關於物聯網,你想要了解的都在這!

物聯網,從字面意思來看,物聯網就是通過網絡,使得物與物之間相互連接。說到這,你是不是覺得物聯網不過爾爾,但是其背後蘊含著很深的含義,也許在未來,科幻電影中的畫面將會逐步出現在我們的生活中。下面小編就給大家簡單介紹下什麼是物聯網。

一個故事看物聯網的起源

在真正介紹物聯網的概念之前,小編想先給大家講幾個故事,這些關於物聯網起源的故事,會讓大家對物聯網形成一個初步的印象。

咖啡壺事件

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物聯網的理念最早可以追溯到1991年英國劍橋大學的咖啡壺事件。小小的咖啡壺竟然能吸引上百萬人的關注,這可能嗎?

可能。實現這一壯舉的就是一隻名為“特洛伊”的咖啡壺。

“特洛伊”咖啡壺事件發生在1991年。劍橋大學特洛伊計算機實驗室的科學家們在工作時,要下兩層樓梯到樓下看咖啡煮好了沒有,但常常空手而歸,這讓工作人員覺得很煩惱。

說到這裡不得不吐槽一下——這些理科生和一般人的腦回路真是不太一樣,要小編說把咖啡壺拿到樓上去不就行了?但人家不,為了解決這個麻煩,他們編寫了一套程序,並在咖啡壺旁邊安裝了一個便攜式攝像機,鏡頭對準咖啡壺,利用計算機圖像捕捉技術,以3幀/秒的速率傳遞到實驗室的計算機上,以方便工作人員隨時查看咖啡是否煮好,省去了上上下下的麻煩。這樣,他們就可以隨時瞭解咖啡煮沸情況,咖啡煮好之後再下去拿。

1993年,這套簡單的本地“咖啡觀測”系統又經過其他同事的更新,更是以1幀/秒的速率通過實驗室網站連接到了因特網上。沒想到的是,僅僅為了窺探“咖啡煮好了沒有”,全世界因特網用戶蜂擁而至,近240萬人點擊過這個名噪一時的“咖啡壺”網站。就網絡數字攝像機而言,確切地說:其市場開發、技術應用以及日後的種種網絡擴展都是源於這個世界上最富盛名的“特洛伊咖啡壺”。

此外,還有數以萬計的電子郵件湧入劍橋大學旅遊辦公室,希望能有機會親眼看看這個神奇的咖啡壺。具有戲劇效果的是,這隻被全世界偷窺的咖啡壺因為網絡而聞名,最終也通過網絡找到了歸宿,最後關於這隻咖啡壺的新聞是是:數字世界最著名的咖啡壺日前在eBay拍賣網站以7 300美元的價格賣出!時間大約在2001年8月。一個不經意的發明,居然在全世界引起了如此大的轟動。

至於是誰最先想到這個發明的,劍橋大學的科學家們顯然不願意歸功於個人。高登是1991年參與建立這個系統的成員之一,他說:“沒有人確定到底是誰的主意。我們一致認為這是個好想法,於是就把它編到我們的內部系統裡去了。”

就在“咖啡壺”網站吸引全世界越來越多的關注的時候,它卻已經走到了生命的終點。後來,劍橋大學計算機實驗室宣佈,由於實驗室需要搬進位於劍橋郊區的新辦公大樓,這個直播網站將關閉。對此,高登解釋說:“整個系統已經過時,硬件也已經老化。我們不能把這些陳舊的設備帶到新的辦公大樓裡。”

物聯網已經觸手可及

好了,看完上面的故事,相信大家對物聯網已經有了一個初步的認識,小編再給大家深入一些。

要談物聯網,我們得把“物”、“聯”、“網”這三個字拆開來談。首先,我們來談談“物”和“網”的基本構成:“物質”、“信息”和“聯”

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以一支鉛筆為例,鉛筆是由木材,石墨,油漆等構成的,它們都是真實存在的“物質”;而鉛筆上的商標圖案,鉛筆的用途等就是我們對基本信息處理之後,再加上我們自身擁有的知識而形成的新的較為複雜的信息。

我們通過眼睛感受外界信息,大腦則通過對眼睛所收集到的信息進行分析,從而可以知道鉛筆的長短、顏色等屬性,進而可以分析得出“這是一隻XX牌的快用完的鉛筆,我還只能用它寫幾行字了”這樣複雜並有意義的信息。

在這裡,“看”這個動作就是從“物質”中提取“信息”的過程,就是一種“聯”,而從“看”到“想”這過程也是一種“聯”。我們來談談“聯”這個過程是怎麼發生的。這裡可以分為“感知”,“傳輸”,“應用”三個部分來看。


