什么是物聯網?這里有你需要了解的一切！

　　什么是物聯網?

　　物聯網指的是全球數十億的物理設備都連接到了互聯網上，都可以進行數據的收集與共享。物聯網的終極目標，就是讓萬物都成為網絡的一部分。

　　將所有這些不同的物體連接起來，并給它們添加傳感器，使原本笨笨的設備增加了一個數字智能的層次，使它們能夠在不涉及人類的情況下進行實時數據通信。物聯網正在讓我們周圍的世界結構變得更加智能，反應更加靈敏，將數字世界和物理世界融合在一起。

　　舉個物聯網的例子

　　幾乎任何物理物體都可以轉化為物聯網設備，只要把它們連接到互聯網上進行控制或通信信息。

　　一個可以使用智能手機應用程序打開的燈泡就是物聯網設備，一個運動傳感器或辦公室里的智能恒溫器也是物聯網設備。物聯網設備可能像兒童玩具一樣毛茸茸，也可能像無人駕駛卡車一樣硬核。

　　一些較大的物體本身可能充滿了許多較小的物聯網組件，比如現在的噴氣式發動機，里面裝滿了成千上萬的傳感器，收集并傳輸數據，以確保其高效運行。在更大的范圍內，智慧城市項目正在用傳感器填充整個區域，幫助我們理解和控制環境。

　　物聯網這個詞主要是指那些通常并不會有互聯網連接的設備，而且可以不受人類行動的影響而與網絡通信。出于這個原因，電腦一般不被認為是物聯網設備，智能手機也不屬于物聯網設備，盡管后者裝滿了傳感器。不過，智能手表或健身環或其他可穿戴設備可能會被算作物聯網設備。

　　物聯網的歷史

　　在 20 世紀 80 年代和 90 年代，人們一直在討論在基本的物體上添加傳感器和智能的想法，但除了一些早期的項目，比如聯網的自動售貨機之外，進展一直很緩慢。

　　原因很簡單，因為技術還沒有準備好。芯片太大、太笨重，再加上通信行業的制約，導致物體之間沒有辦法進行有效的通信。

　　在連接幾十億臺設備的成本效益最終成為一種經濟實惠的方式之前，需要廉價、省電的處理器，而不是一次性的。可以無線通信的低功耗芯片 RFID 標簽解決了部分問題，同時寬帶互聯網、蜂窩和無線網絡的日益普及也解決了這一問題。IPv6 也是物聯網擴展的必要步驟，它可以為世界上每一臺設備提供足夠的 IP 地址。

　　Kevin Ashton 在 1999 年創造了「物聯網」這個短語，而這項技術又花了二十年時間才初現雛形。

　　"物聯網將人類文化的互聯性、我們與'萬物'、與數字信息系統、與互聯網融為一體。這就是物聯網。"Ashton 在一次采訪中表示。

　　在昂貴的設備上添加 RFID 標簽來幫助追蹤位置是物聯網的首批應用之一。但從那時起，在物體上添加傳感器和互聯網連接的成本不斷下降，專家預測，這種基本功能有一天可能只需幾分錢，就可以使所有的東西連接到互聯網。

　　物聯網發展最初主要針對的是商業和制造業場景，當時也被稱為 M2M(機器對機器)。但現在的重點是讓我們的家庭和生活場景里充滿智能設備，將其轉化為幾乎與每個人都相關的東西。

　　早期對互聯網連接設備的建議包括 "blogjects"(可以將自己的數據記錄到互聯網上的對象)、無處不在的計算(或稱 "ubicomp")和隱形計算。

　　而這些合起來，就是我們現在對物聯網的定義。

　　物聯網到底有多大?

　　大，而且越來越大 —— 世界上的物聯網設備已經比全球人口數量還要多了。

　　科技分析公司 IDC 預測，到 2025 年，總共將有 416 億個連接的物聯網設備，工業和汽車設備迎來了連接物聯網的最大機會，但短期內智能家居和可穿戴設備的采用率會很高。

　　另一家科技分析機構 Gartner 預測，今年企業和汽車領域的設備數量將達到 58 億臺，比 2019 年增長近四分之一。受益于智能電表的持續推出，公用事業將成為物聯網的最高用戶。

　　安防設備，以入侵檢測和網絡攝像頭的形式，將成為物聯網設備的第二大用途。樓宇自動化(如聯網照明)將是增長最快的領域，其次是汽車(聯網汽車)和醫療保健(慢性病監測)。

　　物聯網對企業有哪些好處?

