互联网发展史(简洁明了)

互联网发展史(简洁明了),第1张

    讲到互联网发展史,我们不妨将焦距缩小视野往后拉一格,从工业革命说起(暂时不会从盘古开天辟地开始)

第一次工业革命(18世纪60年代-19世纪中期),以蒸汽机、汽船、火车为代表,标志着人类进入蒸汽时代

第二次工业革命(19世纪七八十年代-19世纪末20世纪初),以电力、内燃机、飞机、汽车为代表,标志着人类进入电气时代

第三次工业革命(二战后-20世纪70年代),以计算机、原子能、航空航天、遗传工程为代表,标志着人类进入信息时代

第四次工业革命当前谈第四次工业革命还为时过早,更多的则是对未来的预测,没有一个统一定义。

硬件时代(1946—1980),国内代表企业:华为

软件时代(1980—2000),国内代表企业:华为、金蝶、用友
互联网时代

    PC互联网(2000—2010),也叫Web10。标志是浏览器的诞生(90年代初诞生,20世纪初趋于成熟),国内代表企业:BAT(百度、阿里、腾讯)

    移动互联网(2010—2020),也叫Web20。标志是智能手机的诞生(2010年iPhone4诞生),国内代表企业:TMD(头条、美团、滴滴)
物联网时代(2020—)

定义:通过各类可能的网络接入,实现物与物、物与人的泛在连接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。

国内代表企业

    在后互联网时代和物联网时代的过渡期,又出(chuang)现(zao)了许多“专业术语”,下次选两个近几年比较有代表性的概念:工业互联网和产业互联网,聊五毛钱的。

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。

一、从“信息高速公路”到“物联网”
1993年,美国政府宣布实施一项新的高科技计划——“国家信息基础设施”,旨在以因特网为雏形,兴建信息时代的高速公路——“信息高速公路”,使所有的美国人方便地共享海量的信息资源。这一计划的提出,导致美国信息产业高速发展,进入了以网络经济为主导的新经济时代,创造了巨大的经济效益和社会效益。如今面对来势凶猛的金融危机,美国的经济社会发展面临着前所未有的挑战,亟需一个全新的经济增长点拉动经济走出低谷并再次迎接长时间的繁荣。由此,物联网战略——“智慧的地球”应运而生。

2008年的时候IBM提出了智慧地球的计划,该计划的核心就是物联网。物联网具备极其广泛的行业覆盖度以及影响力。物联网的发展不仅能促进新兴信息技术产业的发展,而且还能带动诸如智能能源、智能运输、智能医疗等诸多传统行业的发展。将物联网技术引入家庭生活,还能带来智能家居。由于物联网能够全面改善居民生活水平,提高整个经济社会的运转效率,因此物联网的发展被称为是继计算机、互联网之后,世界信息产业发展的第三次浪潮。

今天,“智慧地球”战略被美国人认为与当年的“信息高速公路”有许多相似之处,同样被他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。该战略能否掀起如当年互联网革命一样的科技和经济浪潮,为世界所瞩目。
二、“智慧城市”的研究现状

智慧城市的概念

·数字城市与物理城市

数字城市存在于网络空间(cyber space)中,虚拟的数字城市与现实的物理城市相互映射,是现实生活的物理城市在网络世界中的一个数字再现(Li Deren&Yao Yuan&Shao Zhenfeng&et al,2014)

·智慧城市定义
                                             图“智慧城市”研究的相关知识点

智慧城市则是建立在数字城市的基础框架上,通过无所不在的 传感网 将它与现实城市关联起来,将 海量数据 存储、计算、分析和决策交由 云计算 平台处理,并按照分析决策结果对各种设施进行 自动化的控制 。(Li Deren&Shan Jie&Shao Zhenfeng et al,2013)

即, 智慧城市=物联网+大数据+云计算 。

                                              (李德仁,姚远,邵振峰,2014)
智慧城市的建设历程

                                                  图国内外智慧城市建设历程
(王广斌,张雷,刘洪磊,2013)

