【正文】 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層能夠為用戶提供豐富多彩的業(yè)務(wù)體驗，然而，如何合理、高效地處理從網(wǎng)絡(luò)層傳來的海量數(shù)據(jù)，并從中提取有效信息，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層要解決的一個關(guān)鍵問題。下面將對應(yīng)用層的 M2M、用于處理海量數(shù)據(jù)的云計算等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行簡單介紹。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 1． M2M M2M是 MachinetoMachine(機(jī)器對機(jī)器 )的縮寫，根據(jù)不同應(yīng)用場景，往往也被解釋 為 MantoMachine(人對機(jī)器 )、 MachinetoMan(機(jī)器對人 )、 MobiletoMachine(移動網(wǎng)絡(luò)對機(jī)器 )、 MachinetoMobile(機(jī)器對移動網(wǎng)絡(luò) )。 Machine一般特指人造的機(jī)器設(shè)備，而物聯(lián)網(wǎng) (Inter of Things)中的 Things則是指更抽象的物體，范圍更廣。例如，樹木和動物屬于 Things，可以被感知、被標(biāo)記，屬于物聯(lián)網(wǎng)的研究范疇，但它們不是 Machine，不是人為事物；冰箱則屬于 Machine，同時也是一種 Things。所以，M2M可以看做是物聯(lián)網(wǎng)的子集或應(yīng)用。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) M2M是現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)普遍的應(yīng)用形式，是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的第一步。 M2M業(yè)務(wù)現(xiàn)階段通過結(jié)合通信技術(shù)、自動控制技術(shù)和軟件智能處理技術(shù)，實現(xiàn)對機(jī)器設(shè)備信息的自動獲取和自動控制。這個階段通信的對象主要是機(jī)器設(shè)備，尚未擴(kuò)展到任何物品，在通信過程中，也以使用離散的終端節(jié)點為主。并且， M2M的平臺也不等于物聯(lián)網(wǎng)運營的平臺，它只解決了物與物的通信，解決不了物聯(lián)網(wǎng)智能化的應(yīng)用。所以，隨著軟件的發(fā)展，特別是應(yīng)用軟件和中間件軟件的發(fā)展， M2M平臺可以逐漸過渡到物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用平臺上。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) M2M將多種不同類型的通信技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，將數(shù)據(jù)從一臺終端傳送到另一臺終端，也就是機(jī)器與機(jī)器的對話。 M2M技術(shù)綜合了數(shù)據(jù)采集、 GPS、遠(yuǎn)程監(jiān)控、電信、工業(yè)控制等技術(shù)，可以在安全監(jiān)測、自動抄表、機(jī)械服務(wù)、維修業(yè)務(wù)、自動售貨機(jī)、公共交通系統(tǒng)、車隊管理、工業(yè)流程自動化、電動機(jī)械、城市信息化等環(huán)境中運行并提供廣泛的應(yīng)用和解決方案。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) M2M技術(shù)的目標(biāo)就是使所有機(jī)器設(shè)備都具備聯(lián)網(wǎng)和通信能力，其核心理念就是網(wǎng)絡(luò)一切 (Network Everything)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的設(shè)備具有了通信和聯(lián)網(wǎng)能力，網(wǎng)絡(luò)一切逐步變?yōu)楝F(xiàn)實。 M2M技術(shù)具有非常重要的意義，有著廣闊的市場和應(yīng)用，會推動社會生產(chǎn)方式和生活方式的新一輪變革。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 2．云計算 云計算 (Cloud Computing)是分布式計算 (Distributed Computing)、并行計算 (Parallel Computing)和網(wǎng)格計算 (Grid Computing)的發(fā)展，或者說是這些計算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實現(xiàn)。云計算通過共享基礎(chǔ)資源 (硬件、平臺、軟件 )的方法，將巨大的系統(tǒng)池連接在一起以提供各種 IT服務(wù)，這樣企業(yè)與個人用戶無需再投入昂貴的硬件購置成本，只需要通過互聯(lián)網(wǎng)來租賃計算力等資源。用戶可以在多種場合，利用各類終端，通過互聯(lián)網(wǎng)接入云計算平臺來共享資源。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 云計算涵蓋的業(yè)務(wù)范圍一般有狹義和廣義之分。狹義云計算指 IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的資源 (硬件、平臺、軟件 )。提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”。“云”中的資源在使用者看來是可以無限擴(kuò)展的，并且可以隨時獲取、按需使用、隨時擴(kuò)展、按使用付費。這種特性經(jīng)常被稱為像水電一樣使用的 IT基礎(chǔ)設(shè)施。廣義云計算指服務(wù)的交付和使用模式，通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的服務(wù)。