文/杨剑勇
以深度学习、机器学习为核心的AI技术得到迅猛发展,主要得益于算力、算法上的突破,使得AI技术得到广泛应用落地。在金融业,因把人工智能引入金融服务,让蚂蚁金服成为全球独角兽之王,估值高达2000亿美元,且有望A+H模式登陆科创板。以及传统银行也在积极拥抱新技术,以人工智能技术为手段,以大数据为驱动,推动零售金融数字化转型。
还有制造业、供应链管理、医疗、智能家居等细分领域,人工智能技术得到广泛落地,整体来说,人工智能技术已成为全 社会 智能化转型关键技术之一。各国为把握人工智能所带来的新一轮产业智能化变革,纷纷出台相关政策。
为抢抓人工智能发展的重大战略机遇,我国于2017年出台新一代人工智能发展规划。预计到2030年,人工智能核心产业规模超过1万亿元,带动相关产业规模超过10万亿元。在人工智能升格到国家战略后,以BAT、华为等为代表的 科技 巨头纷纷调整战略,以及AI创新独角兽也得到快速发展。主要在于我国在用户、数据和应用场景等方面优势明显,推动国内人工智能呈现出蓬勃发展态势。
如今,为进一步落实发展人工智能的决策部署,推动人工智能技术在开源、开放的产业生态不断自我优化,包括基础共性、伦理、安全隐私等方面标准的引领作用,我国印发了国家新一代人工智能标准体系建设指南。立足国内并兼顾国际的同时,促进创新成果与产业深度融合,注重与智能制造、工业互联网、机器人、车联网 等相关标准体系的协调配套,为高质量发展保驾护航。
对于国家人工智能标准体系指南出炉,以及当前新基建大背景下,深耕人工智能应用的厂商来说,将会释放新一轮发展机遇。那么,除BAT、华为等 科技 巨头以外,本文梳理在机器视觉、智能语音、智能家居、AI云、AI芯片等各细分赛道核心玩家,对于他们来说,有望受益于人工智能这一波红利,迎来最好的发展时期。
机器视觉:旷视 科技
计算机视觉与智能语音市场增长强劲,IDC报告指出,在疫情之后,包括园区、办公楼宇将带来一拨新的人脸识别需求。在传统行业,工业质检、巡检应用正在兴起。只是,在机器视觉市场则主要被旷视、商汤、云从和依图为首的四大AI独角兽占市场主导地位。
旷视、商汤 科技 等机器视觉独角兽作为人工智能技术后浪,显然在机器视觉市场超海康威视、大华股份等前浪。因人工智能应用落地,也使得旷视 科技 等后浪AI独角兽一跃成为机器视觉细分场景的佼佼者。根据旷视 科技 早前披露的数据显示:2016年营收为6780万元增至2017年的313亿元,到2018年增长至1427亿元,复合年增长率为3588%。业绩高速增长这主要得益于视频物联网应用于城市及公共场所所释放的巨大机遇。
此外,在面对新基建国家战略,旷视 科技 也积极推进,并助力新基建落地,公布了AI新基建线路图。专注于“算法”,结合应用,在个人物联网、城市物联网、供应链物联网三大细分赛道落地,并通过新一代AI生产力平台把 AI 能力分享世界,开发者可以基于旷视Brain++平台,覆盖更多场景的应用,推进AI新基建进程。
智能语音:科大讯飞
相比机器视觉由后浪主导不同的是,智能语音技术则由科大讯飞、百度、阿里等 科技 巨头占主导。当然,思必驰、小i机器人等优秀人工智能创新企业也跻身中国人工智能语音应用主流玩家。IDC报告显示,2019年中国语音语义应用市场达1225亿美元。除了智能家居等消费级产品,在智能客服、法庭庭审语音转文字,贡献了较大的市场规模。
就市场格局来看,科大讯飞占据领先地位。作为智能语音领导厂商,在2019年营收更是突破百亿大关。对于人工智能这条赛道深耕二十多年的科大讯飞来说,意味着其人工智能技术布局成果显现,也预示着将迈入新的里程碑。
目前,科大讯飞语音技术教育、金融、政法、城市、 汽车 、翻译等场景。此外,其AI开放平台有超过112万开发者。在平台+赛道战略指引下,使得开放平台、教育和智能硬件方向增长尤为迅猛,推动整体业绩稳健增长。
智能家居:海尔智家
在人工智能、物联网等技术推动下,家庭智能化快速发展,以及消费者对家庭场景中各种智能设备保持强劲的竞争态势,使得各类玩家纷纷涌入智能家居这条赛道,大致可以分成传统家电厂商、手机厂商以及互联网企业为首的三大阵营。而传统厂商当中,以海尔智家尤为突出,并已锐变为物联网生态品牌。
