什么是物联网?

物联网是互联网基础上的延伸和扩展的网络。
将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。物联网的基本特征可概括为整体感知、可靠传输和智能处理。
物联网的应用领域涉及到方方面面，在工业、农业、环境、交通、物流、安保等基础设施领域的应用，有效推动了智能化发展，使得有限的资源更加合理的使用分配，从而提高了行业效率、效益。在家居、医疗健康、教育、金融与服务业、旅游业等与生活息息相关的领域的应用，从服务范围、服务方式到服务的质量等方面都有了极大的改进，大大提高了人们的生活质量。

■本期观点

物联网被视为继计算机、互联网之后的第三次信息产业浪潮。在 科技 发展和 社会 需求的推动下，物联网的“寒武纪大爆发”正在来临。

当前，物联网在各行业数字化变革中的赋能作用已非常明显，气象行业也是受益者之一。物联网的发展最终将彻底改变气象行业，在物联网设备急剧增加并相互连接的条件下，获取气象数据的渠道将被前所未有地拓宽，气象观测数据的质量和精度也将得到前所未有的提升。

物联网与人工智能、云计算的发展密不可分，三者就像打开宝藏的三把钥匙一样，只有同时拧动才能开启宝藏之门。区块链为物联网穿上了一道“铠甲”，可防止气象数据被黑客篡改或窃取。

■本期嘉宾：中国气象局气象探测中心高级工程师 张明

华风气象传媒集团副总经理 陈钻

安徽省气象局人工影响天气办公室高级工程师 李建邦

在距今542亿年前，有一段时期出现了大量的较高等生物，物种多样性呈爆发式增长——这就是寒武纪生命大爆发。至于爆发的原因，一些科学家认为是因为某些生物（比如著名的三叶虫）进化出了眼睛。有了眼睛之后，这些生物开始追逐捕食其他生物。更为重要的是，眼睛作为一种传感器，能够收集大量数据，而随着数据量的增加，大脑的学习周期就会加快，从而进一步推动之后的生物进化。

物联网被视为继计算机、互联网之后的第三次信息产业浪潮，从进化的视角来看，物联网实际上就是人类 社会 进化出的“眼睛”。《商业内参》（BI Intelligence）今年发布的《2019年全球物联网发展研究报告》指出，预计到2025年全球物联网设备将超过640亿个，远高于2018年的100亿和2017年的90亿。据预测，到2035年将有超过1万亿个物联网器件能在云端保存传感器数据。

物联网的“寒武纪大爆发”正在来临。

物联网的前世今生

物联网，顾名思义，就是物物相连的互联网。说来有些不可思议，物联网这个概念的提出最初来源于一款脱销的口红。

上世纪90年代，麻省理工学院教授凯文·艾什顿在宝洁公司做品牌经理时，发现一款棕色的口红总是缺货，但实际上库存里却还有不少。于是他开始思考：如果在口红的包装中内置一种应用了无线射频识别技术（RFID）的无线通信芯片，并且有一个无线网络能随时接收芯片传来的数据，那么零售商们就可以随时知道货架上有哪些商品，并且及时补货。“物联网”这个概念由此提出，凯文·艾什顿也因此被称为“物联网之父”。

RFID是物联网的核心技术之一，并且在第二次世界大战期间就出现了最早的雏形。当时，英国军队利用无线电发射器加上雷达来识别敌军和友军的飞机。2000年后，RFID技术得到大规模应用，基于物流和供应链管理的物联网开始构建起来。“当我们需要把所有‘物’连接在一起的时候，一个重要的问题就是如何判断出谁是谁，而射频识别技术就是为了解决‘唯一性’问题，为每一个‘物’贴上一个独一无二的身份标签。”张明说。

物与物之间除了要相互识别外，还要能进行数据收集和数据交换，这就不得不提到传感器了。这个词乍听之下你可能觉得有点陌生，但事实上我们周围无处不是传感器，比如气象卫星、监控摄像头、无人机等，都可以看作是采集数据的传感器。此外，手机上也有大量的传感器，比如GPS、重力感应器、红外感应器、摄像头、环境光感受器等。从这个意义上来说，手机其实就是一个物联网集成设备。未来，内置丰富传感器的智能手机可以发挥测量仪器的作用，收集气温、大气压和大气潮汐等数据。

除了射频识别和传感器技术外，物联网还包括智能处理和嵌入式技术。根据张明对未来趋势的分析判断，正在迅猛发展的5G技术将成为物联网发展 历史 上的重大里程碑事件，让“万物互联”从根本上摆脱网络环境的制约，极大地降低物联网的建设成本，并使物联网的服务水平突飞猛进。