三、物联网在智慧城市中的行业应用
1在民生领域中的应用。民生大数据包括有人口、环境、交通、健康、经济等数据。

2在市场监管领域的应用。可以挖掘技术来分析不同变化的市场数据,以便于相关部门及时的对市场变化做出相应的反应,提高对于未来实践的准确预警度,实时进行监管。

3在政府服务领域的应用。可以共享帮助政府的各个部门间或政府与市民间形成信息共享。

4在基础设施领域的应用。可以更加方便对交通和电力等设施进行数据的采集和分析,能够更加完善的促进城市基础设施建设。

“民生”一直以来都是全球物联网市场与中国本土发展最重要的切入点。居家养老、科技农业、食品追溯、车联网等一批围绕民生开展的应用正日趋成熟。

例:

1 比如一个产品“伴”系统。通过一个传感器、一块大垫子,就可以监控家中老人的身体状况,并作出判断是否需要通知子女或社区医生。通过垫在床脚处的传感器,远程监控中心可以发现老人生理数据上的异动,如心跳、血压发生大的变化,则在远端预警。服务中心可就此发出指令,或联系子女,或联系街道以提供帮助。而另一块铺在地上的大垫子则能察觉老人是否跌倒。通过跌倒在地上的姿势、卧地时间长度等数据,可以判断是不是出了意外。这一套系统已在上海一些社区试点。

2 近年来,从毒豇豆、地沟油、瘦肉精,到漂白蘑菇、化学火锅……面对频发的食品安全事件,不禁想问,吃什么才是安全的?企业物该如何重拾消费者信任?联网技术可以作为一个全面管控体系,可以从源头上把控风险。

比如餐厨垃圾中的油脂排放到采用物联网技术的专用油桶中,通过互联网自动将油脂数量、时间、地点等信息上传至监管系统,运输车辆采用GPS跟踪路径,轨迹信息同样上传至监管系统……通过大数据技术,当发现GPS轨迹信息、油桶身份信息等数据异常时,系统会及时提醒监管部门处理。

3 美国调研公司曾调查超过600名来自教育和IT行业的领袖,其中将近一半的人相信,在未来两年内,物联网技术将会改变学生们在校园的学习方式。

具体看,智慧校园是把感应器嵌入和装备到食堂、教室、图书馆、供水系统、实验室等各种物体中,并且被普遍连接,形成“物联网”,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现教学、生活与校园资源和系统的整合。

比如流媒体视频课程和数据分析可以帮助教师跟踪学生的学习情况,根据他们的能力水平定制教学内容,以及预测学生的执行情况。

4 物联网技术在医疗领域的应用潜能同样巨大。普遍认为,未来20年内将迎来人工智能诊疗的时代。

例如儿科部会记录早产儿和患病婴儿的每一次心跳,然后将这些数据与历史数据相结合。基于这些分析,系统可以在婴儿表现出任何明显的症状之前就检测到感染,这使得医生可以早期干预和治疗。

远程医疗监护也在兴起。利用物联网技术,构建以患者为中心,基于危急重病患的远程会诊和持续监护服务体系。可以减少患者进医院和诊所的次数。

四、物联网中大数据的价值与痛点

物联网简单来说,其实就是利用互联网把现实中的所有物品利用传感器连接起来,在这个基础上会产生大量的数据。而如何从这些数据中挖掘出有用的信息,充分利用这份资源,才是最具难度和价值的。

比如监测老年人身体健康的数据,除了应用于通知子女和社区医生,还可提供给医疗机构、养老机构等。甚至可以运用这份数据,针对每位老人制定相应的养老计划。

监测食品安全的数据也是如此。除了提供给政府方便监管以外,还可以提供给餐饮机构。将后厨的信息、食材履历、厨余去向等信息在互联网平台展示,让消费者通过互联网随时走进企业。一份数据,可以同时起到监控、管理、宣传三大功能。

数据的价值是强大的。SNS霸主Facebook就将他拥有的海量用户数据玩的非常漂亮。Facebook可以知道你什么时候跟别人约会,什么时候分手。就在今年情人节后第三天,Facebook通过其开发博客公布了其数据研究部门科学家团队的一项发现,即利用Facebook网站的统计数据,可以判断发帖的用户是否、何时擦出了爱的火花。

