物联网发展速度为什么这么慢

为什么会发展缓慢？主要是因为基础研究现在还无法跟上。
这个方向一直是我在跟踪和关注的，传感器开发和数据处理应该算是我的老本行。要想知道物联网究竟是什么，以及为什么发展会如此缓慢，就要了解它的技术沿革和发展历程。
物联网并不是一个很新的技术，它的本质便是上个世纪学术界开始兴起传感器网络、自组织及多跳网络（wireless sensor network, ad-hoc network, wireless multi-hop network）。RFID在智能物流上的应用只是最为基本的应用场景，当前的研究远比这个更为复杂。
随着微电子技术尤其是MEMS器件的高速发展，无线射频模块已经高度集成化、微型化且更加稳定，同时，使用传感器组网实现分布式数据采集有了现实的需求，尤其是在一些环境恶劣人工采集成本较高的场景当中（如森林、火灾场景、高压输电线、战场、太空，以及人工较难采集的情况，例如跟踪野生动物、空气检测等）。在人工检测成本较高的场景中的应用，是物联网技术发展的主要方向。
但是，回到最开始，要想实现一个分布式传感器采集网络即sensor network，看起来简单，但实际上却不是那么容易的事情。传统的无线网络如蜂窝、WLAN等等，在高速移动的情况下优化路由和带宽分配策略可以达到较好的通信质量。但是相应的方案放在传感器网络上就存在问题：
1、无线传感器网络的传感器节点往往处于不能直接供给能量的场景，也就是经常性只能使用电池或者太阳能供电，因此，传感器网络设计的重点在于保证功能完整情况下最大化地节能和增加网络的生存周期；、
2、无线模块发射距离和发射功率正相关，当通信的两节点之间的距离大于最大发射距离该怎么办？
3、当无线节点没有电怎么解决？
应该说能源供给问题是无线传感网络的研究中最核心的问题，这个领域最经典的理论都是在解决这三个基本问题。虽然现在学术界开始玩大数据，弄几个sensor，组个网采点数据，来个大数据分析看起来很高大上，但是如果这三个核心问题不解决，那么物联网这个东西就离商业化还很遥远。
回到这三个问题，第一个路由策略问题学术界已经有很多研究了，平面路由策略比如泛洪（Flooding）、SPIN、定向扩散等等。
第二个，当两个无线节点之间的通信距离太远，或者这个通信距离会消耗大量能量怎么办？为了解决这个问题，出现了多跳网络（multi-hop），以及自组织网络（ad-hoc），即，为了最大程度降低节点的无线发射距离从而减少能量消耗，节点会将数据包先发送给最近的一个节点，然后再发送给另外一个，以这种多节点中继和接力棒的方式进行通信，从而最大程度减少通信的能量消耗，这是多跳；自组织就更加复杂了，在ad-hoc里面，每一个节点既是网络节点又是路由器，每一个节点都可以当成是网关和外网通信，同时也可以转发数据包，从而使得无线传感网络在数据传输上更具有d性、能源消耗最大程度优化。但是组网和多跳策略是个挑战，如何选择最优化的路由和hop的方式是个问题。
第三个问题，节点如何供能？最先想到的应该是太阳能，但是太阳能电池板在面积有限的情况下供电能力有限。因此后来又出现了温差供能等等奇葩方式。最简单的方式其实应该是换电池。前年，U Washington的Gollakota组实现了backscatter应该是未来的大方向，这个组实现了一种无源传感器网络，即不需要供电，通过反向散射链路调制空间中的电磁信号进行供能和通信，从而彻底解决了供电问题。这应该算是一个突破，但是离商用还有些工作需要做。
无论当前物联网的概念炒作得多么火、如何花哨，它的实质就是实验室的这些东西，RFID这种东西在智能物流上的应用只是最基础的场景，而学术界的研究主要经历了三个阶段，第一个阶段是基于MEMS技术的小型化节点，最典型的代表是伯克利David Culler组的Smart Dust智能灰尘，节点之间采用散射光进行通信，传感器节点仅1mm³大小；第二个阶段是解决组网问题，即ad-hoc和multi-hop方式的自组织和多跳网络；到了第三个阶段，学术界开始于寻找应用场景，开始跟大数据结合，玩一些看起来“好玩的东西”。实际上，大数据概念最早的提出，也是因为物联网的兴起，传感器接入网络之后，大大增加了可以挖掘的数据量，网络上的数据不但包括社交网络这种来自用户的数据，还有了来自物理世界的数据。
这个方向的很多大牛都转向mobile computing或者进入工业界了。随着传感器网络方向开始式微，国内的物联网产业也开始降温了，其根本原因在于：
1、供能瓶颈太大，用过智能手机的应该体会很深，当前锂电池供电能力有限；
2、传感器微型化遇到瓶颈，虽然MEMS给传感器微型化提供了一个有效的技术思路，但是这个也依赖于工艺的提升，数字器件可以用很小的制程，但是模拟器件，尤其是CMOS，微型化还是有困难；
3、无线传感网络，以及这中间出现的自组织和多跳网络的典型系统，如Smart Dust，M³实际上还是比较适合于特种应用，如军事和火灾营救、太空中等等，商业应用需要挖掘更多的应用场景，前几天百度投资的Indoor Atlas采用监测地磁的方式做室内定位，这是一个好的场景，但是当前主流的室内定位技术实际上并没有很大的发展，一直存在技术瓶颈。
总之，物联网也好，CPS也好，这个方向在未来毋庸置疑有着广阔的发展前景，但是当前基础研究和相关技术还有待发展，因此看起来发展缓慢，其实就是停滞，都在等待一个颠覆性应用可以让sensor network诈尸。

