霧里看花物聯(lián)網(wǎng)

    人類(lèi)歷史上經(jīng)歷過(guò)數次重大的技術(shù)革命創(chuàng )新，它帶來(lái)了文明的發(fā)展，但同時(shí)也帶來(lái)了毀滅文明的更有效手段，現在輪到了物聯(lián)網(wǎng)。席卷全球的金融風(fēng)暴過(guò)后，大家把產(chǎn)業(yè)復蘇的希望寄托到它身上，因為，物聯(lián)網(wǎng)被稱(chēng)為是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，世界各國爭相制定發(fā)展戰略。去年11月，物聯(lián)網(wǎng)被確定為中國今后7大戰略性新興產(chǎn)業(yè)之一。

    在中國，有業(yè)內專(zhuān)家預測：“物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將是下一個(gè)萬(wàn)億元級規模的產(chǎn)業(yè)，甚至超過(guò)互聯(lián)網(wǎng)30倍，潛力無(wú)窮。”然而，一個(gè)新的泡沫也在形成之中。一篇科技戰略分析報告中有如下一段分析：“首先，引進(jìn)技術(shù)的便利在一定程度上造成了我國缺乏核心基礎技術(shù)的積累；其次，行政性分權造成的條塊分割，削弱了戰略性新興產(chǎn)業(yè)協(xié)作攻關(guān)的能力；再次，戰略性新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線(xiàn)界定模糊，導致產(chǎn)業(yè)投資一哄而上。”這恰恰就是對目前中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展狀況的描述。

    各地都在爭先恐后地發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)，北京已啟動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)五年規劃：“到2012年，規劃建成首個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應用資源共享服務(wù)、信息交換、傳感信息網(wǎng)絡(luò )、超級計算和云計算中心等共性基礎支撐平臺，完成政府、社會(huì )、企業(yè)三方面幾十個(gè)示范應用園區。”同時(shí)，上海、杭州、成都、南京等市，山東、廣東、河南、東北三省、福建等地政府也表示，將全力進(jìn)軍物聯(lián)網(wǎng)。再以長(cháng)三角為例，不少城市都在試點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)，包括國家級示范基地的無(wú)錫，但都局限在應用領(lǐng)域，如高鐵物聯(lián)網(wǎng)應用等。有些城市并沒(méi)有很好地對物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)行梳理。

    如果大家都一窩蜂而上，那么也極有可能出現一窩蜂而下的結果，現在全國是一片物聯(lián)網(wǎng)熱，一頭是政府熱，各地政府紛紛上馬物聯(lián)網(wǎng)項目；一頭是小企業(yè)熱，趁機出售傳感設備。中國工程院副院長(cháng)鄔賀銓說(shuō)：“在低碳概念的號召下，我國風(fēng)電、光伏等產(chǎn)業(yè)一哄而上，重復建設、產(chǎn)能迅速過(guò)剩。物聯(lián)網(wǎng)是信息化發(fā)展的大勢所趨，但是物聯(lián)網(wǎng)項目的上馬要注意避免重蹈覆轍，避免泡沫化。”

    物聯(lián)網(wǎng)是從英語(yǔ)（Internet of Things，IoT）直譯過(guò)來(lái)的，其譯法通俗、但在科學(xué)上并不準確。表面上，它是把物與物聯(lián)接起來(lái)，是把物接入到原來(lái)的信息互聯(lián)網(wǎng)中。加入到物聯(lián)網(wǎng)的物可分為兩大類(lèi)：僅能提供自身信息的和同時(shí)可以收集其他信息的物，后一類(lèi)就是技術(shù)上所稱(chēng)的“傳感器”?，F在人們所討論的物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)質(zhì)上是把僅能提供自身信息的物及電子科技領(lǐng)域已研究多時(shí)的“傳感網(wǎng)”加入到互聯(lián)網(wǎng)物體，這樣的聯(lián)接使整個(gè)網(wǎng)絡(luò )具備“獲取信息的能力”，從而也就起了質(zhì)的變化，使它在組成結構上增加了成為智能網(wǎng)絡(luò )的條件。

