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“物聯(lián)網(wǎng)”似乎已經(jīng)聽說(shuō)過(guò)，您的工程頭腦中一定有一些問(wèn)題揮之不去。
– 什么是物聯(lián)網(wǎng) (IOT) ？
– 為什么流行？
– 物聯(lián)網(wǎng)將如何影響未來(lái)？
– 哪些組織正在開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，他們的興趣是什么？
– 物聯(lián)網(wǎng)對(duì)開發(fā)人員意味著什么？
– 哪些硬件、軟件和服務(wù)屬于物聯(lián)網(wǎng)？
– 物聯(lián)網(wǎng)道路上的主要挑戰(zhàn)是什么？
為了進(jìn)一步增加您的胃口，值得一提的是，物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)、大數(shù)據(jù)等是相互關(guān)聯(lián)的東西。
本教程是對(duì)其中一些問(wèn)題的適度嘗試。通過(guò)本教程，將從用戶、企業(yè)、開發(fā)人員和服務(wù)提供商的角度等不同的角度來(lái)看待物聯(lián)網(wǎng)。將檢查物聯(lián)網(wǎng)中涉及的硬件和軟件。將通過(guò)現(xiàn)實(shí)生活中的例子說(shuō)明物聯(lián)網(wǎng)的重要性和影響，并研究物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的挑戰(zhàn)。所以，準(zhǔn)備好兜風(fēng)吧。我們走吧。
什么是物聯(lián)網(wǎng)？
互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在無(wú)所不在，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在。到 2016 年，全球 47% 的人口已連接到互聯(lián)網(wǎng)。智能手機(jī)和智能小工具對(duì)此做出了更大的貢獻(xiàn)。以智能手機(jī)的形式，現(xiàn)在每個(gè)人的口袋里都有一臺(tái)便攜式和互聯(lián)網(wǎng)連接的電腦。隨著成千上萬(wàn)的應(yīng)用程序的使用，互聯(lián)網(wǎng)已成為一種日?，F(xiàn)象，也是現(xiàn)代生活中的必備品。隨著“物聯(lián)網(wǎng)”的興起，現(xiàn)在不僅僅是電腦和智能手機(jī)，我們使用的每一種可能的東西都將啟用 IT。
“物聯(lián)網(wǎng)”一詞已由不同的組織以許多不同的方式定義。有許多組織正在努力為物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)。讓我們看一下這些標(biāo)準(zhǔn)組織中的一些規(guī)定的物聯(lián)網(wǎng)定義，以簡(jiǎn)要了解它。
根據(jù)ITU-T（國(guó)際電信聯(lián)盟）的定義，物聯(lián)網(wǎng)被定義為：信息社會(huì)的全球基礎(chǔ)設(shè)施，通過(guò)基于現(xiàn)有和不斷發(fā)展的可互操作信息和通信技術(shù)互連（物理和虛擬）事物來(lái)實(shí)現(xiàn)高級(jí)服務(wù)。
根據(jù)IEEE（電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）的定義，IOT 被定義為：一個(gè)項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)——每個(gè)項(xiàng)目都嵌入了傳感器——連接到互聯(lián)網(wǎng)。
根據(jù)ETSI（歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)）：機(jī)器對(duì)機(jī)器通信是兩個(gè)或多個(gè)實(shí)體之間的通信，不一定需要任何直接的人工干預(yù)。M2M 服務(wù)旨在自動(dòng)化決策和通信過(guò)程。
根據(jù)OASIS（結(jié)構(gòu)化信息標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)組織），IOT 被定義為：定義互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)無(wú)處不在的傳感器連接到物理世界的系統(tǒng)。
這些定義是全球公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)定義。對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)，上述定義可能有點(diǎn)難以理解。所以為了一個(gè)共同的理解，IOT的一個(gè)簡(jiǎn)單定義可以如下：
“物聯(lián)網(wǎng)是指 IT 基礎(chǔ)設(shè)施與物理世界的集成，其中幾乎所有設(shè)備和電器，即我們使用的東西，都連接到（互聯(lián)網(wǎng)）網(wǎng)絡(luò)。”
因此，隨著信息技術(shù)的這種集成，日常使用的一切都變得相互連接并連接到互聯(lián)網(wǎng)。就像家用電器可以通過(guò)智能手機(jī)控制和操作，安全攝像頭和鎖可以從世界任何地方訪問(wèn)，雨傘可以感知天氣狀況并提醒出門前必須帶上，****帽開始閃爍表示該服用劑量等。因此，基本上每一種常用物品（如家用電器、汽車、車輛、能源網(wǎng)絡(luò)、健康小工具和日常使用中的每一種可能的商品）都嵌入了軟件智能，相互連接并連接到互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，使這些常見(jiàn)的對(duì)象以自己的方式變得更智能、更好和智能。
