《物联网》丨NOTES

本书讲了什么

物联网的真正价值在哪里?有哪些不可不知的核心技术?未来的机遇和挑战都有哪些?作者以其丰富的调研经验和实战经验详细介绍了物联网以及基于物联网的超乎想象的未来。

作者什么来头

Samuel Greengard,商业与科技类作家,美国新闻记者与作家协会前主席,《连线》杂志、《信息方略》杂志撰稿人。早期从个人计算机与互联网着手研究物联网,多年来专注工业互联网以及机器与机器间的交流。

第一章 改变一切的互联网

当万物连上互联网

连接到互联网的“物体”不再只有计算机和智能手机,还包括停车计时器、恒温器、健康监测器、健身设备、交通摄像头、轮胎、道路、锁具、环境传感器等,甚至牲畜和树木。这些功能呈指数级增长,因为不同的数字技术相互交叉,软硬件价格不断下滑,持续的连通性变得更快速更可靠,且开发者正在努力将设备、应用、平台等更好地进行整合。

不管是独立使用还是联合使用,这些设备都为各个行业和消费者提供了新的特征和全新的能力。例如,调节恒温器、开灯关灯及为前门锁设定临时密码—都能通过在城市另一端或地球另一端的智能手机实现。而且,这种技术通过社交媒体、众包、地理位置信息、及最终的大数据和分析学为以一种全新的能够激发人们兴趣的方式对数据加以利用提供了机会。后者综合运用了现在庞大且不断增长的数据集/*更多接入互联网的设备提供了更多的数据,如何利用和管理这些数据值得深思*/

全新框架:从IoT、IoH到IoE

世界上存在两种基本类型的联网物体:物理性第一和数字化第一。前者包含除非在被增强或控制情况下,否则通常不会产生或传播数字数据的物体和程序,而属于数字化第一这个范畴

的物体和程序能够产生数据并将其传播出去发挥更多作用,它们通常本身就具有这种能力或者被精心设计成具有这种能力。

工业互联网,其核心是装备了传感器从而变“聪明”的机器。这些设备常常成为物联网的管道工程或信息技术基础。例如,工业机械或者货车可以向物联网传送数据。这些数据也可以与其他数据结合进一步提升性能和整体价值。在工业互联网内,通信通常通过三种方式进行:M2M(机器对机器)、HZM(人对机器),以及M2S(机器对智能手机)或其他设备,如平板电脑。

物联网如此强大是因为它将物理性第一的物品彼此相连并连接到数字化第一的设备,包括电脑和软件应用。这就使得这些设备能够在团组或多点的基础上进行互动和实时分享数据—一般是通过云计算。另外,当这些机器与使用各种计算设备的人—特别是IoH(人联网)—相连的时候,一个全新的概念框架就诞生了。

这一切的总和就构成了IoE—这是由互联网公司思科系统公司创造的一个术语。它代表了一种演化程度更高、更加先进的状态—物理世界和数字世界混合构成一个统一的空间。随着越来越多的功能相互连接、交错,这种人类一机器浑然一体的世界所具有的价位就被释放出来了。

能够对思想进行限制的只有人类的想象力和创造力。因为物联网仍然处于发展初期,还有大量技术和工程难题需要克服,包括为移动设备研发更好更持久的电池、制造更小的设备及将更多传感器安装到已有的智能手机和其他设备之中等。现在,任何传感器,不管是物理的还是虚拟的,都可以变成数据源。而且所有这些信息在收集到之后都能被加以分析。因此,机遇无限。

危机四伏的互联网

强占视频摄像机的黑客可能只会让人心生恐惧,但通过编程使车辆刹车失灵或者使人体内的心脏起搏器停止运行就会产生致命的危害了。要使物联网设备和连通性向前发展,工程师必须解决一系列问题。一些领域令人极为忧虑,例如工业机械、卫生保健和交通,因为这些领域一旦出现问题,人们的生命、健康和福利就会受到威肋。

颠覆世界的物联网

互联网的广度和深度将超越人类输入和交互能力。以IP为基础的数字科技与我们的日常生活交织,云计算、移动应用、众包、社交媒体和大数据在影响人类行为和界定人类互动方面发挥着越来越重要的作用。随着物联网被人们接受并深入到我们的生活之中,它必定会进一步重新定义从医疗保健、零售业到娱乐和政治等所有方面。我们将身穿连接到互联网的衣服,驾驶智能到足以总是选择最快路径的汽车。虽然不可能预测到具体的过程及最终的结果,很明显人类与机器之间的界限将继续变得模糊。

