物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)

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1、物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)   文章對物聯(lián)網(wǎng)的自然屬性進(jìn)行了論述,認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是存在于自然界的一種固有現(xiàn)象并首次提出了自然物聯(lián)網(wǎng)、人造物聯(lián)網(wǎng)和電子信息物聯(lián)網(wǎng)的概念。此外,通過對物聯(lián)網(wǎng)、自然物聯(lián)網(wǎng)、人造物聯(lián)網(wǎng)、電子信息物聯(lián)網(wǎng)、“物+互聯(lián)網(wǎng)”、計算機網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”的構(gòu)成和特點的論述,闡明了以上各種結(jié)構(gòu)體系的概念以及物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系。   0 引 言   自從上世紀(jì)六十年代末互聯(lián)網(wǎng)誕生以來,其得到了快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用?;ヂ?lián)網(wǎng)在為人類生活帶來翻天覆地的影響的同時,也極大地推動了人類社會 的進(jìn)步。隨著人類科學(xué)技術(shù) 的進(jìn)步以及社會發(fā)展的需要,互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用對象逐漸由人向各種物體延伸,實

2、現(xiàn)“物與互聯(lián)網(wǎng)”或者“互聯(lián)網(wǎng)與物”的結(jié)合,使物與物之間基于互聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸成為現(xiàn)實。如今,互聯(lián)網(wǎng)不僅成為了人們信息交流、信息獲取必不可少的紐帶,更隨著 “互聯(lián)網(wǎng)+”理念的應(yīng)用在傳統(tǒng)行業(yè)升級和增值方面成為強大的推動引擎。   物聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)前電子信息技術(shù)行業(yè)討論最熱烈的話題,人們普遍認(rèn)為其將成為人類產(chǎn)業(yè)發(fā)展的全新推動力,其全面應(yīng)用將推動人類社會向“智慧地球”邁進(jìn)。當(dāng)前,全球物聯(lián)網(wǎng)的研究尚處于起步階段,在概念認(rèn)識上還不清晰,對于“什么是物聯(lián)網(wǎng)”、“物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系和區(qū)別”,人們也還沒有統(tǒng)一、完整的認(rèn)識。最早給出物聯(lián)網(wǎng)定義的是麻省理工大學(xué)的Kevin Ashton教授,他在上世紀(jì)九十年代末提出

3、,物聯(lián)網(wǎng)是將RFID技術(shù)與傳感器技術(shù)應(yīng)用于日常物品所創(chuàng)建的一個物與物相連的網(wǎng)絡(luò)[1];而有人認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ),就是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用延伸,更直接將物聯(lián)網(wǎng)表述成“The Internet of Things”[2];也有人認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是一種完全區(qū)別于互聯(lián)網(wǎng)的全新網(wǎng)絡(luò)等。雖然不同的人從不同的角度對物聯(lián)網(wǎng)形成了不同的認(rèn)識,且從表象上看似乎各有各的道理,但他們均未從事物的本質(zhì)出發(fā)去認(rèn)識物聯(lián)網(wǎng)。   筆者通過對物聯(lián)網(wǎng)的長期研究,發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)是由具有感知和控制能力的“物”和實現(xiàn)物物通信交流的“聯(lián)”組成的信息網(wǎng),是一種客觀存在的自然現(xiàn)象。其中“物”是物聯(lián)網(wǎng)的主體,它既可以是用戶,也可以是對象,能夠感知

4、、控制、被感知或被控制;而“聯(lián)”則是物與物之間的聯(lián)系紐帶,用以實現(xiàn)物與物之間以各種各樣的關(guān)聯(lián)方式進(jìn)行可靠的通信與交流。物聯(lián)網(wǎng)中“物”和“聯(lián)”不能孤立存在,它們是相互依存、相互促進(jìn)、辯證而又統(tǒng)一的整體[3]。   1 物聯(lián)網(wǎng)   宇宙是由信息組成的,物聯(lián)網(wǎng)是宇宙中各種具有感知和控制能力的物體相互通信形成的信息網(wǎng),是道法自然的真實體現(xiàn),其概念模型就是六合宇宙模型,其六合分別為用戶合、對象合、感知合、控制合、管理 合和服務(wù)合,表達(dá)的是物聯(lián)網(wǎng)世界各種信息相互協(xié)調(diào)、統(tǒng)一而又相互制約的邏輯關(guān)系。物聯(lián)網(wǎng)六合宇宙概念模型如圖1所示。   圖1 物聯(lián)網(wǎng)六合宇宙概念模型[3]   

