【正文】 信息量無法形容，我們將面對的數(shù)據(jù)是非常巨大的。還有一項(xiàng)是我們 目前無線網(wǎng)絡(luò)里面用得比較多的，它的距離可能更短，專業(yè)詞匯叫“ ”，比方說大家經(jīng)常會用到的藍(lán)牙，它使用的是這個協(xié)議，我們又把它稱之為“無線個域網(wǎng)”，個人的局部區(qū)域構(gòu)成一個網(wǎng)絡(luò)，這是我們可能會碰到的一些通信技術(shù)。 它的其中一個應(yīng)用， 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)之中，這里面主要的還有一個網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，前面我們也有提到，提到網(wǎng)絡(luò)通信的話，大家可能對這樣幾項(xiàng)會比較熟悉，每個人都會有手機(jī)，手機(jī)就是一種很典型的無線通信設(shè)備，目前，手機(jī)正處于 2G 到 3G 并用的一個時代，在 2G里面人類可以使用 GPRS 的數(shù)據(jù)通信技術(shù)，當(dāng)然我們在通話的時候大部分都是用 GMS 網(wǎng)絡(luò)，其中也有數(shù)據(jù)通信功能是 GPRS，可能不搞這個東西的人，都是英文單詞的縮寫。在這個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)里能夠自動地按照約定的協(xié)議進(jìn)行感知信息、采集信息并且在結(jié)點(diǎn)之間，這個網(wǎng)絡(luò)一個一個的結(jié)點(diǎn)之間相互傳遞信息。 第二項(xiàng)技術(shù)是傳感器與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。還有，它存儲的信息是可以更改、更新的，用信息技術(shù)的專業(yè)詞匯來講是“可寫的”，你有新的信息還可以寫進(jìn)去，這個是第一類，叫電子標(biāo)簽技術(shù)。 從我的理解來看，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，它的目標(biāo)是什么？它會使得我們將來的工作、生活、日常的經(jīng)濟(jì)活動，尤其是工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)流通的環(huán)節(jié)變得更加地智能，更加地高效，因此它提供的一種渠道是信息世界跟物理世界的直接的連接，我們接觸信息世界比較多，我們?nèi)粘５墓ぷ?，很多工作或者說大部分工作都離不開計算機(jī)的支持，但工作本身卻又涉及到物理上的東西，這兩者之間如何銜接，物聯(lián)網(wǎng)就是為了解決這個問題。然后在 2020 年的時候，國際電信聯(lián)盟也發(fā)布了《 ITU 互聯(lián)網(wǎng)報告 2020：物聯(lián)網(wǎng)》，在這里面明確地提出了互聯(lián)網(wǎng)的概念和應(yīng)用。 在 1998 年的時候，這是一個很典型的事件，美國的美國麻省理 工學(xué)院（ MIT），當(dāng)時它跟 EPC 系統(tǒng)進(jìn)行合作，什么是 EPC 呢？電子產(chǎn)品編碼，這是國際上，在商業(yè)連通區(qū)域的一個組織，它負(fù)責(zé)給全球的各類商品進(jìn)行編碼，以便于各級貿(mào)易之間的相互識別、標(biāo)識和電子化的術(shù)語交換。 比方說空氣的二氧化碳濃度、空氣的溫度、濕度，嵌入在人身上的隨身攜帶的一些加速度、高度等，這樣一些小型的電子化設(shè)備，我們統(tǒng)稱為傳感器，最后物聯(lián)網(wǎng)就是這樣一些些小的傳感器相互連接而構(gòu)成的一個大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。互聯(lián)網(wǎng)所連接的是一個個具有存儲能力，具有計算能力的計算機(jī)，這個區(qū)別是很大的。 另外一個，信息處理能力大幅提高。 其次，第三個原因，是網(wǎng)絡(luò)通信和信息處理能力大幅提高。 