物联网是什么？

物联网（英文：Internet of Things，缩写：IoT）起源于传媒领域，是信息科技产业的第三次革命。物联网是指通过信息传感设备，按约定的协议，将任何物体与网络相连接，物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。 [1]
在物联网应用中有三项关键，分别是感知层、网络传输层和应用层。
物联网是一个庞大的市场，包括传感器、芯片、网络和应用。您可能会在其他地方听到这样一个术语：物联网(IoT)。在物联网中，传感器可以用来收集和分析信息——无论是对人类自身还是人类与周围的环境之间的关系。物联网(IoT)不仅是物联网市场的一个组成部分，而且还会是一个很大的市场，这就是为什么许多技术公司和软件公司都在研究物联网业务的未来并开发物联网解决方案的原因所在。物联网技术提供了一种实时获取数据并使其成为可能的方法来连接设备、数据以及服务，这使物联网成为了当今的基础设施之一。在这种情况下，一些组织就开始利用物联网来收集数据并在现场将其发送给他们的用户来进行分析或处理他们的数据中心中的任何地方。
1、物联网解决方案的目标
尽管物联网目前尚处于发展的初期阶段，但许多公司正在为未来的业务做好准备。物联网解决方案不会改变任何业务模式，而且，它可以让业务部门知道他们可以做什么以及他们不能做什么-例如医疗保健。如果您已经了解了这个过程，那么请记住：我们现在正在做的是为物联网提供强大、安全、可靠和成本效益的基础设施。物联网是实现这些目标的重要组成部分之一：物联网解决方案可以利用先进技术为业务提供有用或必需的数据，以提供更有价值的服务和效率，并为新技术铺平道路，例如能源效率、交通管制、医疗保健等领域创建一个可持续发展模式。从本质上讲，物联网解决方案不仅可以支持更广泛的业务类型并且还可以帮助它们保持高效运营。现在许多公司已经开始将物联网技术用于自动化环境（包括废物管理）、制造与能源效率和社会安全（包括减少犯罪率及提高服务质量）上。
2、分析和自动化
传感器和物联网设备可用于自动化处理大量数据。这是因为它可以将来自大量设备的数据发送到云，然后自动将其进行处理以获得最佳的业务结果。物联网应用程序还可以用于在云上进行开发和测试。企业组织可以利用它们来创建安全、可靠的解决方案并减少 IT费用、提高服务质量、简化业务流程从而改善业务效益。因此，物联网公司可以以各种方式利用这些工具来促进业务成功。
3、提高生产力和运营效率
在经济低迷时期，企业通过改善工作场所的生产力和运营效率来获得利润。物联网技术通过连接数据和执行更多动作，以改善这些事情。例如，这意味着员工可以更好地控制照明，从而节省了额外的能源消耗并且提高了生产力。此外，还可以通过预测性维护来改善运营效率并防止设备故障导致的损失。在美国，物联网设备使医疗保健公司能够检查他们的设备上的健康状况并使用实时分析来确定设备是否需要维护或者维修。

当前的互联网只限于信息共享，网络则被认为是互联网发展的第三阶段。网络可以构造地区性的网络、企事业内部网络、局域网网络，甚至家庭网络和个人网络。网络的根本特征并不一定是它的规模，而是资源共享，消除资源孤岛。 网络技术具有很大的应用潜力，能同时调动数百万台计算机完成某一个计算任务，能汇集数千科学家之力共同完成同一项科学试验，还可以让分布在各地的人们在虚拟环境中实现面对面交流。 发展历程 网络研究起源于过去十年美国政府资助的高性能计算科研项目。这项研究的目标是将跨地域的多台高性能计算机、大型数据库、大型的科研设备、通信设备、可视化设备和各种传感器等整合成一个巨大的超级计算机系统，以支持科学计算和科学研究。 微软公司把开发力量集中在数据网络上，关注使用网络共享信息，而不是网络的计算能力，这反映了学术和研究领域内的分歧。事实上，很多用于学术领域的网络技术都能够成为商业应用。 Argonne Globus是美国阿贡（Argonne）国家实验室的网络技术研发项目，全美12所大学和研究机构参与了该项目。