2020-05-15 14:28:36分類:技術(shù)專題4561
什么是物聯(lián)網(wǎng)?
物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of Things,IoT)指的是世界各地?cái)?shù)十億個(gè)連接到互聯(lián)網(wǎng)的物理設(shè)備,所有設(shè)備都在收集和共享數(shù)據(jù)。得益于超低價(jià)電腦芯片的到來和無線網(wǎng)絡(luò)的普及,任何東西都有可能成為物聯(lián)網(wǎng)的一部分,小到一粒藥片,大到一架飛機(jī)。物聯(lián)網(wǎng)將這些不同的對(duì)象連接起來并為其添加傳感器,為設(shè)備增加了一定程度的數(shù)字智能,從而使其能夠在人類不干涉的情況下進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信。物聯(lián)網(wǎng)正在將數(shù)字世界和物理宇宙融合在一起,使我們的生活變得更加智能、靈敏。
生活中關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的例子
幾乎所有能連接到互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行控制或交流信息的物理對(duì)象,都可以將其看作物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。
一個(gè)能夠用手機(jī)應(yīng)用程序控制的燈泡是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,辦公室里的運(yùn)動(dòng)傳感器、智能恒溫器或連接的路燈也是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。一些較大的物體本身可能就裝有許多較小的物聯(lián)網(wǎng)組件,例如噴氣引擎裝有成千上萬個(gè)傳感器,這些傳感器收集并傳輸數(shù)據(jù)以確保其有效運(yùn)行。
物聯(lián)網(wǎng)一詞主要用于那些通常不具有互聯(lián)網(wǎng)連接功能的設(shè)備,因此一般不將PC視為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,盡管智能手機(jī)裝滿了傳感器,但也不是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。
物聯(lián)網(wǎng)的歷史
在1980年代和1990年代,人們就有了在基本物體上添加傳感器的想法,但是由于芯片體積太大且十分笨重,除了與互聯(lián)網(wǎng)連接的自動(dòng)售貨機(jī)等一些早期項(xiàng)目之外,其他的進(jìn)展十分緩慢。
在成為可以連接數(shù)十億個(gè)設(shè)備且經(jīng)濟(jì)高效的處理器之前,需要的是價(jià)格低廉、能耗低且可以一次性使用的處理器。隨著無線射頻識(shí)別標(biāo)簽(RFID標(biāo)簽,一種可以無線通信的低功耗芯片)的采用以及寬帶互聯(lián)網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)可用性的提高解決了部分問題。IPv6的采用也是物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)大規(guī)模的必要步驟。
凱文·阿什頓(Kevin Ashton)在1999年提出了“物聯(lián)網(wǎng)”一詞,不過該技術(shù)至少又花了十年的時(shí)間才趕上了“萬物互聯(lián)”這一愿景。
將人類文化的互聯(lián)性(生活中的“事物”)與數(shù)字信息系統(tǒng)的互聯(lián)性(“互聯(lián)網(wǎng)”)整合在一起,這就是物聯(lián)網(wǎng)。”在昂貴的設(shè)備上添加RFID標(biāo)簽以跟蹤其位置是最早的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之一。
物聯(lián)網(wǎng)有多大?
物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模越來越大,畢竟聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量比人類多多了。
IDC預(yù)測(cè),到2025年,聯(lián)網(wǎng)的IoT設(shè)備總數(shù)將達(dá)到416億個(gè),近期智能家居和可穿戴設(shè)備也開始廣泛應(yīng)用。
Gartner預(yù)測(cè),今年企業(yè)和汽車行業(yè)將占58億臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,比2019年增長(zhǎng)近四分之一。由于智能電表的不斷推出,公用事業(yè)將是物聯(lián)網(wǎng)的最大用戶。入侵檢測(cè)和網(wǎng)絡(luò)攝像頭等安全設(shè)備將是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的第二大用途。建筑自動(dòng)化(如聯(lián)網(wǎng)照明)將是增長(zhǎng)最快的行業(yè),其次是汽車(聯(lián)網(wǎng)汽車)和醫(yī)療行業(yè)(慢性病監(jiān)測(cè))。
物聯(lián)網(wǎng)對(duì)企業(yè)有什么好處?