其次，它產(chǎn)生的第二個原因，也有當(dāng)前在信息技術(shù)領(lǐng)域傳感器技術(shù)的逐漸成熟。其中之一，我們認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)周期所催生的新技術(shù)。在此之中，大家可能還會了解一個，我們?nèi)烁酥g也會構(gòu)成一個網(wǎng)絡(luò)，俗話說叫“人際網(wǎng)絡(luò)”，在專業(yè)上來講，我們把它稱之為叫“社交網(wǎng)絡(luò)”，在這個網(wǎng)絡(luò)中，人跟人之間產(chǎn)生一些社會聯(lián)系而構(gòu)成的一個 網(wǎng)絡(luò)。 下面我們開始第一講內(nèi)容，物聯(lián)網(wǎng)的基本概念。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用之一物聯(lián)網(wǎng)的基本概念 魏貴義 博士 浙江工商大學(xué)教授 各位學(xué)員，大家好！物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用這門課程是“十二五”期間全省專業(yè)技術(shù)人員培訓(xùn)的一門課程。這章里面我 們會講述物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生、興起，物聯(lián)網(wǎng)涉及到相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)在我們?nèi)粘Ｋ吹降闹饕囊恍?yīng)用，以及物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。最近又興起了物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義，不同的物體之間能夠構(gòu)成一個網(wǎng)絡(luò)。互聯(lián)網(wǎng)的成功，從 90 年代中后期開始，掀起了一場信息技術(shù)的革命，也對我們的社會經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了一 個極大的推動作用。我們?nèi)粘？梢钥吹胶芏喾N的傳感器，這其中因?yàn)?IC 芯片的性能更加強(qiáng)，及其做得更加小型化，使得能夠在不同的物體上能夠比較方便地部署，并且你也能夠高效地處理相應(yīng)的信息，這樣也使得物跟物 之間進(jìn)行連接，相互傳遞信息成為可能。當(dāng)前 ,不同的、各種各樣的網(wǎng)絡(luò)通 信技術(shù)發(fā)展得非常迅速，其中又以短距離的無線通信技術(shù)發(fā)展尤為迅速。計算機(jī)發(fā)展非常快，當(dāng)前我們一臺個人使用的電腦已經(jīng)相當(dāng)于十年前、二十年前的一個大型服務(wù)器的計算能力了，當(dāng)然與之相適應(yīng)的，人們所需要的數(shù)據(jù)也越來越多，現(xiàn)在每個人所擁有的數(shù)據(jù)可能是十年前一個大公司、一個大部門 所有數(shù)據(jù)的總和，甚至還要多。可以說，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)本質(zhì)上還是互聯(lián)網(wǎng)，因?yàn)樗窃诨ヂ?lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的一個延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，它的核心還是計算機(jī)技術(shù)，相當(dāng)于是把互聯(lián)網(wǎng)從計算機(jī)的世界向整個的物理世界的一個延伸，延伸到我們?nèi)粘Ｋ幼〉姆切畔⒒倪@樣一個世界。 物聯(lián)網(wǎng)有人給它們做了一個定義，這個定義可能也不是非常完備，它是指物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，我們稱之 為“物聯(lián)網(wǎng)”。它在這里能做什么呢？