对于海尔智家来说,因早早布局智慧家庭,将场景品牌和生态品牌提升为集团战略,所以在生态培育上有先发优势。在业界看来,深耕家电多年且始终追随用户体验的海尔智家,深知如今用户已经不满足于单一的家电产品,必须以家庭全场景来满足用户变化了的生活需求。为此,海尔智家基于衣、食、住、娱不同生活场景,以成套化满足人们个性化的智慧生活。
AI云:百度智能云
随着全球智能化转型趋势背景下,各界积极部署物联网、工业互联网,以及将更多应向云端迁移,进一步激活全球云服务市场。与此同时,在云端这条赛道上玩家竞争进入比拼人工智能应用能力阶段。根据《IDC中国人工智能云服务市场研究报告(2019)》显示:AI能力已成为用户进行云服务选型时的重要考量因素。
截止到2020年4月,各厂商在公有云上开放AI能力的数量,从统计数据来看,百度智能云、阿里云开放的能力最为丰富。需要指出的是,凭借丰富的AI能力,百度智能云在多个细分领域排名第一。
从2019年AI公有云服务市场份额来看,百度智能云市场份额第一,且连续两年在AI Cloud领域排名中国第一。在自然语言处理领域,目前实现一定规模的商业化营收的仅有百度智能云。不管是智能音箱、家居等消费级产品市场还是其他企业级市场,百度智能云都建立了广泛的客户基础。
AI芯片:地平线
近年来,信息 科技 以惊人的速度在发展,尤其NB-IoT、5G等无线通信技术署规模日益扩大,使得物联网连接数高速增长。截至2019年,全球物联网连接数高达120亿个,到2025年将增长至246亿,年复合增长率达到13%,这一数据来自今年早些时候GSMA所发布的《2020年移动经济》报告。
因数百亿设备连接至网络,对物联网芯片和人工智能芯片需求剧增,结合ABI Research调研机构早前发布的报告显示,全球云端AI芯片市场规模预计2024年将达100亿美元,边缘AI芯片同样也呈现出高速增长态势,未来几年,年复合增长率为31%。
对于地平线来说,其AI芯片商业落地聚焦在智能驾驶与智能物联网两条赛道上,地平线创始人余凯对曾笔者表示,AI芯片对技术要求极高,地平线在商业落地上进展比较顺利。当然,绝对不是一飞冲天,需要稳扎稳打。
目前,地平线在 ADAS、自动驾驶、高精地图和智能座舱等领域已赋能一大批行业顶级Tier 1、OEM、通讯运营商,包括长安、福瑞泰克、奥迪、佛吉亚、SK电讯、理想等多个顶尖企业在内的合作伙伴正与地平线携手加速智能驾驶时代的到来。诸如长安 汽车 发布主力车型UNI-T,内置中国首款车规级人工智能芯片——地平线征程二代,具备每秒4万亿次的算力,预示着地平线车规级人工智能中国芯首次前装量产。
此外,地平线与中汽创智签署合作协议。中汽创智又叫T3 科技 ,由国资委投资,中国一汽、东风公司和长安 汽车 三大央企 汽车 厂商成立的共性技术平台。根据协议,双方将基于地平线行业领先的车规级 AI 芯片和人工智能算法,以高级辅助驾驶(ADAS)、高等级自动驾驶和智能座舱为重点,全面深入合作,加速智能 汽车 量产方案中的平台技术研发。
“地平线作为边缘AI芯片领导者,长期致力于AI芯片的软硬件研发和商业落地工作。”在地平线联合创始人兼技术副总裁黄畅博士2020全球人工智能和机器人峰会上对此表示。
最后
世界经济总体较弱的局面下,全球积极利用 科技 推动新经济发展。我国也提出加大新型基础建设,为经济释放增长活力。其中,人工智能技术正在与各行各业快速融合,推动传统行业转型升级、提质增效的同时,也不断催生出新技术、新模式、新业态,以人工智能为代表的信息化技术将成为智能化经济的核心驱动力。
在人工智能标准指南、新基建战略下,为发展新技术释放出政策红利,以人工智能、自动驾驶、云服务、大数据和物联网等为核心技术为创新方向的企业,也迎来新一轮的机遇。
杨剑勇,福布斯专栏作家、网易签约作者,并连续三年(2017-2019年)获得年度最佳签约作者。致力于深度解读5G、物联网经济和人工智能等前沿 科技 ,观点和研究策略被众多权威媒体和知名企业引用。
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。