圖 1：物聯(lián)網(wǎng)的概念
通過(guò) IT 支持，這些常見(jiàn)對(duì)象變得智能和智能。這些需要與 IT 基礎(chǔ)設(shè)施相集成，他們可以使用互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送、接收和交流信息。物聯(lián)網(wǎng)保護(hù)傘下的所有這些東西都不是通用計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)或平板電腦。這些是帶有嵌入式電子設(shè)備的日常使用對(duì)象，通過(guò)從物理世界、其他設(shè)備或 IT 平臺(tái)（云）感應(yīng)或收集信息，它們可以智能地發(fā)揮作用。這些東西服務(wù)于特定目的，它們嵌入了電子設(shè)備、傳感器以及與其他設(shè)備或云平臺(tái)的連接。
物聯(lián)網(wǎng)的目的不僅僅是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接來(lái)解決的。事物必須能夠與物理世界交互。為了與物理世界的交互，這些東西被提供了傳感器和執(zhí)行器。傳感器和執(zhí)行器是有助于與物理環(huán)境交互的設(shè)備。傳感器從周圍環(huán)境收集數(shù)據(jù)，就像溫度傳感器感應(yīng)周圍環(huán)境的溫度一樣。同樣，智能手機(jī)中的 GPS 位置接收器和加速度計(jì)也是傳感器。洗衣機(jī)有水位傳感器，冰箱有恒溫器來(lái)感應(yīng)冰箱的溫度。傳感器的例子不勝枚舉。
物聯(lián)網(wǎng)對(duì)象通過(guò)傳感器感知和收集數(shù)據(jù)后，將其發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)或云端的邊緣。這些對(duì)象可以通過(guò)各種接口連接到云/網(wǎng)絡(luò)，如Wi-Fi、藍(lán)牙、Zigbee、GPRS 或以太網(wǎng)。在云服務(wù)器上，數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)然后處理。該處理可以像檢查讀取溫度是否在用戶定義的可接受范圍內(nèi)一樣簡(jiǎn)單。
數(shù)據(jù)在云服務(wù)器上進(jìn)行處理以供決策。就像如果傳感器讀取的溫度高于正常溫度，空調(diào)必須打開。決策必須在執(zhí)行器的幫助下在物理世界中實(shí)現(xiàn)。這可以通過(guò)直接通過(guò)云服務(wù)器控制 AC 或向用戶發(fā)送她需要打開 AC 的警報(bào)來(lái)自動(dòng)完成。
傳感器、網(wǎng)絡(luò)接口、云服務(wù)器和執(zhí)行器共同構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)框架的核心基礎(chǔ)設(shè)施。這些是物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建塊，可以使最常見(jiàn)的人類使用對(duì)象啟用 IT。
圖 2：物聯(lián)網(wǎng)的通信模型
為什么物聯(lián)網(wǎng)是趨勢(shì)？
物聯(lián)網(wǎng)被視為第四次工業(yè)革命。第三次工業(yè)革命伴隨著信息技術(shù)及其對(duì)生產(chǎn)自動(dòng)化的使用。而且，現(xiàn)在第四次工業(yè)革命將伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在無(wú)數(shù)方法和應(yīng)用中的應(yīng)用而來(lái)。有了“萬(wàn)物互聯(lián)”的理念，人類的生活將變得更加智能和輕松。
物聯(lián)網(wǎng)將成為人們 IT
比如舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子。假設(shè)你出站了，所以你鎖了你的家。在你不在的時(shí)候，你的父母來(lái)看你，但他們發(fā)現(xiàn)你的家被鎖了?，F(xiàn)在假設(shè)如果您的家通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并且您可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)您家的門鎖，那么您可以從很遠(yuǎn)的地方打開門鎖，這樣即使您不在，您的父母也可以呆在那里。這將是物聯(lián)網(wǎng)的力量，以及它如何影響人們的生活方式。
IOT 被認(rèn)為是人 IT，普通人可以通過(guò)智能小工具訪問(wèn)信息世界，并在一秒鐘內(nèi)滿足他們的各種個(gè)人和專業(yè)要求。這可以通過(guò)無(wú)處不在的連接、日常物品的智能數(shù)字化和響應(yīng)迅速的實(shí)時(shí)信息基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)。
大數(shù)據(jù)在玩
物聯(lián)網(wǎng)提出了一個(gè)技術(shù)概念，其中每個(gè)常見(jiàn)的事物都與互聯(lián)網(wǎng)集成，并具有智能嵌入式電子設(shè)備以實(shí)現(xiàn)更好和增強(qiáng)的功能。其次，它設(shè)想日常使用的對(duì)象與云服務(wù)連接，它們可以實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)。