物聯(lián)網(wǎng)對(duì)企業(yè)的好處取決于具體的實(shí)現(xiàn),敏捷性和效率通常是首要考慮的因素。其想法是,企業(yè)應(yīng)該有權(quán)訪問更多關(guān)于其自身產(chǎn)品和內(nèi)部系統(tǒng)的數(shù)據(jù),從而獲得更大的改變能力。
制造商正在為其產(chǎn)品組件添加傳感器,這樣他們就可以將數(shù)據(jù)傳送回來,以了解其產(chǎn)品的性能。這可以幫助公司發(fā)現(xiàn)組件何時(shí)出現(xiàn)故障,并在造成損壞之前將其替換。公司還可以利用這些傳感器生成的數(shù)據(jù)來提高其系統(tǒng)和供應(yīng)鏈的效率。
麥肯錫表示:“隨著全面、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集和分析的引入,生產(chǎn)系統(tǒng)的響應(yīng)速度可能會(huì)顯著提高。”
企業(yè)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的使用可以分為兩個(gè)部分:
特定行業(yè)的產(chǎn)品,例如發(fā)電廠中的傳感器或用于醫(yī)療的實(shí)時(shí)定位設(shè)備;
可用于所有行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,例如智能空調(diào)或安全系統(tǒng)。
雖然特定行業(yè)的產(chǎn)品將在初期投入使用,但Gartner預(yù)測(cè),到2020年,跨行業(yè)設(shè)備將達(dá)到44億臺(tái),而垂直行業(yè)設(shè)備將達(dá)到32億臺(tái)。
2019年全球物聯(lián)網(wǎng)支出達(dá)到7450億美元,比2018年的6460億美元增長(zhǎng)15.4%,IDC的預(yù)測(cè)2022年將突破1萬億美元大關(guān)。
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的主要行業(yè)是 discrete manufacturing (支出1,190億美元)、 process manufacturing(780億美元)、運(yùn)輸業(yè)(710億美元)和公用事業(yè)(610億美元)。對(duì)于制造商而言,支持資產(chǎn)管理的項(xiàng)目將是關(guān)鍵;在運(yùn)輸領(lǐng)域,貨運(yùn)監(jiān)控和車隊(duì)管理將是重中之重;公用事業(yè)行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)支出以電力、天然氣和水力等智能電網(wǎng)項(xiàng)目為主。
消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)支出預(yù)計(jì)將達(dá)到1,080億美元,成為第二大行業(yè)板塊。智能家居、個(gè)人健康和聯(lián)網(wǎng)汽車將成為消費(fèi)的主要部分。
從用例來看,制造業(yè)務(wù)(1000億美元)、生產(chǎn)資產(chǎn)管理(442億美元)、智能家居(441億美元)和貨運(yùn)監(jiān)控(417億美元)將是最大的投資領(lǐng)域。
什么是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)?
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)、第四次工業(yè)革命或工業(yè)4.0都是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在商業(yè)環(huán)境中使用時(shí)的名稱,這一概念與家用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的概念相同,但是在這種情況下,其目標(biāo)是利用傳感器、無線網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、人工智能和分析技術(shù)來衡量和優(yōu)化工業(yè)流程。
如果將其引入整個(gè)供應(yīng)鏈,而不僅僅是單個(gè)公司,那么對(duì)材料的及時(shí)交付以及從頭到尾的生產(chǎn)管理的影響可能會(huì)更大。提高勞動(dòng)力生產(chǎn)力或節(jié)省成本是兩個(gè)潛在的目標(biāo),但I(xiàn)IoT還可為企業(yè)創(chuàng)造新的收入來源。制造商還可以銷售預(yù)測(cè)性維護(hù)服務(wù),而不僅僅只出售獨(dú)立產(chǎn)品。
物聯(lián)網(wǎng)對(duì)普通人有什么好處?