2006至2020年,物联网应用从闭环、碎片化走向开放、规模化,智慧城市、工业物联网、车联网等率先突破。中国物联网行业规模不断提升,行业规模保持高速增长,江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。
截至到2019年,我国物联网市场规模已发展到15万亿元。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。
近年来,我国政府出台各类政策大力发展物联网行业,不少地方政府也出台物联网专项规划、行动方案和发展意见,从土地使用、基础设施配套、税收优惠、核心技术和应用领域等多个方面为物联网产业的发展提供政策支持。在工业自动控制、环境保护、医疗卫生、公共安全等领域开展了一系列应用试点和示范,并取得了初步进展。
目前我国物联网行业规模已达万亿元。中国物联网行业规模超预期增长,网络建设和应用推广成效突出。在网络强国、新基建等国家战略的推动下,中国加快推动IPv6、NB-IoT、5G等网络建设,消费物联网和产业物联网逐步开始规模化应用,5G、车联网等领域发展取得突破。
政策推动我国物联网高速发展
自2013年《物联网发展专项行动计划》印发以来,国家鼓励应用物联网技术来促进生产生活和社会管理方式向智能化、精细化、网络化方向转变,对于提高国民经济和社会生活信息化水平,提升社会管理和公共服务水平,带动相关学科发展和技术创新能力增强,推动产业结构调整和发展方式转变具有重要意义。
以数字化、网络化、智能化为本质特征的第四次工业革命正在兴起。物联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物,通过对人、机、物的全面互联,构建起全要素、全产业链、全价值链全面连接的新型生产制造和服务体系,是数字化转型的实现途径,是实现新旧动能转换的关键力量。
我国物联网行业呈高速增长状态 未来将有更广阔的空间
自2013年以来我国物联网行业规模保持高速增长,增速一直维持在15%以上,江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。中国通信工业协会的数据表明,随着物联网信息处理和应用服务等产业的发展,中国物联网行业规模已经从2013年的4896亿元增长至2019年的15万亿元。
虽然我国物联网发展显著,但我国物联网行业仍处于成长期的早中期阶段。目前中国物联网及相关企业超过3万家,其中中小企业占比超过85%,创新活力突出,对产业发展推动作用巨大。
物联网作为中国新一代信息技术自主创新突破的重点方向,蕴含着巨大的创新空间,在芯片、传感器、近距离传输、海量数据处理以及综合集成、应用等领域,创新活动日趋活跃,创新要素不断积聚。
物联网在各行各业的应用不断深化,将催生大量的新技术、新产品、新应用、新模式。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。
在政策、经济、社会、技术等因素的驱动下,2020年GSMA移动经济发展报告预测,2019-2025年复合增长率为9%左右,2020年中国物联网行业规模目标16亿元,按照目前物联网行业的发展态势,十三五规划的目标有望超预期完成;预计到2025年,中国物联网行业规模将超过27万亿元。
未来物联网行业将向着多元方向发展
标准化是物联网发展面临的最大挑战之一,它是希望在早期主导市场的行业领导者之间的一场斗争。目前我国物联网行业百家争鸣,还未有一个统一的标准出现。因此在未来可能通过不断竞争将会出现限数量的供应商主导市场,类似于现在使用的Windows、Mac和Linux *** 作系统。
合规化同样是当下物联网面临的问题之一,特别是数据隐私问题。目前数据隐私已成为网络社会的一个关键词,各种用户数据泄露或被滥用的事件频发,特别是Facebook的丑闻引发了全球担忧。
因此在未来,我国各种立法和监管机构将提出更加严格的用户数据保护规定,,用户的敏感数据可能会随着时间的推移而受到更严格的监管。