Globus对资源管理、安全、信息服务及数据管理等网络计算的关键理论进行研究，开发能在各种平台上运行的网络计算工具软件，帮助规划和组建大型的网络试验平台，开发适合大型网络系统运行的大型应用程序。 目前，Globus技术已在美国航天局网络、欧洲数据网络、美国国家技术网络等8个项目中得到应用。2005年8月，美国国际商用机器公司（IBM）宣布投入数十亿美元研发网络计算，与Globus合作开发开放的网络计算标准，并宣称网络的价值不仅仅限于科学计算，商业应用也有很好的前景。网络计算和Globus从开始幕后走到前台，受到前所未有的关注。 中国非常重视发展网络技术，由863计划“高性能计算机及其核心软件”重大专项支持建设的中国国家网络项目在高性能计算机、网络软件、网络环境和应用等方面取得了创新性成果。具有18万亿次聚合计算能力、支持网络研究和网络应用的网络试验床——中国国家网络，已于2005年12月21日正式开通运行。这意味着通过网络技术，中国已能有效整合全国范围内大型计算机的计算资源，形成一个强大的计算平台，帮助科研单位和科技工作者等实现计算资源共享、数据共享和协同合作。 关键技术 网络的关键技术有网络结点、宽带网络系统、资源管理和任务调度工具、应用层的可视化工具。网络结点是网络计算资源的提供者，包括高端服务器、集群系统、MPP系统大型存储设备、数据库等。宽带网络系统是在网络计算环境中，提供高性能通信的必要手段。资源管理和任务调度工具用来解决资源的描述、组织和管理等关键问题。任务调度工具根据当前系统的负载情况，对系统内的任务进行动态调度，提高系统的运行效率。网络计算主要是科学计算，它往往伴随着海量数据。如果把计算结果转换成直观的图形信息，就能帮助研究人员摆脱理解数据的困难。这需要开发能在网络计算中传输和读取，并提供友好用户界面的可视化工具。 研究现状 网络计算通常着眼于大型应用项目，按照Globus技术，大型应用项目应由许多组织协同完成，它们形成一个“虚拟组织”，各组织拥有的计算资源在虚拟组织里共享，协同完成项目。对于共享而言，有价值的不是设备本身而是实体的接口或界面。 从技术角度看，共享是资源或实体间的互 *** 作。Globus技术设定，网络环境下的互 *** 作意味着需要开发一套通用协议，用于描述消息的格式和消息交换的规则。在协议之上则需要开发一系列服务，这与建立在TCP/IP（传输控制协议/网际协议）上的万维网服务原理相同。在服务中先定义应用编程接口，基于这些接口再构建软件开发工具。 Globus网络计算协议建立在网际协议之上，以网际协议中的通信、路由、名字解析等功能为基础。Globus协议分为构造层、连接层、资源层、汇集层和应用层五层。每层都有各自的服务、应用编程接口和软件开发工具、上层协议调用下层协议的服务。网络内的全局应用都需通过协议提供的服务调用 *** 作系统。 构造层功能是向上提供网络中可供共享的资源，是物理或逻辑实体。常用的共享资源包括处理能力、存储系统、目录、网络资源、分布式文件系统、分布式计算机池、计算机集群等。连接层是网络中网络事务处理通信与授权控制的核心协议。构造层提交的各资源间的数据交换都在这一层控制下实现的。各资源间的授权验证、安全控制也在此实现。资源层的作用是对单个资源实施控制，与可用资源进行安全握手、对资源做初始化、监测资源运行状况、统计与付费有关的资源使用数据。 汇集层的作用是将资源层提交的受控资源汇集在一起，供虚拟组织的应用程序共享、调用。为了对来自应用的共享进行管理和控制，汇集层提供目录服务、资源分配、日程安排、资源代理、资源监测诊断、网络启动、负荷控制、账户管理等多种功能。应用层是网络上用户的应用程序，它先通过各层的应用编程接口调用相应的服务，再通过服务调用网络上的资源来完成任务。应用程序的开发涉及大量库函数。为便于网络应用程序的开发，需要构建支持网络计算的库函数。 