對話于戈——物聯(lián)網(wǎng):讓生活更神奇
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■專家檔案
于戈,東北大學計算機軟件研究所所長,信息科學與工程學院副院長;首席教授,博士生導師;國務院學位委員會學科評議組成員,國家自然科學基金委員會專家評審組成員,中國計算機學會監(jiān)事、中國計算機學會數(shù)據(jù)庫專業(yè)委員會副主任。發(fā)表論文122篇,出版專著3部,譯著2部。近年來,主要從事分布式數(shù)據(jù)管理、嵌入式軟件、 RFID、傳感器網(wǎng)絡與物聯(lián)網(wǎng)技術的研發(fā)。
□您是否有過這樣的聯(lián)想:把生活中的重要物品上網(wǎng),使它們的實際狀態(tài)為遠離它們的主人所知,甚至物品本身能進行自動控制和處理。今天,這種情況已不再是腦海中的想象,現(xiàn)實中完全有可能實現(xiàn),這就是物聯(lián)網(wǎng)。
□物聯(lián)網(wǎng)把我們的生活擬人化了,在這個物物相聯(lián)的世界中,物品能夠彼此進行“交流”,而無須人的干預。因此物聯(lián)網(wǎng)一旦發(fā)展起來,將給我們的生活帶來更多的神奇,有望成為我國搶占新一代信息技術制高點的橋頭堡,成為提振經(jīng)濟發(fā)展的引擎……
物聯(lián)網(wǎng)不是科技狂想,而是又一場科技革命,其發(fā)展已步入全面登場階段
遼寧日報:2009年“物聯(lián)網(wǎng)”迅速升溫,成為大眾概念,被認為是繼計算機和互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮,受到了更多的關注,那么它是怎么一下子熱起來的呢?
于戈:物聯(lián)網(wǎng)這個概念,是在2005年11月國際電信聯(lián)盟發(fā)布的《互聯(lián)網(wǎng)報告2005:物聯(lián)網(wǎng)》報告中正式得以確定的,但直到2009年才真正為世人所重視。我想直接原因在于它不但得到業(yè)內(nèi)廣泛認同,而且有多個國家領導人公開強調它的重要性,包括溫家寶總理對我國“物聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展的多次指示及美國總統(tǒng)奧巴馬對 “智慧地球”設想的積極回應,這都直接引領了公眾對物聯(lián)網(wǎng)的認知。而它被重視的深層次機遇則是各國在尋找新的經(jīng)濟增長方式和增長點的過程中不約而同意識到的。大家知道,每一次經(jīng)濟上的危機都會催生一些新技術、新概念、新領域,以此來激活產(chǎn)業(yè)、開拓市場。在我國,經(jīng)濟結構的調整、經(jīng)濟增長方式的轉變已成為目前的重中之重,而物聯(lián)網(wǎng)在這個時候“被聚焦”,就是因為其有著巨大的發(fā)展空間,將會深刻地改變我們的生產(chǎn)和生活,促進多個產(chǎn)業(yè)發(fā)展。同時也是其自身發(fā)展到了可以“全面登場”的階段。
遼寧日報:“其自身發(fā)展到了可以‘登場’的階段”,如何理解?莫非以前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展得還不成熟?