安全化是指预防物联网软件遭受网络黑客攻击,在未来,以安全为重点的物联网设施将受到更多的关注,特别是某些特定的基础行业,如医疗健康、安全安防、金融等领域。
多重技术推动物联网技术创新
从技术创新趋势来看,物联网行业发展的内生动力正在不断增强。连接技术不断突破,NB-Iot、eMTC、Lora等低功耗广域网全球商用化进程不断加速;物联网平台迅速增长,服务支撑能力迅速提升;
区块链、边缘计算、人工智能等新技术题材不断注入物联网,为物联网带来新的创新活力。受技术和产业成熟度的综合驱动,物联网呈现“边缘的智能化、连接的泛在化、服务的平台化、数据的延伸化”等特点。
—— 以上数据来源于前瞻产业研究院《中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》
公开资料显示,2020年3月,招银云创启动市场化战略转型,明确提出聚焦产业互联网赛道,成为招商银行面向企业数字化服务的载体,聚焦企业资金流数字化,“将先进的金融 科技 应用于产业互联生态中,让金融更好地服务产业,让产业更加智慧化”。进入2022年,招银云创市场化进程提速。公开资料显示,该公司将品牌定位表述为“银企场景化联接平台”,并发布了“成为银企联接的创新者、产融信任的构建者”的品牌愿景。向外 探索 金融 科技 应用场景,对内协同母行
当产业互联网的大幕徐徐拉开,摆在银行面前的问题不是“要不要做”,而是“如何做”的问题。那么,十年后的银行业,在产业互联网生态体系内,应该处于怎样的位置?很多银行都在进行着自己的思考和布局。
作为一家“金融 科技 银行”,招商银行选择把金融 科技 应用于产业互联生态,通过旗下金融 科技 子公司招银云创向外输出,构建银企场景化联接生态。
值得注意的是,近日,在招商银行2021年年报中,该行首次对外提出构建“投商私科”一体化服务。“从企业经营逻辑出发,把投商行、私人银行、 科技 等分散的优势整合起来,以差异化、有针对性的服务有效覆盖处于不同阶段、不同行业、具备不同特征的客户,形成招行独有的‘投商私科’一体化服务特色。”招商银行在年报中对“投商私科”一体化服务给出了自己的解释。
很明显,聚焦产业互联网、向外输出金融 科技 能力的招银云创,将在招商银行“投商私科”一体化服务体系中扮演协同集团、反哺母行的战略角色。
赋能产业互联网下企业资金流数字化
资金流是企业个体的血脉,也是产业互联网生态机体的血脉。而针对资金流的服务,正是银行天然的优势所在。产业生态最大痛点来自于企业内外协作流程上的断点,进而导致数据流、资金流的信息断点和组织内外协作效率的层层衰减。这并不符合产业互联网的本质。
产业互联网的本质是对产业协作生态内的资金流、信息流、商流、物流的有效整合,进而重塑产业结构新生态,其基础是资金流的数字化和互联畅通。对招银云创来说,解决产业互联网下断点、低效的资金流难题,首先是助力企业客户的资金流数字化管理升级。
事实上,招银云创在资金流数字化领域有着多年的沉淀和低调耕耘。传承招商银行资金管理、跨银行结算等方面十多年的能力和基因,招银云创在成立后曾协同母行,开发运营“跨银行现金结算平台CBS”和“财资管理系统TMS”两大财资管理产品,在场景化 科技 创新和企业客户咨询服务方面积累了丰富的经验,对企业资金流管理有着深刻的场景理解和需求洞察。2021年,招银云创结合卓越司库理念升级打造了“集团企业司库GET”,进一步向企业司库管理领域进军。至此,招银云创形成了“集团企业司库GET”、“场景化费用管理SCO”、“业财融合分析MAP”三大数字化产品体系,成为具备独立产品体系和服务能力的企业资金流数字化服务商。
构建银企数字信任,助力产业互联网银企合作
从产融合作的视角,在传统信用机制下银行因无法了解企业真实的经营状况,单纯根据企业财务报表、资质等主体信用评估其还款能力及意愿,始终面临“资金不敢贷”“风险控不住”的难题。企业旺盛的融资需求无法得到有效满足,银企之间的信任关系脆弱。
“如何让金融服务更好地支持企业发展,让资金精准滴灌至企业场景?”这是一个世界性难题。