任何云平臺(tái)都將連接數(shù)十億臺(tái)設(shè)備，數(shù)以萬(wàn)億計(jì)的傳感器將從世界各地收集信息。這將是來(lái)自被動(dòng)、主動(dòng)和霧設(shè)備的海量數(shù)據(jù)。這開辟了大數(shù)據(jù)分析的另一個(gè)領(lǐng)域。
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備收集的數(shù)據(jù)將有助于企業(yè)獲取業(yè)務(wù)信息并調(diào)整業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)模式以實(shí)現(xiàn)更好的服務(wù)質(zhì)量（QoS）和體驗(yàn)質(zhì)量（QoE）。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的產(chǎn)品將與不同的服務(wù)平臺(tái)連接，這些服務(wù)平臺(tái)將具有自適應(yīng)應(yīng)用程序，以改善和定制用戶體驗(yàn)。有許多服務(wù)架構(gòu)，如面向服務(wù)架構(gòu) (SOA)、面向資源架構(gòu) (ROA)、模型驅(qū)動(dòng)架構(gòu) (MDA)、事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu) (EDA) 和微服務(wù)架構(gòu) (MSA)，以涵蓋范圍廣泛、數(shù)據(jù)種類繁多物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可變性和可擴(kuò)展性。
同時(shí)，增強(qiáng)的消費(fèi)者體驗(yàn)將被很好地抽象化，因此物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所使用的服務(wù)的實(shí)現(xiàn)對(duì)最終用戶來(lái)說(shuō)仍然是隱藏的。
企業(yè)級(jí)物聯(lián)網(wǎng)
任何物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)都將與所有企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序集成，從而使生產(chǎn)和服務(wù)變得復(fù)雜并適應(yīng)最高要求。例如，制造工廠的生產(chǎn)線將與企業(yè)資源規(guī)劃 (ERP)、供應(yīng)鏈管理 (SCM)、知識(shí)管理 (KM) 和客戶關(guān)系管理 (CRM) 應(yīng)用程序集成。通過(guò)這樣的整合，工廠的生產(chǎn)可以得到最好的優(yōu)化，以最大限度地利用資源，根據(jù)客戶的需求和供應(yīng)可行性增加或減少產(chǎn)量，并且可以根據(jù)客戶的實(shí)時(shí)反饋改進(jìn)或定制產(chǎn)品。
物聯(lián)網(wǎng)作為下一代網(wǎng)絡(luò)
最初的網(wǎng)絡(luò)（Web 1.0）是為了閱讀信息而開發(fā)的。這演變成 web 2.0，它是一個(gè)社交網(wǎng)絡(luò)，不僅意味著讀取信息，還意味著寫入信息。物聯(lián)網(wǎng)將把網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到網(wǎng)絡(luò) 3.0，其中信息不僅可以被讀取、寫入，而且還可以鏈接到多個(gè)來(lái)源、服務(wù)和應(yīng)用程序。這將是一個(gè)語(yǔ)義網(wǎng)，它將通過(guò)自動(dòng)搜索提供相關(guān)和正確的信息。它不會(huì)止步于此，并將把網(wǎng)絡(luò)帶到下一個(gè)版本——Web 4.0，在該版本中，可以實(shí)時(shí)提取和交付信息，同時(shí)具有相關(guān)性和可操作的洞察力。
行業(yè)預(yù)期
全球行業(yè)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)寄予厚望。根據(jù)最近的一份報(bào)告，可穿戴技術(shù)將成為消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。2015 年全球出貨量約為 8000 萬(wàn)臺(tái)可穿戴設(shè)備。據(jù)IDC稱，預(yù)計(jì)到 2019 年這一數(shù)字將超過(guò) 2.14 億臺(tái)。市場(chǎng)上已經(jīng)有很多初創(chuàng)公司，如IOTEX Systems、Leaf Wearable、Salted Venture等，都在致力于物聯(lián)網(wǎng)可穿戴技術(shù)。Like Leaf Wearable 正致力于為女性安全開發(fā)智能首飾。另一家初創(chuàng)公司 Cicret 正致力于開發(fā)基于觸摸和投影的手環(huán)，這將是傳統(tǒng)智能手機(jī)的絕佳替代品。
未來(lái)幾天，連接物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的價(jià)格將非常便宜——在某些情況下每月低至 50 美分。低成本將來(lái)自物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所需的最少傳輸數(shù)據(jù)。
根據(jù)麥肯錫的數(shù)據(jù)，到 2025 年，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的價(jià)值將高達(dá) 11 萬(wàn)億美元，而根據(jù)思科的數(shù)據(jù)，屆時(shí)將達(dá)到 19 萬(wàn)億美元左右。不管哪個(gè)是對(duì)的，企業(yè)都會(huì)有很多機(jī)會(huì)從這個(gè)巨大的市場(chǎng)中賺錢。未來(lái)五年將有近 6 萬(wàn)億美元用于物聯(lián)網(wǎng)解決方案。