国际电信联盟日前审议通过了我国提交的“物联网概述”标准草案，成为全球第一个物联网总体性标准。标准涵盖物联网的概念、术语、技术视图、特征、需求、参考模型、商业模式等基本内容，对指导和促进全球物联网技术、产业、应用、标准的发展具有重要意义。
由政府牵头做好顶层设计、制定相关标准、协调产业链发展，是物联网发展的关键，也是物联网发展的瓶颈之一，但标准并不意味着市场利润和份额。在跨越了标准这道“槛”之后，在应用和技术上的瓶颈还亟待突破，尤其是传感器技术。作为物联网基础的传感器，一直发展比较后，尤其是高端需求严重依赖进口，目前传感器进口占比80%，传感器芯片进口占比达90%，缺乏真正的产业主动权。
在技术方面，我国传感器企业规模普遍较小，缺乏有竞争力的核心技术，在精度、制作成本降低、芯片体积等方面，都很难和世界级大型公司竞争。市场上面临中高端依赖进口、低端价格战和同质化竞争的局面。
物联网想要获得更好的发展，传感器企业重任在肩，应当重点研究与开发微型化技术、低成本技术、低功耗技术、网络化技术等难点突出的技术问题，只有这样才能为物联网发展提供可靠的传感器支撑。

物联网的发展前景很不错，具体如下：
1更安全的保护措施。在新技术出现之初，它的技术力量几乎都集中在创新上，导致监管水平低下，这就使业界的兴奋、激进和政策、监管的滞后常常形成鲜明的对比。由于物联网设备和基础设施的价格下降，企业在物联网设备上的应用也越来越普遍，这种创新和应用一旦普及，各种新技术的风险也突显出来。
2更普遍使用智能消费品设备。IoT所覆盖的行业人群广泛，从智慧交通、智能物流、医疗、农业、能源等行业应用，到私人智能家居、个人、智能汽车等应用，无论是降低成本，还是提高中国居民的生活质量，都将是中国居民生活质量的巨大提升。

如今在我们身边已经可以看到许多物联网的设备了，大到智慧城市、无人商店，小到智能手环、智能温度控制仪等，我们已经享受到了物联网所带来的便利，但与此同时，科幻**中万物互联的场景依然还比较遥远，我们总是习惯性的把未来预估的足够近，但是技术的发现显然拉远了我们与未来的距离。简单来说，物联网如今的发展依然非常缓慢。

当然若说缓慢也只是相对的，物联网的概念是在1999年被正式提出，如今经过将近20年的发展，若只从物联网本身出发，其技术已经进步相当大了，可谓从无到有的突破。但是如今物联网的发展已经满足不了人们日益提高的消费观念，加上其他诸多原因，导致了目前物联网依旧处在一个低速发展的状态。