他們開展了一個項(xiàng)目，稱之為“ AutoID”，從字面的意思來理解是自動化的商品編碼的識別，當(dāng)時主要應(yīng)用在類似于沃爾瑪這種全球具有供應(yīng)鏈的、具有商品的物流的這樣的大型商業(yè)集團(tuán)，為他們的商品的物流過程的監(jiān)控和管理而使用。 2020 年的時候，歐洲也出臺了一個叫《物聯(lián)網(wǎng) 2020》的報告，在這個報告里面也分析了未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展的各種階段，以及在不同階段中的一些應(yīng)用。 三、物聯(lián)網(wǎng)涉及的主要信息技術(shù) 第一講的第三個內(nèi)容，物聯(lián)網(wǎng)這里面涉及到大量的信息技術(shù)，這里我們只挑其中幾個主要的給大家簡單介紹一下。 電子標(biāo)簽技術(shù)也分為很多種類型，具體類型大家可以參照我們的教材，我就不做仔細(xì)講解了。傳感器大家可能知道，它能夠感受被測量的一些物體，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用的一些數(shù)字信號的一些裝置，傳感器本身是日常不變的，家里有 家里小孩子量的體溫表，這就是一個傳感器，它里邊按照體溫能夠顯示一定的數(shù)字，還有很多人家里有老人可能會有電子血壓儀，像這都屬于傳感器。在這個過程之中，還有信息的一些處理和應(yīng)用，這個是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。還有 3G，3G 網(wǎng)是我們所說的 GDMA，這里面的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置很多，這里面就不細(xì)講。 除此之外，還有一個是大規(guī)模數(shù)據(jù)和大規(guī)模計算的技術(shù)，這個也是信息技術(shù)。在這個前提之下，大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的技術(shù)就變得非常地迫切。當(dāng)時， MIT 做了 AutoID 這個項(xiàng)目，它是應(yīng) 用在物流領(lǐng)域，用來自動監(jiān)控商品的流動。 第三個，身份識別，類似于我們現(xiàn)在身份證，現(xiàn)在這里面都加入了 IC 芯片，還有在防偽、資產(chǎn)管理、交通、食品，食品大家比較關(guān)注食品安全，包括植物性的、動物的，從它的生產(chǎn)過程，從它的流通過程加入 物聯(lián)網(wǎng)的話都能夠進(jìn)行監(jiān)控。其實(shí)在種植業(yè)也應(yīng)用非常廣泛，當(dāng)然，需要有精細(xì)化的能源，需要用到物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，如果你粗放型的生產(chǎn)的話，當(dāng)然也沒什么用。 這里邊有一個例子，有可能大家聽說過，浙江大學(xué)的學(xué)生曾經(jīng)做過一件在外界看來很噱頭的一件事 情，他們實(shí)驗(yàn)室的一個飲水機(jī)會自動地發(fā)微博，這件事情，很多人看完這個新聞以后會覺得這是一個噱頭，浙江大學(xué)的學(xué)生真是沒事干，整天搞這些沒有意義的東西，但是在我們對物聯(lián)網(wǎng)感興趣，或者說還有點(diǎn)研究的人看來，這不是噱頭，這很有意義。如果說你家的空調(diào)會自 動地告訴你，我現(xiàn)在制冷效果不好了，你應(yīng)該給我換氟利昂了，你應(yīng)該給我清洗了，這樣一來的話，你會發(fā)現(xiàn)你的家庭生活、家居會變得更加地智能，這也是物聯(lián)網(wǎng)的一個很重要的應(yīng)用。 可以在人的身上安裝不同的傳感器，對人的健康的一些參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，然后再把這些數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)傳到相應(yīng)的醫(yī)療保健中心、社區(qū)醫(yī)院或者是醫(yī)院，這樣的話就可以做有針對性的、重點(diǎn)的監(jiān)護(hù)。 