　　物聯網給企業帶來的好處取決于具體的實施方式，比如敏捷性和效率通常是首要考慮因素。企業可以有能力獲得更多關于自身產品和內部系統的數據，并因此獲得更大的變革能力。

　　制造商正在為產品的部件添加傳感器，這樣他們就可以將數據傳輸回來，了解其性能如何。這可以幫助企業發現某個部件可能出現故障，并在其造成損壞之前將其更換掉。公司還可以利用這些傳感器產生的數據，使他們的系統和供應鏈更有效率，因為他們將掌握更準確的數據，了解真正的情況。

　　"隨著全面、實時數據收集和分析的引入，生產系統的反應能力會大幅提高。"咨詢師麥肯錫表示。

　　企業對物聯網的使用可以分為兩個部分：行業特定的產品，如發電廠的傳感器或用于醫療衛生保健的實時定位設備;以及可用于所有行業的物聯網設備，如智能空調或安防系統。

　　雖然特定行業的產品正在進行初期的跑馬圈地，但 Gartner 預測，到 2020 年，跨行業的設備將達到 44 億臺，而垂直領域的特定設備將達到 32 億臺。

　　消費者購買更多的設備，而企業的支出也將變得更多：該分析機構表示，去年消費者在物聯網設備上的支出約為 7250 億美元，而企業在物聯網上的支出則達到 9640 億美元。到 2020 年，企業和消費者在物聯網硬件上的消費支出將達到近 3 萬億美元。

　　據 IDC 預測，2019 年全球物聯網支出將達到 745 億美元，比 2018 年的 6460 億美元增長 15.4%，并在 2022 年突破 1 萬億美元大關。

　　在預測報告中，物聯網的首要行業是離散制造業(1190 億美元的支出)、加工制造業(780 億美元)、交通運輸(710 億美元)和公用事業(610 億美元)。對于制造商而言，支持資產管理的項目將是關鍵;在運輸領域，貨運監控和車隊管理將是重中之重。公用事業行業的物聯網支出將由電力、燃氣和水的智能電網項目主導。

　　消費者物聯網支出預計將達到 1080 億美元，成為第二大行業領域：智能家居、個人健康和聯網汽車信息娛樂將占據大部分支出。

　　什么是工業物聯網?

　　工業物聯網(IIoT)或第四次工業革命或工業 4.0 都是對物聯網技術在商業環境中的應用的稱呼。

　　其實概念與家庭中的消費類物聯網設備相同，但在這種情況下，其目的是利用傳感器、無線網絡、大數據、人工智能和分析技術的組合來測量和優化工業流程。

　　如果在整個供應鏈中引入，而不僅僅是單個企業，那么，通過及時交付材料和從頭到尾的生產管理，影響可能會更大。提高勞動生產率或節約成本是兩個潛在的目標，但 IIoT 也可以為企業創造新的收入來源：

　　制造商不只是銷售獨立的產品，比如賣發動機的廠商，之后還可以配套銷售發動機的預測性維護檢修服務。

　　物聯網對消費者有什么好處?

　　物聯網有望讓我們的社會環境變得更加智能、可測量，比如我們的家庭、辦公室和車輛。

　　像現在比較比較普及的物聯網設備智能音箱，就可以讓我們更輕松的播放音樂、設置鬧鐘或者查詢一些信息。家庭安全系統讓我們更容易監控室內外的情況，或者是看到訪客并與之交談。同時，智能溫控器可以在我們回來之前幫助我們在家里取暖，智能燈泡可以讓我們即使不在家也能讓人看起來像在家一樣。

　　將目光投向家庭之外，傳感器可以幫助我們了解我們的環境可能有多嘈雜或污染的程度。自動駕駛汽車和智能城市可以更大程度的改變我們的城市空間與運行模式。

　　然而，這些創新可能會對我們的個人隱私產生重大影響，這個我們后面再詳細說明。

　　物聯網與智能家居

　　對于消費者來說，智能家居可能是最容易接觸到「聯網」的東西，而這也是各大科技公司(尤其是亞馬遜、谷歌和蘋果)都在激烈競爭的一個領域。

　　除了我們前面提到的智能音箱，還有智能插頭、燈泡、攝像頭、恒溫器，還有被人戲稱為智能冰箱的智能插頭。

　　但除了具備一些比較酷炫的功能外，智能家居還有更重要的一面。它可以讓老年人或者行為不便者保持獨立，讓家人或者他們的照顧者更方便的與他們交流、檢測觀察他們的生活情況。