5、物聯(lián)網(wǎng)的信息體系結(jié)構(gòu)體現(xiàn)的是物聯(lián)網(wǎng)信息的不同存在形式,是物聯(lián)網(wǎng)六合宇宙概念模型的延伸與擴(kuò)展。其信息體系結(jié)構(gòu)圖如圖2所示,由圖2可以看到,物聯(lián)網(wǎng)信息體系結(jié)構(gòu)由用戶卦、對象卦、感知信息通信卦、控制信息通信卦、感知信息管理卦、控制信息管理卦、感知信息服務(wù)卦和控制信息服務(wù)卦八個部分組成,表達(dá)的是信息在物聯(lián)網(wǎng)體系中轉(zhuǎn)化的自然現(xiàn)象。   圖2 物聯(lián)網(wǎng)信息體系結(jié)構(gòu)圖[3]   物聯(lián)網(wǎng)的信息運行體系結(jié)構(gòu)由用戶域、服務(wù)域、管理域、通信域和對象域五個部分構(gòu)成,不同域體現(xiàn)的是物聯(lián)網(wǎng)信息存在的不同表現(xiàn)方式,其信息運行體系結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。根據(jù)信息運行規(guī)律,信息可通過通信域、管理域和服務(wù)域在對象域和用戶域之

6、間實現(xiàn)感知和控制的相互轉(zhuǎn)化。   圖3 物聯(lián)網(wǎng)信息運行體系結(jié)構(gòu)圖[3]   物聯(lián)網(wǎng)是自然界客觀存在的一種現(xiàn)象,其信息存在的形式和運行軌跡有其特定的規(guī)律,具有如下特點:   (1)物聯(lián)網(wǎng)中的“物”包括對象和用戶,二者在特定條件下可以相互轉(zhuǎn)化,應(yīng)具有相應(yīng)的感知能力和控制能力,能夠?qū)ψ陨頎顟B(tài)、周圍環(huán)境等信息進(jìn)行相應(yīng)的感知和控制,即“物”是“智能的物”;   (2)信息傳遞需要路徑,這就要求對象與用戶之間必須有一定的信息傳遞模式,但是這個信息傳遞模式不是特定的、唯一的,根據(jù)不同的場合和需求,可以有不同的形式;   (3)用戶與對象之間的信息傳遞是一個完整的閉環(huán)。用戶是物聯(lián)

7、網(wǎng)信息運行體系的主導(dǎo)者,對象是感知和控制的實施者。管理域與對象域之間的閉環(huán)以及服務(wù)域與對象域之間的閉環(huán)都是在用戶的授權(quán)下實現(xiàn)的。   2 自然物聯(lián)網(wǎng)   自然物聯(lián)網(wǎng)指的是自然界固有智能物體之間相互通信所形成的信息網(wǎng),是物聯(lián)網(wǎng)最原始的表現(xiàn)形式。自然界固有智能物體是指能夠感知周圍環(huán)境信息并根據(jù)信息進(jìn)行行為調(diào)整的物體,如人類、動植物等。自然物聯(lián)網(wǎng)有許多例子,比如在一個狼群中,群狼與頭狼之間便形成了物聯(lián)網(wǎng)。狼群是一個具有嚴(yán)密等級制度的組織,在這個組織中,所有的狼都會聽從頭狼的號召與指揮,它們分工明確,探路、警戒、搜尋獵物等各司其責(zé)。在狼群的物聯(lián)網(wǎng)信息運行體系結(jié)構(gòu)中,群狼作為對象,對獵物等環(huán)

8、境信息進(jìn)行感知并通過肢體、氣味、聲音等生物間的通信方式將其感知到的信息傳遞給作為用戶的頭狼,頭狼將所接收到的信息進(jìn)行分析、整理后再向整個狼群發(fā)出相應(yīng)的控制信息,并組織狼群統(tǒng)一行動。狼群的物聯(lián)網(wǎng)信息運行體系結(jié)構(gòu)如圖4所示。   圖4 狼群的物聯(lián)網(wǎng)信息運行體系結(jié)構(gòu)   除了上述狼群的物聯(lián)網(wǎng),動物間的求偶現(xiàn)象也可以構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng),如雄孔雀與雌孔雀之間的求偶現(xiàn)象也是自然物聯(lián)網(wǎng)的體現(xiàn)。雌雄孔雀互為對象和用戶,在一定的空間范圍內(nèi)能夠相互感知對方發(fā)出的求偶信息(生物和化學(xué) 信息、行為信息等),并主動做出相互靠近的反應(yīng),實現(xiàn)孔雀的交配。在上述過程中,雌雄孔雀能夠感知自身體內(nèi)激素和環(huán)境信息并自動向環(huán)境發(fā)