第五個，在平安城市建設(shè)上，這個可能大家都很清楚，部署在大街小巷的各種監(jiān)控的探頭，這里面能夠?yàn)樯鐣伟矂?chuàng)造安全的城市生活環(huán)境起到重要作用。當(dāng)然也不用悲觀，我們只能說讓它做得越來越好，要一次性解決這個問題還是很難的。 當(dāng)然，我們目前也有人的智能跟機(jī)器智能結(jié)合的，比方說，我們現(xiàn)在有一個，在杭州已經(jīng)有了，公交車到站，大家可以看到，像快速公交，你在站臺上看的時候，它會不斷地在顯示信息，下一輛車距離這里還有多少 遠(yuǎn)，還需要幾分鐘能到站，這些信息是怎么得來的？怎么計算出來的？怎么定位的？這里面都有物聯(lián)網(wǎng)在其中起著作用。像物聯(lián)網(wǎng)，從溫總理在無錫講過之后，所謂的“感知中國”，無錫的一個中心，從中央政府到各層政府都對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)非常重視，浙江省也把物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)作為了“十二五”期間的一個戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分， 這個是在宏觀政策方面的一個引導(dǎo)，這對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展來講是個好的機(jī)會。 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展面臨一個比較好的機(jī)遇，但也是存在很多的挑戰(zhàn)。還有，很重要，這里面的一些安全管理的規(guī)范和一些配套的政策、法規(guī)，物聯(lián)網(wǎng)將來作為一個產(chǎn)業(yè)發(fā)展所面臨的一些重大的挑戰(zhàn)。 一、什么是云計算 什么是云計算？大家可以看到報紙、新聞，最近云計算非常熱門，但云計算跟我們個人有什么關(guān)系嗎？我問幾個問題，大家使用過網(wǎng)盤嗎？有沒有誰開過網(wǎng)店？你會利用互聯(lián)網(wǎng)的搜索引擎來查找信息嗎？比方說百度、谷歌，你使用過華數(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻點(diǎn)播嗎？如果你用過的話，你會感覺當(dāng)你使用這些功能的時候，計算機(jī)的后臺是怎么來為你服務(wù)的？當(dāng)眾多的人同時來使用這項(xiàng)功 能的時候，提供這個服務(wù)的公司，它是來如何來提供這些資源、提供這些設(shè)備、軟件、網(wǎng)絡(luò)的呢？這后面都蘊(yùn)含著云計算的概念。起初是賣書的，現(xiàn)在它也開辟出一個叫“云計算”的服務(wù)，當(dāng)大家有信息需要存儲的時候可以租用它的存儲資源，當(dāng)你的公司需要部署一個網(wǎng)站，你可以找它，可以租用它的服務(wù)器，這個現(xiàn)在已經(jīng)成為亞馬遜公司非常重要的一項(xiàng)服務(wù)內(nèi)容，這是云計算。 什么是云計算呢？我們給它一個簡單的定義，它是指由多臺服務(wù)器所組成的一個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，能夠在遠(yuǎn)程的位置為用戶提供所需要的服務(wù)，當(dāng)然這個服務(wù)主要是計算跟存儲。 二、為什么需要云計算 為什么會產(chǎn)生云計算呢？我們要了解一下計算機(jī)的大規(guī)模計算的發(fā)展歷史。 網(wǎng)格計算這個詞比較專業(yè)，是大部分的專業(yè)人士在使用的，一般公眾很少接觸到。 為什么我們會需要云計算？無論是個人也好，還是企業(yè)用戶也好，在使用計算機(jī)的時候都有一個特征，他的需求是這樣波形的 ，在有的時候需要很多，有的時候需要很少。