1.1 物联网的起源与发展
或许,物联网的概念最早来源于比尔·盖茨在1995年出版的《未来之路》一书,但当时的传感器、无线网络及其他硬件能力非常有限,物联网只是作为一个模糊的概念而存在,并未引起更多的重视。
“物联网”这一名词产生于20世纪90年代,是由美国学者Kevin Ashton在研究RFID(射频识别)技术时提出的。最初的需求来源于一款脱销的口红,当时希望解决的问题是:
“有没有一种技术可以从仓储到物流,再到货架,全流程追踪商品呢?”
于是,Kevin Ashton 和他的同事在MIT成立“自动识别中心”,并逐步向世界传播物联网的概念。该中心现在已经成为全球领先的研究供应链自动识别与追踪的实验室。当时的物联网被定义为:通过射频识别设备、传感器等信息识别装置将所有物品中所蕴含的数据共享至互联网,进而实现智能识别和管理的一种网络。当时的物联网主要指基于RFID技术的物物互联网络。但随着技术和应用的发展,物联网的内涵发生了很大的变化。
在物联网发展的前十几年,发展路径大致为从RFID发展到传感器网络,再向万物互联的泛在网络靠近,如图1-1所示。
图1-1 物联网的发展路径
1.1.1 国际组织对物联网的关注
早在2005年,国际电信联盟(ITU)在信息社会世界峰会(WSIS)上确定了“物联网”的概念,并指出——信息与通信技术的目标已经从满足人与人之间的沟通,发展到实现人与物、物与物之间的连接和通信。我们在信息与通信技术的世界里获得了一个新的沟通维度,可将任何时间、任何地点、连接任何人,扩展到连接任何物品——万物互联,从而造就了物联网。在随后的几年里,欧盟、韩国等先后推出了各自的物联网行动计划,这标志着物联网相关技术和产业布局已经在全球展开。
W3C也在2009年成立了语义传感器网络孵化器工作组(SSN-XG)。该工作组的任务主要是开发描述传感器的对象,制定面向传感器网络应用的语义标记语言,并通过传感器技术的应用,凸显传感器技术和语义Web技术相结合的巨大优势与现实意义。
2015年,W3C设立了WoT(Web of Things)兴趣组,开始研究物联网的应用层语义,之后成立了WoT工作组。WoT兴趣组负责对WoT标准进行测试评估以及对外合作,WoT工作组研究制定基于Web的物联网相关标准和技术。W3C WoT旨在在现有的物联网平台基础上定义一个基于Web 的互操作层,通过使用统一的数据模型表达服务的元数据和语义信息,实现语义的互操作性,并避免物联网上层解决方案的碎片化。目前,W3C WoT兴趣组已与多个物联网标准组织开展合作,包括OCF(开放互联基金会)、oneM2M、GSMA、IETF、IRTF、IIC(工业互联网联盟)等。
2016年,国际组织3GPP颁布了窄带物联网(NB-IoT)技术协议,这意味着NB-IoT将进入规模化商用阶段;同年,车联网(V2X)第一版标准也制定完成;同年7月,ITU-T的第13研究组在ITU-T Y.2060建议书中描述了国际电信联盟批准的物联网的定义:
物联网是信息社会的一个全球基础设施,它基于现有和未来可互操作的信息与通信技术,通过物理的和虚拟的物物相联,提供更好的服务。
1.1.2 国际社会对物联网的关注
对于物联网来说,2009年是重要的里程碑。在北京举办的“物联网与企业环境中欧研讨会”上,欧盟委员会信息和社会媒体司RFID部门的负责人洛伦特·费德里克斯(Lorent Ferderix)博士给出了欧盟对物联网的定义:
物联网是一个动态的全球网络基础设施,它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力。其中,物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口,并与信息网络无缝整合。物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一起构成未来的互联网。
同样在2009年,IBM的首席执行官首次提出“智慧地球”这一概念。该概念旨在将传感器嵌入并装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等基础设施中,并处理传感器获取的数据以达到智慧状态。IBM建议当时的美国政府投资新一代的智慧型基础设施。不少美国人认为,“智慧地球”战略与当年的“信息高速公路”战略有许多相似之处,同样被认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。
欧盟在2015年重构物联网创新联盟(AIOTI),在2016年组建物联网创新平台(IoT-EPI),希望构建一个蓬勃发展的、可持续的欧洲物联网生态系统,最大限度地利用公共平台、信息共享等发展机遇。同时,欧盟通过“地平线2020”计划在物联网领域投入近2亿欧元,建设连接智能对象的物联网平台,推动物联网集成和平台研究创新,希望构建大规模开环物联网生态体系。
美国于2012年发布了“先进制造伙伴”计划,旨在推动物联网产业的发展。2014年,成立了工业互联网联盟,以集合整个工业互联网的生态链,合力推动物联网产业发展。2016年,全球著名的美国网络解决方案供应商Cisco收购物联网初创公司Jasper。
《2016-2045年新兴科技趋势——领先预测综合报告(2016年4月)》是美国2016年公布的一份报告。该报告认为,到2045年,将会有超过1 000亿台设备与网络连接,包括移动手机、可穿戴设备、医疗器械、电器、工业传感器、监控摄像头、汽车、服装等。这些设备的智能化管理将使检测、管理和维修等工作实现全自动化,不再需要人力。
1.1.3 我国对物联网的关注
2010年的《政府工作报告》中不但提及了物联网,还给出了相关的定义:
物联网指通过信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,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。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。
我国在“十二五”的开局之年——2011 年,发布了《物联网“十二五”发展规划》和《物联网白皮书(2011年)》,且专注于物联网的国际标准化,参与制定了《物联网概述》等多个标准;2016年,在无锡举办了世界物联网博览会,同年颁布了《智能制造发展规划(2016-2020年)》。
随着政府利好政策的发布及先进技术的不断发展,中国物联网市场的收益由2016年的9120亿元快速增长至2021年的29232亿元,年复合增长率为26.2%,从2021年至2026年,物联网行业将进一步按年复合增长率13.3%增长,2022年达到市场规模约34757亿元。总体来看,物联网是世界信息产业第三次浪潮。当前,全球物联网核心技术不断发展,标准体系快速构建,产业体系处于建立和完善的过程中。未来几年,全球物联网市场规模也将快速增长。
纵观整个发展过程,物联网的发展大事件如图1-2所示。
自2017年开始,AIoT的概念开始涌现,被认为是传统行业升级改造的最佳路径。同时,物联网被看作信息技术领域一次重大的发展和变革机遇,基于物联网的应用将为解决现代社会问题做出极大的贡献。
图1-2 物联网发展大事件(截至2016年)