于戈:物聯(lián)網(wǎng)技術基礎是無線射頻識別(RFID)和無線傳感網(wǎng)。大家都知道無線電波,無線射頻識別是利用無線電波對帶有電子標簽的物品進行自動識別,比如大家熟悉的小區(qū)的門禁系統(tǒng),另外還廣泛應用到了物流跟蹤、商品防偽、自動收費等領域。傳感網(wǎng)是借助于傳感設備,如光電感應器、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)等手段測量環(huán)境中的溫度、濕度、噪聲、光強、氣壓、污染成分,還有就是移動物體的大小、速度和方向、狀態(tài)等多種物理、化學、生物現(xiàn)象,然后通過無線網(wǎng)絡將這些信息收集和傳輸?shù)街醒胄畔⑻幚硐到y(tǒng)作進一步的處理。傳感網(wǎng)的研發(fā)已經(jīng)有多個年頭,有了一些初步的應用,最典型的有氣象監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測,但由于應用規(guī)模不大,形成的局域網(wǎng)絡系統(tǒng)只是一個個信息“孤島”,也不具有開放性,遠遠達不到“物聯(lián)網(wǎng)”的要求。隨著應用的不斷深入、技術不斷成熟,人們就想,能不能改變傳感網(wǎng)以 “節(jié)點”(可理解為被設置在不同位置的傳感器)為中心的狀態(tài)為以“物”為中心——給萬物都裝上傳感器,然后與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)連接,讓人們可以更直接地去控制和管理這些事物,甚至實現(xiàn)物的自我管理。于是,大規(guī)模建設這種覆蓋極廣的物物相聯(lián)網(wǎng)絡在2009年由IBM公司提出,得到各國政府重視,很快為世人關注。
遼寧日報:物聯(lián)網(wǎng)就是將物與物連接起來,形成網(wǎng)絡,是這樣嗎?那么它是如何實現(xiàn)連接的,應如何更確切地理解物聯(lián)網(wǎng)?
于戈:物物相聯(lián)只是物聯(lián)網(wǎng)一種狀態(tài)的描述。就其基本過程來說,就是一個物體被安上一種電子芯片,通過這個芯片可以主動或者被動地感知這個物體的實際狀態(tài),形成數(shù)據(jù),并自動傳到網(wǎng)絡上的中央信息處理系統(tǒng)中,進而或讓管理者了解、控制和利用,或由系統(tǒng)直接“指示”物品做出相應的反應,實現(xiàn)物品的自動控制和信息互聯(lián)、互助、互動及交流、共享。我們說一定區(qū)域內(nèi)的若干物品組成的網(wǎng)絡可以稱為物聯(lián)網(wǎng),但很明顯,世界上所有物品或者盡可能多的物品被聯(lián)網(wǎng)而形成真正意義上的物聯(lián)網(wǎng),正如我們大家每天使用的可將全球計算機都聯(lián)在一起的互聯(lián)網(wǎng)一樣。
遼寧日報:看來,物體被感知是首要一步,這個芯片就是最關鍵的東西嗎?
于戈:是的,這種嵌入式的計算機芯片,可以完成對物品實際功能和狀態(tài)的采集并向網(wǎng)絡進行無線傳輸,其本身具有感知、計算和通信三種功能。它之所以能完成這樣的任務,是因為它相當于一個帶有傳感設備和無線網(wǎng)卡的超微型計算機。比如,在一個無人看守的保鮮倉庫內(nèi),需要恒定的室溫,但白天和夜晚的溫差會影響室溫,那么在若干貨架上加一些傳感芯片,自動識別和感知室溫的高低,然后把數(shù)據(jù)發(fā)送到中央控制系統(tǒng),系統(tǒng)可以自動進行處理,“命令”某個位置的某臺空調機何時關何時開,是開冷風還是熱風。再比如說,你的汽車,被安上一種電子芯片,專門感知某一配件的運轉情況,如發(fā)動機、剎車系統(tǒng)等,一旦出現(xiàn)某種不理想狀況,作為車主人也好、汽車維修部門也好,其電腦或手機會直接收到來自物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)出的提醒信息,大大提高了安全系數(shù)。
安上傳感芯片等裝置,物品就有了“神經(jīng)系統(tǒng)和大腦”,成為有“智慧”的物了
遼寧日報:給人的感覺就是物品可以自己管理自己、有了智能,怪不得美國提出了“智慧地球”的概念。
于戈:是的,具有自動識別和感知功能的電子芯片被安裝在物品上,物品就相當于有了“五官”,有了感知能力,再加上芯片本身和中央信息處理系統(tǒng)的信息收發(fā)、處理功能,相當于給物品裝上了神經(jīng)系統(tǒng)和大腦,成為有“智慧”的物了。在物聯(lián)網(wǎng)時代,傳感設備猶如無數(shù)雙“銳眼”,將裝有電子芯片的物品盡收眼底,中央信息處理系統(tǒng)則通過數(shù)據(jù)庫、智能處理等技術,對整個物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的人員、設備、物品和基礎設施實施實時的運算、控制和管理,這個物品目前在哪里,處于何種環(huán)境和狀態(tài),甚至它應該怎樣動作,全在掌控之中,達到“智慧”的狀態(tài)。
遼寧日報:溫家寶總理強調發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)要掌握核心技術,那么物聯(lián)網(wǎng)的構建過程中哪些屬于核心技術?