9、出求偶信息,例如雄性孔雀開屏、鳴叫等吸引雌性孔雀注意力的行為,雌孔雀看到或聽到雄性的求偶行為后做出自動靠近雄性的行為等。   總之,根據(jù)物體間相互作用機制以及信息傳遞方式的不同,大自然中存在著各種形態(tài)的、大大小小的物聯(lián)網(wǎng),它們相互依存、相互影響,共同構(gòu)成了絢麗多彩的,能夠?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)節(jié)的生態(tài)系統(tǒng)。   3 人造物聯(lián)網(wǎng)   相對于自然物聯(lián)網(wǎng),人造物聯(lián)網(wǎng)并非自然界所固有的,而是通過人類的智慧成果在人與人、人與物以及物與物之間所建立起來的信息運行體系。人造物聯(lián)網(wǎng)是人類社會發(fā)展的產(chǎn)物,主要為人類服務(wù)。本文前面已表述物聯(lián)網(wǎng)是智能物體間的一種信息交互,是存在于自然界的一種現(xiàn)象,所謂人造,即

10、在這個物聯(lián)網(wǎng)體系中,某一組成部分并不是自然界所原本具有的,或者智能的“物”是由人創(chuàng)造,抑或物與物之間的“聯(lián)”是由人所創(chuàng)造,智能的“物”及其間的“聯(lián)”均由人創(chuàng)造而來。   人造物聯(lián)網(wǎng)是為人類服務(wù)伴隨著人類社會發(fā)展而產(chǎn)生的。在古時烽火戲諸侯的故事中,周幽王與諸侯之間通過烽火臺進(jìn)行相互聯(lián)系,構(gòu)成了一個典型的人造物聯(lián)網(wǎng),其信息運行體系結(jié)構(gòu)如圖5所示。在這個物聯(lián)網(wǎng)中,諸侯是對象,對各邊鎮(zhèn)要塞進(jìn)行守衛(wèi)并監(jiān)視敵軍情況,而周幽王則是用戶,接收諸侯傳來的信息并對諸侯進(jìn)行控制與指揮。烽火臺則是人為建造的用于諸侯與周幽王之間傳達(dá)敵軍入侵信息和御敵信息的通信工具,即烽火臺是組成該物聯(lián)網(wǎng)的“聯(lián)”。   圖5

11、 周幽王與諸侯之間的物聯(lián)網(wǎng)信息運行體系結(jié)構(gòu)   由于“物”與“聯(lián)”的多樣性,人造物聯(lián)網(wǎng)有許多不同的類型。上述周幽王與諸侯之間通過烽火狼煙這種信息傳遞紐帶而構(gòu)成了人造物聯(lián)網(wǎng)體系,除此之外,人與人之間還可以通過與其它人造信息“聯(lián)”構(gòu)成不同的人造物聯(lián)網(wǎng)體系,而這些人造信息“聯(lián)”可以是傳統(tǒng)的飛鴿傳書、孔明燈、鼓聲、鞭炮聲、鐘聲等,也可以是現(xiàn)代的各類通信網(wǎng)絡(luò),如電話通信網(wǎng)(移動通信網(wǎng)、PSTN等)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)(互聯(lián)網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)等)、傳真通信網(wǎng)、公用電報網(wǎng)、廣播電視 網(wǎng)等。雖然不同的“聯(lián)”有不同的原理和應(yīng)用特點,但它們在實現(xiàn)物與物的信息交流上具有統(tǒng)一性,能夠成為相應(yīng)智能物體間的信息運行紐帶并與相應(yīng)的

12、智能物體組成物聯(lián)網(wǎng)體系。   4 電子信息物聯(lián)網(wǎng)   電子信息物聯(lián)網(wǎng)主要是以互聯(lián)網(wǎng)作為信息運行的紐帶,在智能物體間以電子信息的方式進(jìn)行相互聯(lián)系的物聯(lián)網(wǎng)體系。電子信息物聯(lián)網(wǎng)屬于人造物聯(lián)網(wǎng)范疇,是目前人造物聯(lián)網(wǎng)最主要的一種表現(xiàn)形式。   電子信息物聯(lián)網(wǎng)的信息運行體系結(jié)構(gòu)如圖6所示,同樣由對象域、通信域、管理域、服務(wù)域和用戶域五個部分組成。其信息運行同樣符合物聯(lián)網(wǎng)的信息運行規(guī)律,即首先在對象域,具有感知和控制能力的對象(智能物體)將其感知單元所感知到的信息以電子信息的方式通過通信域的通信網(wǎng)絡(luò)向管理域的運營商管理系統(tǒng)傳輸,運營商管理系統(tǒng)對信息進(jìn)行處理后再通過服務(wù)域的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)將信息傳送

