我国物联网，年复合增长率超过25%
2016年6月，科技研究机构国际数据公司IDC表示，到2020年，全球物联网的市场将达到17万亿，从2014年的6558亿美元，以每年年复合增长率169%的速率快速攀升。物联网的整个市场形态，正在不断地呈现出新的玩家、新的商业模式以及各种各样的产品以及解决方案。
2017年9月13日，中国经济信息社在无锡发布的《2016-2017年中国物联网发展年度报告》中显示，中国已经形成了包括芯片和元器件、设备、软件、系统集成、电信运营、物联网服务等较为完善的物联网产业链。已部署的机器到机器终端数量突破1亿，物联网产业规模已从2009年的1700亿元跃升至2016年超过9300亿元，年复合增长率超过25%。
当然，这仅仅是整个国内物联网市场的一个缩影。随着移动互联网时代逐渐开始向万物互联时代转变，无论是工业、农业、制造业，物联网都正在成为一种划时代的革命性技术。
医疗，物联网的必争之地
医疗，这个与人类生存息息相关的行业，同样也有理由实现互联互通。
医疗改革的不断推进，迫使医疗机构的内部建设、经营管理在医院运行中的地位越来越高。在此背景下，医院要想进一步提高医疗质量，降低服务成本，提高医疗服务质量，就应该以确切的疗效和无微不至的服务来树立自己的品牌，以品牌的提升来带动医院的全面发展，维护医院正面形象，避免医患冲突。通过精细化运营管理，降低服务成本，让医院长久持续地发展。
因此，人财物的管理必然要更加精细化，以最低的成本提供最优质的服务。
物联网技术的出现，能够帮助医院实现对医疗对象（如医生、护士、病人、设备、物资、药物等）的智能化感知和处理，支持医院内部医疗信息、设备信息、药品信息、人员信息、管理信息的数字化采集、处理、存储、传输等。帮助医院实现解决医疗平台支撑薄弱、医疗服务水平整体较低、医疗安全生产隐患、医疗管理成本高等问题。
简单来说，物联网既提升了医疗服务水平，也帮助医院实现了开源节流。
埃森哲（Accenture）在2017年发布的《2017年医疗物联网调查》中指出，到2020年，物联网在医疗领域的市场价值将达到1630亿美元，2015年至2020年间复合年增长率为381％。
报告显示，当今的医疗机构对于IoHT解决方案的投资比例，正随着IT预算的整体规模而增加。IT预算总额低于2600万美元的医疗机构，将其预算的58％用于投资物联网；预算总额为2600万-5000万美元的医疗机构，投资比例为96％；预算总额为5100万-1亿美元者，投资比例为104%；预算总额为1亿-2亿美元者，投资比例为126％；预算总额超过2亿美元者，投资比例则达到了137％。
国家智慧医疗评价指标体系的构建与物联网应用场景
2016年8月，中国医院杂志发表了一篇《国家智慧医疗评价指标体系的构建》的研究文章。该研究项目组受国家卫生计生委规划信息司委托，采用德尔菲法建立一套科学的国家智慧医疗评价指标体系。用于综合评价医院的智慧应用于管理水平，指导和促进医疗机构的智慧应用与建设。
参与咨询的专家主要来自信息化程度较高的三级医疗机构长期从事医院管理、卫生信息管理的管理者，专家权威系数较高。经过两轮咨询，专家在评价指标体系的构成及权重系数上基本达成一致。目前该评价指标体系已经在北京、上海、广东、浙江、江西、内蒙古、河北、黑龙江等多个省份开始进行内部测评。
其中标黄的部分为医疗物联网企业的潜在切入场景
在智慧医疗评估体系中，与医疗物联网应用场景相关的二级指标主要为基础设施（0764）、智慧患者（0237）、智慧管理(含行政、业务)（0130）、智慧护理（0085）、智慧后勤（0036）和智慧保障（0142）。根据这些信息，我们能够判断出物联网企业发力重点应该为两个方面，一是围绕患者服务为中心的护理、后勤和基础设施；二是围绕医院人财物为中心的保障和行政业务管理。
事实果真是这样吗？
无锡，中国物联网起航之城
为了解目前医疗物联网的落地场景，动脉网整理和分析了国内的24家知名医疗物联网企业。
从图表中的数据发现，目前国内物联网企业最为集中的地方分别是北京、杭州、深圳和无锡。北京、深圳、杭州作为国内互联网企业最为集中的几个地区，并不让人意外。值得一提是无锡，这个有着“中国物联网起航之城”称号的城市。