　　物聯網的安全問題

　　安全是物聯網最大的問題之一。這些傳感器在許多情況下收集著極其敏感的數據，比如我們在家里說的話、做的事。

　　保證這些數據的安全對消費者的信任至關重要，但到目前為止，物聯網在這一塊兒做的可以說是非常糟糕。太多的物聯網設備很少考慮到基本的安全問題，比如在運輸和待機時對數據進行加密。

　　另外一點，很多物聯網設備不具備「打補丁」的能力，比如軟件中的漏洞無法后期維護，這讓它們長期處于危險之中。隨著物聯網的發展，黑客們正積極地將目標鎖定在路由器和網絡攝像頭等物聯網設備上，因為這些設備天生缺乏安全保障，很容易被攻破，并且更“有用”。

　　研究人員發現，至少有 10 萬個網絡攝像頭可以輕松被黑客入侵，而一些連接互聯網的兒童智能手表也被發現存在安全漏洞，黑客可以追蹤佩戴者的位置，竊聽對話，甚至與用戶直接進行通信。

　　各國政府對物聯網的風險越來越擔心。英國政府已經發布了自己的指南，圍繞消費類物聯網設備的安全問題。它希望設備必須有唯一的密碼，公司將提供一個公開的聯系點，以便任何人都可以報告漏洞(并且將對這些漏洞采取行動)，制造商將明確說明設備將在多長時間內獲得安全更新。

　　這是一個并不全面的指南，但也是一個很好的開始。因為當智能物體的制造成本越低，這些問題就會變得越發普遍和棘手。

　　這一切在商業領域也同樣適用，但利害關系更大。將工業機械連接到物聯網網絡，會增加黑客發現和攻擊這些設備的潛在風險。工業間諜活動或對關鍵基礎設施進行破壞性攻擊都是潛在的風險。這意味著企業需要確保這些網絡被隔離和保護，對傳感器、網關和其他組件進行數據加密和安全保護是必要的。

　　然而，物聯網技術的現狀使其更難確保，各組織之間缺乏一致的物聯網安全規劃也是如此。考慮到黑客對已連接到互聯網但未受保護的工業系統進行篡改的意愿，這是非常令人擔憂的。

　　物聯網在數字世界和物理世界之間架起了橋梁，這意味著黑客入侵設備可能會對現實世界造成危險的后果。黑客入侵控制發電站溫度的傳感器，可能會騙取操作人員做出災難性的決定;控制無人駕駛汽車，也可能以災難告終。

　　物聯網的隱私問題

　　隨著所有這些傳感器收集你所做的一切數據，物聯網是一個潛在的巨大的隱私和安全問題。

　　以智能家居為例：它可以告訴你什么時候起床(智能燈泡)，你的刷牙情況如何(智能牙刷)，你喜歡聽什么歌(智能音箱)，你愛吃什么類型的食物(智能烤箱或冰箱)，你的孩子在干什么(智能玩具)，以及誰來拜訪你和經過你的房子(智能門鈴)。

　　雖然絕大部分的公司都只是為了賣給你東西而賺錢，但物聯網的商業模式很可能也會涉及到部分隱私數據的出售。

　　這些數據會如何處理，是一個極其重要的隱私問題。并非所有的智能家居公司都是圍繞著收集和出售你的數據來建立他們的商業模式，但有些公司確實如此。

　　值得注意的是，物聯網數據可以與其他數據結合在一起，創造出一個令人驚訝的你的「個人畫像」。

　　從幾個不同的傳感器讀數中，可以出人意料地發現一個人的很多信息。在一個項目中，一位研究人員發現，通過分析僅以圖表形式記錄家庭一天中的能源消耗、一氧化碳和二氧化碳含量、溫度和濕度的數據，他們就可以計算出一個人的晚餐是什么。

