高速发展中的物联网

2010年的两会中，温家宝总理在《政府工作报告》中提出重点产业振兴是2010年“加快转变经济发展方式，调整优化经济结构”的首要任务，其中，“加快物联网的研发应用”被明确纳入重点产业振兴。何为“物联网”？，今年的《政府工作报告》首次对其进行了专门的诠释：物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。

图1 物联网系统模型示意图
事实上，物联网并不是全新的一个概念。国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”(Internet of Things)的概念。该报告指出：无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体都可以通过因特网主动进行信息交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用，其概念诠释如图1所示。2006年，欧盟召开会议“FROM RFID TO THE INTERNET OF THINGS”，对物联网进行了进一步的描述。2009年1月28日， IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”（SmartePlanet）这一概念，具体地说，就是把传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成所谓“物联网”，并于之后公布了想不通行业推行物联网的智慧解决方案，其倡导的智慧工作模式能够大幅提升行业工作效率，促进行业生产方式的创新，因此，受到各主要发达国家工业界人士的高度重视。
物联网是全球公认的集计算机与互联网与移动通讯网之后的信息产业之后的又一次信息化浪潮，温家宝总理发表题为《让科技引领中国可持续发展》的讲话，指出要着力突破传感网、物联网关键技术以及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的“发动机””。目前，物联网的发展定位已经提升到了国家战略的高度，其原因有三：首先，物联网技术能够大幅提高产品（特别是工业产品）的科技含量，增加其附加值，并推动产业乃至产业链的创新，它在互联网的基础上大大扩展了产业规模，为产业创新和高科技人员就业提供了更多机会。其次，物联网将成为工业与信息产业融合的突破口。互联网信息时代带动更多的是第三产业的发展，主要产品和服务并未广泛惠及到农业、重工业、能源业等关系到国计民生的核心行业，而物联网的兴起将联动第一和第二产业，创造更大的社会财富。第三，物联网有可能形成更大规模的科技革命和更大幅度的生产力发展，作为科技在历史作用中的自然体现，“就像蒸汽机之于工业革命，物联网将开启一个全新的信息时代”。
温家宝总理在无锡考察工作时指出：“当计算机和互联网产业大规模发展时，我们因为没有掌握核心技术而走过一些弯路。从信息处理到信息传播再到信息传感，信息发展越来越进入到物质领域，进入到大规模的基础设施、环保、国防等领域，在传感网发展中，我们要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”。从技术角度讲，物联网的是传感器技术、嵌入式技术、智能处理技术等一系列核心技术的集合体，其核心技术可分为六层，如图2所示：

物联网的核心技术可以根据其所数据处理能力和数据存储能力从低到高依次分为六类：物理世界感知技术、自组网技术、分布式智能处理技术、泛在接入技术、后台支撑技术和应用技术。其中，物理世界感知技术关注如何获取和处理感知数据，以低成本低功耗的硬件为基础，完成前端的智能数据处理任务；自组网技术关注多感知设备的自适应形成网络，以多跳路由的方式完成全向可靠的感知数据传输；分布式智能处理技术关注多感知设备的协同工作模式、多感知数据的融合与分析、分布式数据存储与查询等能够有效降低网络传输数据量、后台数据处理量和数据中心存储量的分布式协同处理技术；泛在接入技术要进行感知数据接入现有各类广域网的工作，其中以多网自适应切换、多网融合和多数据流优化为核心理念。后台支撑技术是物联网智能感知功能的重要组成部分，这部分技术以高性能计算机或集群系统作为基础，形成海量的数据存储和计算能力，在并行计算、数据挖掘等方面具有优势，能够在多维海量信息中，完成分析事件成因、评估因素影响力、预测和模式事件趋势等大型计算任务，为准确感知物理时间提供可靠的支撑技术；应用技术主要是面向行业，在物联网物理感知、多网融合和智能处理等功能的支持下，完善原有行业应用系统，提升其工作效率，改进其管理模式。
在面向物联网的科学研究和产业化应用中，我国的技术研发水平处于世界前列，已有多家单位相继开展了物联网技术的基础理论和应用系统研究，其中，中科院作在1999年就启动了传感网研究，近10年以来，在物联网研究方面形成了雄厚的技术积累，也先后完成了多项技术成果转化。国家级科研基金从2000年起就开始不断加大对物联网相关领域的资助，其中973、863项目均设有面向传感器网络和物联网的重点重大项目。国家工信部从2008年开始专门设立国家重大专项对物联网进行技术研发和应用示范的资助，之后资助力度逐年上升，资助领域逐年拓展，并已经获得了多项重要的突破性科研成果以及数个大型成熟的应用示范系统。2009年11月，国务院批准无锡建设国家传感网创新示范区。之后无锡市相继成立多个以物联感知为主题的研究和工程中心，引进了包括中科院、北京大学、北京邮电大学等多家大型科研单位，并规划了八大示范工程，有利地的当地的物联网产业。继无锡之后，上海、北京、深圳、广州、成都等城市都相继展开面向物联网的产业布局和科研支撑计划，我国的物联网技术研发和产业发展已进入快车道。
作者：李栋 崔莉