从上世纪70年代起，无锡就开始引进半导体产业，在90年代，无锡实施了国家“908”工程。迄今，无锡已形成完整的IC设计、制造、封测产业链，是仅次于上海的中国IC产业产值第二大城市。
也正是由于IC产业是物联网产业链中不可或缺的一环，因此近年来，大量无锡IC设计企业将研发方向转入传感及RFID领域。几乎所有的设计企业都与物联网的配套相关，良好的IC产业基础使无锡成为物联网产业的天然襁褓。
在这24家企业中，本文整理出了14个医疗物联网的应用场景。分别是体征监测（心电、血糖、睡眠质量等）、移动护理（移动查房）、人员管理（护理人员定位、婴儿防盗、老人定位等）、输液管理、资产管理（血液管理、器械管理、高值耗材管理等）、远程转诊会诊、报警求助、手术室管理、环境监控（PM25、温湿度、光照等）、院内导航、标本送检、药品管理、冷链管理以及床旁交互。
根据应用场景的不同特性，本文将这14个场景分为两大属性，分别是医疗服务需求和成本控制需求。正如我们之前预料的那样，围绕患者服务为中心的护理、后勤和基础设施。以及围绕医院人财物为中心的保障和行政业务管理是物联网企业在医疗的落地重点。以下为这两种需求的分布图（仅供参考）：
由图可知，目前医院对于物联网的需求基本重点放在了提升医疗服务质量上。而成本控制方面，包括设备管理、耗材管理等应用还相对较少。
由于设备和耗材管理并不能为医院非常直观地反映成本控制的效果。再加上药品零差率和医疗付费方式改革，让医院不太愿意再在医疗器械等环节加大投入，所以这也导致了医院对于这方面的物联网应用热情度不高。但长期来看，医院通过物联网实现资产管理是必然的趋势，但仍然需要一定的接受时间。
针对体征监测、移动护理、人员管理、输液管理和资产管理这5大重点领域，本文分别采用了具体案例，来详细说明它们的真实落地情况。
4大应用场景落地案例
体征监测
随着医院重症病人、传染病人和发热病人的不断增加，护理人员需要频繁测量体温、脉搏等生命体征。传统测量体温等生命体征的方法和数据记录方法，不仅时间长、效率低，而且测量工作也费时费力。
物联网体温标签，采用物联网技术，对病人体温实现实时、连续、自动采集，变传统的体温测量为体温监护，为医院提供简约、智能的体温监测方案。
1、可连续采集，变体温测量为体温监护，第一时间发现病情拐点
2、24小时实时显示，提供体温信息可视化界面。
人员定位
基于物联网技术的人员定位管理系统，是Wi-Fi技术和RFID技术在医疗行业的典型应用。通过加强对特殊患者位置及动态的监管，能够真正做到“以患者管理为中心”。
该系统实现了对医院各类人群的精细化和智能化管理，精确的RoomLevel级和BedLevel级定位服务、自定义事件机制及多样化提醒方式，更加切合医院实际应用场景，物联网产生的感知信息丰富医疗信息数据的同时也为医护人员的日常工作带来极大的便利。
常见定位人员包含：医生、护士、病患、新生儿以及发送人员等其他医务工作者。
此外，三甲医院的新生儿普遍较多，如果不采用有效的标识，往往会造成婴儿错抱及婴儿被盗等问题，给医院及婴儿家庭带来灾难性的后果。
该婴儿防盗系统通过为婴儿和母亲佩戴有源的RFID远距离标签，实现母亲和婴儿的匹配。其中，母婴身份信息匹配管理功能包含在母亲标签中，婴儿标签一旦被佩戴至婴儿脚踝后，（未经允许） 私自取下，系统将自动产生报警信息。同时，系统可在婴儿活动空间内布置物联网AP用于采集婴儿的信息。配合在病区出入口安装出口监视器，从而实现对婴儿全方位，全时段的24小时监控。
输液管理
作为国家重点大学研究型附属医院的中山医院，每年门急诊量达280万余人次，收住病人6万人次。如此巨大的患者量，给医院的医护人员带来了极大的服务压力。对此，医院希望用物联网技术来帮助护士减轻工作量。
中山医院信息科的相关人员希望搭建一个部署简单、不绑定业务软件厂商的物联网平台，既能稳定支撑业务系统，又可以和现有的无线网络无缝对接的物联网方案。
由于这套系统可以实时监测输液余量，因此医护人员在工作中可以根据屏幕显示输液量，做到提前备药，提前换液。一旦出现某个病人输液速度过快的情况，系统便会自动报警，让医护人员实时掌握输液滴速，保证输液安全。
中山医院护理部主任表示：“过去，我们一直在寻求能提升护理质量和护理安全的好方法。使用了这套全闭环输液管理系统，既缩短了护理工作中输液所占用的时间，同时也极大程度规避了医疗风险事件，有效提升了患者的就医满意度。如今，工作轻松很多，呼叫铃声也变得很少，病区很安静，病人也比较满意，一切都变得井然有序。”