缓慢发展的物联网

若是要探寻物联网发展为何依旧缓慢，目前可以归纳出以下几个原因，其一便是基础研究无法跟上，众所周知，物联网依赖于众多传感器通过网络连接，进行数据交互，最后形成整个物联网体系，因此准确的来说物联网本质上是一种传感器网络、自组织及多跳网络(wireless sensor network, ad-hoc network,wireless multi-hop network)。

但是想要实现一个分布式传感器采集网络，并不是想象中那么容易的事情。传统的无线网络如蜂窝、WLAN等，在高速移动的情况下通过优化路由和带宽分配策略可以达到较好的通信智联。但是这种方案在传感器网络上是有缺陷的，首先受限于能源的供给，目前只能采取电池或者太阳能进行供电，无法直接提供能量，所以当前传感器设计的重点在于保证功能完整情况下最大化地节能和增加网络的生存周期。

其次无线模块的发射距离和发射功率正相关，但是当通信节点之间距离大于最大发射距离时该如何解决最后当无线节点没电时又要怎么解决

可以说上述三个问题，便是目前无线传感网络研究中最核心的三个基本问题，几乎所有的研究都是在攻克这三项难关。如果这三个问题不解决，那么无线传感网络就无从谈起，更别提物联网的商业化了。

如何解决拖慢物联网发展的关键问题

目前对于这三个基本问题市面上也有一些相应的解决方案。第一个路由策略问题学术界已经有很多研究了，平面路由策略比如泛洪(Flooding)、SPIN、定向扩散等等。那么如何解决通信距离问题，由此产生了多跳网络以及组织网络。

多跳网络很好理解，为了降低节点的无线发射距离所带来的能量损耗，节点会将数据发送到最近的另一个节点，通过接力棒的方式把数据以减损最少的方式传递下去，这就是多跳网络(multi-hop);而组织网络(ad-hoc)则复杂一些，在组织网络中的每一个节点即使网络节点又是路由器，而每一个节点都可以当做网关和外网通信，同时也可以转发数据包，这使得在传输数据上可以有多种方式，而如何选择最优的方式进行数据传递则是下一个挑战。

至于最后一个问题，该如何对节点进行供能，由于目前太阳能转化的效率依然不高，因此采用太阳能进行供电则会力有不逮。目前最简单直接的办法是更换电池，但是这样会浪费大量的时间。因此现在正在研究通过反射散射链路调制空间中的电磁信号进行供能和通信，也就是无线充电技术，这样可以彻底解决供电问题，但从实验到商用依然还有一段路要走。

以上便是从传感器技术制约的角度来看物联网发展的瓶颈，物联网的发展除了技术因素之外，还有许多其他方面的缘故。

需求疲软 标准混乱

首当其冲的自然是需求上的疲软，目前物联网的应用端除了在商用或工业用途之外，在个人消费商的应用还未显现，这也导致了物联网的发展进程得不到爆发式的推进。

其次，由于现在物联网依然还处在一个混乱的状态，但就一个物联网无线连接技术标准就有NB-IoT、LoRa、ECGSM、eMTC等，无法统一的标准，使得物联网硬件成本始终高居不下。

除了硬件之外，软件生态更是建设艰难，现在的物联网企业甚至要把软件与硬件通过打包进行一条龙服务。

而随着技术的发展，也带动物联网数据的产生，而这些数据的安全性该如何保障，以及随之而来的关于采集用户隐私数据的法律问题，都限制了物联网的发展。

当然随着5G以及人工智能的发展，物联网也将在这些技术的带动之下进行大步跨越，这将会帮助解决物联网技术以及标准上的问题，而这些问题的解决也将带动物联网生态的建立，届时物联网也将慢慢完善建设。

物联网发展还须技术推动

目前来说，最重要的问题依然在物联网的需求方面，而需求是一个技术进步的动力，如何激活市场对于物联网的需求，也是目前最需要解决的关键所在，因此可以看到许多对于物联网的宣传，正是为了引导市场接纳物联网，为今后的物联网发展打下地基。

物联网的未来是拥有无限可能的，不过就目前而言，物联网发展的风口依然迟迟未现，但不用就此感到焦虑，只不过是我们对于物联网的期望太高所导致的，而物联网本身也一直在稳步的推进当中。

比尔盖茨的《未来之路》中有这么一句话，我们总是高估了未来两年里将发生的变化，过于低估了未来十年将发生的变化。物联网的未来无疑是光明的，而我们只需静待它到来的那一天。

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