总之，真正的物联网是由网络连接的感应器自动捕获、分析数据，自行作出决定，需要机器具备自主学习、自主决策的能力，整个过程不再需要人的干预。

气象+物联网

中国信息通信研究院发布的《2018物联网白皮书》指出，全球物联网产业规模由2008年的500亿美元增长至2018年的1510亿美元。在连接数快速增长和梅特卡夫定律的作用下，物联网在各行业的新一轮应用已经开启，落地增速加快，物联网在各行业数字化变革中的赋能作用已非常明显。

气象行业作为大数据的应用者，较早地接受了物联网的赋能。在一些发达国家，物联网技术已被广泛应用于气象监测预警、气象预报、气象信息传输和气象服务等各个层面。例如，美国应用物联网技术，已实现全自动地面观测。2012年6月，美国国家天气局成功应用物联网技术研发了无线紧急预警系统。该系统可根据恶劣天气经过的路径确定受影响区域，以此搜寻该区域内所有手机发出的信号，自动匹配发送人群，既提高了预警准确性，又避免了信息扰民。日本气象厅于2007年就建成了基于物联网的地震感知预警系统。

韩国气象厅采用RFID技术来监测天气变化，通过布设无线感应器，建立自动天气系统，实现对温度、气压、湿度、风、沉淀物、降雪、可视性、云层、地表地下温度等要素的实时监测和天气系统的追踪，有效提高了气象服务能力和保障水平。

“在国内，物联网技术已应用到气象信息监测、气象信息发布服务和专业气象服务等领域，并初步开发了部分应用系统和产品。”李建邦说。

物联网将手机、车辆甚至雨伞等物件的潜力完全释放了出来，使其一一成为获取天气数据的手段。各种各样的传感器很快就将遍布各个角落，这意味着天气数据将无处不在。“物联网的发展最终将彻底改变气象行业。”张明说，在物联网设备急剧增加并相互连接的条件下，获取气象数据的渠道将被前所未有地拓宽，气象观测数据的质量和精度也将得到前所未有的提升。

物联网与人工智能、云计算、区块链

不管一个人的能力有多强，他都只能观察到事物的某些切面，并且其观察范围主要限于人体感官所能达到的区域。要想获得宏观视角甚至“上帝视角”，我们就需要不断拓展自身的感知能力，让“触角”不断延伸。物联网最大的作用之一就是让人类 社会 拥有了“上帝视角”，极大地拓展了人类的感知能力，开辟了信息采集的新维度。

如果说物联网是人类 社会 进化出的“眼睛”，那么人工智能就是“大脑”。气象数据当前总量大约为23PB，仅每天产生的数据量就达几十个TB。事实上，这样体量的数据已经让气象工作者疲于应对，很多数据的价值根本没时间去挖掘。试想一下，当物联网设备的数量达到千万级甚至亿级时，其产生的数据量将庞大得让人难以想象，之前的数据量根本无法与之同日而语。这时，运用人工智能来处理传感器数据几乎就成为唯一选择。此外，如此海量的数据如果全部部署到业务端或本地，那么所花代价将随搬迁数据体量的倍增而呈几何倍数增长，原本已因系统过多而不堪重负的业务单位将雪上加霜。云计算可以将业务系统所需要的一切资源部署在云端，而人工智能就可以直接在“云”上处理海量气象数据。

更为重要的是，在海量气象数据的“喂养”下，人工智能成长的速度也将惊人的快。届时，“超级人工智能”或许就将出现，这种技术就会变成超级智力。最终，机器的智力会超过人类的集体智力。

“物联网与人工智能、云计算的发展是密不可分的，三者就像打开气象宝藏的三把钥匙一样，只有同时拧动才能开启宝藏之门。单纯把物物相连的意义非常有限，只有让这种连接变得智能才能将物联网的潜能完全释放出来。”张明说。

然而，物联网当前面临的最大问题之一就是信息安全问题，一旦被黑客或病毒侵入，后果将不堪设想。好在，具有高透明、可追溯和防篡改特性的区块链为这个问题提供了很好的解决方案。气象数据一旦上链，上链的时间和内容均是公开透明的，且一旦上链便难以篡改，上链的内容也将逐步具有法律效力，因此可溯源追责，这就为不同机构进行数据交换和共享提供了信任基础，用技术解决了信任和安全问题。

“物联网和区块链技术结合会产生区块链物联网，而区块链物联网可以大幅降低安全风险。”陈钻说，更为重要的是，区块链作为一种交易处理工具对物联网而言是革命性的创新，许多人机交互会被机器间基于规则的交互取代。此外，成功的物联网解决方案必然有强大的价值主张，物联网中的每一个设备都可以充当独立的商业主体，以极低的交易成本与其他设备共享能力和资源。可以想象通过基于区块链的智能合约和智能账本等技术，我们可以使得每部气象物联网中的观测设备都转变为拥有者和用户之间的交易点和经济价值创造点。物联网和区块链技术结合所促成的一系列变革将使得物理世界像数字世界一样流动、个性化和高效。