目前，Globus体系结构已为一些大型网络所采用。研究人员已经在天气预报、高能物理实验、航空器研究等领域开发了一些基于Globus网络计算的应用程序。虽然这些应用仍属试验性质，但它证明了网络计算可以完成不少超级计算机难以胜任的大型应用任务。可以预见，网络技术将很快掀起下一波互联网浪潮。面对即将到来的第三代互联网应用，很多发达国家都投入了大量研究资金，希望能抓住机遇，掌握未来的命运。 中国也加强了网络方面的投入。中科院计算所为自己的网络起名为“织女星网络”（Vega Grid），目标是具有大规模数据处理、高性能计算、资源共享和提高资源利用率的能力。与国内外其他网络研究项目相比，织女星网络的最大特点是“服务网络”。中国许多行业，如能源、交通、气象、水利、农林、教育、环保等对高性能计算网络即信息网络的需求非常巨大。预计在最近两三年内，就能看到更多的网络技术应用实例。 应用领域 网络技术的应用领域很广，主要有以下几方面。 分布式超级计算 分布式超级计算将分布在不同地点的超级计算机用高速网络连接起来，并用网络中间件软件“粘合”起来，形成比单台超级计算机强大得多的计算平台。 分布式仪器系统 分布式仪器系统使用网络管理分布在各地的贵重仪器系统，提供远程访问仪器设备的手段，提高仪器的利用率，方便用户的使用。 数据密集型计算并行计算技术往往是由一些计算密集型应用推动的，特别是一些带有巨大挑战性质的应用，大大促进了对高性能并行体系结构、编程环境、大规模可视化等领域的研究。数据密集型计算的应用比计算密集型的应用多得多，它对应的数据网络更侧重于数据的存储、传输和处理，计算网络则更侧重于计算能力的提高。在这个领域独占鳌头的项目是欧洲核子中心开展的数据网络（DataGrid）项目，其目标是处理2005年建成的大型强子对撞机源源不断产生的PB/s量级实验数据。 远程沉浸 这是一种特殊的网络化虚拟现实环境。它是对现实或历史的逼真反映，对高性能计算结果或数据库可视化。“沉浸”是指人可以完全融入其中：各地的参与者通过网络聚集在同一个虚拟空间里，既可以随意漫游，又可以相互沟通，还可以与虚拟环境交互，使之发生改变。目前，已经开发出几十个远程沉浸应用，包括虚拟历史博物馆、协同学习环境等。远程沉浸可以广泛应用于交互式科学可视化、教育、训练、艺术、娱乐、工业设计、信息可视化等许多领域。 信息集成 网络最初是以集成异构计算平台的身份出现，接着进入分布式海量数据处理领域。信息网络通过统一的信息交换架构和大量的中间件，向用户提供“信息随手可得”式的服务。网络信息集成将更多应用在商业上，分布在世界各地的应用程序和各种信息通过网络能进行无缝融合和沟通，从而形成崭新的商业机会。 信息集成如信息网络、服务网络、知识网络等，是近几年网络流行起来的应用方向。2002年，Globus联盟和IBM在全球网络论坛上发布了开放性网络服务架构及其详细规范，把Globus标准与支持商用的万维网服务标准结合起来。2004年，Globus联盟、IBM和惠普（HP）等又联合发布了新的网络标准草案，把开放性网络服务架构详细规范I转换成6个用于扩展万维网服务的规范，网络服务已与万维网服务彻底融为一体，标志着网络商用化时代的来临。 网络技术的发展，标准是关键。就像TCP/IP协议是因特网的核心一样，构建网络计算也需要对核心——标准协议和服务进行定义。目前，一些标准化团体正在积极行动。迄今为止，网络计算虽还没有正式的标准，但在核心技术上，相关机构与企业已达成一致，由美国阿贡国家实验室与南加州大学信息科学学院合作开发的Globus 计算工具软件已成为网络计算实际的标准，已有12家著名计算机和软件厂商宣布将采用Globus 计算工具软件。作为一种开放架构和开放标准基础设施，Globus 计算工具软件提供了构建网络应用所需的很多基本服务，如安全、资源发现、资源管理、数据访问等。目前所有重大的网络项目都是基于Globus 计算工具软件提供的协议与服务的。 