以下为中国工程院副院长邬贺铨在联盟活动上的演讲实录:
各位领导,各位专家,早上好。我的报告题目是“物联网的技术与挑战”。先讲两个方面的问题,一个是物联网的技术,一个是物联网的挑战。
先说一下关于物联网的技术,关于物联网,刚才丁司长说了,可能有不同的概念,我这里引用的是欧盟的一个定义。欧盟定义说,物联网是未来互联网的一部分,能够被定义为区域标准和交互通信协议,具有自配置能力的动态全球网络设施。那么关键是后边一句话,在物联网内,物理和虚拟的“物件”是具有身份的,物理属性,拟人化、使用智能接口,并且无缝综合地吸收网络里,另外我们国家的政府工作报告中,关于物联网的在政府报告的附注里头有一个定义,就说物联网是通过信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息的交换和通讯,以实现智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理的网络,它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。这个定义写的起来不错,但是它稍微绝对化了一点,把物联网跟互联网联系在一起,实际上只要跟通讯网络连在一起就可以了。
物联网的组成,关键是三个部分,第一部分,有被感知的对象和感知的单元,这是一个信息获取的范围。中间两个层次是个通信网络,实现信息的传递,那么如果到此为止,你收集的信息太多了,可能也是垃圾信息,因此需要上层的进行信息的决策,智能处理。那么物联网必须含有三个层次,我们现在北京很多很多的摄像头,应该说及时获取的有,现是摄像头传到一个监控中心,那么传输也有,可是这个监控中心,只是一个大屏幕,靠人去看的,还到不了信息处理,也不能够智能处理,所以那个还不能说完全实现了物联网的所有功能。在北京的同志都知道,你们每天上街,只要你出门,每天至少被摄像头拍了八次以上,这些都有,但是真的要处理的,必须要信息智能处理,这才是物联网跟一般的,我们单纯的传感器的区别。
物联网的工作原理,我们举个例子,一个飞机撒了很多传感器,那么这个传感器平时可能是休眠,但需要工作的时候,把它叫醒,一旦叫醒以后呢,各自执行各自的任务,看你是不同的传感器了,温度的、压力的、辐射的、位移的、图像的、声音的,那么它们根据测试它们这个感知的量。那么传感器本身功率都比较小,因此只有个别传感器才能直接连到网关,大部分传感器都是通过接力的,一个一个传感器接力过去,那么这样传过去。在接力过程中,经过又要很多传感器,中间很多传感器可能坏了,还有说能量不足,它可能就不能工作,这个时候,这个网络就要绕开这个不好的传感器,再继续整个接力。也就是说传感器网本身它需要一定的智能,需要识别谁是我的零邻居?要到哪里去?这个也是同样的例子,这里面不同的渠道上来的信息,在每一个环节中止以后,它要进行信息的聚合,不是说原封不动的,把所有的信息都传过来。中间如果某个传感器不好,它也需要绕开这个传感器来传,所以这是物联网的一个特点。
物联网的特点,就是说网络里头的结点数量是比较大,结点的配置是非常密集的,结点的位置呢,并不一定需要预先设计和计算,网络的拓扑变化可能比较频繁的。网络里头部分,还有全部结点是可以移动,每个结点既是终端,也可能是路由器,是个中级接力的。而且网络结点也可能是局部的,因为互联网是全球性的,物联网是没有全球性的,没有一个全世界都可以接进去的物联网,都是区域性的,但是它有个全球性的,可能需要一个全球性的标志。网络结点的电能、计算能力和存储器容量都很有限,网络主要不是用点到点的方式通信,而是用广播方式通信,这是跟一般的网络是不完全一样的地方。
物联网的支撑技术,按照欧盟的定义,可以分成这么几类:识别技术、发现技术、网管技术、体系技术、网络技术、通信技术、数据信号处理技术、硬件技术、软件预算法、能量存储功率管理技术、安全与隐私技术标准化等等。
我将其中的一个来讲一讲,识别技术,首先在网络上的东西,这个物品必须要编号,这个编号不止是一个编号,一个是制造商的编号,还有它的地址,还有在网络里头可能有临时的编号。另外在这个物品里头,可能有传感器,还有RFID,那么物品里头,传感器有传感器编号,RFID有RFID的编号。你可以看到这里,这个传感器它有传感器的标准,RFID有个RFID的私有编码,它是全世界通用的EPCglobal编码,作为物品,那么就是物品的编码协议,这个物品编码,二维条码,条码上就有,这是GSV的标准。作为通信这上面,这个物品的通信接口,需要有就是一个是M2M通信,移动通信用的,还有E.164的编号,也就是说电话号码,还有手机里头,大家都不知道,大家手机卡里头有,IMSI码。另外就是说,所谓连到互联网的通信,还有地址,IPV4、IPV6,所以就说一个物体在物联网里头,它实际上是有多重编号的。将来要开发全球的识别方案,识别管理,识别编码,加密,匿名使用编码等等,需要各种各样的身份认证。