资产管理
过去医院的高值耗材，设备科发出去给科室，并不知道科室到底用在哪一位病人身上，是用了还是丢了。但如果引进物联网之后，就能形成一个全流程的闭环管理。比如耗材是在哪个科室申请的，哪个供应商供应的，采购价格是多少，进入库房之后，被哪个科室领用走了，最后用到哪个病人身上，医院都能一清二楚，因为这些信息都被系统一一记录在案。
在医疗设备方面，现阶段三甲医院固定资产较多，却少有医院能有准确的数据。财务科与设备科的报表差异大，在业内来看却十分正常。
某三甲医院院长称：“我们以前用的条码管理，每年盘点也至少要2个月，有些条码污损还读不出来，而且条码信息量比较少，不能确保数据准确，如果用上RFID电子标签读取，信息量会很完善，全程可追溯，估计1周就能全部完成。”
过去，医院在总体效益好的时候会倾向于增购设备。但在精细化管理之后，医院设备科会先对每台设备的效益进行分析，如果发现其中某台设备的使用率较低，那么就意味着，医院并不需要再购买新的设备，只需要提高这台设备的利用率即可。
很多时候医院修一套设备，比买台新的还贵，因为没参考数据。现在管理人员通过物联网平台，买设备的费用、设备的营收、维修的花销，整个产品的利用曲线都能了如指掌。
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处理器芯片是中国半导体产业的软肋，是中国半导体产业面临的“卡脖子”问题。近年来，国内芯片领域学术界和产业界都在积极 探索 实践，力求突破。中国在芯片研发领域的 4 个技术关卡分别为光刻机、电子设计自动化（EDA）软件、晶圆和指令集。由此可见，开源 RISC-V 指令集架构对我国在芯片指令集方面技术破围意义重大。我国有望通过 RISC-V 摆脱国外的指令集垄断，打破技术封锁。
RISC-V 自诞生以来取得了突飞猛进的发展，随着物联网、5G 通信、人工智能等技术的兴起，物联网和嵌入式设备成为 RISC-V 最先落地的领域和最大的应用市场。各国研究机构及企业纷纷加入研究和开发行列，RISC-V 不仅打破了现有指令集架构环境下英国 ARM 公司和美国Intel公司的两强垄断格局，而且建立了一个开放的生态及框架来推动全球合作和创新。
主要国家战略举措及特点
美国强调 RISC-V 指令集在智能装备芯片领域的战略应用。2017 年 6 月，美国国防高级研究计划局（DARPA）启动“电子复兴计划”（Electronics Resurgence Initiative），该计划旨在解决半导体制程瓶颈以应对半导体产业快速发展的挑战。“电子复兴计划”连续多年对 RISC-V 指令集的研究和产业化应用给予专项支持。其中，实现更快速集成电路项目、Posh 开源硬件项目和电子资产的智能设计项目明确指明需要基于 RISC-V 指令集进行开发。2021 年 3 月，SciFive 公司与 DARPA 达成开放许可协议授权，SciFive 加入“DARPA 工具箱计划”（DARPA Toolbox Initiative）为 DARPA 项目参与者提供基于 RISC-V 的32 位和 64 位内核访问，以支持 DARPA 项目中应用程序和嵌入式应用的研发。
欧盟注重 RISC-V 与高性能计算的结合。2018 年 12 月，欧盟推出“欧洲处理器计划”（European Processor Initiative），拟开发面向欧洲市场的自主可控低功耗微处理器，降低欧洲超级计算行业对外国 科技 公司的依赖。其中，“欧洲处理器加速”（European Processor Accelerator）项目作为该计划的重要组成部分，其核心是采用免费和开源的 RISC-V 指令集架构，用于在欧洲境内开发和生产高性能芯片。2021 年 9 月，该项目的最新成果是交付了 143 个欧洲处理器加速芯片样本，这些加速芯片专为高性能计算（HPC）应用程序设计。此外，2021 年 1 月开始的 Euro HPC eProcessor 项目旨在基于 RISC-V 指令集体系架构构建一个完全开源的欧洲全堆栈生态系统以适用于 HPC 和嵌入式应用。
