霧里看花物聯(lián)網(wǎng)

    人類歷史上經(jīng)歷過數(shù)次重大的技術(shù)革命創(chuàng)新，它帶來了文明的發(fā)展，但同時也帶來了毀滅文明的更有效手段，現(xiàn)在輪到了物聯(lián)網(wǎng)。席卷全球的金融風暴過后，大家把產(chǎn)業(yè)復蘇的希望寄托到它身上，因為，物聯(lián)網(wǎng)被稱為是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，世界各國爭相制定發(fā)展戰(zhàn)略。去年11月，物聯(lián)網(wǎng)被確定為中國今后7大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。

    在中國，有業(yè)內(nèi)專家預測：“物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將是下一個萬億元級規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，甚至超過互聯(lián)網(wǎng)30倍，潛力無窮。”然而，一個新的泡沫也在形成之中。一篇科技戰(zhàn)略分析報告中有如下一段分析：“首先，引進技術(shù)的便利在一定程度上造成了我國缺乏核心基礎技術(shù)的積累；其次，行政性分權(quán)造成的條塊分割，削弱了戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)協(xié)作攻關的能力；再次，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線界定模糊，導致產(chǎn)業(yè)投資一哄而上。”這恰恰就是對目前中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展狀況的描述。

    各地都在爭先恐后地發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)，北京已啟動物聯(lián)網(wǎng)五年規(guī)劃：“到2012年，規(guī)劃建成首個物聯(lián)網(wǎng)應用資源共享服務、信息交換、傳感信息網(wǎng)絡、超級計算和云計算中心等共性基礎支撐平臺，完成政府、社會、企業(yè)三方面幾十個示范應用園區(qū)。”同時，上海、杭州、成都、南京等市，山東、廣東、河南、東北三省、福建等地政府也表示，將全力進軍物聯(lián)網(wǎng)。再以長三角為例，不少城市都在試點物聯(lián)網(wǎng)，包括國家級示范基地的無錫，但都局限在應用領域，如高鐵物聯(lián)網(wǎng)應用等。有些城市并沒有很好地對物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)化進行梳理。

    如果大家都一窩蜂而上，那么也極有可能出現(xiàn)一窩蜂而下的結(jié)果，現(xiàn)在全國是一片物聯(lián)網(wǎng)熱，一頭是政府熱，各地政府紛紛上馬物聯(lián)網(wǎng)項目；一頭是小企業(yè)熱，趁機出售傳感設備。中國工程院副院長鄔賀銓說：“在低碳概念的號召下，我國風電、光伏等產(chǎn)業(yè)一哄而上，重復建設、產(chǎn)能迅速過剩。物聯(lián)網(wǎng)是信息化發(fā)展的大勢所趨，但是物聯(lián)網(wǎng)項目的上馬要注意避免重蹈覆轍，避免泡沫化。”

    物聯(lián)網(wǎng)是從英語（Internet of Things，IoT）直譯過來的，其譯法通俗、但在科學上并不準確。表面上，它是把物與物聯(lián)接起來，是把物接入到原來的信息互聯(lián)網(wǎng)中。加入到物聯(lián)網(wǎng)的物可分為兩大類：僅能提供自身信息的和同時可以收集其他信息的物，后一類就是技術(shù)上所稱的“傳感器”。現(xiàn)在人們所討論的物聯(lián)網(wǎng)，實質(zhì)上是把僅能提供自身信息的物及電子科技領域已研究多時的“傳感網(wǎng)”加入到互聯(lián)網(wǎng)物體，這樣的聯(lián)接使整個網(wǎng)絡具備“獲取信息的能力”，從而也就起了質(zhì)的變化，使它在組成結(jié)構(gòu)上增加了成為智能網(wǎng)絡的條件。

    許多人在談到物聯(lián)網(wǎng)時都會狹隘地想到物流行業(yè)的貨物追蹤系統(tǒng)或保安監(jiān)視報警系統(tǒng)。其實，這只是兩個非常普遍的低層次應用案例。真正的意義在于，將傳感器網(wǎng)絡融合到信息互聯(lián)網(wǎng)，使物聯(lián)網(wǎng)獲得極高的功能與智能潛力。

    基于物聯(lián)網(wǎng)的功能，學術(shù)界在上世紀末提出過一個新概念：“環(huán)境智能”（或曰智能環(huán)境）（Ambient Intelligence ，AmI）。在一個具備環(huán)境智能的世界，隱藏于物聯(lián)網(wǎng)的各種器件與設備非常協(xié)調(diào)地工作著，提供信息與智能來支持并幫助人類輕松地生活和完成各種工作。這就是物聯(lián)網(wǎng)的目標。

    要發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)，首先需要明確物聯(lián)網(wǎng)的準確定義。遺憾的是，現(xiàn)在各行業(yè)好像還沒有統(tǒng)一的認識。

    傳感器網(wǎng)絡實現(xiàn)“泛在計算”

    傳感器網(wǎng)絡是當前國際上備受關注的、由多學科高度交叉的新興前沿研究領域。傳感器網(wǎng)絡綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息；通過嵌入式系統(tǒng)對信息進行處理，并通過隨機自組織無線通信網(wǎng)絡，以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端，從而真正實現(xiàn)“泛在計算”的理念。