活跃用户规模已达到27亿的Facebook掌握了数以亿计的用户信息。使用一定的模型,可以从这些数据中挖掘出无限有趣的信息。比如新的感情开始时人们最喜欢的音乐、最喜欢的商品等等。

随着物联网技术的不断进化,智慧城市的不断快速发展,各种大数据也在不断被人们所发现,并应用实际中。所以需要同步发展的是数据挖据、决策分析的能力。将大数据转化为数据资产,将智慧城市建设成智能化、互联化的城市。

1g到5g的发展历程:

1G:The1st Generation Mobile Communication System,即第一代移动通信系统,就像早期港片里面猪脚拿的那个“大砖头”,使用的通信技术就是1G技术,那是模拟通信技术,只能打电话,不能上网。

1G是已经淘汰的以模拟技术为基础的蜂窝无线电话系统,在那个时代,由于技术限制,设计上因为使用模拟调制、FDMA(频分多址),其抗干扰性能差,频率复用度和系统容量都不高。

1G主要系统为AMPS,另外还有NMT及TACS,该制式在加拿大、南美、澳洲以及亚太地区广泛采用,而国内在80年代初期移动通信产业还属于一片空白,直到1987年的广东第六届全运会上蜂窝移动通信系统正式启动。

2G:由于1G有着很多缺陷,经常出现串号、盗号等现象。1999年A网和B网被正式关闭,2G时代也来到了我们身边。1G到2G就是模拟调制到数字调制的过程,相比较第一代通信,2G在技术上更成熟,系统容量以及通话质量都有了极大的提升,不仅能打电话还能发短信、上网。

那个时代,诺基亚彻底崛起,成为了手机界的霸主持续近十年。2G系统几个主流的网络制式:GSM、TDMA、CDMA。

3G:随着通信产业的发展,人们对于移动网络的需求不断加大,第3代移动通信网络必须在新的频谱上制定出新的标准,享用更高的数据传输速率。

在3G之下,有了高频宽和稳定的传输,影像电话和大量数据的传送更为普遍,行动通讯有更多样化的应用,因此3G被视为是开启行动通讯新纪元的重要关键。

而支持3G网络的平板电脑也是在这个时候出现,苹果,联想和华硕等都推出了一大批优秀的平板产品。3G系统的几个主要制式WCDMA,CDMA2000,TD-SCDMA,WiMAX。

4G:第四代通信技术是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以100Mbps的速度下载,比拨号上网快2000倍,上传的速度也能达到20Mbps。

实质上现在我们所说的4G应该是LTE-Advanced,LTE只是作为39G移动互联网技术。

主要网络制式有:TD-LTE(时分双工)和FDD(频分双工),二者相似度达90%,差异较小,但由于无线技术的差异、使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素,FDD-LTE的标准化与产业发展都领先于TD-LTE,成为当前世界上采用的国家及地区最广泛的,终端种类最丰富的一种4G标准。

5G:即第五代移动通信技术,国际电联将5G应用场景划分为移动互联网和物联网两大类。5G呈现出低时延、高可靠、低功耗的特点,已经不再是一个单一的无线接入技术,而是多种新型无线接入技术和现有无线接入技术(4G后向演进技术)集成后的解决方案总称。

无线通信技术通常每10年更新一代,2000年3G开始成熟并商用,2010年4G开始成熟并商用,现在研究5G,2020年成熟应该是符合规律预期的,5G的诞生,将进一步改变我们的生活。

物联网的英文名称为"The Internet of Things” 。由该名称可见,物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础之上的延伸和扩展的一种网络;第二,扩展到了任其用户端延伸和何物品与物品之间,进行信息交换和通信。因此,物联网的定义是通过射频识别(RFID)装置、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相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网的整个结构可分为射频识别系统和信息网络系统两部分。射频识别系统主要由标签和读写器组成,两者通过RFID空中接口通信。读写器获取产品标识后,通过internet或其他通讯方式将产品标识上传至信息网络系统的中间件,然后通过ONS解析获取产品的对象名称,继而通过EPC信息服务的各种接口获得产品信息的各种相关服务。整个信息系统的运行都会借助internet的网络系统,利用在internet基础上的发展出的通信协议和描述语言。因此我们可以说物联网是架构在internet基础上的关于各种物理产品信息服务的总和。从应用角度来看,物联网中三个层次值得关注,也即是说,物联网由三部分组成:一是传感网络,即以二维码、RFID、传感器为主,实现对“物”的识别。二是传输网络,即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输与计算。三是应用网络,即输入输出控制终端。
EPC系统是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。其最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。如图2.4所示,它主要由全球产品电子代码(EPC)体系、射频识别系统及信息网络系统三大部分组成[17]。