印度将 RISC-V 指令集定位为国家事实指令集。2011 年，印度开始实施处理器战略计划，每年资助 2—3 个处理器研究项目。该计划下的 SHAKTI 处理器项目旨在开发第一个印度本土的工业级处理器；其目标是研制 6 款基于 RISC-V 指令集的开源处理器核，其中涵盖了 32 位单核微控制器、64 核 64 位高性能处理器和安全处理器等。2016 年 1 月，印度电子信息技术部资助 4 500 万美元研制一款基于 RISC-V 指令集的 2 GHz 四核处理器。2017 年，印度政府表示将大力资助基于 RISC-V 的处理器项目，使 RISC-V 成为印度的国家事实指令集。2020 年 8 月，印度政府在全国发起“微处理器挑战”（Microprocessor Challenge）项目，以推动 RISC-V 微处理器的自主研发，提高国家的半导体设计和制造能力。
以色列、巴基斯坦、俄罗斯寻求多元化指令集架构共同发展。2017 年，以色列国家创新局成立 GenPro 工作组，旨在开发基于 RISC-V 的快速、高效且独立的处理平台。2019 年，巴基斯坦政府宣布将 RISC-V 列为国家级“首选架构”（preferred architecture）。2021 年，俄罗斯公布了一项以 RISC-V 部件为中心的国家数字化计划，该计划基于俄罗斯自研 Elbrus 芯片进行 RISC-V 部件扩展研究。
中国试图通过 RISC-V 打破芯片领域技术封锁。2021 年，在《中华人民共和国国民经济和 社会 发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》中，我国首次明确将“开源”列入五年发展规划；“十四五”期间，将支持数字技术开源社区等创新联合体发展，完善开源知识产权和法律体系，鼓励企业开放软件源代码、硬件设计和应用服务。同时，各级政府也积极布局 RISC-V 架构芯片。2018 年 7 月，上海市经济和信息化委员会发布的《上海市经济信息化委关于开展 2018 年度第二批上海市软件和集成电路产业发展专项资金（集成电路和电子信息制造领域）项目申报工作的通知》将 RISC-V 相关产业列入政府产业扶持对象，而从事 RISC-V 架构相关设计和开发的公司将获得政策倾斜。2020 年 2 月，广东省人民政府办公厅印发的《加快半导体及集成电路产业发展若干意见的通知》中明确将 RISC-V 芯片设计列入广东省重点发展方向。2021 年 11 月，北京市委市政府印发《北京市“十四五”时期国际 科技 创新中心建设规划》，明确指出要研发基于 RISC-V 的区块链专用加速芯片，进一步提高芯片集成度，提高大规模区块链算法性能。
我国 RISC-V 架构芯片领域的重要研究方向态势与热点
学术界和产业界日益重视 RISC-V 的安全体系结构设计及验证。处理器安全对设备隐私信息的保护至关重要；设计 RISC-V 安全处理器及安全验证是 RISC-V 领域乃至体系结构领域的研究热点。特权模式和物理内存保护是安全嵌入式处理器的必备特性，RISC-V 指令集架构也采用特权模式来保障处理器的安全；同时，该架构提供了物理内存保护单元（PMP）实现内存访问控制以保证内存安全。其中，北京信息 科技 大学和清华大学微电子学研究所焦芃源等以一款 32 位 RISC-V 安全处理器为研究对象，通过异常处理程序对处理器状态、异常信息进行观测，提出了一套 RISC-V 特权模式和物理内存保护功能的测试方案；天津大学微电子学院刘强等设计了一种抗功耗分析攻击的 RISC-V 处理器的实现方法；上海交通大学并行与分布式系统研究所开发了基于 RISC-V 架构的全新可信执行环境“蓬莱”。同时，产业界许多公司以扩展硬件 IP 模块的方式推出安全解决方案，包括加密库、信任根、安全库等。
