管窥物联网《蓝皮书》
- 来源:计算机世界
- 关键字:物联网,蓝皮书,
- 发布时间:2010-11-22 16:33
交叉学科之困
中科院“创新2050：科学技术与中国的未来，中国至2050年信息科技发展路线图”描述了物联网的发展路线图，其中提到了以下几个重点要素。.多学科交叉。传感网是典型的多学科交叉的综合研究，涉及到计算机、半导体、网络、通信、光学、微机械、化学、生物、航天、医学、农业等众多领域，由于学科的交叉融合和相互影响，使得许多技术趋势成为可能，例如生物技术将极大地依赖于在芯片实验室里做分析的实验设备以及生物信息学的进步；微机电系统、智能材料和新材料将使普遍设置的低成本小型传感器成为可能；工程师将日益转向生物学家，理解生物体如何解决涉及自然环境的问题；这些“仿生物”的努力，把来自天然的最好的解决办法与人造的元件结合起来，能够开发出比现存生物体更好的系统。基础支撑技术的发展又可以进一步推动传感网/物联网的进步。
.RFID技术。作为典型的传感网络应用的RFID是未来信息存储提取和处理的主流技术，越来越多的国际性大公司已经加入到这种技术的开发研究中，在近几年显现出大规模发展的态势，RFID受市场关注的程度不亚于任何一种新兴技术，该技术的发展使得服务器的客户端设备数量快速增加。
.三维立体传感网。通过在所有道路、建筑、水域、危险地区和空间构成三维立体传感网络，建立具有强大计算能力的分布式监控预报中心，能够提前预测到台风、大雨、洪水、森林火灾等自然灾害和人为突发事件的发生和演变，迅速决策和处置，从而大幅度减少自然灾害和人为突发事件造成的损失。传感网络还可以在节能减排和智能家居等方面发挥作用。
.大规模实时传输。传感网在大规模实时信息获取、协同感知、高抗毁性、微型灵活部署等方面具有明显优势，将成为实现“安全、可靠、智能”的路网智能交通和城轨交通安全的重要支撑技术之一。传感网络的发展可以在动态复杂环境下实时、协同地获取路况、车况和驾驶员的状态信息，形成全局、综合的决策、判断，来预防和处理交通事故的发生，提高道路利用率，以及准确、实时地监测突发事件，增强应急事件的协同处理能力。进一步发展的“尘埃”型传感器/执行器，可嵌入物流世界的各个领域，实现网络信息空间与物理世界的融合。
关注基础理论
物联网涉及从信息获取、传输、存储、处理到应用的全过程，材料、器件、软件、系统、网络各方面的创新都会促进物联网的发展。
在推进物联网的过程中需要发展微纳米智能集成传感器和低功耗、高性能芯片；要关注微电池与储能技术、能量采集技术、智能化能源管理技术；网络方面，要使多种接入方式兼容，创造新型安全、可靠异构的网络架构，以及满足低成本、可互动、模块抽象化等功能的开放式中间件平台。
软件方面，可重点关注低功耗微型OS，以及具备自优化、自配置、自愈功能分布式自适配软件，信息处理与应用软件，行业应用业务模式等。
欧盟《物联网研究路线图》将物联网研究分为十个层面：
1.感知:ID发布机制与识别；
2.物联网宏观架构；
3.通信（OSI物理与链路层）；
4.组网（OSI网络层）；
5.软件平台、中间件（OSI网络层以上）；
6.硬件；
7.情报提炼；
8.搜索引擎；
9.能源管理；
10.安全。
中科院“创新2050：科学技术与中国的未来，中国至2050年信息科技发展路线图”指出物联网典型的问题包括：网络规模在不断扩大，接入系统也在增加，异构网络结构复杂度不断提升，同时作为一项新兴的技术，物联网还需要在非常有限的资源条件下满足低成本、绿色节能、用户和环境友好、用户为中心、高效等极端要求。
发展传感网面临着布尔代数和连续代数共存的难题，需要高效实用的不确定性推理、先进的复杂系统理论、异构网络理论，对物理世界的新型感知机理提出了很高的要求。对于传感网，协同与控制理论等是重点需要发展的基础理论。
跨过五道坎
尽管国内物联网相关工作推进比较快，但物联网产业化发展仍然面临巨大挑战，还存在如下问题：
1.物联网正处于产业发展初期，仍有许多瓶颈等待突破，特别是缺乏统一标准体系和成熟商业模式，被看做是制约发展的关键要素；
2.作为新概念、新技术，物联网产业化推进缺少国家级的产业战略谋划，需要成立高级别官产学研联盟组织引导；
3.研究机构数量众多，大多要么侧重基础理论，与应用需求相距较远，缺乏大规模工程实践牵引；要么侧重工程，与中小型企业同质化，重复性工作居多，难以全面迅速推广，缺乏盈利的商业模式；
4.缺乏具有系统综合解决方案集成能力的龙头企业，中小型企业居多，小杂散；