世界各國(guó)政府都致力于提高生產(chǎn)力、降低成本和改善本國(guó)的生活質(zhì)量。公共部門將成為物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的第二大采用者。
物聯(lián)網(wǎng)將造福于所有人——?jiǎng)?chuàng)造者、行業(yè)、企業(yè)和消費(fèi)者。每個(gè)人都會(huì)以一種或另一種方式受益。
將物聯(lián)網(wǎng)理解為開發(fā)人員
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的開發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)。它可能涉及以下兩個(gè)或多個(gè)方面——
智能設(shè)備——物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是智能設(shè)備，其中可能嵌入了一個(gè)或多個(gè)傳感器和執(zhí)行器。傳感器和執(zhí)行器可以通過(guò)控制器或處理器連接。該設(shè)備必須具有有線或無(wú)線通信接口才能與其他設(shè)備或互聯(lián)網(wǎng)連接。
機(jī)器對(duì)機(jī)器通信——機(jī)器對(duì)機(jī)器通信是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的主要特征。任何物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都需要與其他設(shè)備、電子標(biāo)簽、貼紙、智能手機(jī)、小工具或計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互。通信技術(shù)也正在經(jīng)歷巨大的轉(zhuǎn)變，通過(guò)提高數(shù)據(jù)傳輸率和同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)通道的數(shù)據(jù)通信來(lái)滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的通信需求。對(duì)于無(wú)處不在的設(shè)備到設(shè)備 (D2D) 集成，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)、政府部門、電信和 IT 公司、服務(wù)提供商、系統(tǒng)集成商和企業(yè)齊心協(xié)力，以實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。在這樣的生態(tài)系統(tǒng)中，無(wú)數(shù)的嵌入式設(shè)備將聯(lián)網(wǎng)在一起，并通過(guò)多個(gè)渠道以高速數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。
設(shè)備到云集成——物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備只能通過(guò)連接一個(gè)或多個(gè)服務(wù)接口來(lái)啟用服務(wù)。這需要設(shè)備到云 (D2C) 的集成。通過(guò)連接到不同的服務(wù)接口，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以公開和請(qǐng)求它們的功能。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和云支持，設(shè)備可以充當(dāng)服務(wù)提供實(shí)體，其中服務(wù)的實(shí)際實(shí)現(xiàn)隱藏在服務(wù)接口后面。許多設(shè)備可以組合和協(xié)調(diào)在一起，以高效、同步地完成任務(wù)。此外，通過(guò)設(shè)備到云的集成，可以通過(guò)一個(gè)通用平臺(tái)維護(hù)、監(jiān)控、更新和操作大量設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)高效的設(shè)備到云集成，開放服務(wù)網(wǎng)關(guān)倡議 ( OSGi) 模型正在開發(fā)中，并將被證明是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型里程碑。
全球已經(jīng)有許多設(shè)備特定的云平臺(tái)和專用網(wǎng)絡(luò)為數(shù)百萬(wàn)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供服務(wù)。不同的云架構(gòu)正在開發(fā)用于設(shè)備特定應(yīng)用程序、大數(shù)據(jù)分析、關(guān)鍵操作和智能手機(jī)服務(wù)。毫無(wú)疑問(wèn)，設(shè)備到云的集成是任何物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)最重要的方面，沒(méi)有它甚至不能歸類為物聯(lián)網(wǎng)范式。
平臺(tái)即服務(wù)——物聯(lián)網(wǎng)的真正力量只能通過(guò)基于云的集成平臺(tái)來(lái)體現(xiàn)。典型的平臺(tái)即服務(wù) (PaaS) 解決方案需要針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化和增強(qiáng)，以便它們能夠管理數(shù)百萬(wàn)臺(tái)設(shè)備、實(shí)時(shí)收集和交換數(shù)據(jù)、管理大量設(shè)備之間的特定目的交互，并能夠成功地與企業(yè)應(yīng)用程序集成比如企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）、供應(yīng)鏈管理（SCM）、知識(shí)管理（KM）和客戶關(guān)系管理（CRM）。