图24 EPC系统的构成图
(1)EPC编码标准
EPC编码是EPC系统的重要组成部分,它是对实体及实体的相关信息进行代码化,通过统一并规范化的编码建立全球通用的信息交换语言。
(2)EPC标签
EPC标签是装载了产品电子代码的射频标签,通常EPC标签是安装在被识别对象上,存储被识别对象相关信息。标签存储器中的信息可由读写器进行非接触读/写。
32 EPC系统特点
(1)开放的体系结构
EPC系统采用全球最大的公用的刀又TERNET网络系统。这就避免了系统的复杂性,同时也大大降低了系统的成本,并且还有利于系统的增值。梅特卡夫(Metcalfe)定律表明,一个网络大的价值是用户本系统是应该开放的结构体系远比复杂的多重结构更有价值。
(2)独立的平台和高度的互动性
EPC系统识别的对象是一个十分广泛的实体对象,因此,不可能有那一种技术适用所有的识别对象。同时,不同地区,不同国家的射频识别技术标准也不相同。所以开放的结构体系必须具有独立的平台和高度的交互 *** 作性。EPC系统网络建立在INTERNET网络系统上可以与INTERNET网络所有可能的组成部分协同工作
(3)灵活的可持续发展的体系
EPC系统是一个灵活的开放的可持续发展的体系,可在不替换原有体系的情况下就可以做到系统升级。整体的EPC网络 *** 作依赖于RFID系统和网络应用系统的介入,使产品信息有效的传播。安装在不同需求链环境的解读器可以读取标签中储存的产品数据。因此供应链数据可以通过网络及时地检查、更新或者交换信息。
33 EPC编码编码标准
EPC码是新一代与EAN/UPC码兼容的编码标准,在EPC系统中EPC编码与现行GTIN相结合,因而EPC并不是取代现行的条码标准,而是由现行的条码标准逐渐过渡到EPC标准或者是在未来的供应链中EPC和EAN.UCC系统共存。EPC中码段的分配是由EAN.UCC来管理的。在我国,EAN.UCC系统中GTIN编码是由中国物品编码中心负责分配和管理。同样,ANCC也即将启动EPC服务来满足国内企业使用EPC的需求。
EPC码是由一个版本号加上另外三段数据(依次为域名管理者、对象分类、序列号)组成的一组数字。其中版本号标识EPC的版本号,它使得EPC随后的码段可以有不同的长度;域名管理是描述与此EPC相关的生产厂商的信息。
第四章 物联网在家庭中应用
随着时代的发展,中国已经逐步进入了老龄化社会,以后我们社会面临的现状将是一对年轻的夫妻,在照看自己小孩的同时,还要照看2~6对老人,这就为全社会出了一个难题。每家都雇保姆,显然不现实;那么,只能通过科技的手段来解决这个问题了,靠提高家庭的生活品质、方便家庭与外界的信息交互、用传感节点感知家里发生的情况等,这就为家庭物联网的实现奠定了社会基础。
物联网的概念正大行其道,也使人们看到了社会未来的发展趋势,然而物联网大部分却停留在概念阶段,真正规模应用还有待时日。家庭区域相对狭小、需求比较明确,最有可能优先实现物联网的应用。它不只是现代家庭现实的需要(照看老人、孩童),更是人们日益增强的家庭安全
41家庭物联网应用领域
寒冷的冬季,供暖系统使北方城市家庭充满温暖,而当白天大部分人离家上班的时候,空空的房间仍温暖如春。我们需要一个智能化的供暖控制系统。在生产安全领域,在食品卫生领域,在工程控制领域,在城市管理领域,在人们日常生活的各个方面,甚至在人们的娱乐活动中,都需要建立随时能与物体沟通的智能系统。通过装置在各类物体上的电子标签(RFID),传感器、二维码等经过接口与无线网络相连,从而给物体赋予智能,可以实现人与物体的沟通和对话也可以实现物体与物体相互间的沟通和对话。在电度表上装上传感器,供电部门随时都可知道用户的用电情况,实现用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求侧管理等高效一体化管理,一年来降低电损。在电梯装上传感器,当电梯发生故障时,无需乘客报警、电梯管理部门会借助网络在第一时间得信息,以最快的速度去现场处理故障。
42发展历程