5.基础和核心技术仍然需要加大投入。
物联网发展谏言
发展物联网产业，首先要通过政府引导，全社会参与，鼓励民营资本进入，造就一大批科技型中小企业群；其次，应结合我国低成本信息化的特点，选取若干与可持续发展、资源、安全、新媒体等相关的行业为切入点，围绕需求，开展核心技术公关和技术集成研发，进行技术示范、探索发展途径；再次，应结合节能、降耗、绿色、低碳、低成本、智能的发展战略和地方需求，利用物联网络技术实现传统产业的升级换代，由政府支持开展感知、控制、网络、系统技术研究，选取特色行业进行应用示范；最后，可通过示范、政府采购和新产业发展拉动内需，扶持本土企业，避免买进一个无内生能力的信息化。
在发展策略上，应采取政府主导、市场运作，以应用为先导，兼顾军用需求和民用市场。在发展前期，以满足军用需求为主带动民用市场的开拓；民用市场的开拓则应以应急安全、环境监控、政府综合信息网为切入点，逐步在如电力、石油、环境、能源等领域应用推广，还需注重不同应用平台的建设以及相关增值服务的研究。
我们在发展物联网的过程中一定要坚持以应用牵引，结合中国国情来发展适合我国发展水平的低成本、绿色、开放平台、高可靠的物联网，走一条有中国特色、能带动国内核心技术企业发展的低成本信息化道路。
我们已经在国际标准制定方面获得有份量的发言权，未来应当以应用为导向开发具有自主知识产权的核心技术，制订我国相关的协议标准，广泛开展国际合作。利用我国的巨大市场影响国际标准的制定，将有助于提高我国在国际标准竞争中的筹码，影响并参与国际标准的制定，使其朝着对我国有利的方向进行。
国家要给予政策扶持，鉴于国际上的竞争态势，应由国家根据不同应用特点，为物联网划出专用或共用的频率资源。可以由国家给予物联网产业类似软件产业、集成电路产业的相关优惠政策。官产学研各司其职，培育需求，应用研究和核心技术研究并重。物联网的普及需要商业模式的创新，物联网未来要渗入到每一个行业，进入到相关业务中去，而商业模式方面每个行业都不相同，但物联网特别适合创业型企业或中小企业，为其提供了创新的机会。目前物联网在行业应用上的示范成本相对较高，但是在得到广泛的应用并形成规范后，价格会逐步下降。作为一项新的技术，物联网目前在一定程度上还需要政府进行产业引导。
……
中科院“创新2050：科学技术与中国的未来，中国至2050年信息科技发展路线图”描述了物联网的发展路线图，其中提到了以下几个重点要素。.多学科交叉。传感网是典型的多学科交叉的综合研究，涉及到计算机、半导体、网络、通信、光学、微机械、化学、生物、航天、医学、农业等众多领域，由于学科的交叉融合和相互影响，使得许多技术趋势成为可能，例如生物技术将极大地依赖于在芯片实验室里做分析的实验设备以及生物信息学的进步；微机电系统、智能材料和新材料将使普遍设置的低成本小型传感器成为可能；工程师将日益转向生物学家，理解生物体如何解决涉及自然环境的问题；这些“仿生物”的努力，把来自天然的最好的解决办法与人造的元件结合起来，能够开发出比现存生物体更好的系统。基础支撑技术的发展又可以进一步推动传感网/物联网的进步。
.RFID技术。作为典型的传感网络应用的RFID是未来信息存储提取和处理的主流技术，越来越多的国际性大公司已经加入到这种技术的开发研究中，在近几年显现出大规模发展的态势，RFID受市场关注的程度不亚于任何一种新兴技术，该技术的发展使得服务器的客户端设备数量快速增加。
.三维立体传感网。通过在所有道路、建筑、水域、危险地区和空间构成三维立体传感网络，建立具有强大计算能力的分布式监控预报中心，能够提前预测到台风、大雨、洪水、森林火灾等自然灾害和人为突发事件的发生和演变，迅速决策和处置，从而大幅度减少自然灾害和人为突发事件造成的损失。传感网络还可以在节能减排和智能家居等方面发挥作用。
.大规模实时传输。传感网在大规模实时信息获取、协同感知、高抗毁性、微型灵活部署等方面具有明显优势，将成为实现“安全、可靠、智能”的路网智能交通和城轨交通安全的重要支撑技术之一。传感网络的发展可以在动态复杂环境下实时、协同地获取路况、车况和驾驶员的状态信息，形成全局、综合的决策、判断，来预防和处理交通事故的发生，提高道路利用率，以及准确、实时地监测突发事件，增强应急事件的协同处理能力。进一步发展的“尘埃”型传感器/执行器，可嵌入物流世界的各个领域，实现网络信息空间与物理世界的融合。
关注基础理论
物联网涉及从信息获取、传输、存储、处理到应用的全过程，材料、器件、软件、系统、网络各方面的创新都会促进物联网的发展。