物流业是物联网早就落地的行业之一，很多物流系统采用了红外、激光、无线、编码、认址、自动识别、传感、RFID、卫星定位等高新技术，已经具备了信息化、网络化、集成化、智能化、柔性化、敏捷化、可视化等先进技术特征。新信息技术在物流系统的集成应用就是物联网在物流业应用的体现。
概括起来，目前相对成熟的物联网应用主要四大领域有：
一、产品的智能可追溯网络系统
目前，在医药、农产品、食品、烟草等行业领域，产品追溯体系发挥着货物追踪、识别、查询、信息采集与管理等方面的巨大作用，已有很多成功应用。
二、物流过程的可视化智能管理网络系统
基于GPS卫星导航定位技术、RFID技术、传感技术等多种技术，在物流过程中实时实现车辆定位、运输物品监控、在线调度与配送可视化与管理的系统。目前，初级的应用比较普遍。
三、智能化的企业物流配送
基于传感、RFID、声、光、、机、电、移动计算等各项先进技术，建立的全自动化的物流配送中心。借助配送中心智能控制、自动化 *** 作的网络，可实现商流、物流、信息流、资金流的全面协同。目前一些先进的自动化物流中心，基本实现了人队码垛，无人搬运车搬运物料，分拣线上，开展自动分拣，计算机控制堆垛机自动完成出入库，整个物流作业与生产制造实现了自动哈、智能化与网络化系统。这也是物联网的初级应用。
四、企业的智慧供应链
在智慧物流和智慧供应链的后期保障网络系统支持。打造智慧供应链，是IBM智慧地球解决方案重要的组成部分，也有一些应用案例。

技术的进步通常是为了让人类的生活更美好，但如果它不能帮助我们保护和改善世界，那么任何进步都是不够的。

甚至在新冠肺炎疫情暴发之前，人类避免即将到来的气候危机的能力就已经刻不容缓。在平衡经济复苏与环境可持续性方面，疫情给我们带来了一些额外挑战，但它也可以被视为提供了一个前所未有的机会。

幸运的是，5G有可能通过一些前瞻性应用来解锁更广泛的环境管理。通过实现行为改变，如允许更多人在家或几乎在其他任何地方工作，以及通过改善车辆管理以实现高效运输等等。

以下是5G给人们生活带来改变的四种方式：

1、减少车辆污染

虽然一些政府计划呼吁电动 汽车 逐渐取代以石油为燃料的 汽车 ，但现在可以采取很多措施来减少排放。通过5G连接的车辆可以通过传感器将维修状态的数据流回制造商，例如，识别何时刹车片磨损过薄，何时需要更换。将这些数据与使用模式的数据相结合，可以允许无线软件调整以优化性能和燃油效率。未来，传感器将通过5G与其他 汽车 和基础设施中的传感器进行交互。该技术被称为Cv2x 通信技术，将为全自动 汽车 铺平道路。即使是现在，T-Mobile网络采集的匿名5G数据也可以实时显示出交通缓慢的区域，让联网 汽车 建议最佳路线，继续前进，并在此过程中节省燃料，减少排放。

在4G时代流行起来的叫车和拼车服务，预计将利用5G开发一种新的基于云计算的边缘计算基础设施。这种低延迟连接可以用于智能驾驶辅助，并通过向司机提供道路和交通状况的更新来提高安全性。与此同时，人工智能个人助理可以通过信息服务和流媒体视频改善乘客体验。

2、节约资源，减少浪费

随着经济的快速发展以及城市化进程的加快，水资源分布不均、短缺、污染等造成了严重的生态问题。连接到支持 5G 的物联网的智能水传感器不仅可以检测漏水，还可以检测水污染。5G的规模意味着可以部署更大、更敏感的传感器网络，为企业和公共组织节约和优化用水。在更大范围内，传感器可以优化农业用水以及化肥和杀虫剂的使用，方法是将天气数据与土壤和作物状况数据结合起来，帮助农民更好地配置资源，更有效地耕作，并减少对环境的影响。

3、紧急和人道主义援助

5G驱动的物联网允许易受洪水或火灾影响地区的传感器传输早期预警数据，通过触发和协调缓解措施，有可能挽救生命，并保护财产和环境。在火灾的情况下，5G不仅改善了消防员和其他机构之间的沟通，而且智能头盔等5G增强现实工具可以让消防员穿透浓烟和火焰，直接看到火灾的中心。通过5G网络传输的视频分析数据揭示了燃烧材料释放出的热量水平和气体的化学成分，为消防员提供了前所未有的见解。

4、保护自然栖息地

森林在保护环境和使人们的生活更 健康 、更愉快方面发挥着巨大的作用。除了保持森林及其本土野生动物免受火灾伤害之外，物联网传感器还可以监测树木的 健康 ，对污染、疾病或缺水造成的危险发出警报。

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