于戈:首先,滿足專門應用的無線射頻識別技術、新型傳感器技術、無線通信技術、高性能嵌入式技術、智能信息處理技術都是我們應該努力掌握的核心技術;再有電子芯片要做得很小,能方便地嵌入到物品中,能耗也要小,因此,制造電子芯片和傳感器的微納米技術也是核心技術之一。這些技術目前從整體上來說已基本成熟,但在高精尖方面還有很多難題需要攻克。
遼寧日報:目前網(wǎng)絡有那么大的“容量”來容納所有物品的信息嗎?
于戈:從長遠來看,上網(wǎng)的物品會更多、更細致,目前的網(wǎng)絡和計算機從容量和效率來講肯定滿足不了要求。有希望的是,按照計算機業(yè)界著名的“摩爾定律”,計算機的處理能力、網(wǎng)絡的傳輸速度、存儲設備的容量大約每18個月翻一番。目前快速發(fā)展的云計算技術,包括計算機集群系統(tǒng)、海量存儲系統(tǒng)都在為建立強大的物聯(lián)網(wǎng)提供技術保證。
遼寧日報:如果有了物聯(lián)網(wǎng),那目前的互聯(lián)網(wǎng)該何去何從?物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)有沖突嗎?
于戈:目前的互聯(lián)網(wǎng)是人為數(shù)據(jù)包括文字、圖片、視頻等的互聯(lián)與共享,實現(xiàn)了人與人的全面交流,但總的看來,它還是一個虛擬的世界,但有物聯(lián)網(wǎng)加入就不一樣了,它所反映的都是現(xiàn)實世界中實實在在的物及實際狀態(tài) (也有人認為這個物也應該包括虛擬的物),它是連接真實世界的網(wǎng)絡。
物聯(lián)網(wǎng)成為未來互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分,未來互聯(lián)網(wǎng)也因此被稱作新一代互聯(lián)網(wǎng)。屆時,物聯(lián)網(wǎng)和目前互聯(lián)網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)業(yè)務可以有交叉融合的部分,可以有各自獨立的領域。比如在終端應用方面,你可以利用手機、PC等終端來登錄網(wǎng)絡,既可以聊天、看新聞,又可以上物聯(lián)網(wǎng)來對自己的物品進行管理,當然,登錄物聯(lián)網(wǎng)并不等于說你可以看到世界上所有的物品。在物聯(lián)網(wǎng)中,因為物品是真實的,會更加重視信息安全和隱私保密的問題。
遼寧日報:物聯(lián)網(wǎng)讓更多的物品上網(wǎng)、有了智能,這確實是令人期待的,它是否會涉及所有行業(yè)和生產(chǎn)生活領域?