    許多人在談到物聯(lián)網(wǎng)時(shí)都會(huì )狹隘地想到物流行業(yè)的貨物追蹤系統或保安監視報警系統。其實(shí)，這只是兩個(gè)非常普遍的低層次應用案例。真正的意義在于，將傳感器網(wǎng)絡(luò )融合到信息互聯(lián)網(wǎng)，使物聯(lián)網(wǎng)獲得極高的功能與智能潛力。

    基于物聯(lián)網(wǎng)的功能，學(xué)術(shù)界在上世紀末提出過(guò)一個(gè)新概念：“環(huán)境智能”（或曰智能環(huán)境）（Ambient Intelligence ，AmI）。在一個(gè)具備環(huán)境智能的世界，隱藏于物聯(lián)網(wǎng)的各種器件與設備非常協(xié)調地工作著(zhù)，提供信息與智能來(lái)支持并幫助人類(lèi)輕松地生活和完成各種工作。這就是物聯(lián)網(wǎng)的目標。

    要發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)，首先需要明確物聯(lián)網(wǎng)的準確定義。遺憾的是，現在各行業(yè)好像還沒(méi)有統一的認識。

    傳感器網(wǎng)絡(luò )實(shí)現“泛在計算”

    傳感器網(wǎng)絡(luò )是當前國際上備受關(guān)注的、由多學(xué)科高度交叉的新興前沿研究領(lǐng)域。傳感器網(wǎng)絡(luò )綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現代網(wǎng)絡(luò )及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過(guò)各類(lèi)集成化的微型傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)監測、感知和采集各種環(huán)境或監測對象的信息；通過(guò)嵌入式系統對信息進(jìn)行處理，并通過(guò)隨機自組織無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )，以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶(hù)終端，從而真正實(shí)現“泛在計算”的理念。

    傳感器網(wǎng)絡(luò )的研究采用系統發(fā)展模式，因而必須將先進(jìn)微電子技術(shù)、微細加工技術(shù)、系統級芯片SoC(System-on-Chip)設計技術(shù)、納米材料與技術(shù)、現代信息通信技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等融合，以實(shí)現其微型化、集成化、多功能化及系統化、網(wǎng)絡(luò )化，特別是實(shí)現傳感器網(wǎng)絡(luò )特有的超低功耗系統設計。

    傳感器網(wǎng)絡(luò )具有十分廣闊的應用前景，在軍事、國防、工農業(yè)、城市管理、生物醫療、環(huán)境監測、搶險救災、防恐反恐、危險區域遠程控制等許多領(lǐng)域都有重要的科研價(jià)值和巨大實(shí)用價(jià)值，已經(jīng)引起了世界許多國家軍界、學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視，并成為進(jìn)入21世紀以來(lái)公認的新興前沿熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，被認為是將對21世紀產(chǎn)生巨大影響力的技術(shù)之一。這也是為何許多工業(yè)發(fā)達國家將傳感器技術(shù)作為未來(lái)科學(xué)研究與發(fā)展重點(diǎn)的一個(gè)重要原因。

    過(guò)去，互聯(lián)網(wǎng)上的信息是人放上去的，而“物”的加入，特別是傳感器網(wǎng)絡(luò )的加入使得信息來(lái)源一下擴大到非常廣闊的范圍，并且網(wǎng)絡(luò )一經(jīng)建立，信息更新就無(wú)需再依賴(lài)于人，可隨時(shí)反映信息收集對象的歷史及即時(shí)狀況。更重要的是，所有這些信息都是有針對性需求的特定信息，因此就像極高品位的礦藏一樣有價(jià)值。

    “人工智能”再靠近

    從信息到思維再到輸出結果，整個(gè)過(guò)程就是智能。數學(xué)大師萊布尼慈曾大膽預言：“通過(guò)計算可以達到智能。”這種期望，一直在推動(dòng)著(zhù)人類(lèi)的科學(xué)探索歷程。我們可以造出人工智能嗎？

    上個(gè)世紀五十年代中期，科學(xué)家發(fā)明了第一代真空管計算機，緊接著(zhù)在五十年代末期，科學(xué)家們發(fā)明了第二代晶體管計算機，在六十年代中期又發(fā)明了第三代集成電路計算機，六十年代末期有了第四代的大規模集成電路計算機。