    傳感器網(wǎng)絡的研究采用系統(tǒng)發(fā)展模式，因而必須將先進微電子技術(shù)、微細加工技術(shù)、系統(tǒng)級芯片SoC(System-on-Chip)設計技術(shù)、納米材料與技術(shù)、現(xiàn)代信息通信技術(shù)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)等融合，以實現(xiàn)其微型化、集成化、多功能化及系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化，特別是實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡特有的超低功耗系統(tǒng)設計。

    傳感器網(wǎng)絡具有十分廣闊的應用前景，在軍事、國防、工農(nóng)業(yè)、城市管理、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、搶險救災、防恐反恐、危險區(qū)域遠程控制等許多領域都有重要的科研價值和巨大實用價值，已經(jīng)引起了世界許多國家軍界、學術(shù)界和工業(yè)界的高度重視，并成為進入21世紀以來公認的新興前沿熱點研究領域，被認為是將對21世紀產(chǎn)生巨大影響力的技術(shù)之一。這也是為何許多工業(yè)發(fā)達國家將傳感器技術(shù)作為未來科學研究與發(fā)展重點的一個重要原因。

    過去，互聯(lián)網(wǎng)上的信息是人放上去的，而“物”的加入，特別是傳感器網(wǎng)絡的加入使得信息來源一下擴大到非常廣闊的范圍，并且網(wǎng)絡一經(jīng)建立，信息更新就無需再依賴于人，可隨時反映信息收集對象的歷史及即時狀況。更重要的是，所有這些信息都是有針對性需求的特定信息，因此就像極高品位的礦藏一樣有價值。

    “人工智能”再靠近

    從信息到思維再到輸出結(jié)果，整個過程就是智能。數(shù)學大師萊布尼慈曾大膽預言：“通過計算可以達到智能。”這種期望，一直在推動著人類的科學探索歷程。我們可以造出人工智能嗎？

    上個世紀五十年代中期，科學家發(fā)明了第一代真空管計算機，緊接著在五十年代末期，科學家們發(fā)明了第二代晶體管計算機，在六十年代中期又發(fā)明了第三代集成電路計算機，六十年代末期有了第四代的大規(guī)模集成電路計算機。

    1981年10月，日本率先開始研制“智能計算機”，并于1982年4月制訂了為期10年的“第五代計算機技術(shù)開發(fā)計劃”，總投資為1000億日元。

    按照設想，第五代計算機是為適應未來社會信息化的要求而提出的，與前四代計算機有著本質(zhì)區(qū)別，堪稱計算機發(fā)展史上的一次重要變革。該“智能計算機”將信息采集、存儲、處理、通信同人工智能結(jié)合在一起，主要面向知識處理，具有形式化推理、聯(lián)想和理解的能力，能夠幫助人們進行判斷、決策、開拓未知領域和獲取新的知識。

    第四代及之前的電子計算機雖然已具有一些相當幼稚的“智能”，但它不能進行聯(lián)想（即根據(jù)某一信息，從記憶中取出其他有關信息的功能）、推論（針對所給的信息，利用已記憶的信息對未知問題進行推理得出結(jié)論的功能）、學習（對新問題的內(nèi)容高度靈活地加以運用并進行記憶的功能）等人類頭腦最普通的思維活動，也不能真正聽懂人的說話，讀懂人的文章。

    第五代計算機的研究領域主要包括人工智能、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟件工程和支援設備以及對社會的影響等。日本通產(chǎn)省全力支持了該項計劃，組織富士通、NEC、日立、東芝、松下、夏普等8大著名企業(yè)配合首席科學家淵一博的研究所共同開發(fā)。然而到1992年，因最終沒能突破關鍵性的技術(shù)難題，無法實現(xiàn)自然語言人機對話、程序自動生成等目標，導致該計劃最后階段研究的流產(chǎn)。

    應該說，“五代機”計劃不能算做完全失敗，它在前兩個階段基本上達到了預期目標。1992年6月，日本展示了它研制的五代機原型試制機，由64臺處理器實現(xiàn)了并行處理，已初步具備類似人左腦的先進功能，可以對蛋白質(zhì)進行高精度分析，已經(jīng)在基因研究中發(fā)揮出作用。1992年，日本重新開始實施“現(xiàn)實世界計算機”計劃，接著研制具有類似于人類右腦功能的計算機。

    對人類思維認知的研究從來都是科學界的熱點，目前，人們主要從三個方面來研究思維科學：“邏輯思維”（左腦）、“形象思維”（右腦），以及“頓悟”（靈感）。人工智能的研究，從最初“基于法則推理”的簡單專家系統(tǒng)開始，已經(jīng)進入到運用人腦結(jié)構(gòu)及運行仿生學的“人工智能神經(jīng)系統(tǒng)”，正朝著真正的人工智能逼近。

    與第五代計算機不同，物聯(lián)網(wǎng)超出了單計算機的范圍，從量變走向了質(zhì)變。云計算給它提供了巨大的計算能力，互聯(lián)網(wǎng)給它提供了海量的信息，傳感網(wǎng)給了它“主動”收集所需信息的能力——傳感器網(wǎng)絡中具有計算能力的各個網(wǎng)絡節(jié)點，就能夠模仿人腦神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元，提供經(jīng)過智能加工的信息給整個大智能系統(tǒng)，進行更深層次的綜合加工利用。

    因此，物聯(lián)網(wǎng)使我們進一步靠近人工智能。從事物聯(lián)網(wǎng)研究的人，都應當對思維科學有所熟悉，才能夠充分認識到從物聯(lián)網(wǎng)到智能網(wǎng)的潛力，才能夠引導自己的思路，從而得出創(chuàng)新性的成果。