云到云集成——云服務(wù)提供商 (CSP) 的云中心位于不同的地理位置。通過(guò)實(shí)施以云為中心的平臺(tái)和實(shí)踐，典型的數(shù)據(jù)中心正在向云中心演進(jìn)。新興的云中心可能一起提供云基礎(chǔ)設(shè)施、平臺(tái)和應(yīng)用程序，也可能只是提供云基礎(chǔ)設(shè)施。一些流行的云管理平臺(tái)包括VMware 解決方案、OpenStack Distributions、Apache Cloudstack、BMC 軟件、Citrix Cloud、Rackware、IBM Bluemix Cloud、Microsoft Cloud、Cisco Systems、Oracle Enterprise Manager 等。這些平臺(tái)集成了內(nèi)部和外部系統(tǒng)來(lái)管理多云服務(wù)。這些平臺(tái)負(fù)責(zé)將本地云與私有托管云、公共云服務(wù)（如 Microsoft Azure、IBM Bluemix、谷歌云平臺(tái)、亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等）、企業(yè)管理系統(tǒng)和服務(wù)自動(dòng)化應(yīng)用程序集成。在新興趨勢(shì)中，相同的云服務(wù)由具有不同服務(wù)級(jí)別協(xié)議和運(yùn)營(yíng)級(jí)別協(xié)議的多個(gè) CSP 提供。因此，這需要云編排，其中可以利用和聚合多個(gè)云和服務(wù)以生成復(fù)合數(shù)據(jù)、流程、服務(wù)或應(yīng)用程序。為了實(shí)現(xiàn)云編排，現(xiàn)在正在開發(fā)稱為云服務(wù)代理 (CSB) 的專用軟件解決方案。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
有許多突出的技術(shù)將在未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展中發(fā)揮更大的作用。其中一些技術(shù)是——
電子小型化——微米級(jí)和納米級(jí)電子元件和電路的發(fā)展將使電子元件嵌入到越來(lái)越多的物體中。因此，未來(lái)的集成電路將在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展中發(fā)揮主要作用。
數(shù)字化——借助標(biāo)簽、貼紙、信標(biāo)、芯片、控制器、可穿戴設(shè)備、植入物和傳感器對(duì)盡可能多的物體進(jìn)行數(shù)字化，這將有助于實(shí)現(xiàn)真正的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。
通信技術(shù)——未來(lái)的通信技術(shù)，如 5G、低功耗藍(lán)牙、近場(chǎng)通信 (NFC)、RFID、LoRa WAN 等，將使設(shè)備到設(shè)備和設(shè)備到云的通信更加快捷高效。
云和大數(shù)據(jù)——物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)將處理海量數(shù)據(jù)，并將實(shí)時(shí)進(jìn)行知識(shí)工程。因此，大數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘?qū)嵺`將在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。
物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)
由于其可擴(kuò)展性和多功能性，物聯(lián)網(wǎng)將以全球生態(tài)系統(tǒng)的形式出現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)將為現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備互聯(lián)世界添加大量傳感器和執(zhí)行器。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是有目的的發(fā)展，顯然只能通過(guò)應(yīng)用程序域來(lái)簡(jiǎn)化。通過(guò)應(yīng)用，可能有以下物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)——
– 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
– 消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)
– 社交物聯(lián)網(wǎng)
– 語(yǔ)義物聯(lián)網(wǎng)
– 認(rèn)知物聯(lián)網(wǎng)