企业资金流是企业之间、企业与银行之间合作的核心,尤其是基于高频的费用支出场景资金流,最能反映企业的真实经营状态。在银企之间搭建通畅的资金流数据桥梁,基于实际场景实时、多维地反映企业资金流全景,为银行风控模型和企业业务决策提供强有力支撑,构建银企数字信任机制,最终实现双赢,被认为是解决上述难题的有效路径。
招银云创走的正是这条道路,即成为“银企场景化联接平台”,通过为企业级客户提供资金流管理全链条的数字化解决方案与服务,赋能企业数字化转型,打通产融合作壁垒,构建银企合作新生态,推动行业不断前进。基于EPC和RFID技术的物联网在现代物流领域的应用 物联网又称传感网,英文名称叫“Internet of Things”,简称 IOT。物联网的概念于 1999 年在美国召开的移动计算机和网络国际会议上首次被提出, 2005 年在突尼斯举行的信息社会世界峰会上,国际电信联盟( ITU)发布了《ITU互联网报告 2005:物联网》的报告,正式提出了物联网的概念。物联网是在计算机互联网基础上利用射频识别(RFID)技术、无线通信技术、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监测和管理的一种网络。 在这个网络中世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行信息交换。 物联网的问世,打破了传统思维。过去一直将机场、公路、建筑物等物理基础设施与数据中心、个人电脑、宽带等 IT 基础设施分开。而在物联网时代,所有的物品、电缆、芯片、宽带将整合为统一的基础设施,世界就在物联网上开展各种活动。 物联网应用广泛,遍及物流仓储、智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。但是,受技术水平和使用成本等因素的制约,物联网的应用在短期内还难以一下子在各个领域全面推广。而在更加追求效率及成本控制的物流行业,有望率先在这一新领域进行尝试。物联网与现代物流有着天然紧密的联系,其关键技术诸如物体标识及标识追踪、无线定位等新型信息技术应用,能够有效实现物流的智能调度管理、整合物流核心业务流程,加强物流管理的合理化,降低物流消耗,从而降低物流成本,减少流通费用,增加利润。 物联网借助互联网、RFID 等无线数据通信等技术,实现了单个商品的识别与跟踪。基于这些特性,将其应用到物流的各个环节,保证商品的生产、运输、仓储、销售及消费全过程的安全和时效。本文就物联网在现代物流各个环节的应用进行探讨,并对物联网在国内外物流的应用现状进行了概述。 1 物联网在物流各个环节的应用分析 物流是指物品从供应地向接收地的实体流动过程。当前的物流过程存在物流信息不对称、得不到及时的信息等弊端,难以实现及时的调节和协同。随着全球经济一体化进程的推进,调度、管理和平衡供应链的各环节(跨区、跨国)之间的资源变得日益迫切,以产品电子代码( EPC 码)和 RFID 为核心在互联网之上构造“物联网”,将在全球范围从根本上改变对产品生产、运输、仓储、销售各环节物品流动监控和动态协调的管理水平。 11 物流生产和运输领域 基于物联网的支持,电子标签承载的信息可以实时获取,从而清楚地了解到产品的具体位置,进行自动跟踪。对制造商而言,原材料供应管理和产品销售管理是其管理的核心,物联网的应用使得产品的动态跟踪运送和信息的获取更加方便,对不合格的产品及时召回,降低产品退货率,提高了自己的服务水平,同时也提高了
消费者对产品的信赖度。另外,制造商与消费者信息交流的增进使其对市场需求做出更快的响应,在市场信息的捕捉方面就夺得了先机,从而有计划地组织生产,调配内部员工和生产资料,降低甚至避免因牛鞭效应带来的投资风险。对运输商而言,通过电子产品代码EPC自动获取数据,进行货物分类,降低取货、送货成本。并且,EPC 电子标签中编码的唯一性和仿造的难度可以用来鉴别货物真伪。由于其读取范围较广,则可实现自动通关和运输路线的追踪,从而保证了产品在运输途中的安全。即使在运输途中出现问题,也可以准确地定位,做出及时的补救,使损失尽可能降到最低。这就大大提高了运输商送货的可靠性和效率,提高了服务质量。此外,运输商通过EPC可以提供新信息增值服务,从而提高收益率,维护其资产安全。 