物聯(lián)網(wǎng)使我們的生活變得更智能,Amazon的Echo、Google Home、天貓精靈和小愛同學(xué)等智能音箱使播放音樂、設(shè)置鬧鐘或獲取其他信息變得更加容易;家庭安全系統(tǒng)使生活更加安全;智能恒溫器可以在我們外出回家之前為房屋調(diào)溫。
放眼家庭之外,傳感器可以幫助我們了解環(huán)境狀況;自動(dòng)駕駛汽車和智慧城市可能會(huì)改變我們建設(shè)和管理公共場(chǎng)所的方式。
然而,這些創(chuàng)新可能會(huì)對(duì)我們的個(gè)人隱私產(chǎn)生重大影響。
對(duì)于消費(fèi)者而言,智能家居可能是他們接觸互聯(lián)網(wǎng)事物較多的地方之一,這也是大型科技公司(尤其是亞馬遜,谷歌和蘋果)在激烈競(jìng)爭(zhēng)的領(lǐng)域。
物聯(lián)網(wǎng)的安全性如何?
安全是物聯(lián)網(wǎng)的最大問題之一。在許多情況下,這些傳感器會(huì)收集一些極其敏感的數(shù)據(jù),比如你在自己家里所言所行。保持安全對(duì)消費(fèi)者的信任至關(guān)重要,但是到目前為止,物聯(lián)網(wǎng)的安全性一直很差,太多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備缺乏對(duì)安全性的考量,例如對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理等。
軟件經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)一些漏洞,但許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都缺乏補(bǔ)丁功能,這意味著它們將一直處于危險(xiǎn)之中。像路由器和網(wǎng)絡(luò)攝像頭等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,固有的安全性不足使它們很容易被黑客攻擊。
研究人員發(fā)現(xiàn),黑客可以輕松地攻擊十萬個(gè)網(wǎng)絡(luò)攝像頭,同時(shí)一些兒童智能手表也存在著安全漏洞,這些漏洞使黑客能夠追蹤佩戴者的位置、竊聽對(duì)話、甚至直接與用戶通信。
政府越也越來越擔(dān)心這種的風(fēng)險(xiǎn),英國(guó)政府已經(jīng)發(fā)布了有關(guān)消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安全性的指南。它希望公司將提供公開的聯(lián)系方式,以便任何人都可以報(bào)告漏洞,并且制造商將明確聲明設(shè)備安全更新的時(shí)間。
將工業(yè)機(jī)器連接到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò),增加了黑客發(fā)現(xiàn)和攻擊這些設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn),企業(yè)需要確保自身的網(wǎng)絡(luò)隔離和保護(hù),著重注意數(shù)據(jù)加密以及傳感器、網(wǎng)關(guān)和其他組件的安全。然而,目前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)很難確保這一點(diǎn),組織間也缺乏一致的物聯(lián)網(wǎng)安全計(jì)劃,這十分令人擔(dān)憂。
物聯(lián)網(wǎng)填補(bǔ)了數(shù)字世界和現(xiàn)實(shí)世界之間的鴻溝,但這也意味著入侵設(shè)備可能會(huì)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界造成危險(xiǎn)。例如,侵入控制發(fā)電站的溫度傳感器,控制無人駕駛汽車都有可能帶來災(zāi)難性的后果。
物聯(lián)網(wǎng)與隱私
由于物聯(lián)網(wǎng)傳感器收集數(shù)據(jù)的特性,其將面臨一個(gè)巨大的隱私和安全問題。例如,在智能家居方面,它可以知道您何時(shí)醒來(智能咖啡機(jī)啟動(dòng)時(shí))以及您刷牙的時(shí)間(智能牙刷),收聽的電臺(tái)(智能音箱),吃的食物類型(智能烤箱或冰箱),以及誰來做客并經(jīng)過您家門口(智能門鈴),這些數(shù)據(jù)都有可能會(huì)被統(tǒng)計(jì)然后出售。
數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)收集涉及到我們的隱私問題,雖然并非所有的智能家居公司都會(huì)出售用戶的隱私數(shù)據(jù),但有些公司確實(shí)是這樣做的。
物聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)業(yè)務(wù)
最近的一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),80%的公司無法完全識(shí)別其網(wǎng)絡(luò)上的所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。不安全的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品可能會(huì)導(dǎo)致公司網(wǎng)絡(luò)輕易就遭受黑客的攻擊,或者數(shù)據(jù)泄漏。這可能看起來微不足道,但是深入想象一下,如果某天早上你辦公室的智能門鎖無法打開,或者辦公室的智能音箱被黑客用來創(chuàng)建進(jìn)入公司網(wǎng)絡(luò)的后門,后果難以想象。