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)——制造公司正在迅速采用物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)使制造設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)通信，以檢測(cè)制造故障、提高效率和增加產(chǎn)量。從設(shè)備收集的數(shù)據(jù)可用于改進(jìn)和增強(qiáng)產(chǎn)品、更好的自動(dòng)化和改進(jìn)資源規(guī)劃。物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)⒓舛思夹g(shù)嵌入自然語(yǔ)言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能等產(chǎn)品中，這將極大地提升未來(lái)的客戶體驗(yàn)。一些新興的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包括AWS IOT和AutoDesk SeeControl。
消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)——在這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中，公司生產(chǎn)的產(chǎn)品被設(shè)想為數(shù)字資產(chǎn)。提供給消費(fèi)者的產(chǎn)品將具有先進(jìn)的人機(jī)界面電子設(shè)備和應(yīng)用程序，以便與客戶互動(dòng)并接收反饋。下一代產(chǎn)品將能夠監(jiān)控客戶行為并相應(yīng)地調(diào)整服務(wù)和應(yīng)用程序。這些設(shè)備將配備生物識(shí)別系統(tǒng)，因此只能由經(jīng)過(guò)身份驗(yàn)證的用戶使用。從消費(fèi)設(shè)備收集的數(shù)據(jù)不僅可以調(diào)整服務(wù)和應(yīng)用程序，還可以改善收入模式、供應(yīng)鏈和產(chǎn)品質(zhì)量。
社交物聯(lián)網(wǎng)——在物聯(lián)網(wǎng)的幫助下，下一代小工具和智能手機(jī)將更具情境感知、適應(yīng)性和可靠性，通過(guò)不同的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)更好的社交網(wǎng)絡(luò)。
語(yǔ)義物聯(lián)網(wǎng)——設(shè)備到設(shè)備的集成是物聯(lián)網(wǎng)的基本特征。設(shè)備數(shù)量越多，它們可以相互通信的方式越多，就可以開發(fā)出更好的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。就像車、人、車位可以進(jìn)行某種交流一樣，人的交通資源和時(shí)間可以得到更有效的管理。此外，運(yùn)輸資源將變得易于獲取和追溯。對(duì)于人和設(shè)備之間的這種上下文感知通信，需要語(yǔ)義技術(shù)。這種語(yǔ)義技術(shù)將包括語(yǔ)義注釋、本體、資源描述框架等。在語(yǔ)義物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中，異構(gòu)設(shè)備能夠以高度的互操作性相互通信，從而實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備的集成體驗(yàn)。
認(rèn)知物聯(lián)網(wǎng)——通過(guò)整合自然語(yǔ)言處理、圖像分析、視頻分析、文本分析和機(jī)器學(xué)習(xí)，可以開發(fā)具有強(qiáng)大感知能力和人工智能的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。
現(xiàn)實(shí)生活中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用——
物聯(lián)網(wǎng)將變得非常重要，因?yàn)樗鼘椭藗冿@著改善他們的生活、工作和學(xué)習(xí)方式。物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)了一個(gè)令人信服的承諾，即通過(guò)自動(dòng)化任務(wù)為個(gè)人提供更多時(shí)間，并通過(guò)更好地利用數(shù)據(jù)來(lái)提高業(yè)務(wù)生產(chǎn)力。簡(jiǎn)而言之，物聯(lián)網(wǎng)讓我們變得更加主動(dòng)，反應(yīng)更少。
物聯(lián)網(wǎng)已在智能家居、智能建筑、旅游和運(yùn)輸、醫(yī)療保健、零售、家禽和養(yǎng)殖等各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域得到應(yīng)用。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也在改變自動(dòng)化和物流。
圖 3：物聯(lián)網(wǎng)的生態(tài)系統(tǒng)
一些流行的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用如下 -
1) 智能家居——家庭局域網(wǎng)（HAN）和智能家居正在成為新趨勢(shì)。幾乎每個(gè)人都希望他/她的家能夠完全自動(dòng)化，大多數(shù)家庭操作都可以在沒(méi)有任何人為干預(yù)的情況下完成。有許多公司和初創(chuàng)公司正在研究智能家居物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。這些公司的目標(biāo)是提供能夠智能地管理時(shí)間和能源資源的低成本產(chǎn)品。智能家居產(chǎn)品正在開發(fā)的另一個(gè)維度屬于家庭安全和門禁系統(tǒng)。飛利浦、海爾、Nest、Ecobee、Ring、August 等公司被視為提供智能家居物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和解決方案的家喻戶曉的品牌。