那么这个举个例子,RFID,我们先住在房间里头,旅馆里头有个卡,这个卡就是RFID,它里面有芯片,有天线,但是平时是无缘的。当它靠近这个读写器的时候,重把这个电磁波转化成能量,使这个集成电路工作,同时读取这个集成电路里头所切入的信息,所切入的信息,什么切入信息呢?有制造器编码,还有物品的编码,还有序号,你可以看到,这个编码是非常非常多。因此也就是说,有充足的各种样样的身份标识,内含都可以存在编码里头,它比一般的物品的条码内容丰富的多,这是讲的识别里头的一个内容。
体系,所谓体系就是说,这个物联网是怎么组成的?是组成一个像点到点的通讯网,还是组成一个网状网,还是一个自配置的网,自组织的网。那么在这里,要求物联网的体系,首先是能够适应环境的分布性,可扩展性,还有交互性,可生存性。就说这些节点在里头,可能是分布的,我们需要这个体系,需要是一个基于节点的,P2P通信体系的一个无中心支持体系,还有是上下文感知的认知体系。比如说你可以看到,这里面这个物联网的物品,它可能是一组一组地组合起来,它是分组的,并不是每个节点都直接连到最终的地方,它可能是一组一团,而且这些节点的可能位置是可变的。可变的位置,就是说你要自组织,自发现,所以这是对物联网的体系跟别人的不同点。这里面看到,物联网的传感器节点是分组的,其中最重要叫协调器,它本身有自己的管辖的网络,它允许其他设备接进去。另外,提供捆绑异域部分的地址表服务,还可以存储传进来的消息,并且直接传出来。就像IV接口,它的底上是路由器,路由器所分管的领域比较小一点,它有路由器消息,另外它可以扫描它周围的设备,能够允许它们接入,当然了它还有地址的指配能力,也像IV接口。那么最底层的,是一种我们叫端设备,它只是对一个状态的感知,它的功能是要扫描整个网络,左邻右舍是谁?能不能够谁跟我们的最近,通过谁来接进去?这是一个传感器里边,尽管传感器接点都一样,但实际上在网上它们起的功能是不同的。
物联网现在讲的很好,实际上大家发现,不太容易找到好的商业模式,不好找到能赚钱的地方在哪里,我认为现在真正好的应用是政府买单的应用,现在北京、上海、广州这些都在做,这是市政府出钱,还有生产安全,高铁、煤矿、桥梁划拨这是政府所关注的。前不久,南京一个工厂的,挖破了一个管道,结果爆炸了,当时所死了11个人,我在南京,他们说真搞不清楚死了多少个,反正五公里以外的西瓜都震裂了。那么这个是安全问题,怎么监控?山西省一天晚上下雨,一个医院的半栋楼塌下去了。那么底下是一个严防工程,上面的自来水管漏水,泡松了这个地方,医院塌下去了,我们这个常务副市长说,算我倒霉,那天市长、书记都出差了,只有我在。他说我赶到现场,谢天谢地,他说所有的管子都断了,只有煤气管还吊在那里,他说如果煤气管断了,他就危险了。另外我们的司长也是不安全的,只有熬到书记的位置才比较安全。那么这些司长最重视,还有反恐和门卫,前不久,有很多人跑道中小学门口杀小孩,那么武汉有一个中小学,学生带一个学生证,一进那个学校门,就读,就马上感知发个短信给家长,你的孩子张小三几点几分进学校,一出校门发个短信给家长,你的孩子张小三,几点几分离开学校,当然他们还准备在网吧里头装,一进来你的孩子进网吧,这些是政府要做的事。还有民生工程的医保,还有环保建设,市政管理,这是不计效益的,政府一定要去做的事,那么这些事有商业模式的。还有小区与家居安全,这是老百姓要愿意付的,还有企业内部的管理,还有物流这些是可以的。至于说其他的做的很多的,那么感觉很好,但实际上现在还找不到很好的商业模式,像重庆中国移动,给重庆电梯装了4千个传感器,4千个XD的检测,检测电梯的运行安全,可以及时发现电梯的故障维修,但是没有人付钱。为什么?究竟是物业付,还是业主付?分不清楚。
最后,胡锦涛同志在去年两院院士大会上讲了,要发展和普及互联网技术,加快发展物联网技术。物联网是互联网应用拓展的重点,物联网是泛在网的起点,物联网里头数据挖掘和智能处理以及控制是特点,物联网是信息化与工业化融合的切入点,物联网的应用推广中,突破行业进入壁垒是难点,物联网是低碳经济的支撑点,物联网是战略性新兴产业的增长点,物联网是民生服务的新亮点,物联网是加快转变经济发展方式的突破点,物联网技术与产业是国际竞争的新热点。谢谢大家。
作者简介:
邬贺铨
中国工程院副院长
国家信息化专家咨询委员会副主任
中国通信工业协会物联网行业分会专家委员会主任委员