這種服務(wù)可以是與 IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以使用任意其他的服務(wù)。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 云計算具有強(qiáng)大的處理能力、存儲能力、帶寬和極高的性價比，可以有效用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和業(yè)務(wù)，也是應(yīng)用層能提供眾多服務(wù)的基礎(chǔ)。它可以為各種不同的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供統(tǒng)一的服務(wù)交付平臺，可以為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供海量的計算和存儲資源，還可以提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲格式和數(shù)據(jù)處理方法。利用云計算可大大簡化應(yīng)用的交付過程，降低交付成本，并能提高處理效率。同時，物聯(lián)網(wǎng)也將成為云計算最大的用戶，促使云計算取得更大的商業(yè)成功。第 10章將對云計算進(jìn)行詳細(xì)介紹。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 3．人工智能 人工智能 (Artificial Intelligence)是探索、研究使各種機(jī)器模擬人的某些思維過程和智能行為 (如學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等 )，使人類的智能得以物化與延伸的一門學(xué)科。目前對人工智能的定義大多可劃分為四類，即機(jī)器“像人一樣思考”、“像人一樣行動”、“理性地思考”和“理性地行動”。人工智能企圖了解智能的實質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以與人類智能相似的方式作出反應(yīng)的智能機(jī)器。該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。目前主要的方法有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化計算和粒度計算三種。在物聯(lián)網(wǎng)中，人工智能技術(shù)主要負(fù)責(zé)分析物品所承載的信息內(nèi)容，從而實現(xiàn)計算機(jī)自動處理。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 人工智能技術(shù)的優(yōu)點在于：大大改善操作者作業(yè)環(huán)境，減輕工作強(qiáng)度；提高作業(yè)質(zhì)量和工作效率；一些危險場合或重點施工應(yīng)用得到解決；環(huán)保、節(jié)能；提高機(jī)器的自動化程度及智能化水平；提高設(shè)備的可靠性，降低維護(hù)成本；實現(xiàn)故障診斷的智能化等。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 4．?dāng)?shù)據(jù)挖掘 數(shù)據(jù)挖掘 (Data Mining)是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的及隨機(jī)的實際應(yīng)用數(shù)據(jù)中，挖掘出隱含的、未知的、對決策有潛在價值的數(shù)據(jù)的過程。數(shù)據(jù)挖掘主要基于人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別、統(tǒng)計學(xué)、數(shù)據(jù)庫、可視化技術(shù)等，高度自動化地分析數(shù)據(jù)，做出歸納性的推理。它一般分為描述型數(shù)據(jù)挖掘和預(yù)測型數(shù)據(jù)挖掘兩種。描述型數(shù)據(jù)挖掘包括數(shù)據(jù)總結(jié)、聚類及關(guān)聯(lián)分析等；預(yù)測型數(shù)據(jù)挖掘包括分類、回歸及時間序列分析等。數(shù)據(jù)挖掘通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析、綜合、歸納和推理，揭示事件間的相互關(guān)系，預(yù)測未來的發(fā)展趨勢，為決策者提供決策依據(jù)。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 在物聯(lián)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)挖掘只是一個代表性概念，它是一些能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)“智能化”、“智慧化”的分析技術(shù)和應(yīng)用的統(tǒng)稱。細(xì)分起來，包括數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)倉庫 (Data Warehousing)、決策支持 (Decision Support)、商業(yè)智能(Business Intelligence)、報表 (Reporting)、 ETL(數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換和清洗等 )、在線數(shù)據(jù)分析、平衡計分卡 (Balanced Scoreboard)等技術(shù)和應(yīng)用。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 5．中間件 中間件是為了實現(xiàn)每個小的應(yīng)用環(huán)境或系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化以及它們之間的通信，在后臺應(yīng)用軟件和讀寫器之間設(shè)置的一個通用的平臺和接口。在許多物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中，經(jīng)常把中間件單獨劃分為一層，位于感知層與網(wǎng)絡(luò)層或網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層之間。