第二章 移动、云及数字化工具开启的互联世界

移动塑造未来

目前,除了传感器、软件和电池的现有技术限制之外,思想只受限于创造力和想象力。但是,即使是这些界限也正在随着新的研究进展和突破而快速地消失。

移动技术如何改变一切

联网设备的一个特征是它们会持续不断地报告使用情况、运行行为、状态及其他信息。它们会产生大量可供分析并可以作为采取行动的依据的数据。将人类输入和机器输入联合起来,影响力就会变得更大。从社会媒体中获取数据、使用众包技术及利用传感器所收集信息、的能力带来了全新的问题和可能性。借助自动化、准则、分析学和人工智能,我们就能够更加深刻地理解周围的世界。

不同技术与移动性的交叉—包括云计算、社交媒体和大数据—提高了影响力。最终一种技术

会协助其他的技术,而当这些技术联合起来,一个更为强大和更具延伸性的平台就诞生了。使物联网发挥作用就意味着不仅要理解设备彼此相连的方式,还要清楚网络及整个生态系统是如何改变数据流并创造价值的。

畅享云服务

Fitbit功能的显著之处并不在于这种能够详细全面测量和记录活动的技术,而在于Fitbit的服务与应用构成的生态系统。这种生态系统最终会生成一幅相当精确的运动全景图,记录了个人在全天所进行的活动,包括从运动到饮食习惯,从营养到睡眠等。计算机从一系列设备和应用中读取所有数据,将数据编入算法,实时发送详细的结果和分析。如果没有移动技术、云计算和联网系统,这一切就不可能实现。用户能得到的就是一个个彼此隔绝的数据孤岛。

大数据=大成效

大数据指的是围绕着收集、存储和使用由结构化数据(存在于数据库中)和非结构化数据(不存在于数据库中)产生的数据集,通常表现为消息流、文本文档、照片、视频图像、音频文件和社交媒体。大数据有三个基本构成,即`3V:量(volume)、速(velocity)和样(variety)。“量”指的是数据的数量,“速”指的是数据产生和得到利用的速度,而“样”指的是现在存在的数据的多样性。

第三章 工业互联网

一种新模型的形成

物联网的核心是工业互联网。它提供了支撑联网机器和数据的基础设施,指机器与实现物联网的传感器、软件和通信系统的整合。工业互联网统筹了诸如大数据、机器学习和机器对机器等领域中的技术和工序。IBM将其描述成智慧的地球,而思科系统简单地称之为物联网。

随着创造价值的新方式的出现,基于目前基本上为静态信息架构的商业模式将面临挑战。如果顾客的购物偏好在特定地点能被实时感知到,动态定价就有可能提高顾客做出购买决定的可能性。理解一种产品使用的频率或强度可以提供更多种选择—例如有些产品可能更适合按使用次数收费而不是进行直接售卖。在制造工序中设置一批传感器就能实现更精确的控制,提高效率。而且,当运行环境时刻处于监控之下以防范风险或以便人们能够采取纠正措施避免损害时,风险和成本都能降低:能够利用这些功能的企业就比那些没有利用这些功能的竞争对手更能获益。

大数据,大力量

数据科学家创造了“完全信息价值" 一词,其中心意思是指以某种产生深刻洞察力的方式统筹数据点、集合和分析的能力。例如,天气预报需要进行非常详细和精微的数据收集,然后将相关数据联网,最后通过复杂算法分析这些数据。从理论上讲,如果科学家能够正确使用合适的系统和软件并具有充足的计算能力,他们就能进行100%精确的天气预报。但存在着太多变量和限制因素以至于人们难以完全的理解所有复杂的事件。

因此,数据科学家并没有期望建立完美的模型,而是专注于利用大数据和分析学建立最理想的模型。这些模型中包含了预测型数据分析,其目标是在某个事件发生之前对其进行辨识或埋解。例如,这可能帮助银行弄清楚顾客什么时候将会改变习惯或者辨识出考虑购买一部新车但是还没有开始采取购买行动的顾客。

传感优势

传感器是工业互联网的核心。今天,数据输入点及联网系统的清单中加入了许多新的事物,例如地理定位和全球定位系统设备、条形码扫描器、温度计、气压计、湿度计、振动传感器、压力传感器、陀螺仪、磁力仪、相机、音视频监视器等。不过,传感器收集到数据后,还需要计算机、储存系统和软件对数据进行管理和分析。联网系统—经常依赖应用程序编程接口在需要数据的时间和地点通过应用程序或者为应用程序提供数据(这些小型组件连接起不同的设备和软件,定义了互动行为及数据交换如何发生)—使对事物的后端处理成为可能,例如数据挖掘、面部识别。