深耕物联网等新兴领域，特定领域专用 RISC-V 芯片蓬勃发展。当前，X86 和 ARM 两大指令集分别主宰了服务器+个人电脑（PC）和嵌入式移动设备；同时，物联网（IoT）、智联网（AIoT）等应用领域正在为 RISC-V 的发展提供新的机遇。RISC-V 架构能为物联网行业带来显著的灵活性和成本优势，同时也能推动异构计算系统的快速发展，因而能够适应智能物联网时代下的大容量万亿设备互联，场景丰富及碎片化和多样化需求。RISC-V 在加速和专用处理器领域，主要应用包括航天器的宇航芯片设计，面向物联网的智能芯片，面向安全的芯片，用作服务器上的主板管理控制器，以及图形处理器（GPU）和硬盘内部的控制器等。学术界，如中国科学院计算技术研究所（以下简称“计算所”）泛在计算团队，开展了基于 RISC-V 核心的轻量级神经网络处理器的研究， 探索 了 RISC-V 内核在物联网设备中的应用；上海市北斗导航与位置服务重点实验室则开展了基于 RISC-V 指令集的基带处理器扩展研究项目。而产业界则在控制领域与物联网领域涌现出大量的基于 RISC-V 的产品和应用案例。例如，阿里平头哥半导体有限公司的开源玄铁 RISC-V 系列处理器已应用于微控制器、工业控制、智能家电、智能电网、图像处理、人工智能、多媒体和 汽车 电子等领域。
寻求突破物联网生态， 探索 进入服务器、高性能处理器领域。目前，RISC-V 的研究及应用领域主要集中在以物联网为基础的工业控制、智能电网等多场景。但 RISC-V 因其本身低功耗、低成本特性，具备进入服务器、高性能领域的潜力。服务器定制化及 HPC 对加速和异构平台的需求增加，为 RISC-V 进入服务器和 HPC 领域提供了机会。计算所包云岗提出产业界可利用 AMD 公司的 Chiplet（小芯片）方式将中央处理器（CPU）、加速、输入/输出（I/O）放在不同晶圆上，其中 CPU 部分使用 RISC-V 架构，用 Chiplet 方式组成一个服务器芯片，以进入服务器市场。2021 年 6 月，计算所包云岗团队推出“香山”开源高性能 RISC-V 处理器核。它第一版架构代号“雁栖湖”，基于 28 nm 工艺流片。这标志着在计算所、鹏城实验室的技术支持下，国内发起的高性能 RISC-V 处理器开源项目正式诞生。
我国发展 RISC-Ⅴ 架构芯片的问题与建议
适当聚焦 RISC-V 架构，加快发展中国芯片产业体系。目前，国内处理器产业及科研领域所采用的指令集包罗万象，学术界和产业界基于 ARM、MIPS、PowerPC、SPARC、RISC-V、X86 等多种指令集进行了扩展。但多样化的指令集必然会分散基础软件开发力量，导致编译、 *** 作系统等基础软件开发者由于精力有限而无法兼顾多种指令集的优化，延缓自主生态的建设。近几年，随着 RISC-V 基金会从美国迁至瑞士，其治理架构发生重大变化，我国科研机构和企业在 RISC-V 基金会理事会高级别会员的比例显著提高。我国在 RISC-V 生态中的影响力日益增长，这为我国芯片产业的发展提供了新的机遇，以及开发新赛道的可能性。建议：我国在目前暂无成熟自主指令集架构的情况下，应抓住开源 RISC-V 架构兴起的机遇，调整芯片领域技术路线和产业政策，适当聚焦 RISC-V 架构，加快发展中国芯片产业体系。
促进 RISC-V 在处理器教育领域的应用，培育芯片设计人才。芯片领域的创新门槛高、投入大，严重阻碍了领域创新研究。芯片设计及制造的多个环节都需要巨额的资金与大量的人力投入。这种高门槛导致人才储备不足，因此如何能够降低芯片设计门槛成为亟待解决的问题。RISC-V 的开源性降低了创新投入门槛，发展开源芯片/硬件成为中国培育设计人才的新发展模式。2019 年 8 月，中国科学院大学启动了“一生一芯”计划，其目标是通过让本科生设计处理器芯片并完成流片，培养具有扎实理论与实践经验的处理器芯片设计人才。该计划是国内首次以流片为目标的教育计划，由 5 位 2016 级本科生主导完成一款 64 位 RISC-V 处理器 SoC 芯片设计并实现流片。事实上，学生是 RISC-V 整个生态建设中不可或缺的力量；包括上海 科技 大学在内的许多国内院校都在与企业一同培养人才，通过课程作业设计与企业研发相关联，将企业最新的技术及时引入课堂，充分发挥开源化的优势。建议：国家教育管理机构应当积极推进 RISC-V 产学相结合的发展模式，培育更多芯片设计人才。
（《中国科学院院刊》供稿）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。
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