本書參照當(dāng)前比較通用的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，將中間件劃分到應(yīng)用層。在物聯(lián)網(wǎng)中，中間件作為其軟件部分，有著舉足輕重的地位。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 物聯(lián)網(wǎng)中間件是在物聯(lián)網(wǎng)中采用中間件技術(shù)，以實現(xiàn)多個系統(tǒng)或多種技術(shù)之間的資源共享，最終組成一個資源豐富、功能強(qiáng)大的服務(wù)系統(tǒng)，最大限度地發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的作用。具體來說，物聯(lián)網(wǎng)中間件的主要作用在于將實體對象轉(zhuǎn)換為信息環(huán)境下的虛擬對象，因此數(shù)據(jù)處理是中間件最重要的功能。同時，中間件具有數(shù)據(jù)的搜集、過濾、整合與傳遞等特性，以便將正確的對象信息傳到后端的應(yīng)用系統(tǒng)。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 目前主流的中間件包括 ASPIRE和 Hydra。 ASPIRE旨在將RFID應(yīng)用滲透到中小型企業(yè)。為了達(dá)到這樣的目的，ASPIRE完全改變了現(xiàn)有的 RFID應(yīng)用開發(fā)模式，它引入并推進(jìn)一種完全開放的中間件，同時完全有能力支持原有模式中核心部分的開發(fā)。 ASPIRE的解決辦法是完全開源和免版權(quán)費用，這大大降低了總的開發(fā)成本。 Hydra中間件特別方便實現(xiàn)環(huán)境感知行為和在資源受限設(shè)備中處理數(shù)據(jù)的持久性問題。 Hydra項目的第一個產(chǎn)品是為了開發(fā)基于面向服務(wù)結(jié)構(gòu)的中間件，第二個產(chǎn)品是為了能基于 Hydra中間件生產(chǎn)出可以簡化開發(fā)過程的工具，即供開發(fā)者使用的軟件或者設(shè)備開發(fā)套件。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 物聯(lián)網(wǎng)中間件的實現(xiàn)依托于中間件關(guān)鍵技術(shù)的支持，這些關(guān)鍵技術(shù)包括 Web服務(wù)、嵌入式 Web、 Semantic Web技術(shù)、上下文感知技術(shù)、嵌入式設(shè)備及 Web of Things等。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)已成為目前 IT業(yè)的新興領(lǐng)域，引發(fā)了相當(dāng)熱烈的研究和探討。不同的視角對物聯(lián)網(wǎng)概念的看法不同，所涉及的關(guān)鍵技術(shù)也不相同?？梢源_定的是，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涵蓋了從信息獲取、傳輸、存儲、處理直至應(yīng)用的全過程，在材料、器件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)各個方面都要有所創(chuàng)新才能促進(jìn)其發(fā)展。國際電信聯(lián)盟報告提出，物聯(lián)網(wǎng)主要需要四項關(guān)鍵性應(yīng)用技術(shù)： 標(biāo)簽物品的 RFID技術(shù) 、 感知事物的傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(Sensor Technologies)、 思考事物的智能技術(shù) (Smart Technologies)和 微縮事物的納米技術(shù) (Nanotechnology)。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 顯然這是側(cè)重了物聯(lián)網(wǎng)的末梢網(wǎng)絡(luò)。歐盟《物聯(lián)網(wǎng)研究路線圖》將物聯(lián)網(wǎng)研究劃分為十個層面：感知， ID發(fā)布機(jī)制與識別；物聯(lián)網(wǎng)宏觀架構(gòu)；通信 (OSI參考模型的物理層與數(shù)據(jù)鏈路層 )；組網(wǎng) (OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層 )；軟件平臺、中間件 (OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層以上各層 )；硬件；情報提煉；搜索引擎；能源管理；安全。當(dāng)然，這些都是物聯(lián)網(wǎng)研究的內(nèi)容，但對于實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)而言，這種劃分略顯重點不夠突出。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 通過對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的三個層次 (感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層 )的功能、關(guān)鍵技術(shù)及內(nèi)涵分析，可以將實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)歸納為感知技術(shù) (包括 RFID、新型傳感器、智能化傳感網(wǎng)節(jié)點技術(shù)等 )、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) (包括傳感網(wǎng)技術(shù)、核心承載網(wǎng)通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等 )、數(shù)據(jù)融合與智能技術(shù) (包括數(shù)據(jù)融合與處理、海量數(shù)據(jù)智能控制 )、云計算等。 第 2章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 演講完畢，謝謝觀看！