　　物聯網和網絡戰

　　這個話題就比較大了。因為物聯網使得網絡的力量實體化，因此如果物聯網設備出現了問題，將會對現實世界造成重大的影響，而國家層面在規劃網絡戰爭戰略時也正在考慮這一點。

　　據網絡公開資料顯示，美國情報部門已經表示該國的關鍵基礎設施以及"被稱為物聯網的更廣泛的聯網消費和工業設備生態系統"正在受到威脅。而該國也正將國家關鍵基礎設施的關鍵要素(如水壩、橋梁和電網的要素)加入到物聯網中，這將使得安全問題變得更加重要。

　　物聯網與數據

　　一個物聯網設備很可能包含一個或多個傳感器，以便收集數據。這些傳感器收集的內容取決于各個設備和它的任務。工業機械內部的傳感器可能會測量溫度或壓力;安防攝像頭可能會有一個距離傳感器，同時也會有聲音和視頻，而你的家庭控溫器可能會有一個濕度傳感器。

　　所有這些傳感器數據都必須被傳送到某個地方才能進行數據的分析處理以及指令的發布執行，這意味著物聯網設備將需要傳輸數據，并將通過 Wi-Fi、4G、5G 等方式進行傳輸。

　　科技分析機構 IDC 做過一個統計，五年內物聯網小工具將創造 79.4 兆字節的數據。IDC 表示，這些物聯網數據中的一些數據將是 "小的、突發的"，比如傳感器的溫度讀數或智能電表的讀數等快速更新。而其他設備可能會產生大量的數據流量，比如使用計算機視覺的視頻監控攝像頭。

　　IDC 表示，未來幾年內，物聯網設備創造的數據量將快速增長。它表示，大部分數據都是由視頻監控產生的，但隨著時間的推移，其他工業和醫療用途將產生更多的數據。

　　此外無人機也將成為利用攝像頭創造數據的一大驅動力。再往前看，自動駕駛汽車也將產生大量豐富的傳感器數據，包括音頻和視頻，以及更專業的汽車傳感器數據。

　　物聯網和大數據分析

　　物聯網產生了大量的數據，也意味著物聯網是大數據分析項目的重要驅動力，因為它允許企業創建龐大的數據集并對其進行分析。為制造商提供大量關于其部件在現實世界中的行為方式的數據，可以幫助他們更迅速地進行改進，而從城市周圍的傳感器中獲取的數據可以幫助規劃者更有效地進行城市交通規劃。

　　這些數據將以多種不同的形式出現，比如語音請求、視頻、溫度或其他傳感器讀數，所有這些數據都可以被挖掘出來，從而進行分析。

　　正如 IDC 指出的那樣，物聯網元數據類別是一個不斷增長的數據來源，需要管理和利用。"元數據是一個首要的候選者，可以被送入像 MongoDB 這樣的 NoSQL 數據庫，為非結構化內容帶來結構化，或者被送入認知系統，為外在的隨機環境帶來新的理解、智能和秩序。"

　　另外一點，物聯網將提供大量的實時數據。據 cisco 統計，支持物聯網應用的機器對機器連接將占到 271 億設備和連接總數的一半以上，到 2021 年將占到全球 IP 流量的 5%。

　　物聯網和云計算

　　物聯網應用產生的海量數據意味著許多公司會選擇在云端進行數據處理，而不是建立大量的內部容量。云計算巨頭們已經在向這些公司求愛。微軟有其 Azure IoT 套件，而亞馬遜 AWS 則提供了一系列 IoT 服務，Google Cloud 也是如此。這里我們就不展開了。

　　物聯網與智慧城市

　　通過將大量的傳感器分布在一個城鎮或城市中，規劃者可以實時了解城市運轉的真實情況。因此，智慧城市項目是物聯網的一個重要應用場景。

　　城市已經產生了大量的數據(來自安全攝像頭和環境傳感器)，并且已經包含了大型基礎設施網絡(如控制交通燈的網絡)。物聯網項目的目的是將這些連接起來，然后將進一步的智能添加到系統中。

　　例如，西班牙正計劃用 50 萬個傳感器覆蓋巴利阿里群島，將其變成物聯網項目的實驗室。該項目的計劃之一是為了更好地服務島上的老年人，另一個計劃則是通過傳感器識別海灘的擁擠程度，從而為當地的旅游部門以及游客提供替代方案。

　　另外，AT&T 也正在推出一項服務，利用 LTE 傳感器監測橋梁、公路和鐵路等基礎設施，以監測結構變化(如裂縫和傾斜等)。

　　能夠更好地了解城市的運行情況，就可以讓規劃者們更及時更精準的做出改變，改善居民的生活。除了政府外，很多大型科技公司也將智慧城市項目視為一個潛在的巨大領域。

　　物聯網和 5G 如何連接和共享數據?