1999年,物联网的概念就已被提出,10年间,世界各国都在加紧研究。物联网的发展共分为四个阶段:第一个阶段是大型机、主机的联网,第二个阶段是台式机、笔记本与互联网相联,第三个阶段是手机等一些移动设备的互联,第四阶段是嵌入式互联网兴起阶段,更多与人们日常生活紧密相关的应用设备,包括洗衣机、冰箱、电视、微波炉等都将加入互联互通的行列,最终形成全球统一的“物联网”。
对于互联网来说,20世纪80年代是黄金时代,这段时间出了一个知名的人物——鲍勃•卡恩(BobKahn),他被人们称为互联网之父(被赋予同样称呼的人还有好几个)。在为互联网做出卓越贡献的同时,他也非常有远见的为另一个始于上世纪80年代的项目——分布式传感网(DistributedSensorNet,简称DSN)——做了奠基。在那个年代,传感器远比我手上的这个大得多,要用一辆卡车来拉。这么大的传感器作为一个个节点组织在一起,通过微波彼此相连,就组成了传感网。
庞大的传感器在体积方面跟不上人们对其功用上的期望,于是研究者们就开始思考能不能把它做得小一点、再小一点。于是,在上世纪90年代,“智能微尘”(SmartDust)这个很有意思的概念出现了,提出者是KrisPister,他是加州大学伯克利分校的教授。这一概念认为可以将计算和通讯集成在约1~2平方毫米的超微型传感器中,用以对周围环境的参数进行探测。其核心的成分是微电机系统(Micro-Electro-MechanicalSystem,简称MEMS;这个概念在当时引起非常大的轰动),该系统中可以集成很多和机械有关的传感器。
当时KrisPister这批人有一个幻想——在蒲公英上面悬挂一个传感芯片,蒲公英飞到哪里就探测哪里的信号,再把信号传递回来。虽然只是一个假想,但当时真有科学家信心百倍地投入其中,并且还把所需的数据算出来了。比如有空气动力学专家计算出了芯片应有的重量等等。在2001年,加州大学伯克利分校的实验室真做出了这种理想中的芯片雏形,比米粒还小,可谓“细如发丝,薄如蝉翼”。他们送给了我一个,当时我还精心包装了一下。可惜最近找不到了,特别遗憾。倘若芯片里面还有电留存的话,说不定我就能通过网络定位到它的“安身之所”了。
在这一时期,有三所高校和研究机构在传感器领域处于领军地位,一是加州大学伯克利分校(以KrisPister为代表,他们提出了“智能微尘”理论),另外两个是加州大学洛杉矶分校(他们提出了“微无线技术”)和施乐帕克研究中心(XeroxPARC)。施乐帕克研究中心的团队主要由我带领,我们做的是传感信息处理和“智能物质”(SmartMatter),希望能把计算、微电机系统放到物理世界中,与“智能微尘”也有非常紧密的联系。
自本世纪初以来,对于传感的研究越来越受到人们的重视,有很多学校和大公司的研发机构开始进行了类似的研究,并有许多新兴公司借此东风异军突起。将传感器连接成“网”或“系统”,就成了传感网。除了传感网以外,类似的概念也相继提出,比如“CyberPhysicalSystem”和“InternetofThings”(简称IOT)。相较而言,IOT的概念在提出的初期更接近于日常生活,比如常见的RFID(RadioFrequencyIdentification,射频识别)技术就是它的一部分。
关于传感网和物联网的历史,若从大的传感器开始算起,传感网诞生至今应有30年了;而若从微传感网(MicroWirelessSensorNetwork)来说,应该仅有15至20年:微传感网始于上世纪90年代,那个时期的人们刚刚提出“微电机系统”的概念,试图把传感器和计算机处理和通讯全部都集成在一个芯片上,即“智慧微尘”。
其实传感器的历史,归结起来就八个字——从大到小,以点到面。这八个字看似简单,但做起来却是困难重重——要想让传感器真正“飞入寻常世界中”,它必需在体积、造价、能耗等方面进行“瘦身”,这样它才真正能够进入到物理世界。
然而,造型的缩小并不是传感进入生活的唯一条件,还需要互联网技术的配合以实现从点到面的网际联系。就IP地址而言,物联网应采用IPv6(IPv4必然不够),它有128位两进制的IP网址数,这相当于给世界上的每个沙粒都赋予了一个 IP地址。唯有当所有的物体都有一个属于自己的IP的时候,物联网才能真正实现。总而言之,物联网的实现需要这两方面的相辅相成:一是利用微处理技术(micro-fabrication),提高集成度;其二是运用IP技术,以提供足够丰富的网址。