可预测的信息通路正发生着变化:物理世界本身正成为一种信息系统。这些网络生产了大量流向计算机的可供分析的数据。当物体既能感知环境又能进行交流时,它们就成为理解复杂性并对其快速反应的工具。所有这一切所具有的革命性意义就是这些物理信息系统现在开始得到有效利用,而且其中一些甚至在大部分情况下无须人类干预就能运行。

互联世界改变一切

许多重要的功能都产生于工业互联网,而且这些功能要素在组织机构使用这种科技时一经常相互重叠。其中包括:位置感知、增强型态势感知(环境分析)、基于传感器的决策分析学、自动化及控制。

第四章 消费类设备智能化

/*全是废话*/

第五章 物联网应用

联网设备和系统

物联网面临的障碍不仅局限于技术标准方面。另外一项令人望而生畏的困难就事关将遗留系统、机械和大量工业系统提升到现有技术标准所需要的金钱、时间和资源。升级、改进或彻底拆除重建可能需要数载甚至数十载的时间才能完成。公司经常是在系统到了生命周期末期或者有很强的投资回报机会的时候才将其替换掉,而不是在一项新科技出现的时候。

当然,消费者偏好、技术能力和商业环境都会发生变化。早期采用者可能会从联网环境中获取某些益处—少数可能获得绝对竞争优势,但是第一批采用者也面临着走进死胡同或在以后改用其他系统产生额外支出等风险。随着环境逐渐成熟,价格下降以及企业和消费者证明技术的可行性,最终就会到达一个临界点,之后技术会得到更加普遍的应用。

制造更好的传感器

传感器可以说是物联网的眼睛、耳朵、鼻子和手指。今天的微电子技术甚至比最为精细的模拟和机械设备都能测量更多的事物,而且测量结果要精确得多。它们能够在单个微芯片上集成多种功能,依靠通用二进制码实时发送和接收数据。此外,将它们与大量的传感器连接或将它们制作成机器就能帮助我们加深对物理世界中不同因素和系统间的交互关系的认识。简而言之,这项技术将我们雄赳赳气昂昂地带到了前人尚未踏入过的领域。

可靠性至关重要

研发故障保险系统,尤其是在运输和安全等领域至关重要。不同种类数字技术的聚合产生了仅在数年前还无法想象的可能性,同时也带来了更多的变数、挑战和危险。处于物联网核心位置的是机器和人类之问持续而可靠的沟通。

为使物联网产生可靠且可预测的结果,在保持关键数据安全的基础上,建立像市区的公路一样使数据能够流通的路径是非常重要的。当一种系统或通信协议不能发挥作用时,“车辆”在这种情况下是数据,可以绕路而行。这就意味着要在设备中嵌入多种通信系统,在连接可用之前在设备中离线缓存数据,同时与允许数据在互联网接入无法实现时也可以流动的对等设备功能相融合/*影响可靠性的还有功耗*/

物联网:开放的前沿领域

跟互联网一样,物联网能通过联网物体和没备这些共用纽带将技术、工具、系统和方式统一在一起。这要通过结合经济可承受性、简单设置、功能性、高效的能源管理、高度适应性和定制性、与遗留硬件和软件系统及其他联网没备的一体化以及有效的安全和隐私保护等才能实现。

第五章 联网世界的现实与影响

未来已来

物联网至少会带来关于安全、隐私以及我们如何适应数字化生活等新的挑战和问题。它将必然会在社会成员问引发新的争辩和争论观点,同时也提出关于数字化富人与数字化穷人的更深层次问题。另外,物联网将要求制定新的法律以及重要而且持续不断的社会观念改变。

发挥人为因素的作用

自动化系统越可靠有效,操作人员就越可能从心理上“关机”而依赖自动化系统,而随着自动化系统越来越复杂,发生事故或灾祸的概率可能降低,但是系统失灵的严重性常常会增大。设计人员经常做出假设或依据不完全信息采取行动,他们就是无法预测系统将被如何使用以及未预料到的时间和后果如何出现。