[視頻****：
https://youtu.be/NjYTzvAVozo]
2) 可穿戴設(shè)備——繼智能手機(jī)之后，新的風(fēng)潮是智能可穿戴設(shè)備。智能首飾、手鐲、智能手表、手環(huán)甚至衣服都將成為新時(shí)尚。這些可穿戴設(shè)備安裝有傳感器和軟件，可收集有關(guān)用戶的數(shù)據(jù)和信息。這些數(shù)據(jù)稍后會(huì)進(jìn)行預(yù)處理，以提取有關(guān)用戶的基本見(jiàn)解。這些可穿戴設(shè)備類別廣泛涵蓋健身、健康、電信和娛樂(lè)需求?？纱┐鲬?yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的先決條件是超低功耗和小尺寸。在過(guò)去幾年中，可穿戴設(shè)備的需求呈爆炸式增長(zhǎng)。蘋果、Fitbit、三星、華為、Blend Style & function、IOTEX、Leaf wearable、Salted Venture等公司正在開發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)的可穿戴產(chǎn)品。
【視頻****：
https://youtu.be/h8-TAqzYrno】
3) 智慧城市——智慧城市是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)演化而來(lái)的現(xiàn)代城市新概念。智能監(jiān)控、自動(dòng)化交通、智能能源管理系統(tǒng)、配水、城市安全和通過(guò)電子監(jiān)控實(shí)現(xiàn)的環(huán)境保護(hù)都是智慧城市物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的例子。智慧城市的概念已被政府迅速采用，各種公共部門組織現(xiàn)在正在與物聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)商和 IT 公司合作，使城市變得更加智慧。
智慧城市旨在解決生活在城市中的人們面臨的主要問(wèn)題，例如污染、交通管制、水和電力短缺等。傳感器和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序?qū)⒃谥腔鄢鞘薪鉀Q方案中發(fā)揮重要作用。Evreka、Bigbelly等是一些提供智慧城市解決方案和服務(wù)的公司。
[視頻****：
https://youtu.be/Br5aJa6MkBc]
4) 智能電網(wǎng)——智能電網(wǎng)的概念在全世界變得非常流行。未來(lái)的電網(wǎng)不僅足夠智能，而且高度可靠。假設(shè)，如果一個(gè)人能夠通過(guò)節(jié)省房子的電費(fèi)來(lái)節(jié)省她20％的錢，那么一年將節(jié)省很多。消費(fèi)者還可以通過(guò)預(yù)付費(fèi)能源充值來(lái)調(diào)整能源消耗。智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)概念包括智能計(jì)量、使用高效智能電器、可再生能源和節(jié)能資源。智能電網(wǎng)背后的基本概念是以自動(dòng)化方式遠(yuǎn)程收集數(shù)據(jù)并分析電力消費(fèi)者和供應(yīng)商的行為，以提高電力使用的效率、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
【視頻****：
https://youtu.be/JwRTpWZReJk】
5）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)——工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將徹底改變制造過(guò)程。它將包括跟蹤貨物的應(yīng)用程序、供應(yīng)商和零售商之間關(guān)于貨物目錄的實(shí)時(shí)信息交換以及自動(dòng)交付以提高行業(yè)供應(yīng)鏈效率。據(jù)通用電氣稱，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)力的提高將在未來(lái) 15 年內(nèi)為全球創(chuàng)造 10 萬(wàn)億至 15 萬(wàn)億美元的 GDP。
【視頻****：
https://youtu.be/8NGzrtK7eV0】
6) 聯(lián)網(wǎng)汽車——借助聯(lián)網(wǎng)汽車技術(shù)，車輛將能夠使用傳感器技術(shù)以自動(dòng)化方式優(yōu)化其運(yùn)行。這些汽車將能夠相互通信以避免發(fā)生事故。這些汽車還可以與停車傳感器進(jìn)行通信，以找到正確停車的可用性和幫助。大多數(shù)大型汽車制造商以及一些初創(chuàng)公司都在研究聯(lián)網(wǎng)汽車解決方案。特斯拉、寶馬、蘋果、谷歌等主要品牌目前都在這個(gè)領(lǐng)域工作。
【視頻****：
https://youtu.be/0HxZuQ0woLY】
7) 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)——隨著世界人口的日益增加，對(duì)食品供應(yīng)的需求也在增加。政府正在幫助農(nóng)民使用先進(jìn)的技術(shù)和研究來(lái)增加糧食產(chǎn)量。智能農(nóng)業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。物聯(lián)網(wǎng)傳感器將向農(nóng)民提供有關(guān)作物產(chǎn)量、降雨、蟲害和土壤營(yíng)養(yǎng)的信息，以改進(jìn)耕作技術(shù)并獲得生產(chǎn)產(chǎn)出。