13、到用戶域的用戶,用戶根據(jù)相應(yīng)需求再通過服務(wù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)出相應(yīng)的電子控制信息并依次經(jīng)服務(wù)域、管理域、通信域后被對象域的對象所接收,對象再根據(jù)控制信息實現(xiàn)控制。   圖6 電子信息物聯(lián)網(wǎng)信息運行體系結(jié)構(gòu)   當(dāng)前市場上的人造物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品普遍是以互聯(lián)網(wǎng)作為對象和用戶之間的信息傳輸紐帶,因此這類人造物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品都屬于電子信息物聯(lián)網(wǎng)的范疇,如智能家居領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)智能燃?xì)獗?。物?lián)網(wǎng)智能燃?xì)獗硗ㄟ^互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)絡(luò)以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等技術(shù),經(jīng)通信平臺、運營商管理平臺、服務(wù)平臺與用戶平臺連接在一起,是電子信息物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的典型代表。物聯(lián)網(wǎng)智能燃?xì)獗淼男畔⑦\行體系結(jié)構(gòu)如圖7所示。首先在對象域,物聯(lián)網(wǎng)智能燃?xì)獗?/p>

14、是嵌入了相應(yīng)感知單元和控制單元的具有相應(yīng)感知和控制能力的智能物體,其可實現(xiàn)燃?xì)馐褂脿顟B(tài)、感控單元自身狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)等信息的感知,并可將感知信息通過相應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至燃?xì)膺\營商管理系統(tǒng),燃?xì)膺\營商再通過相應(yīng)的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)將燃?xì)獗砀兄畔鬏斀o用戶,用戶根據(jù)相應(yīng)的需求發(fā)出燃?xì)獗砜刂菩畔⒉⒔?jīng)過服務(wù)域、管理域、通信域傳輸給物聯(lián)網(wǎng)智能燃?xì)獗恚锫?lián)網(wǎng)智能燃?xì)獗碓俑鶕?jù)控制命令進(jìn)行自我控制操作。   圖7 物聯(lián)網(wǎng)智能燃?xì)獗硇畔⑦\行體系結(jié)構(gòu)   電子信息物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生得益于人類科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,可廣泛應(yīng)用到人類生產(chǎn)、生活的各個方面,如智慧交通、智慧社區(qū)、智慧政務(wù)、智慧農(nóng)業(yè)、智能家居、智慧能源、智慧環(huán)保 、

15、智慧醫(yī)療等,其原理就是將各種類型的感知技術(shù)和控制技術(shù)融入人類活動所需要的各種物體中,使這些物體變成具有感知和控制能力的智能物體,從而優(yōu)化人類生產(chǎn)管理、解放人類勞動、方便人類生活,拉近人與物、人與自然的關(guān)系,實現(xiàn)人類社會和大自然的融合。   5 物+互聯(lián)網(wǎng)   “物+互聯(lián)網(wǎng)”指的是將某一物體與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接,以實現(xiàn)本物體的信息通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸出去或者通過互聯(lián)網(wǎng)接收別的物體信息?!拔?互聯(lián)網(wǎng)”的主體是“物”,不僅可以是普通的非智能物體,也可以是只具有感知功能的半智能物體,抑或是具有感知和控制功能的智能物體,而互聯(lián)網(wǎng)則是各種物所借助的信息傳輸工具。根據(jù)人類目的的不同,將不同類型的“物”與互

16、聯(lián)網(wǎng)連接后可實現(xiàn)不同的功能。   非智能物體既不具有感知功能,又不具有控制功能,必須經(jīng)過人將非智能物體的信息與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接,實現(xiàn)非智能物體的信息在互聯(lián)網(wǎng)上的交流和共享。   半智能物體僅僅具有感知功能,不具有控制功能,只能將半智能物體的感知信息自動與互聯(lián)網(wǎng)連接,不能通過互聯(lián)網(wǎng)對其進(jìn)行控制,必須由人控制。   智能物體既具有感知功能,又具有控制功能,可以將智能物體的感知信息通過互聯(lián)網(wǎng)與用戶連接,用戶接收感知信息后發(fā)出控制信息,再通過互聯(lián)網(wǎng)將控制信息傳輸至智能物體,智能物體通過控制功能實現(xiàn)智能控制。   總之,“物+互聯(lián)網(wǎng)”就是物通過互聯(lián)網(wǎng)為人類服務(wù)。   6 互聯(lián)

