物联网导论

  人类的生命周期从未如今天一样长过,而人们从来也没有像今天一般轻易就能触摸到自己与时代的隔膜:不是因为身体的老化,而是面对排山倒海而来的新科技。十几年前非常时髦的知识爆炸这个词如今已很少人提起,因为爆炸这个力度,远远赶不上真实的场景。 24年前家里有人逾期未返,我和朋友历尽千辛万苦,在中关村邮局排队花4元1角打了一个18秒钟的国内长途电话,终于确认平安;11年前一个久未联络的朋友偶然拿到我的手机号码,一拨的结果竟然花掉我远在南非的国际漫游费,令他惊叹通信业的发展已到如此地步;但这些都比不上计算机与互联网技术带来的巨大冲击:坐在地球两端的人,聊上一天,并未感到花了特别的金钱或额外的努力。

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  1965年,戈顿摩尔提出他那个著名定律的时候,人们不免大吃一惊,认为芯片发展18个月翻一番的速度接近于神话,以至于摩尔后来也一再修改自己说过的话,将自己说的两年翻一番后来又改为一年。现在他终于可以安心了,如今在计算机网络领域这个定律不仅兑现,而且实际上互联网的用户数量已接近指数增长趋势,根本不用18个月就会翻一番。保守的预测也认为2012年互联网用户数将超过18亿,占到全球总人口的30%左右。近日整理资料翻到石勒听汉书的时候,联想到了关于2012年这个有趣的预计。如果保持这样一个互联网上网用户的涨幅,IPv4很快就不够用了,幸亏我们已经提前想到了IPv6,大家大可以也说一句赖有此耳。但转念一想其实有点杞人忧天啊,互联网用户无非是人口,地球上就这么多人,管你什么摩尔定律呢?到了60亿互联网用户之后还能把动物都搞上网?难道又是千年虫一样的笑话?

  笑过了之后猛地意识到突破这个用户数其实并非笑谈。在计算科技与网络技术发展的今天,智能化以无与伦比的迅猛,延展和覆盖下来。每一个有功能的对象都可能成为互联网的连接对象。黑格尔的话,也许我们终将会改成:存在的,就是上网的。

  在进入人类世界短短的20年里,互联网已渐渐成为人们日常生活的信息载体和平台,广泛参与到社会的运行和人们的各种活动中。在学术圈与工业圈孜孜不倦地探求互联网走向的时候,其实还有一条不太显眼的探索主线从没有放弃过,这就是马克维赛尔(Mark Weiser)在互联网刚刚兴起的时候提出的普适计算(Pervasive Computing)。一般认为互联网代表着主流的网络计算模式,把人们的使用吸引在信息空间(Cyber Space)中,主要依赖桌面型计算获取服务与支持;而普适计算则倡导发展可以广泛部署的微小计算设备,并在此基础上实现透明和智能的计算服务,又称为不可见计算(Invisible Computing)。如果说互联网计算此前一直崇尚人围绕着网络进行,那么普适计算则主张让微小系统形成的网络围绕着人运转。

  普适计算的提出也是考虑到小型化或微型化成为计算机的发展趋势,各种小型计算设备如掌上电脑、智能手机、传感器、射频标签等崭露头角。同时,无线技术的运用也使移动计算变得日益成熟和普及。在这种趋势下,人们开始尝试突破桌面计算的模式,将计算和互联技术普及到日常生活中。普适计算的目的是在日常生活的各种环境和场景中广泛部署微型化且具备一定计算能力的普适设备,并与已有的互联网技术结合,实现移动、无缝、透明和泛在的计算支持和服务。普适计算是人们摆脱计算设备对人类活动的束缚,将互联网推广到物理世界的初步尝试。

  但是执着于普适计算的人们很快就吃到了苦头,由于普适计算设备大多是互联网上已有的各种计算系统的延伸和拓展,扮演探测和感知的角色,智能化程度相对低;而服务对象似乎主要是个体,比如移动互联、家居、医疗、导游等,找不到真正穿透国民经济发展的突破点,很快沦落到一个尴尬的地位:每个人看了演示都觉得不错,但哪一个应用也没能大规模推广,普通民众更多时候的感觉就是一个词——麻烦。

  无线传感器网络作为普适计算的一个实际延伸,数年前被美国加州大学伯克利分校的戴维卡勒(David Culler)掀起一阵热潮之后,大鸭岛,斑马网,金门大桥监控,火山与泥石流,青岛海洋,精准农业,煤矿救援以及林业生态监控,一系列概念系统纷纷走进人们视野。作为人们对物理世界进行有效感知和探测的手段,传感器早已开发、研究和使用了超过100年;但是把传感器组成网络,形成智能化的自我协同、自我定位则是一个巨大的进步。在一个传感网中,大量的传感器等微型化计算设备自组织的联接在一起,将计算和服务从满足个人需要进一步延伸到制造、运输、能源、环境和建筑等国民经济生产领域,适应人们对探索、利用和管理物理世界的需求。