【視頻****：
https://youtu.be/q0FnMD2_0Fw】
8) 智能零售——在今天的場(chǎng)景中，智能零售在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的零售領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。智能零售系統(tǒng)將為零售商提供一個(gè)健康的機(jī)會(huì)，與消費(fèi)者聯(lián)系，根據(jù)客戶需求提供商品。零售商可以通過(guò)智能手機(jī)與客戶互動(dòng)。信標(biāo)技術(shù)將在智能零售物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮重要作用。使用 Beacon 技術(shù)，零售商可以更好地了解他們的客戶，并可以根據(jù)他們的特定需求為他們的客戶服務(wù)。他們還可以跟蹤客戶通過(guò)商店的路徑并改進(jìn)商店架構(gòu)。
[視頻****：
https://www.youtube.com/watch?v=vTGw_hAjTZc]
為什么物聯(lián)網(wǎng)如此具有挑戰(zhàn)性？
由于面臨多重挑戰(zhàn)，開發(fā)成功的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用并非易事。這些挑戰(zhàn)包括：移動(dòng)性、可靠性、可擴(kuò)展性、管理、可用性、互操作性、安全性和隱私性。其中一些挑戰(zhàn)如下所述——
1) 設(shè)備管理——Gartner估計(jì)，到 2020 年，除了智能手機(jī)、平板電腦和 PC 之外，將有超過(guò) 250 億“物”連接到互聯(lián)網(wǎng)。傳感器、設(shè)備和網(wǎng)關(guān)的數(shù)量將非常龐大，它們將分布在地理上分散的大型地點(diǎn)。確保設(shè)備完全自動(dòng)化且可遠(yuǎn)程管理是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
管理所有設(shè)備并密切關(guān)注故障、配置并監(jiān)控如此大量設(shè)備的性能和安全性絕對(duì)是物聯(lián)網(wǎng)的挑戰(zhàn)。服務(wù)提供商將需要管理其互連設(shè)備的故障、配置、性能和安全性，并且每個(gè)方面的責(zé)任將是他們的主要責(zé)任。
2) 硬件挑戰(zhàn)——今天，硬件方面的主要挑戰(zhàn)是所需硬件的價(jià)格和可用性。這是阻止大多數(shù)公司和最終用戶擁有更多“連接對(duì)象”的主要原因之一。硬件的一些主要問(wèn)題是：
–電池壽命：大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將由電池供電。此外，這些設(shè)備將需要始終保持與互聯(lián)網(wǎng)的連接。因此，他們將不斷消耗電力。開發(fā)更好的電池和管理電池電量是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開發(fā)中的主要硬件挑戰(zhàn)。
–硬件尺寸：對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來(lái)說(shuō)，緊湊和小型是很重要的。因此，它們的尺寸需要使用當(dāng)前可用的集成電子設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，以適應(yīng)它們的目的、用途和應(yīng)用。
3) 互操作性——互操作性意味著異構(gòu)設(shè)備和協(xié)議需要能夠相互協(xié)作。由于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用了大量不同的平臺(tái)，這具有挑戰(zhàn)性?；ゲ僮餍詰?yīng)由應(yīng)用程序開發(fā)人員和設(shè)備制造商共同處理，以便在不考慮 IOT 設(shè)備的平臺(tái)或硬件規(guī)格的情況下提供服務(wù)。
4) 數(shù)據(jù)安全和隱私——從傳感器發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)可能是用戶的個(gè)人數(shù)據(jù)，需要防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)。用戶必須擁有個(gè)人訪問(wèn)其數(shù)據(jù)的所有授權(quán)權(quán)利和政策，這些數(shù)據(jù)不得與任何第三方共享。盡管用戶自己應(yīng)該有權(quán)將數(shù)據(jù)共享到她想要的任何地方。隨著市場(chǎng)日益適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)，安全和隱私正成為用戶關(guān)注的主要問(wèn)題。用戶顯然希望私下共享數(shù)據(jù)，因?yàn)檫€有許多黑客和竊聽者希望不道德地訪問(wèn)他們的私人數(shù)據(jù)。個(gè)人訪問(wèn)數(shù)據(jù)應(yīng)該有身份驗(yàn)證、授權(quán)和傳輸層安全性，否則數(shù)據(jù)將直接暴露給各種攻擊者。
5）尋址和識(shí)別——由于數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的智能設(shè)備將連接到互聯(lián)網(wǎng)，它們必須通過(guò)唯一的地址進(jìn)行識(shí)別，并在此基礎(chǔ)上相互通信。為此，每個(gè)智能對(duì)象都需要一個(gè)大的尋址空間和唯一的地址。
在下一個(gè)教程中，我們將了解 IOT 基礎(chǔ)設(shè)施。