在推进物联网的过程中需要发展微纳米智能集成传感器和低功耗、高性能芯片；要关注微电池与储能技术、能量采集技术、智能化能源管理技术；网络方面，要使多种接入方式兼容，创造新型安全、可靠异构的网络架构，以及满足低成本、可互动、模块抽象化等功能的开放式中间件平台。
软件方面，可重点关注低功耗微型OS，以及具备自优化、自配置、自愈功能分布式自适配软件，信息处理与应用软件，行业应用业务模式等。
欧盟《物联网研究路线图》将物联网研究分为十个层面：
1.感知:ID发布机制与识别；
2.物联网宏观架构；
3.通信（OSI物理与链路层）；
4.组网（OSI网络层）；
5.软件平台、中间件（OSI网络层以上）；
6.硬件；
7.情报提炼；
8.搜索引擎；
9.能源管理；
10.安全。
中科院“创新2050：科学技术与中国的未来，中国至2050年信息科技发展路线图”指出物联网典型的问题包括：网络规模在不断扩大，接入系统也在增加，异构网络结构复杂度不断提升，同时作为一项新兴的技术，物联网还需要在非常有限的资源条件下满足低成本、绿色节能、用户和环境友好、用户为中心、高效等极端要求。
发展传感网面临着布尔代数和连续代数共存的难题，需要高效实用的不确定性推理、先进的复杂系统理论、异构网络理论，对物理世界的新型感知机理提出了很高的要求。对于传感网，协同与控制理论等是重点需要发展的基础理论。
跨过五道坎
尽管国内物联网相关工作推进比较快，但物联网产业化发展仍然面临巨大挑战，还存在如下问题：
1.物联网正处于产业发展初期，仍有许多瓶颈等待突破，特别是缺乏统一标准体系和成熟商业模式，被看做是制约发展的关键要素；
2.作为新概念、新技术，物联网产业化推进缺少国家级的产业战略谋划，需要成立高级别官产学研联盟组织引导；
3.研究机构数量众多，大多要么侧重基础理论，与应用需求相距较远，缺乏大规模工程实践牵引；要么侧重工程，与中小型企业同质化，重复性工作居多，难以全面迅速推广，缺乏盈利的商业模式；
4.缺乏具有系统综合解决方案集成能力的龙头企业，中小型企业居多，小杂散；
5.基础和核心技术仍然需要加大投入。
物联网发展谏言
发展物联网产业，首先要通过政府引导，全社会参与，鼓励民营资本进入，造就一大批科技型中小企业群；其次，应结合我国低成本信息化的特点，选取若干与可持续发展、资源、安全、新媒体等相关的行业为切入点，围绕需求，开展核心技术公关和技术集成研发，进行技术示范、探索发展途径；再次，应结合节能、降耗、绿色、低碳、低成本、智能的发展战略和地方需求，利用物联网络技术实现传统产业的升级换代，由政府支持开展感知、控制、网络、系统技术研究，选取特色行业进行应用示范；最后，可通过示范、政府采购和新产业发展拉动内需，扶持本土企业，避免买进一个无内生能力的信息化。
在发展策略上，应采取政府主导、市场运作，以应用为先导，兼顾军用需求和民用市场。在发展前期，以满足军用需求为主带动民用市场的开拓；民用市场的开拓则应以应急安全、环境监控、政府综合信息网为切入点，逐步在如电力、石油、环境、能源等领域应用推广，还需注重不同应用平台的建设以及相关增值服务的研究。
我们在发展物联网的过程中一定要坚持以应用牵引，结合中国国情来发展适合我国发展水平的低成本、绿色、开放平台、高可靠的物联网，走一条有中国特色、能带动国内核心技术企业发展的低成本信息化道路。
我们已经在国际标准制定方面获得有份量的发言权，未来应当以应用为导向开发具有自主知识产权的核心技术，制订我国相关的协议标准，广泛开展国际合作。利用我国的巨大市场影响国际标准的制定，将有助于提高我国在国际标准竞争中的筹码，影响并参与国际标准的制定，使其朝着对我国有利的方向进行。
国家要给予政策扶持，鉴于国际上的竞争态势，应由国家根据不同应用特点，为物联网划出专用或共用的频率资源。可以由国家给予物联网产业类似软件产业、集成电路产业的相关优惠政策。官产学研各司其职，培育需求，应用研究和核心技术研究并重。物联网的普及需要商业模式的创新，物联网未来要渗入到每一个行业，进入到相关业务中去，而商业模式方面每个行业都不相同，但物联网特别适合创业型企业或中小企业，为其提供了创新的机会。目前物联网在行业应用上的示范成本相对较高，但是在得到广泛的应用并形成规范后，价格会逐步下降。作为一项新的技术，物联网目前在一定程度上还需要政府进行产业引导。
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