物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可能會(huì)包含一個(gè)或多個(gè)傳感器,用于收集數(shù)據(jù)。這些傳感器收集的信息取決于具體的設(shè)備及其任務(wù)。例如,工業(yè)機(jī)械內(nèi)部的傳感器可以測(cè)量溫度或壓力;安全攝像頭可能帶有一個(gè)接近感應(yīng)傳感器以及聲音和視頻;家庭氣象站可能會(huì)有一個(gè)濕度傳感器。所有這些傳感器數(shù)據(jù)將被發(fā)送到某個(gè)地方。也就是說,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要通過Wi-Fi、4G、5G等進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
IDC估計(jì),五年內(nèi),物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將產(chǎn)生79.4 ZB的數(shù)據(jù)。其表示,一些物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)是非常零散且碎片化的,例如傳感器的溫度讀數(shù)或智能電表的讀數(shù)等快速更新的數(shù)據(jù);另外一些設(shè)備可能會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)流量,例如使用計(jì)算機(jī)視覺的視頻監(jiān)控?cái)z像頭。
IDC表示,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將在未來幾年快速增長(zhǎng)。目前大部分?jǐn)?shù)據(jù)是通過視頻監(jiān)控生成的,但是隨著時(shí)間的推移,其他工業(yè)和醫(yī)療用途的設(shè)備將生成更多的數(shù)據(jù)。無人機(jī)也將成為利用攝像頭創(chuàng)建數(shù)據(jù)的一大推動(dòng)力。未來,自動(dòng)駕駛汽車還將產(chǎn)生大量豐富的傳感器數(shù)據(jù),包括音頻、視頻,以及更專業(yè)的汽車傳感器數(shù)據(jù)。
物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)意味著它同時(shí)也是大數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目的重要推動(dòng)力,它允許企業(yè)創(chuàng)建龐大的數(shù)據(jù)集并對(duì)其進(jìn)行分析。例如,向制造商提供有關(guān)其組件在實(shí)際情況下的性能的大量數(shù)據(jù)可以幫助他們更快地進(jìn)行改進(jìn),而從城市周圍的傳感器收集的數(shù)據(jù)可以幫助規(guī)劃人員更有效地進(jìn)行交通規(guī)劃。
這些數(shù)據(jù)將以許多不同的形式出現(xiàn)-語音請(qǐng)求、視頻、溫度或其他傳感器讀數(shù),所有這些都可以被挖掘出來以供深入研究。正如IDC所指出的那樣,物聯(lián)網(wǎng)元數(shù)據(jù)是一個(gè)日益增長(zhǎng)的需要管理和利用的數(shù)據(jù)來源。
思科表示,到2021年,支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的M2M連接將占全球271億臺(tái)設(shè)備和連接的一半以上,占全球IP流量的5%。
物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)意味著許多公司將選擇在云上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。目前,云計(jì)算巨頭已經(jīng)有所動(dòng)作,微軟擁有自己的Azure物聯(lián)網(wǎng)套件,亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(AWS)提供一系列物聯(lián)網(wǎng)服務(wù),谷歌云也是如此。
物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市
通過在城鎮(zhèn)或城市中安裝大量傳感器,規(guī)劃人員可以實(shí)時(shí)地更好地了解實(shí)際情況,改善居民的生活。因此,智慧城市項(xiàng)目是物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)關(guān)鍵用例。物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目旨在將城市中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)(例如監(jiān)控?cái)z像頭和環(huán)境傳感器)以及大型基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)(如控制交通信號(hào)燈的網(wǎng)絡(luò))連接起來,然后向系統(tǒng)中添加更多智能。
例如,西班牙計(jì)劃在巴利阿里群島覆蓋50萬個(gè)傳感器,并將其改造為物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)室;AT&T正在啟動(dòng)一項(xiàng)服務(wù),通過啟用LTE傳感器來監(jiān)測(cè)橋梁、道路和鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施的裂縫和傾斜等結(jié)構(gòu)變化。
大型科技公司將智慧城市項(xiàng)目視為一個(gè)擁有巨大潛力的領(lǐng)域,移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商和網(wǎng)絡(luò)公司等都在積極參與其中。
物聯(lián)網(wǎng)和5G如何連接和共享數(shù)據(jù)?
