物联网,信息数字化
前面既然讨论了数字化的必要性以及什么是数字化,接下来我们就要讲讲具体的数字化过程。
首先我们来看现实物理世界信息的数字化,即如何将物体的具体状态信息数字化,这项技术我们称之为“物联网”。
物联网场景最早出现在比尔·盖茨1995年出版的《未来之路》一书中,书中讲到客人佩戴的电子别针可以让灯光、音乐等随客人一起移动,这些其实都是物联网技术。受限于当时互联网技术水平,书里的场景被当作科幻小说,仅仅停留在设想阶段。
“物联网”这一概念最早则是由美国麻省理工的自动识别实验室提出,是指使用RFID(无线射频技术)等信息传感设备将无线射频技术与互联网连接起来。
那时的物联网只是指连接,时至2022年,物联网早已变成“连接+AI”的新形式,从智能家居到智能电网,物联网被应用于国民经济的各个领域。
2010年,我国在政府工作报告中定义物联网为:“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,进行信息交换与通信,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。”
从这一定义可以看出物联网包含四层含义。
第一,物品通过传感器或执行器连入信息网络,这些传感器可以使用RFID或其他相关技术,但它们都有唯一ID,在数字世界中它们具有唯一可识别性,它们的数据就代表着所连接物体的状态信息。
第二,物品连入网络的方式是统一的,协议要提前约定,具体无线还是有线连入则不限。
第三,能够实现信息交换、通信的网络是物联网发展的基础。
第四,通过AI对这些接入的信息进行处理并得出信息使用者想要的结论是物联网的终极目标。
通过以上四步,物联网上任何节点的信息可以随时、随地地互相通信。这些物联网上的节点信息,可以是实物,也可是元宇宙中的虚物,虚物之间的通信更容易,因为不需要传感器,直接读取信息数据即可。
另外,从以上论述中我们还不难看出,要全面实现物联网的可靠运作需要三个方面的保障。
一是全面感知,信息的采集与获取,即感知层。目前感知层使用的数据收集方式主要有RFID、WSN[1]、视频采集等,但这些采集设备目前最大的问题是电源供电问题,因为传感器一般体积较小,电池的寿命不足以支撑其长时间的数据收集工作。未来电池技术的革命性突破或许可以为物联网的发展带来新的机会。(https://www.daowen.com)
二是可靠传送,这个可靠包含真实、低延时等关键词,即网络层。目前主要的物联网通信技术包括ZibBee、LoRa、蜂窝移动网络和空间卫星通信网络等。相对而言,ZigBee是一种近距离、低速率、低功耗和低成本的通信方式,当下在物联网领域应用较多,特别是由于它的网络技术特征与WSN网络特征存在很多相似之处,所以有不少研究机构认为它可以作为WSN的无线通信平台。
LoRa是由Semtech公司提供的超长距离、低功耗的物联网解决方案,主要应用于数据量小、功耗低、对移动性要求不高,却有深度覆盖要求的场景。
所谓蜂窝移动网络其实就是运营商网络,包括NB-IoT/eMTC、GSM/CDMA和3G/4G网络,由于专用物联网卡成本的降低,近年来NB-IoT在智能停车、智能路灯等领域也有不少的应用。
相比传统移动网络无法覆盖大范围或特定区域(如沙漠、海洋等),空间卫星通信网络则可以起到较大的作用和较好的效果。
三是智能处理,将海量数据根据实际需要处理成有价值的信息,即应用层,这里面涉及的技术较多,包括算法、算力、云、AI等。基于此,近年来又有人提出了一个新的概念,那就是“AIoT”,即智联网,一看就明白,这个词的意思是“AI+物联网”。
在这个所谓的智联网中,IoT相当于神经网络,既能收集数据又能传递和反馈信息;而AI相当于大脑,它负责推理、计算并下达指令。
这其实已经是元宇宙1.0的雏形了,只不过还少了一些虚拟角色、虚拟场景的参与而已。
可以说,物联网不但是万物数字化的基础,更具有无限广阔的发展前景。据预测,2025年全球物联网系统中的联网设备将达到252亿个,如此庞大的数量又带来一个新问题:如何让这些设备顺畅地交流?
目前,在物联网领域,无论是传感器、通信通路还是智能算法都发展得比较成熟,可以基本满足AIoT的需要,但接入物联网的各个设备之间的“语言”还没有统一。这就像全世界各国的人,虽然科技进步阶段类似,但由于语言不通,沟通交流仍然需要翻译一样。
还好,鸿蒙(HarmonyOS)来了。
鸿蒙系统就是要下决心解决这一问题。鸿蒙采用分布式操作系统,能够为万物互联时代的手机、平板、智慧屏、智能穿戴、智慧座舱以及智能家居等内存从KB到GB级的多种终端提供方便的生态连接接口,同时为消费者提供顺畅、一站式的连接体验。
使用分布式技术,鸿蒙系统能够让多个设备自由组合,每个设备都能互为对方的功能模块,实现能力互助、资源共享,最后在系统层融合成一个超级终端。
这就像组装一台智能机器人,虽然原来它的每一部分都很智能,但由于没有拼起来,所以无法实现整体优势,鸿蒙就是将这些分散在全球各地的智能模块有机地组合在一起,让它们互帮互助,最后实现N+N远大于2N的效果。
从这个意义上来看,作为物联网专用操作系统的鸿蒙在元宇宙时代将会扮演无比重要的角色。