云計算最初提出來的時候，它最大的賣點(diǎn)，云計算服務(wù)的使用者可以按需使用資源，當(dāng)然也是按需付費(fèi)，這是我們?yōu)槭裁葱枰朴嬎悖驗(yàn)榇嬖谶@樣一個需求跟供應(yīng)的成本的關(guān)系。當(dāng)時，我們現(xiàn)在非常赫赫有名的公司 —— 蘋果公司，也開始做電腦了，它做電腦就叫個人電腦，當(dāng)時 IBM 對它們不屑一顧，個人需要使用電腦嗎？好像完全沒有必要，這么強(qiáng)大的設(shè)備 ，放在家里。 隨著個人計算機(jī)的普及和計算使用的范圍的擴(kuò)展，這個時候變成分布式的。把這個概念引入到我們的計算機(jī)領(lǐng)域來，大家想想看，當(dāng)我有需要存儲信息 ，就像你今天拍了幾張照片，我要放到電腦里去，什么時候我還要拿出來看一下，我要去打印出來，是不是也可以用電一樣，我只要有個計算機(jī)，我把它開起來以后，把照片導(dǎo)入到計算機(jī)，它會自動幫我存儲到某個地方，當(dāng)我需要的時候能夠自動取下來，現(xiàn)在個人電腦存這些東西都沒問題，都如果這個數(shù)量很大呢？如果你是出去拍很多的視頻呢？高清的呢？那你個人電腦用起來就沒那么快了，你的存儲量，你的計算能力可能都不夠了，這個時候能不能像電一樣，它是放在互聯(lián)網(wǎng)中的，你不知道的某個地方，當(dāng)你需要的時候你就可以用，把電網(wǎng)的這樣一個啟示、方法用到計算機(jī) 領(lǐng)域里面來。這再提一下，我們在前面的概念和前面這兩講里面會涉及到一些技術(shù)問題。 第二類，“私有云”，它是為某個客戶單獨(dú)使用而建的，因而提供對數(shù)據(jù)的安全性、服務(wù)資料都要能夠進(jìn)行有效的控制，這個客戶就可以擁有在這些計算機(jī)有關(guān)的設(shè)備，并且可以控制這個設(shè)備上，這個設(shè)備如何使用，可以運(yùn)行哪些程序，這種也有。 從云計算系統(tǒng)，它能夠提供的服務(wù)的層次來看的話，可以分成三層。 第二類叫平臺即服務(wù)，這個平臺跟我講的基礎(chǔ)設(shè)施是有區(qū)別的，平臺，它包含了運(yùn)行在物理的服務(wù) 器上的一些系統(tǒng)化的軟件。怎么用它呢？它自己買好服務(wù)器，把軟件系統(tǒng)全部裝好，然后你只要到它那兒去注冊一個帳號，你就可以把財務(wù)系統(tǒng)的東西都導(dǎo)入到它那里，它幫你做賬， 你自己做，但所有的數(shù)據(jù)都在它那兒，你要做什么報表，它的軟件會幫你產(chǎn)生，你不需要去買它的軟件，你就去租它這個軟件，專業(yè)上叫租它這個軟件服務(wù)，這就使得很多小企業(yè)方便了，你不用去買服務(wù)器，也不用去買財務(wù)軟件就可以管理自己的財務(wù)了，這是叫軟件即服務(wù)。我先講第一個，叫 資源虛擬化。這里資源可以包含幾方面：一個是計算資源， CPU、內(nèi)存，你不能說你 CPU 就兩個 G 的主頻，你還分給兩個人說，每個人給你兩個G，這是做不到的，你物理資源就不能滿足，但可以說我可以分給兩 個人，每個人說我提供一個 1G 的 CPU 給你， 1G+1G=2G。 第三個技術(shù)，相對比較專業(yè)一點(diǎn)，叫分布式計算。大家知道，信息不是存在你自己的電腦里的時候你怎么相信這是安全的，我記得最早的時候，我聽過一個報告是李開復(fù)講的，李開 復(fù)當(dāng)時還在微軟還是谷歌，記得不是特別清楚了，他快要辭職的時候，一年以后他就辭職自己出來干了，他就講了一個安全性的問題，信息存儲在我們自己的電腦上，你認(rèn)為就安全嗎？他所舉的例子并不比把數(shù)據(jù)存放在一個云計算的存儲中心更安全，因?yàn)槲覀儌€人電腦的防護(hù)能力跟一些大型數(shù)據(jù)中心相比還是有很大差距的。第一個谷歌，它的搜索引擎是建立在分布于 200 多個地點(diǎn)、超過 100 萬臺服務(wù)器的支撐之上，這些設(shè)施的數(shù)量正在迅猛增長。 亞馬遜同時還為美國有一個報紙叫《紐約時報》，提供云計算服務(wù)。 第二服務(wù)，跟那個一樣，也是叫存儲服務(wù)，存儲服務(wù)的話，它有一個叫開放式存儲，這是針對個人用戶，大量的圖片、音頻、視頻，還有其他的一些文檔資料的存儲，這里面是多少？這里它沒有明確標(biāo)價，但有一個它明確標(biāo)