于戈:物聯(lián)網(wǎng)具有廣闊的行業(yè)應用需求,在不久的將來,將給人們的生活方式帶來革命性的變化。城市公共安全、公共衛(wèi)生、安全生產(chǎn)、智能交通、貨運物流、智能家居、環(huán)境監(jiān)控、醫(yī)療服務等領域將成為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用的重點領域。我們來看看物聯(lián)網(wǎng)被美國提出來時的情景,2009年1月,在奧巴馬與美國工商業(yè)領袖的一次 “圓桌會議”上,IBM首席執(zhí)行官提出把感應器嵌入到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中,并且被普遍連接,形成所謂“物聯(lián)網(wǎng)”。所以說,上述這些與公共利益最為密切的有形設施,應該是構建物聯(lián)網(wǎng)的最首要部分。既然所有的物品理論上都可以“上網(wǎng)”、智能化,那么讓何種物品上網(wǎng)、發(fā)揮什么作用,就要根據(jù)實際的需要來設計完成了,擴展空間和應用空間都是很大的。
遼寧日報:您再給舉一個應用的例子,讓我們對物聯(lián)網(wǎng)有個更形象的認識。
于戈:比如每家每戶都用的電表、水表、煤氣表及供暖的熱量表,如果這些“表”被安上電子芯片,用來感知使用量,再傳給網(wǎng)絡,經(jīng)過分析處理后,既可以讀出使用量,免去了專人上門查表,還可以直接將用量數(shù)發(fā)送到你的手機里,提示你該繳費了;另外,煤氣表還可以安裝感應煤氣泄漏的芯片,一旦發(fā)現(xiàn)泄漏,及時通知網(wǎng)絡,再以最快、最適合的方式提醒你,保證了安全。我們說“物”聯(lián)網(wǎng),但人體本身也可以成為物聯(lián)網(wǎng)中的一員。比如把傳感芯片植入患者的體內(nèi),對患者的病情、器官功能進行監(jiān)測,醫(yī)生和患者都可以通過網(wǎng)絡及時了解病情狀況,及時救治,這也為遠程醫(yī)療提供了更多的便利。
誰忽視了物聯(lián)網(wǎng),誰就可能失去話語權,身陷被動
遼寧日報:物聯(lián)網(wǎng)一旦發(fā)展起來,涉及到如此多的行業(yè),有著廣泛的應用前景,其本身又是由多項高科技技術組成的,這對經(jīng)濟的發(fā)展、對產(chǎn)業(yè)調整的促進作用一定是相當巨大的吧?
于戈:是的,這也是其重大意義所在。正像你所說的,物聯(lián)網(wǎng)本身的技術涉及無線電、傳感、儀表、計算機軟件,通信、自動化控制、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡傳輸、材料技術等眾多學科和領域,這些學科在物聯(lián)網(wǎng)的“催促”下得以研發(fā)和攻關,這本身就是技術快速提高的過程,加快了我國自主創(chuàng)新的步伐。同時,物聯(lián)網(wǎng)給眾多行業(yè)帶來了設備自動化程度的提高和更高效的管理,必然會形成技術改造和重組、產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代,促進各行業(yè)的發(fā)展,形成一個巨大的產(chǎn)業(yè)鏈。比如,現(xiàn)在我們都離不開以手機為代表的無線通信,那么如果我們用手機或掌上電腦能夠對家中的物品進行管理,通信行業(yè)將獲得更廣闊的發(fā)展空間。再如,我們國家剛成立工業(yè)和信息化部,工業(yè)和信息由一個部委管,說明更加重視兩者的緊密聯(lián)系,用信息化帶動工業(yè)化成為一個重要目標,那么,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展就可以使信息化和工業(yè)化高度融合,裝備的數(shù)字化使工業(yè)生產(chǎn)更加有序和自動化。從國際角度來看,我們經(jīng)濟、政治、文化、軍事的發(fā)展及社會生活,對于網(wǎng)絡的依賴性是越來越高了,美國的“智慧地球”的提法其實就是將網(wǎng)絡空間升級到一個更高的層次,如果我們忽視這個升級過程,那么,我們各方面的發(fā)展可能會失去話語權,處于被動的狀態(tài),這是很不利的,所以我們必須重視物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。
遼寧日報:我國物聯(lián)網(wǎng)技術和構建水平與美國等發(fā)達國家是否有差距?目前發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的主要問題、障礙是什么?
