，這一數(shù)據(jù)將是2012年的22倍，年復(fù)合增長(zhǎng)率48%。據(jù)預(yù)計(jì)，2020年世界總?cè)丝趯⑻幱?3億和85億人的區(qū)間，如果按70%的互聯(lián)網(wǎng)滲透率計(jì)算，2020年全球互聯(lián)網(wǎng)人數(shù)規(guī)模將在51億和60億之間。

 

(1) 技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)的逐步成熟推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進(jìn)入新階段。

  

  二是聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷突破。目前在全球范圍內(nèi)低功率廣域網(wǎng)(LPWAN)技術(shù)快速興起并逐步商用，面向物聯(lián)網(wǎng)廣覆蓋、低時(shí)延場(chǎng)景的5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程加速，同時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)、LTE-V、短距離通信技術(shù)等相關(guān)通信技術(shù)也取得顯著進(jìn)展。

 

  三是數(shù)據(jù)處理技術(shù)與能力明顯提升。隨著大數(shù)據(jù)整體技術(shù)體系的基本形成，信息提取、知識(shí)表現(xiàn)、機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能研究方法和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展迅速。

 

  四是產(chǎn)業(yè)生態(tài)構(gòu)建所需的關(guān)鍵能力加速成熟。云計(jì)算、開(kāi)源軟件等有效降低了企業(yè)構(gòu)建生態(tài)的門(mén)檻，推動(dòng)全球范圍內(nèi)水平化物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的興起和物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的進(jìn)步。

 

(2) 產(chǎn)業(yè)要素的完備和發(fā)展條件的成熟推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進(jìn)入新的階段。

 

  這一階段物聯(lián)網(wǎng)主要特征是：

  

  一是平臺(tái)化服務(wù)。利用物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)打破垂直行業(yè)的“應(yīng)用孤島”，促進(jìn)大規(guī)模開(kāi)環(huán)應(yīng)用的發(fā)展，形成新的業(yè)態(tài)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的增值化。同時(shí)利用平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)的匯聚，在平臺(tái)上挖掘物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)價(jià)值，衍生新的應(yīng)用類(lèi)型和應(yīng)用模式。

 

  二是泛在化連接。廣域網(wǎng)和短距離通信技術(shù)的不斷應(yīng)用推動(dòng)更多的傳感器設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，為物聯(lián)網(wǎng)提供大范圍、大規(guī)模的連接能力，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸與動(dòng)態(tài)處理。

 

  三是智能化終端。一方面是傳感器等底層設(shè)備自身向著智能化的方向發(fā)展，另一方面通過(guò)引入物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)等軟件，降低底層面向異構(gòu)硬件開(kāi)發(fā)的難度，支持不同設(shè)備之間的本地化協(xié)同，并實(shí)現(xiàn)面向多應(yīng)用場(chǎng)景的靈活配置。

 

2. 全球抓搶物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)機(jī)遇意向突出，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展處于產(chǎn)業(yè)生態(tài)的關(guān)鍵布局期

 

  (1) 在政府層面，各國(guó)高度重視物聯(lián)網(wǎng)新一輪發(fā)展帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)機(jī)遇。

 

  其中，美國(guó)以物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為核心的“智慧地球”計(jì)劃、歐盟的十四點(diǎn)行動(dòng)計(jì)劃、日本的“U-Japan計(jì)劃”、韓國(guó)的“IT839戰(zhàn)略”和“u-Korea”戰(zhàn)略、新加坡的“下一代I-Hub”計(jì)劃、臺(tái)灣的“U-Taiwan”計(jì)劃等都將物聯(lián)網(wǎng)作為當(dāng)前發(fā)展的重要戰(zhàn)略目標(biāo)。資本市場(chǎng)同樣看好物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展前景，對(duì)從事物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)公司的投資持續(xù)增加。自2012年以來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域創(chuàng)業(yè)企業(yè)融資達(dá)到1260億美元。2015年以來(lái)，工業(yè)相關(guān)投資增長(zhǎng)迅速，成為最熱門(mén)的物聯(lián)網(wǎng)投資領(lǐng)域。

 

  (2) 在產(chǎn)業(yè)層面，產(chǎn)業(yè)巨頭紛紛制定其物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，通過(guò)并購(gòu)、合作等方式快速進(jìn)行重點(diǎn)行業(yè)和產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)的布局，意圖爭(zhēng)奪物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的戰(zhàn)略導(dǎo)向。

 

  2015年5月，華為公司公開(kāi)“1+2+1”的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，明確了向物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)軍的發(fā)展戰(zhàn)略;同年10月微軟公司正式發(fā)布物聯(lián)網(wǎng)套件Azure IOT Suite，協(xié)助企業(yè)簡(jiǎn)化物聯(lián)網(wǎng)在云端應(yīng)用部署及管理;2016年3月，思科公司以14億美元并購(gòu)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供商Jasper，并成立物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部;7月，軟銀公司以322億美金收購(gòu)ARM，明確表示看好ARM在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展前景;12月，谷歌對(duì)外公布物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)Android Things的開(kāi)發(fā)者預(yù)覽版本，并更新其“Weave”協(xié)議。除此之外，亞馬遜、蘋(píng)果、Intel、高通、SAP、IBM、阿里巴巴、騰訊、百度、GE、AT&T等全球知名企業(yè)均從不同環(huán)節(jié)布局物聯(lián)網(wǎng)，產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展的條件正快速形成，未來(lái)2-3年將成為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。

 

3. 傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)智能化升級(jí)和規(guī)模化消費(fèi)市場(chǎng)的興起推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新突破和應(yīng)用加深

  

  從物聯(lián)網(wǎng)概念興起發(fā)展至今，各類(lèi)應(yīng)用長(zhǎng)時(shí)間并存，并成波次、接力式推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。以2018年為例，工業(yè)/制造業(yè)將成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域支出占比最大的產(chǎn)業(yè)，預(yù)計(jì)支出金額將達(dá)到1890億美元，占總體比重為24.47%;運(yùn)輸業(yè)和車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智能建筑等跨產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的支出金額將分別達(dá)到850億美元和920億美元;消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)支出金額將達(dá)620億美元，位居第五大產(chǎn)業(yè)類(lèi)別，主要應(yīng)用包括智能家庭、家庭自動(dòng)化以及智能家電。

 

  (1) 工業(yè)/制造業(yè)等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的智能化升級(jí)成為推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)突破創(chuàng)新的重要契機(jī)。隨著世界經(jīng)濟(jì)下行壓力的增加和新技術(shù)變革的出現(xiàn)，各國(guó)積極應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革帶來(lái)的挑戰(zhàn)，美國(guó)“先進(jìn)制造業(yè)伙伴計(jì)  劃”、德國(guó)“工業(yè)4.0”、中國(guó)“中國(guó)制造2025”等一系列國(guó)家戰(zhàn)略的提出和實(shí)施，其根本出發(fā)點(diǎn)在于搶占新一輪國(guó)際制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。工業(yè)/制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)將推動(dòng)在產(chǎn)品、設(shè)備、流程、服務(wù)中物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)連接的部署和基于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的業(yè)務(wù)分析和數(shù)據(jù)處理，加速推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)突破創(chuàng)新。