12 物流仓储领域 出入库产品信息的采集因为物联网技术的运用,而嵌入相应的数据库,经过数据处理,实现对产品的拣选、分类堆码和管理。若仓储空间设置相应的货物进出自动扫描纪录,则可防止货物的盗窃或因 *** 作人员疏忽引起的物品流失,从而提高库存的安全管理水平。现今,它已经广泛使用于货物和库存的盘点及自动存取货物等方面。 13 销售管理领域 物联网系统具有快速的信息传递能力,能够及时获取缺货信息,并将其传递到卖场的仓库管理系统,经信息汇总传递给上一级分销商或制造商。及时准确的信息传递,有利于上游供应商合理安排生产计划,降低运营风险。在货物调配环节,RFID 技术的支持大大提高了货物拣选、配送及分发的速度,还在此过程中实时监督货物流向,保障其准时准点到达,实现了销售环节的畅通。对零售商而言,实施 EPC 保证了合理的货物仓储数量,从而提高定单供货率,降低脱销的可能性和库存积压的风险。由于自动结算速度的大幅提高,卖场就可以降低最小安全存货量,增加流动资金。由于可以实现单品识别,每个产品都具有特殊代表性,他们在货架上的具体位置、所处状态,可通过信息阅读随时传递至互联网,在信息处理之后反馈给管理人员,可以有效防盗,避免销售损失。 14 商品消费领域 物联网的出现使得个性化购买、排队等候时间缩短变为现实。消费者随时掌握所购买产品及其厂商的相关信息,对有质量问题的产品进行责任追溯。事实上,由于产品在生产之初直至消费者手中的整个过程都经由实时的质量和数量追踪并依据情况做出补救,到消费者手中的残次产品几乎为零。这样,即保证消费者购买到满意商品,还可以防止残次产品因不及时有效处理而对周围环境带来威胁。特别是有毒有害的危险品,随意丢弃将可能造成严重的环境污染,酿成巨大的损失。1、物联网(英文:InternetofThings,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。
2、在物联网应用中有两项关键技术,分别是传感器技术和嵌入式技术。
3、物联网的应用仍然存在成本、技术、政策、用户壁垒等瓶颈,从目前情况来看,环保、安防、智能交通、农业、医疗推广的可能性最大,而企业和个人的物联网应用的普及仍然需要较长时间。虽然未来物联网将拓展到智能家居、智能交通、智能医疗等各个领域,但现在还没到广泛应用的时候,估计在中国还得需要几年的时间。物联网产业的兴起,不能跟风无序地发展。当前,我国还处于发展初期阶段,各个产业链还缺少一定的行业标准,RFID应用产业市场密钥体系独自为政,国内也缺少统一的行业标准,每家企业生产的产品绝大多数是不通用的,包括刚刚兴起的手机一卡通,电信、移动、联通三家采用的是不同的技术标准,即使同一家运营商采购的标准也不尽完全相同;因此物联网产业的兴起,更多的需要政府部门引导整个产业链出台更多行业技术标准,以规范各个产业的生产、研发秩序。物联网 *** 作系统由内核、辅助外围模块(文件系统、图形用户界面、通信协议栈、各类常见设备的驱动程序等)、集成开发环境等组成,基于此,可衍生出一系列面向行业的特定应用。
物联网 *** 作系统与传统的个人计算机 *** 作系统和智能手机类 *** 作系统不同,它具备物联网应用领域内的一些独特特点,现说明如下。
物联网 *** 作系统内核的特点
1、内核尺寸伸缩性强,能够适应不同配置的硬件平台。比如,一个极端的情况下,内核尺寸必须维持在10K以内,以支撑内存和CPU性能都很受限的传感器,这时候内核具备基本的任务调度和通信功能即可。在另外一个极端的情况下,内核必须具备完善的线程调度、内存管理、本地存储、复杂的网络协议、图形用户界面等功能,以满足高配置的智能物联网终端的要求。这时候的内核尺寸,不可避免的会大大增加,可以达到几百K,甚至M级。这种内核尺寸的伸缩性,可以通过两个层面的措施来实现:重新编译和二进制模块选择加载。重新编译措施很简单,只需要根据不同的应用目标,选择所需的功能模块,然后对内核进行重新编译即可。这个措施应用于内核定制非常深入的情况下,比如要求内核的尺寸达到10K以下的场合。而二进制模块选择加载,则用在对内核定制不是很深入的情况。这时候维持一个 *** 作系统配置文件,文件里列举了 *** 作系统需要加载的所有二进制模块。在内核初始化完成后,会根据配置文件,加载所需的二进制模块。这需要终端设备要有外部存储器(比如硬盘、Flash等),以存储要加载的二进制模块;