    1981年10月，日本率先開(kāi)始研制“智能計算機”，并于1982年4月制訂了為期10年的“第五代計算機技術(shù)開(kāi)發(fā)計劃”，總投資為1000億日元。

    按照設想，第五代計算機是為適應未來(lái)社會(huì )信息化的要求而提出的，與前四代計算機有著(zhù)本質(zhì)區別，堪稱(chēng)計算機發(fā)展史上的一次重要變革。該“智能計算機”將信息采集、存儲、處理、通信同人工智能結合在一起，主要面向知識處理，具有形式化推理、聯(lián)想和理解的能力，能夠幫助人們進(jìn)行判斷、決策、開(kāi)拓未知領(lǐng)域和獲取新的知識。

    第四代及之前的電子計算機雖然已具有一些相當幼稚的“智能”，但它不能進(jìn)行聯(lián)想（即根據某一信息，從記憶中取出其他有關(guān)信息的功能）、推論（針對所給的信息，利用已記憶的信息對未知問(wèn)題進(jìn)行推理得出結論的功能）、學(xué)習（對新問(wèn)題的內容高度靈活地加以運用并進(jìn)行記憶的功能）等人類(lèi)頭腦最普通的思維活動(dòng)，也不能真正聽(tīng)懂人的說(shuō)話(huà)，讀懂人的文章。

    第五代計算機的研究領(lǐng)域主要包括人工智能、系統結構、軟件工程和支援設備以及對社會(huì )的影響等。日本通產(chǎn)省全力支持了該項計劃，組織富士通、NEC、日立、東芝、松下、夏普等8大著(zhù)名企業(yè)配合首席科學(xué)家淵一博的研究所共同開(kāi)發(fā)。然而到1992年，因最終沒(méi)能突破關(guān)鍵性的技術(shù)難題，無(wú)法實(shí)現自然語(yǔ)言人機對話(huà)、程序自動(dòng)生成等目標，導致該計劃最后階段研究的流產(chǎn)。

    應該說(shuō)，“五代機”計劃不能算做完全失敗，它在前兩個(gè)階段基本上達到了預期目標。1992年6月，日本展示了它研制的五代機原型試制機，由64臺處理器實(shí)現了并行處理，已初步具備類(lèi)似人左腦的先進(jìn)功能，可以對蛋白質(zhì)進(jìn)行高精度分析，已經(jīng)在基因研究中發(fā)揮出作用。1992年，日本重新開(kāi)始實(shí)施“現實(shí)世界計算機”計劃，接著(zhù)研制具有類(lèi)似于人類(lèi)右腦功能的計算機。

    對人類(lèi)思維認知的研究從來(lái)都是科學(xué)界的熱點(diǎn)，目前，人們主要從三個(gè)方面來(lái)研究思維科學(xué)：“邏輯思維”（左腦）、“形象思維”（右腦），以及“頓悟”（靈感）。人工智能的研究，從最初“基于法則推理”的簡(jiǎn)單專(zhuān)家系統開(kāi)始，已經(jīng)進(jìn)入到運用人腦結構及運行仿生學(xué)的“人工智能神經(jīng)系統”，正朝著(zhù)真正的人工智能逼近。

    與第五代計算機不同，物聯(lián)網(wǎng)超出了單計算機的范圍，從量變走向了質(zhì)變。云計算給它提供了巨大的計算能力，互聯(lián)網(wǎng)給它提供了海量的信息，傳感網(wǎng)給了它“主動(dòng)”收集所需信息的能力——傳感器網(wǎng)絡(luò )中具有計算能力的各個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，就能夠模仿人腦神經(jīng)系統的神經(jīng)元，提供經(jīng)過(guò)智能加工的信息給整個(gè)大智能系統，進(jìn)行更深層次的綜合加工利用。

    因此，物聯(lián)網(wǎng)使我們進(jìn)一步靠近人工智能。從事物聯(lián)網(wǎng)研究的人，都應當對思維科學(xué)有所熟悉，才能夠充分認識到從物聯(lián)網(wǎng)到智能網(wǎng)的潛力，才能夠引導自己的思路，從而得出創(chuàng )新性的成果。