17、網(wǎng)   互聯(lián)網(wǎng)是一個由各種不同類型和規(guī)模的、獨立運行和管理的計算機網(wǎng)絡(luò)按照約定的協(xié)議所組成的世界范圍的巨大計算機網(wǎng)絡(luò),其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成簡圖如圖8所示。組成互聯(lián)網(wǎng)的計算機網(wǎng)絡(luò)包括小規(guī)模的局域網(wǎng)(LAN)、城市規(guī)模的城域網(wǎng)(MAN)以及大規(guī)模的廣域網(wǎng)(WAN),這些網(wǎng)絡(luò)通過普通電話線、高速率專用線路、衛(wèi)星、微波和光纜等線路把不同國家、不同地區(qū)、不同部門、不同組織、不同家庭等的網(wǎng)絡(luò)終端連接起來,形成了一個全世界人類可以相互交流的信息通路。   圖8 互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成簡圖   通過互聯(lián)網(wǎng),人們不僅可以實現(xiàn)相互間的通信和交流,還可以獲取各方面的知識、信息和經(jīng)驗?;ヂ?lián)網(wǎng)拉近了人與人之間的距離,為

18、人類生活帶了翻天覆地的變化,但其本質(zhì)只是人類信息交流的一種工具。   7 互聯(lián)網(wǎng)+   從“互聯(lián)網(wǎng)+”的概念在2012年11月的易觀第五屆移動互聯(lián)網(wǎng)博覽會上被首次提出,在短短的三年時間內(nèi),“互聯(lián)網(wǎng)+”這個詞已成為風(fēng)靡全中國的話題。那么什么是“互聯(lián)網(wǎng)+”?“互聯(lián)網(wǎng)+”加的又是什么?這是需要我們探究的問題?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+”的主體是互聯(lián)網(wǎng),其本質(zhì)就是通過“互聯(lián)網(wǎng)+各種業(yè)務(wù)”為人類服務(wù)的一種手段。“+”代表的是一種增值,“互聯(lián)網(wǎng)+”的含義就是希望通過互聯(lián)網(wǎng)與各行業(yè)業(yè)務(wù)的融合,創(chuàng)造新的發(fā)展生態(tài),實現(xiàn)各行業(yè)的升級和轉(zhuǎn)型。   隨著信息技術(shù)的發(fā)展,當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng)+”理念已應(yīng)用到許多行業(yè),如“互聯(lián)

19、網(wǎng)+金融業(yè)務(wù)”、“互聯(lián)網(wǎng)+零售業(yè)務(wù)”、“互聯(lián)網(wǎng)+租車業(yè)務(wù)”、“互聯(lián)網(wǎng)+快餐業(yè)務(wù)”等?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+”是人通過互聯(lián)網(wǎng)去尋找物,利用物為人類服務(wù)。   8 結(jié) 語   物聯(lián)網(wǎng)是自然界客觀存在的,是自然界中包括人類及各種具有感知和控制能力的物體之間的一種信息交互關(guān)系;物聯(lián)網(wǎng)的對象和用戶在特定條件下可以相互轉(zhuǎn)化,其信息傳遞模式不是特定的、唯一的,根據(jù)不同的場合和需求,可以有不同的形式;在物聯(lián)網(wǎng)體系中,用戶是信息運行體系的主導(dǎo)者,對象是感知和控制的實施者,信息傳遞在用戶和對象之間形成完整的閉環(huán);物聯(lián)網(wǎng)分為自然物聯(lián)網(wǎng)和人造物聯(lián)網(wǎng),其中自然物聯(lián)網(wǎng)是自然界固有存在的自然現(xiàn)象,而人造物聯(lián)網(wǎng)是通過人類的智慧成果在人與人、人與物以及物與物之間所建立起來的;電子信息物聯(lián)網(wǎng)以互聯(lián)網(wǎng)作為信息傳輸紐帶,是現(xiàn)階段人造物聯(lián)網(wǎng)的一種最主要的表現(xiàn)形式。   “物+互聯(lián)網(wǎng)”的主體是 “物”,并且可以是“非智能物體”、“半智能物體”以及“智能物體”,不論“物”的類型,“物+互聯(lián)網(wǎng)”均是由人類智慧所構(gòu)建起來的服務(wù)于人類的結(jié)構(gòu)體系,表達(dá)的是“物”的一種信息傳輸方式。   互聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間相互連接而成的龐大網(wǎng)絡(luò),是人類信息交流的工具?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+”的本質(zhì)是“互聯(lián)網(wǎng)+各種業(yè)務(wù)”,其主體是互聯(lián)網(wǎng),表達(dá)的是對互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一種擴(kuò)展和延伸。   

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