于戈:我國早在 1999年便啟動了傳感網(wǎng)研究,與美國處在同一起跑線上,某些技術的研發(fā)水平處于世界前列,但國外在一些具體的技術和應用上有許多值得我們學習借鑒的地方。目前需要解決的,在技術方面,比如說各種嵌入式傳感芯片的開發(fā)、大范圍應用的傳感技術、面向應用的信息處理過程都有待于進一步提高。還有成本問題,電子芯片的成本太高,會限制其推廣。
再如標準問題,物聯(lián)網(wǎng)的終極目標是形成覆蓋全球物體互聯(lián)的理想狀態(tài),但要達到這個目標,需要將這些分散的局域網(wǎng)以統(tǒng)一的標準進行連接。而這些標準中最重要的就是數(shù)據(jù)傳輸標準和協(xié)議,以及不同系統(tǒng)平臺間的兼容性,現(xiàn)在這個標準還沒有,因為標準不統(tǒng)一,就像語言不通,無法“對話”,就無法形成統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)。
遼寧日報:您認為我國加快物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要途徑應該是什么?或者說應在哪些方面加把勁?
于戈:物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展首先要技術過硬,技術和硬件不過關,構建物聯(lián)網(wǎng)就成為空中樓閣,就會出現(xiàn)這樣、那樣的問題,所以要加大研發(fā)力度,自主創(chuàng)新,占領高新技術的制高點;物聯(lián)網(wǎng)作為新興事物,政府要有足夠的重視,明確其新的發(fā)展方向,出臺各項政策進行扶植,同時產(chǎn)業(yè)部門要盡快完善各種標準,注重培育市場,讓需求驅動產(chǎn)業(yè)發(fā)展,結合各大行業(yè),為其發(fā)展提供更大的空間,讓物聯(lián)網(wǎng)走進百姓生活。
遼寧日報:您覺得形成較完善的、統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)還需要多長時間?
于戈:這個不好預測,但是不會太遙遠。形成完善的、統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)一般要經(jīng)歷技術研發(fā)階段、小規(guī)模實驗和應用階段、全面推廣階段,目前我國物聯(lián)網(wǎng)還處于一個起步階段,只有少量專門的應用項目,因此還有很長的路要走,在共同需求下保持平和的心態(tài),促進其又好又快地發(fā)展。
遼寧日報:謝謝您的介紹,使我們對物聯(lián)網(wǎng)有了一個新的認識,我們期待著物聯(lián)網(wǎng)的全面推進。
■延伸
中國擁有話語權
2009年10月 24日,在第四屆中國民營科技企業(yè)博覽會上,中國第一顆物聯(lián)網(wǎng)的中國芯——“唐芯一號”芯片研制成功,中國已經(jīng)攻克了物聯(lián)網(wǎng)的核心技術。“唐芯一號”芯片是一顆2.4G超低功耗射頻可編程片上系統(tǒng)PSoC,可以滿足各種條件下無線傳感網(wǎng)、無線個域網(wǎng)、有源RFID等物聯(lián)網(wǎng)應用的特殊需要,為我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了基礎。
“與計算機、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)不同,中國在‘物聯(lián)網(wǎng)’領域享有國際話語權!”中科院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所副所長、中科院無錫高新微納傳感網(wǎng)工程中心主任劉海濤自豪地說。
在“物聯(lián)網(wǎng)”這個全新產(chǎn)業(yè)中,我國的技術研發(fā)水平處于世界前列,具有重大的影響力。在世界傳感網(wǎng)領域,中國與德國、美國、韓國一起,成為國際標準制定的主導國。
業(yè)內(nèi)專家表示,掌握“物聯(lián)網(wǎng)”的世界話語權,不僅僅體現(xiàn)在技術領先,更在于我國是世界上少數(shù)能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的國家之一。這使我國在信息技術領域迎頭趕上甚至占領產(chǎn)業(yè)價值鏈的高端成為可能。



