另一方面,现实中,国民经济的发展对信息系统早已提出了更高的要求。在过往国民经济的各主要领域,物理基础设施和信息基础设施的建设往往是分开进行的。一方面人们不断地建设和完善周围的物理世界,如机场、公路、建筑物、交通工具等;另一方面,人们也在不遗余力地发展包含数据中心、个人电脑、宽带网络等的信息世界。两者是如此地割裂为两个次元。但现代经济的发展显然开始要求将计算技术拓展到整个人类生存和活动的空间,将人类的物理世界网络化、信息化,实现物理世界与信息系统整合统一。
最先意识到这一点的还是要算美国国家科学基金会(National Science Foundation),在近几年推出了Cyber-Physical Systems (CPS) 研究计划。CPS追求有效地联接诸如自动驾驶汽车、机器人、嵌入式医疗器械等物理设备,在物理设备和网络基础上,通过开发智能计算,通信,控制,新型传感技术,提供智能化的,快速响应的,因应用户需求的高质量服务,诸如结合传感器网络与移动通信技术的紧急救险与自动导航、建立车辆间网络辅助安全与自动化驾驶。CPS企图超越已有传感网系统自成一体,计算设备单一,缺乏开放性等缺点,更注重多个系统间的互联互通,并开发标准的互联协议和解决方案,同时强调与互联网进行联通,真正实现开放的,动态的,可控的,闭环的计算和服务支持。
打破这个僵局的场景出现在美国总统在2009年1月28日与美国工商业领袖举行的“圆桌会议”上,奥巴马对IBM提出的“智慧地球”概念给予了非常积极的回应:“经济刺激资金将会投入到宽带网络等新兴技术中去,毫无疑问,这就是美国在21世纪保持和夺回竞争优势的方式”。智慧地球主张更透彻的感知,更全面的互联互通,和更深入的智能化。奥巴马的经济振兴计划的核心就包括兴建高速公路等基础设施,对互联网宽带进行升级,对公共建筑物进行节能改造等内容。这个举措也使得物联网概念一举登上了网络大舞台。
什么是物联网,至今并没有一个精准而公认的定义。关于这一点,在本书的正文中我们还要更加正规和详细的讨论到。我们很多学者为了找英文的对应,使用了Internet of Things (IoT) 作为物联网的英文对应,关于这一点是值得商榷的。我们现在讨论的物联网概念,实际上是中国人的一个发明,整合了美国的CPS,欧盟的IoT,和日本的i-Japan等概念,但又不完全和哪一个相同。前天我偶然和我的老师倪明选教授说起这一点,他笑呵呵的告诉我:“30年前我们也争论过到底什么才是互联网”。
物联网理念的出现应该说首先归功于物流系统的现代化需要。现代物流系统希望利用信息生成设备,如无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)、传感器,以及全球定位系统等种种装置与互联网结合起来而形成一个巨大网络。类似于条形码这种自动识别技术(Auto-ID),就是物联网的最初应用。除了物流领域,物联网还可以广泛应用在道路、交通、医疗、能源、家用电器监控等各个领域。物联网的发展要求将新一代信息化技术充分运用在各行各业之中,具体地说,就是把诸如感应器、RFID标签等信息化设备嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道、商品、货物等各种物理物体和基础设施中,甚至人体里,将它们普遍互联,并与互联网连接起来,形成 “物联”。值得注意的是,物联网这个概念虽然来自于物流行业的需要,但是把它局限在物流领域里就显得视野狭窄了。当我们仔细审视这个概念的时候,忽然惊讶于它的深远内涵:物联网无疑做到了十几年来人们一直想做的无线与有线在互联网上的有机融合;而潜在用户群一旦拓展到地球上所有的物体,摩尔定律竟然巧妙的继续有效了!
在这种意义上来说,下一代互联网的发展远景立刻明晰起来。我们可以大胆假设下一代互联网将是物联化的互联网,我们或者称之为‘大物联网’。大物联网不仅局限于目前互联网中信息系统和设备的连接与组合,还将继承和极大地拓展大型计算、桌面计算、普适计算、CPS、物联网、云等计算模式的应用范畴,彻底地整合物理世界与信息系统,为未来人类建设统一的赖以生存的智能化环境。
说到这里,似乎有超越这个前言范围的嫌疑了。我们言归正传,说说出版这本书的缘由和目的。