数字鸿沟

数字鸿沟的关注点在于对经济和社会不平等的潜在影响。从基本层面看,那些可以利用数据、信息和知识的人更容易获益,而缺乏数字化工具(互联网)的人就可能更加缺乏在教育、工作等各方面的机会。按照这种思路,互联网拉大了这些差距。在物联网时代,利害更进一步地扩大了。尽管联网冰箱自动生成购物清单或传感器控制灯光系统不会使一个人的生活成功或毁灭,但是技术进步最终可能将未联网的人们更远地抛在技术发展曲线的后面。一些人可能得不到掌控个人生活的基本工具和功能,或不得不更加努力以挣得还不错的工资。这种数字化差别就像在农业耕作中用锄头与用联合收割机的区别。

向下流动的道路

新技术将不断地取代现有的工作和从业人员。美联社在2013年进行的综合分析发现:大部分工作将会一去不复返,而且数百万个岗位也可能会消失和减少。这些工作并非只是转移到了中国和其他发展中国家,而且它们也并非全是工厂内的工作,越来越多的工作正从服务业消失,而有2/3的人在这个行业工作……它们正在被技术毁掉。

美联社的报道令人担忧之处在于,它发现新的行业和技术没有按照过去的速率或按照历史规律创造出新的工作。更确切地说,美联社报道指出,当前社会中存在着一种常见的论调:发达国家可能将会面临连续多年的中产阶级高失业率、社会不和谐、政见分裂、生活水平降低和希望破灭。

安全和隐私的担忧

在设备中嵌入耐用的界面和控制器会带来更多便利,但也使其曝于攻击之下。然而,如果不能管理设备,那么在故障或黑客攻击出现并造成严重后果之前就可能无法检测到问题。因此,设计师、工程师和制造商必须找到新的创新性的方法解决安全问题。他们必须在一种安全框架下创造系统,否则就面临着与其他公司和公众疏远的风险。

新法律框架出现

互联网和数字技术在世界范围内给法律体系带来了巨大变化。对知识产权、版权商标、诽谤、犯罪和网络间谍等各种不同领域内的权利、义务和资源方面有着越来越多而且经常是有争议性的关注点。除了需要研究包括从网上合同和用户协议到监督和隐私保护度在内的一切之外,还存在现实和管理方面的问题需要解决。随着全球化以及互联的物联网世界的出现,社会和法律体系需要监管快速发展且深刻地改变着众多事物的技术框架。最终的挑战是在风险和保护制度与基本权利和自由之间寻找平衡。

第七章 联网的未来

技术新前沿

物联网不仅可以定位物品并利用它们感知周围环境或者完成自动化任务,它还是是一种监控、测量和理解世界永恒运动及人类活动的方式。窥探物体之间、人与人之间和其他事物之间的空间的能力具有与理解事物本身一样深刻的意义。物联网生成的数据将提供关于物理关系、人类行为甚至地球和宇宙物理学方面的真知灼见。对机械、人和环境的实时监控将会建立起一种对变化的情况和关系做出反应的模型,以更快、更好和更智能的方式。

前瞻性思维

越来越多的设备将拥有它们自己的通信模式以及“社交网络”,它们会利用其进行信息交流和汇总并实现自主控制和激活。人类将生活在这样一个世界中:所有的决策都由一套主动的协作设备制定,这是大势所趋。互联网将变得更加普遍,却更加不明显。在一定程度上,它将融合到我们一切行为的背景之中。

毫无疑问,找到以人性化的方式进行连接和互动的途径,将在未来25年甚至更久的时间里成为一种挑战。越来越多的研究显示,社会中程度越来越高的抑郁和不满一部分归咎于人际接触和联系的减少。随着我们拥抱更多技术以及数量更多、范围更大的互联和自动化系统,我们面临的挑战将是在我们对更好的新事物的渴望与我们的基本情绪和现实需求之间获取平衡。最终不管我们拥有多少设备和机器以及我们如何互联,我们始终是人。是否有机器人或系统具有与人类相当的复杂性和思维,至少在可预见的未来,是值得怀疑的。

与设备为伍

现实中,物联网可能出现在两个端点之间的某个位置。一方面,它会带来许多无聊没用的很快便会消失的设备,另一方面,它也会带来具有高度实用性的系统和解决方案从而改善生活质量。它会在某些方面把事物变得更简单、更安全,而在另外的方面变得更难懂、更具挑战性。与工业时代的过渡一样,它会取代工人并废弃掉一些工作,但也带来新的高技能岗位。互联世界将为一些社会成员,尤其是年龄大的人—造成巨大压力,但也会激发具他人的兴趣。与任何技术—印刷机、电话、汽车和计算机的出现一样,物联网也将会带来不计其数的胜者和败者。

只有时间才能最终揭晓这些答案,让我们知道互联世界是否真的就等于更美好的世界。

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