除了标准以外，安全和可管理性、人才的缺乏也是网络计算亟待解决的一个问题，否则它将无法成为企业的商业架构。在真正实现商业应用之前，还需要解决许多问题。即便如此，构建全球网络的前景仍是无法抗拒的。 主要功能 一般来说，计算机网络可以提供以下一些主要功能： 资源共享 网络的出现使资源共享变得很简单，交流的双方可以跨越时空的障碍，随时随地传递信息。 信息传输与集中处理 数据是通过网络传递到服务器中，由服务器集中处理后再回送到终端。 负载均衡与分布处理 负载均衡同样是网络的一大特长。举个典型的例子：一个大型ICP（Internet内容提供商）为了支持更多的用户访问他的网站，在全世界多个地方放置了相同内容的>前不久，谷歌停止了在亚马逊 Echo Show 上提供 Youtube 视频，而亚马逊也一直在其商店里封杀谷歌的多款智能硬件（包括 Google Home）。
然而无论是苹果的 HomePod、谷歌的 Google Home、亚马逊的 Echo，还是三星传言将在明年上半年发布的 Bixby 智能音箱、阿里在双十一砸钱赚吆喝的天猫精灵，抑或是生态链完整的小米推出的小爱同学，大佬们意欲通过智能音箱作为抢占未来物联网流量入口的野心已是昭然若揭。
▲从左至右：苹果 HomePod、谷歌 Google Home、亚马逊 Echo
当然，物联网的概念被业界大佬如此看重是有原因的。
据美国 IT 研究与顾问咨询公司 Gartner 发布的数据预测，到 2020 年，全球联网设备数量将达到 260 亿台
而在普通大众的眼中，今天的物联网可能是这样的：
▲扎克伯格展示他开发的人工智能家居系统 Jarvis
这样的：
▲苹果的 Apple TV 和智能家居互联
或者是这样的：
▲手机 *** 控室内的灯光
虽然看上去很酷，但是相比将来庞大的市场规模，从上面一系列的产品不难看出当今物联网产品的发展还都停留在较为简单的手机/智能音箱与智能家居产品之间的互联上，无论是距离人本身与物的联接还是未来物联网的终极形态——「万物互联」都还比较遥远。
比如这个自动跟随行李箱，自己「长了腿」会跑，使用者就能很轻松地腾出两只手做别的事；
近来越来越成为热点的自动驾驶技术自然也离不开物联网技术的应用，人们开车时享有的自由度将得到极大地提升；
能自动跟踪、自动感应开关的电风扇、水龙头瞬间就将现在的产品化为古董；
在图书馆找书的时候，书能自己跳出来的感觉不要太好；
想当辣妈？自动跟随的婴儿车足够满足这个愿望；
感应式的路灯不仅关心你的路途，同样关心节能环保的路途。
当然，物联网的应用不仅能让个人的生活变得简单、自由、舒适，城市的管理同样将变得更加高效可控。
当你没有在规定位置停车，会被及时告知，城市也将不会有偏差，变得更加规范；
当路面出现障碍物，车主同样会受到提醒，城市将不会有危险；
当出现走失儿童，位置信息同样也会被捕捉到，城市将不会有意外。
从以上的例子不难看出，相比目前在几乎都位于室内的物联网智能家居这种单一形态，未来的物联网时代将实现更多人与人、人与物、物与物之间的联接，并在提供更多使用场景的同时简化人们的生活，消灭「不确定性」。
而要想实现上述的确定及可靠的转型升级，高精度的位置服务将成为其中一个关键的变量。
具体来说，如果未来物联网仍采用 GPS 十米级别的定位精度，那就意味着上述的电风扇和水龙头将不能精准地「找到」用户所在的位置，水乱流、风乱吹将成为常态；无人驾驶汽车在某些路况下也许就不能一直沿着既定道路行驶，更别提去精准躲避马路上的玻璃渣了。
▲无人驾驶汽车在没有道路标线的情况下大概只能依靠高精度导航了
同样地，今天我们或许都不会去想身边出去旅行能有一个自动跟随的旅行箱，这是因为定位的精度达不到要求，与其带着一个「不认主人」还「满地乱跑」的旅行箱，还不如老老实实自己拉着。
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