2、内核的实时性必须足够强,以满足关键应用的需要。大多数的物联网设备,要求 *** 作系统内核要具备实时性,因为很多的关键性动作,必须在有限的时间内完成,否则将失去意义。内核的实时性包涵很多层面的意思,首先是中断响应的实时性,一旦外部中断发生, *** 作系统必须在足够短的时间内响应中断并做出处理。其次是线程或任务调度的实时性,一旦任务或线程所需的资源或进一步运行的条件准备就绪,必须能够马上得到调度。显然,基于非抢占式调度方式的内核很难满足这些实时性要求;
3、内核架构可扩展性强。物联网 *** 作系统的内核,应该设计成一个框架,这个框架定义了一些接口和规范,只要遵循这些接口和规范,就可以很容易的在 *** 作系统内核上增加新的功能的新的硬件支持。因为物联网的应用环境具备广谱特性,要求 *** 作系统必须能够扩展以适应新的应用环境。内核应该有一个基于总线或树结构的设备管理机制,可以动态加载设备驱动程序或其它核心模块。同时内核应该具备外部二进制模块或应用程序的动态加载功能,这些应用程序存储在外部介质上,这样就无需修改内核,只需要开发新的应用程序,就可满足特定的行业需求;
4、内核应足够安全和可靠。可靠性就不用说了,物联网应用环境具备自动化程度高、人为干预少的特点,这要求内核必须足够可靠,以支撑长时间的独立运行。安全对物联网来说更加关键,甚至关系到国家命脉。比如一个不安全的内核被应用到国家电网控制当中,一旦被外部侵入,造成的影响将无法估量。为了加强安全性,内核应支持内存保护(VMM等机制)、异常管理等机制,以在必要时隔离错误的代码。另外一个安全策略,就是不开放源代码,或者不开放关键部分的内核源代码。不公开源代码只是一种安全策略,并不代表不能免费适用内核;
5、节能省电,以支持足够的电源续航能力。 *** 作系统内核应该在CPU空闲的时候,降低CPU运行频率,或干脆关闭 CPU。对于周边设备,也应该实时判断其运行状态,一旦进入空闲状态,则切换到省电模式。同时, *** 作系统内核应最大程度的降低中断发生频率,比如在不影响实时性的情况下,把系统的时钟频率调到最低,以最大可能的节约电源。
物联网 *** 作系外围模块的特点
外围模块指为了适应物联网的应用特点, *** 作系统应该具备的一些功能特征,比如远程维护和升级等。同时也指为了扩展物联网 *** 作系统内核的功能范围,而开发的一些功能模块,比如文件系统、网络协议栈等。物联网 *** 作系统的外围模块(或外围功能)应该至少具备下列这些:
1、支持 *** 作系统核心、设备驱动程序或应用程序等的远程升级。远程升级是物联网 *** 作系统的最基本特征,这个特性可大大降低维护成本。远程升级完成后,原有的设备配置和数据能够得以继续使用。即使在升级失败的情况下, *** 作系统也应该能够恢复原有的运行状态。远程升级和维护是支持物联网 *** 作系统大规模部署的主要措施之一;
2、支持常用的文件系统和外部存储。比如支持FAT32/NTFS/DCFS等文件系统,支持硬盘、USB stick、Flash、ROM等常用存储设备。在网络连接中断的情况下,外部存储功能会发挥重要作用。比如可以临时存储采集到的数据,再网络恢复后再上传到数据中心。但文件系统和存储驱动的代码,要与 *** 作系统核心代码有效分离,能够做到非常容易的裁剪;
3、支持远程配置、远程诊断、远程管理等维护功能。这里不仅仅包涵常见的远程 *** 作特性,比如远程修改设备参数、远程查看运行信息等。还应该包涵更深层面的远程 *** 作,比如可以远程查看 *** 作系统内核的状态,远程调试线程或任务,异常时的远程dump内核状态等功能。这些功能不仅仅需要外围应用的支持,更需要内核的天然支持;