43面临的问题
国内智能家居市场存在很多问题。1、进入门槛较高,一般一次性投入要1、2万元,这就大大限制了中等收入以下人群的购买需求。2、功能华而不实,很多都是遥控个灯光、音响,需求跟投入不成比例。3、生搬硬套,将原来很多工业上使用的东西直接照搬到家庭里,缺少人性化,不能完全适合家居生活需要。4、很多智能家居企业缺少核心技术,东拼西凑,组成个系统就推广,导致成本增高、企业竞争力下降。
RFID超高频技术在我国的应用尚处于起步阶段,一些项目的应用只是试点,还没有得到广泛应用,也没有在供链上应用。比如,只在某一个仓库里应用,或只在生产线上应用。应该说,这些试点项目全
都属于闭环状态的应用,在供应链上串起来应用的案例国内还没有出现。
物联网发展潜力无限,但物联网的实现并不仅仅是技术方面的问题,建设物联网过程将涉及到许多规划、管理、协调、合作等方面的问题,还涉及标准和安全保护等方面的问题,这就需要有一系列相应的配套政策和规范的制订和完善。
首先是技术标准问题。标准是一种交流规则,关系着物联网物品间的沟通。各国存在不同的标准,因此需要加强国家之间的合作,以寻求一个能被普遍接受的标准。
其次是安全的问题。物联网中的物品间联系更紧密,物品和人也连接起来,使得信息采集和交换设备大量使用,数据泄密也成为了越来越严重的问题。如何实现大量的数据及用户隐私的保护,成为待解决的问题。
第三,协议问题。物联网是互联网的延伸,在物联网核心层面是基于TCP/IP,但在接入层面,协议类别五花八门,CPRS、短信、传感器、TD-SCDMA、有线等多种通道,物联网需要一个统一的协议基础。
第四,终端问题。物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能,且不同行业需求各异议,如何满足终端产品的多样化需求,对运营商来说的一大挑战。
第五,地址问题。每个物品都需要在物联网中被寻址,就需要一个地址。物联网需要更多的IP地址,IPv4资源即将耗尽,那就需要IPv6来支撑。IPv4 向IPv6过渡是一个漫长的过程,因此物联网一旦使用IPv6地址,就必然会存在与IPv4兼容性问题。
第六,费用问题。目前物联网所需的芯片等组件的费用较高,若把所有物品都植入识别芯片花费自然不少,如何有效解决这一问题仍需考虑。
第七,规模化问题。规模化是运营商业绩的重要指标,终端的价格、产品多样性、行业应用的深度和广度都会地用户规模产生影响,如何实现规模化是具有待商讨的问题。
第八,商业模式问题。物联网在商业应用方面的业务模式还不是很明朗,商业模式问题值得更进一步探讨。
第九,产业链问题。物联网所需要的自动控制、信息传感、射频识别等上游技术和产业已成熟或基本成熟,而下游的应用也单体形式存在。物联网的发展需要产业链的共同努力,实现上下游产业的联动,跨专业的联动,从而带动整个产业链,共同推动物联网发展。
要建立一个有效的物联网,有两大难点必须解决:一是规模性,只有具备了规模,才能使物品的智能发挥作用;二是流动性,物品通常都不是静止的,而是处于运动的状态,必须保持物品在运动状态,甚至高速运动状态下都能随时实现对物品的监控和追踪。
实现物联网,首先必须在所有物品中嵌入电子标签等存储体,并需安装众多读取设备和庞大的信息处理系统,这必然导致大量的资金投入。因此,在成本尚未降至能普及的前提下,物联网的发展将受到限制。已有的事实均证明,在现阶段,物联网的技术效率并没有转化为规模的经济效率,目前的所谓物联网应用也没有一个在商业上获得了较大成功。例如,智能抄表系统能将电表的读数通过商用无线系统(如GSM短消息)传递到电力系统的数据中心,但电力系统仍没有规模使用这类技术,原因在于这类技术没有经济效率。
物联网的关键在于RFID、传感器、嵌入式软件及传输数据计算等领域,包括“云计算”、无线网络的扩容和优化等均是物联网普及需解决的问题。只有通过“云计算”技术的运用,才能使数以亿计的种类物品的实时动态管理变得可能。从目前国内产业发展水平而言,传感器产业人水平较低,高端产品为国外厂商垄断。

