物聯(lián)網(wǎng)的未來發(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)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。其英文名稱是“The Internet of things”，也稱作“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“自動識別中心(Auto-ID Center)”，提出“萬物皆可通過網(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)是依托射頻識別(RFID)技術(shù)的物流網(wǎng)絡(luò)。

 

  2005年11月，國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告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)委會發(fā)表了歐洲物聯(lián)網(wǎng)行動計劃，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對物聯(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，美國將新能源和物聯(lián)網(wǎng)列為振興經(jīng)濟(jì)的兩大重點。

 

  2009年8月，溫家寶總理在無錫視察時提出“感知中國”，無錫市率先建立了“感知中國”研究中心，中國科學(xué)院、運營商、多所大學(xué)在無錫建立了物聯(lián)網(wǎng)研究院。其后，物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，寫入十一屆全國人大三次會議政府工作報告。

 

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

 

  目前，國際上公認(rèn)的物聯(lián)網(wǎng)定義是：通過射頻識別(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，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、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，越來越多的設(shè)備在放入通信模塊后通過移動網(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，匯集到云平臺進(jìn)行存儲、分類處理和分析。該階段主要投資機會在AEP平臺、云存儲、云計算、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)實現(xiàn)，對物聯(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)出核心價值。Gartner預(yù)測，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，市場規(guī)模超過物聯(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)揮出最大價值，企業(yè)對傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并利用分析結(jié)果構(gòu)建解決方案實現(xiàn)商業(yè)變現(xiàn)。這一階段主要投資者機會在于物聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案提供商、人工智能、機器學(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)可以大致分為四個層面：感知識別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層、綜合應(yīng)用層。

 

  感知識別層：感知識別層位于物聯(lián)網(wǎng)四層模型的最底端，是所有上層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。在這個層面上，把成千上萬個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、光強傳感器、聲音傳感器等，形成一定規(guī)模的傳感網(wǎng)。通過這些傳感器，感知這個物理物體周圍的環(huán)境信息;當(dāng)上層反饋命令時，通過單片機、簡單或者復(fù)雜的機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。這個層面就是利用互聯(lián)網(wǎng)、無線寬帶網(wǎng)、無線低速網(wǎng)絡(luò)、移動通信網(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(數(shù)據(jù)庫與海量存儲技術(shù))、如何檢索(搜索引擎)、如何使用(數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí))、如何不被濫用(數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù))等問題。簡言之，這個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、萬維網(wǎng)、電子商務(wù)、視頻點播、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)在常聽到比較新鮮的高級詞匯，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，用來表示機器對機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“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)和國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，在工農(nóng)生產(chǎn)、科學(xué)研究及改善人民生活等方面，起著越來越重要的作用。

 

  RFID標(biāo)簽也是一種傳感器技術(shù)，也可稱為射頻識別技術(shù)，該技術(shù)利用射頻信號通過空間電磁耦合實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息實現(xiàn)物體識別。由于RFID具有無需接觸、自動化程度高、耐用可靠、識別速度快、適應(yīng)各種工作環(huán)境、可實現(xiàn)高速和多標(biāo)簽同時識別等優(yōu)勢，因此RFID在自動識別、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)：是綜合了計算機軟硬件、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。如果把物聯(lián)網(wǎng)用人體做一個簡單比喻，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)行分類處理。

 

  云計算。云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問，進(jìn)入可配置的計算資源共享池(資源包括網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器，存儲，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

 

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)略機遇期

 

  2013年-2017年，全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模由398億美元增長至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。預(yù)計到2020年，全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達(dá)到260億個，年復(fù)合增長率達(dá)到20%;全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備帶來的數(shù)據(jù)將達(dá)到44ZB，這一數(shù)據(jù)將是2012年的22倍，年復(fù)合增長率48%。據(jù)預(yù)計，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、低時延場景的5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程加速，同時工業(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、知識表現(xiàn)、機器學(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。云計算、開源軟件等有效降低了企業(yè)構(gòu)建生態(tài)的門檻，推動全球范圍內(nèi)水平化物聯(lián)網(wǎng)平臺的興起和物聯(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：

  

  一是平臺化服務(wù)。利用物聯(lián)網(wǎng)平臺打破垂直行業(yè)的“應(yīng)用孤島”，促進(jìn)大規(guī)模開環(huán)應(yīng)用的發(fā)展，形成新的業(yè)態(tài)，實現(xiàn)服務(wù)的增值化。同時利用平臺對數(shù)據(jù)的匯聚，在平臺上挖掘物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)價值，衍生新的應(yīng)用類型和應(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，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)實時傳輸與動態(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)硬件開發(fā)的難度，支持不同設(shè)備之間的本地化協(xié)同，并實現(xiàn)面向多應(yīng)用場景的靈活配置。

 

2. 全球抓搶物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)機遇意向突出，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，各國高度重視物聯(lián)網(wǎng)新一輪發(fā)展帶來的產(chǎn)業(yè)機遇。

 

  其中，美國以物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為核心的“智慧地球”計劃、歐盟的十四點行動計劃、日本的“U-Japan計劃”、韓國的“IT839戰(zhàn)略”和“u-Korea”戰(zhàn)略、新加坡的“下一代I-Hub”計劃、臺灣的“U-Taiwan”計劃等都將物聯(lián)網(wǎng)作為當(dāng)前發(fā)展的重要戰(zhàn)略目標(biāo)。資本市場同樣看好物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展前景，對從事物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)公司的投資持續(xù)增加。自2012年以來，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，工業(yè)相關(guān)投資增長迅速，成為最熱門的物聯(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，通過并購、合作等方式快速進(jìn)行重點行業(yè)和產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)的布局，意圖爭奪物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展的戰(zhàn)略導(dǎo)向。

 

  2015年5月，華為公司公開“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14億美元并購物聯(lián)網(wǎng)平臺提供商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ARM，明確表示看好ARM在物聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展前景;12月，谷歌對外公布物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)Android Things的開發(fā)者預(yù)覽版本，并更新其“Weave”協(xié)議。除此之外，亞馬遜、蘋果、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)鍵時期。

 

3. 傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)智能化升級和規(guī)�；�消費市場的興起推動物聯(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，各類應(yīng)用長時間并存，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)計支出金額將達(dá)到1890億美元，占總體比重為24.47%;運輸業(yè)和車聯(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)類別，主要應(yīng)用包括智能家庭、家庭自動化以及智能家電。

 

  (1) 工業(yè)/制造業(yè)等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的智能化升級成為推動物聯(lián)網(wǎng)突破創(chuàng)新的重要契機。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)，各國積極應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革帶來的挑戰(zhàn)，美國“先進(jìn)制造業(yè)伙伴計  劃”、德國“工業(yè)4.0”、中國“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略的提出和實施，其根本出發(fā)點在于搶占新一輪國際制造業(yè)競爭制高點。工業(yè)/制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級將推動在產(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)平臺的業(yè)務(wù)分析和數(shù)據(jù)處理，加速推動物聯(lián)網(wǎng)突破創(chuàng)新。