4、 支持完善的网络功能。物联网 *** 作系统必须支持完善的TCP/IP协议栈,包括对IPv4和IPv6的同时支持。这个协议栈要具备灵活的伸缩性,以适应裁剪需要。比如可以通过裁剪,使得协议栈只支持IP/UDP等协议功能,以降低代码尺寸。同时也支持丰富的IP协议族,比如Telnet/FTP/IPSec/SCTP等协议,以适用智能终端和高安全可靠的应用场合;
5、对物联网常用的无线通信功能要内置支持。比如支持GPRS/3G/HSPA/4G等公共网络的无线通信功能,同时要支持Zigbee/NFC/RFID等近场通信功能,支持WLAN/Ethernet等桌面网络接口功能。这些不同的协议之间,要能够相互转换,能够把从一种协议获取到的数据报文,转换成为另外一种协议的报文发送出去。除此之外,还应支持短信息的接收和发送、语音通信、视频通信等功能;
6、内置支持XML文件解析功能。物联网时代,不同行业之间,甚至相同行业的不同领域之间,会存在严重的信息共享壁垒。而XML格式的数据共享可以打破这个壁垒,因此XML标准在物联网领域会得到更广泛的应用。物联网 *** 作系统要内置对XML解析的支持,所有 *** 作系统的配置数据,统一用XML格式进行存储。同时也可对行业自行定义的XML格式进行解析,以完成行业转换功能;
7、支持完善的GUI功能。图形用户界面一般应用于物联网的智能终端中,完成用户和设备的交互。GUI应该定义一个完整的框架,以方便图形功能的扩展。同时应该实现常用的用户界面元素,比如文本框、按钮、列表等。另外,GUI模块应该与 *** 作系统核心分离,最好支持二进制的动态加载功能,即 *** 作系统核心根据应用程序需要,动态加载或卸载GUI模块。GUI模块的效率要足够高,从用户输入确认,到具体的动作开始执行之间的时间(可以叫做click-launch时间)要足够短,不能出现用户点击了确定、但任务的执行却等待很长时间的情况;
8、支持从外部存储介质中动态加载应用程序。物联网 *** 作系统应提供一组API,供不同应用程序调用,而且这一组 API应该根据 *** 作系统所加载的外围模块实时变化。比如在加载了GUI模块的情况下,需要提供GUI *** 作的系统调用,但是在没有GUI模块的情况下,就不应该提供GUI功能调用。同时 *** 作系统、GUI等外围模块、应用程序模块应该二进制分离, *** 作系统能够动态的从外部存储介质上按需加载应用程序。这样的一种结构,就使得整个 *** 作系统具备强大的扩展能力。 *** 作系统内核和外围模块(GUI、网络等)提供基础支持,而各种各样的行业应用,通过应用程序来实现。最后在软件发布的时候,只发布 *** 作系统内核、所需的外围模块、应用程序模块即可。
物联网 *** 作系统集成开发环境的特点
集成开发环境是构筑行业应用的关键工具,物联网 *** 作系统必须提供方便灵活的开发工具,以开发出适合行业应用的应用程序。开发环境必须足够成熟并得到广泛适用,以降低应用程序的上市时间(GTMT)。集成开发环境必须具备如下特点:
1、 物联网 *** 作系统要提供丰富灵活的API,供程序员调用,这组API应该能够支持多种语言,比如既支持C/C++,也支持Java、Basic等程序设计语言;
2、 最好充分利用已有的集成开发环境。比如可以利用Eclipse、Visual Studio等集成开发环境,这些集成开发工具具备广泛的应用基础,可以在Internet上直接获得良好的技术支持;
3、 除配套的集成开发环境外,还应定义和实现一种紧凑的应用程序格式(类似Windows的PE格式),以适用物联网的特殊需要。通过对集成开发环境进行定制,使得集成开发环境生成的代码,可以遵循这种格式;
4、 要提供一组工具,方便应用程序的开发和调试。比如提供应用程序下载工具、远程调试工具等,支撑整个开发过程。
可以看出,上述物联网 *** 作系统内核、外围模块、应用开发环境等,都是支撑平台,支撑更上一层的行业应用。行业应用才是最终产生生产力的软件,但是物联网 *** 作系统是行业应用得以茁壮生长和长期有效生存的基础,只有具备了强大灵活的物联网 *** 作系统,物联网这棵大树才能结出丰硕的果实。
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