物联网方案在在智能医疗的应用

1医院的耗材管理(加拿大医院采用RFID技术补充耗材)

2血液管理(RFID在血液管理中的应用)

3药品的追踪溯源(德国制药厂商使用超高频标签追踪药品)

智能医疗结合无线网技术、条码RFID、物联网技术、移动计算技术、数据融合技术等,将进一步提升医疗诊疗流程的服务效率和服务质量,提升医院综合管理水平,实现监护工作无线化,全面改变和解决现代化数字医疗模式、智能医疗及健康管理、医院信息系统等的问题和困难,并大幅度提体现医疗资源高度共享,降低公众医疗成本。
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通过电子医疗和RFID物联网技术能够使大量的医疗监护的工作实施无线化,而远程医疗和自助医疗,信息及时采集和高度共享,可缓解资源短缺、资源分配不均的窘境,降低公众的医疗成本。

智能医疗发展现状

智能医疗的发展分为七个层次:

一是业务管理系统,包括医院收费和药品管理系统;

二是电子病历系统,包括病人信息、影像信息;

三是临床应用系统,包括计算机医生医嘱录入系统(CPOE)等;

四是慢性疾病管理系统;五是区域医疗信息交换系统;

六是临床支持决策系统;

七是公共健康卫生系统。

总体来说,中国处在第一、二阶段向第三阶段发展的阶段,还没有建立真正意义上的CPOE,主要是缺乏有效数据,数据标准不统一,加上供应商欠缺临床背景,在从标准转向实际应用方面也缺乏标准指引。

中国要想从第二阶段进入到第五阶段,涉及到许多行业标准和数据交换标准的形成,这也是未来需要改善的方面。

在远程智能医疗方面,国内发展比较快,比较先进的医院在移动信息化应用方面其实已经走到了前面。

比如,可实现病历信息、病人信息、病情信息等的实时记录、传输与处理利用,使得在医院内部和医院之间通过联网,实时地、有效地共享相关信息,这一点对于实现远程医疗、专家会诊、医院转诊等可以起到很好的支撑作用,这主要源于政策层面的推进和技术层的支持。

但目前欠缺的是长期运作模式,缺乏规模化、集群化的产业发展,此外还面临成本高昂、安全性及隐私问题等,这也是 未来智能医疗追问

有没有一些关于西方智能医疗的发展史?

物联网就业前景很好,物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点,其应用范围几乎覆盖了各行各业。

物联网专业是教育部允许高校增设新专业后,高校申请最多的学校,这也说明了国家对物联网经济的重视和人才培养的迫切性。物联网的产业规模比互联网产业大20倍以上,而物联网技术领域需要的人才每年也将在百万人的量级。

物联网的基本特征从通信对象和过程来看,物与物、人与物之间的信息交互是物联网的核心。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。

整体感知—可以利用射频识别、二维码、智能传感器等感知设备感知获取物体的各类信息。

可靠传输—通过对互联网、无线网络的融合,将物体的信息实时、准确地传送,以便信息交流、分享。

智能处理—使用各种智能技术,对感知和传送到的数据、信息进行分析处理,实现监测与控制的智能化。


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