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備使用多種方法來連接和共享數(shù)據(jù),盡管大多數(shù)設(shè)備將使用某種形式的無線連接:家庭和辦公室將使用標(biāo)準(zhǔn)的Wi-Fi、Zigbee或低功耗藍(lán)牙(如果移動(dòng)性要求不是特別強(qiáng)的話,甚至可以使用以太網(wǎng));其他設(shè)備將使用LTE(現(xiàn)有技術(shù)包括NB-IoT和LTE-M,主要針對(duì)發(fā)送有限數(shù)據(jù)量的小型設(shè)備)甚至是衛(wèi)星連接進(jìn)行通信。
毫無疑問的是,未來將使用5G網(wǎng)絡(luò)來支持物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。5G提供了在每平方公里內(nèi)安裝多達(dá)100萬個(gè)5G設(shè)備的能力,這意味著可以在非常小的區(qū)域內(nèi)使用大量傳感器,從而使大規(guī)模工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)部署成為可能。英國(guó)剛剛在兩個(gè)“智能工廠”開始了5G和IoT的試驗(yàn)。
5G的部署普及可能還需要一段時(shí)間,愛立信預(yù)測(cè),到2025年,將有大約50億個(gè)IoT設(shè)備連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò),但其中只有大約四分之一是寬帶IoT,大部分是4G。
根據(jù)Gartner的調(diào)查,室外監(jiān)控?cái)z像頭將成為短期內(nèi)5G IoT設(shè)備的最大市場(chǎng),占今年5G IoT設(shè)備的70%,到2023年底這一比例將下降至30%左右,到那時(shí)它們將被聯(lián)網(wǎng)汽車超越。Gartner預(yù)測(cè),今年將有350萬臺(tái)5G物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備投入使用,到2023年將接近5000萬臺(tái)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,汽車行業(yè)將是5G物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的最大領(lǐng)域。
物聯(lián)網(wǎng)還可能會(huì)推動(dòng)邊緣計(jì)算的發(fā)展,隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷推進(jìn),用于云處理的數(shù)據(jù)可能會(huì)減少,為了降低成本,更多的處理可以在設(shè)備上完成,只需將有用的數(shù)據(jù)發(fā)送回云。
物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和人工智能
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù),無論是發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、車門的開關(guān)狀態(tài)或智能儀表讀數(shù)的信息都必須收集、存儲(chǔ)和分析。企業(yè)想要充分利用這些數(shù)據(jù)可以將其與人工智能(AI)系統(tǒng)相結(jié)合,利用AI獲取IoT數(shù)據(jù)并預(yù)測(cè)。
例如,谷歌利用AI負(fù)責(zé)其數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)。AI利用從IoT傳感器中提取的數(shù)據(jù),輸入深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),預(yù)測(cè)不同的選擇將如何影響未來的能源消耗。通過使用機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能,谷歌能夠提高其數(shù)據(jù)中心的效率,并將同樣的技術(shù)在其他工業(yè)環(huán)境中使用。
物聯(lián)網(wǎng)下一步將走向何方?
目前,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的部署仍處于初期階段,大多數(shù)與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的公司目前都處于試用階段,這主要是因?yàn)楸匾募夹g(shù)(傳感器技術(shù)、5G和機(jī)器學(xué)習(xí)分析)本身仍處于開發(fā)初期。
此外,在平臺(tái)開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)制定方面,從設(shè)備制造商到軟件公司再到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商,大家都想分一杯羹,目前尚不清楚哪些公司將勝出。但是如果缺乏標(biāo)準(zhǔn),再加上安全問題,未來幾年我們可能會(huì)看到更多的大型物聯(lián)網(wǎng)安全事故。
隨著聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的不斷增加,未來,我們的生活和工作環(huán)境將充斥著智能產(chǎn)品,安全跟隱私之間的取舍可能會(huì)成為很多人關(guān)注的重點(diǎn)。