　　物聯網設備使用各種方法來連接和共享數據。目前大多數設備都會使用某種形式的無線連接：家庭和辦公室使用 Wi-Fi 或者藍牙;其他的部分設備將使用 LTE(現有技術包括窄帶物聯網和 LTE-M，主要針對發送有限數據量的小型設備)甚至衛星連接來通信。然而，大量不同的選擇已經讓一些人認為，物聯網通信標準需要像今天的 Wi-Fi 一樣被接受和可操作性。

　　未來幾年的一個增長領域無疑是利用 5G 網絡支持物聯網項目。5G 提供了在一平方公里內可容納多達 100 萬臺 5G 設備的能力，這意味著在非常小的區域內使用大量的傳感器將成為可能，也使得大規模的工業物聯網部署成為可能。

　　不過，5G 的普及部署可能還需要一段時間。據愛立信預測，到 2025 年，將有大約 50 億臺物聯網設備連接到蜂窩網絡，但其中只有大約四分之一是寬帶物聯網，其中大部分由 4G 連接。

　　根據 Gartner 的數據報告，戶外監控攝像頭將是 5G 物聯網設備的最大市場，短期內將成為 5G 物聯網設備的最大市場，今年占 5G 物聯網設備的 70%，但到 2023 年年底之前將下降到 30% 左右，屆時將被聯網汽車超越。

　　而物聯網還有一個發展趨勢，就是將更少的數據發送到云端進行處理。

　　為了降低成本，在設備上進行更多的處理，未來可以只將有用的數據送回云端，這種策略就是我們最近經常提到的「邊緣計算」。但這將需要新的技術，比如防篡改的邊緣服務器，可以在遠離云端或企業數據中心的地方收集和分析數據。

　　物聯網數據和人工智能

　　物聯網設備會產生大量的數據，這些數據可能是關于發動機的溫度、車門是否打開或關閉、智能電表的讀數等信息。所有這些物聯網數據都需要收集、存儲和分析。公司利用這些數據的一種方式是將其輸入人工智能系統，系統再利用這些物聯網數據進行預測。

　　例如，谷歌已經讓人工智能負責其數據中心的冷卻系統。這個系統使用從成千上萬的物聯網傳感器中提取的數據，并將這些數據反饋到深度神經網絡中，由其預測不同的選擇會對未來的能源消耗產生怎樣的影響。

　　通過使用機器學習和人工智能，谷歌已經能夠使其數據中心更加高效，并表示同樣的技術也可以在其他工業環境中得到應用。

　　物聯網的下一個方向是什么?

　　隨著傳感器和信息通信的價格不斷下降，在物聯網中增加更多的設備會變得性價比更高，即使在某些情況下對消費者來說沒有什么明顯的好處。

　　但物聯網的部署還處于早期階段，大多數參與物聯網的公司目前都處于試驗階段，這主要是因為傳感器技術、5G 和機器學習驅動的分析技術還處于合理的早期發展階段。

　　現在物聯網領域有許多競爭的平臺和標準、許多不同的廠商，從設備制造商到軟件公司到網絡運營商，都想分一杯羹，但目前還不清楚哪一個會勝出。但如果沒有標準，而安全問題又是一個持續存在的問題，未來幾年我們很可能會看到更多的物聯網安全事故。

　　隨著聯網設備的數量持續增加，我們的生活和工作環境將被智能產品所充斥 —— 假設我們愿意接受安全和隱私的權衡，那么我們的生活和工作環境將變得充滿了智能產品。

　　參考資料：

　　維基百科：物聯網

　　ZDNet：《What is the IoT? Everything you need to know about the Internet of Things right now》

　　《The Internet of Things? It's really a giant robot and we don't know how to fix it》

　　Techrepublic：《System on a chip takes IoT processing to the edge》

　　新華網：《“新基建”重塑物聯網產業新秩序》

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