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首先,我們需要“眼睛”,才能“看見”,這就是物聯網感知層作用的原理。其主要使用的是傳感器。傳感器其實由來已久,非但不是什麼新鮮事物,反而可以說是“老古董”。那讓我們來試著揭開傳感器的面紗讓它更性感一點:古代工匠在造房子的時候要確認每根柱子都是筆直的,於是用一塊石頭懸在棉線上確認地心方向,這就是把我們看不見的重力,轉化為我們看得見的棉線;再來看看體溫計,它也是把溫度這種我們人類自身難以通過感官來量化的信息轉化為看得見的汞柱長度;同樣,古典的照相機也是一種傳感器,它能夠把鏡頭傳入的光信號轉化為對底片的刺激,最終留下影像。

雖然現在的傳感器已經做到精緻小巧,但是其本質上仍然在作著類似的工作。不過不同的是,它們無需把感受到的信息直接傳達給人,而是通過一些技術手段轉化成電磁信號,交給其他後端設備來處理,之後再進一步進行利用。

很多傳感器的感知能力已經遠遠超過了人類的感受世界的能力,甚至比人類更加精準,就感受物質世界而言已經甩了人類好幾條大街了,“千里眼”“順風耳”神話故事等早已不是什麼新鮮事了。更重要的是,大多傳感器產生的結果都是可以用數字來計量的。這就代表著,這些傳感器產生的信息可以直接用計算機能懂的語言進行傳輸,而且可被用於數據分析。

使用傳感器的好處在於,我們人類自身的感知能力有限,很多我們需要的信息是無法感知的,傳感器的存在剛好能夠解決這些問題,能夠讓人類看到更廣闊的世界,成為我們的第六感官。

其次,我們需要“神經”才能“傳輸”,這是物聯網的網絡層的運作方式。WiFi、藍牙、Zigbee,不同的通信協議相當於不同的交通工具。


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傳輸是一個非常重要的概念。當我們的信息採集好了之後,如果不能傳輸,那麼信息就失去了存在的意義。就像你手上有一批上好的絲綢,但是需在異地進行加工和販賣,如果沒有通過運輸工具將其運輸到目的地一樣,置放在原地的絲綢是多餘的。在絲綢運輸過程中,我們也需要一個運輸的通路,我們用公路、鐵路甚至運河來運輸;運輸目的地是下游的加工廠,他們那裡可以把絲綢做成衣服再賣錢。那麼,這裡將絲綢比喻成傳感器採集到的信息,而運輸工具相當於能夠承載這些信息的載體,而河就是傳輸時用的網絡,加工廠就是最終數據處理的中心。在這個過程中船扮演著非常重要的角色。

“物聯網”與“互聯網”有什麼區別?

在談及“物聯網”時,常常會有人問: “物聯網”和“互聯網”到底有什麼區別?


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首先,“物聯網”是在“互聯網”的基礎上,將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間,進行信息交換和通信的一種概念。互聯網著重信息的互聯互通和共享,解決的是人與人的信息溝通問題;物聯網則是通過人與人、人與物、物與物的相聯,解決的是信息化的智能管理和決策控制問題。

互聯網與物聯網在終端系統接入方式上也不相同。互聯網用戶通過端系統的服務器、臺式機、筆記本和移動終端訪問互聯網資源;物聯網應用系統將根據需要選擇無線傳感器網絡或RFID應用系統接入互聯網。

除了這些,還有更重要的一點區別。直接講比較抽象,我們不如舉個例子:現在有某品牌智能空調,你到家之前可以先用手機開啟它,它能保證你回家的時候家裡室溫剛好是你提前設定好的溫度,而離家之後也不會因為忘了關空調而心疼電費,因為你隨時可以在手機上把它關掉。同時,它還能自己除甲醛,控制空氣溼度和氧含量,這種體驗當然不賴。

但是這其中還有一些問題。第一是空調無法自動感知環境,就是說你需要自己關注空調的運行狀態而且親自去操作,這其實是你對“空調工作狀態”及“家裡空氣狀態”這樣的信息進行了判斷和處理;第二就是手機只能實現對空調的控制,而不能同時調節通風裝置和窗戶、空氣淨化器、加溼器等設備來讓室內空氣達到最好的狀態。

物聯網就是想改變這種現狀,讓空調裡集成的很多類型的傳感器,能夠不間斷地監測它周圍室內的溫度、溼度、光等環境的變化。比如它可以判斷房間中是否有人及人是否有移動,並以此決定是否開啟溫度調節設備。


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這也是物聯網對互聯網的一個巨大優勢:感知層的運用。而對物聯網而言,這些信息的產生和傳輸很大程度上主動的。人將更少地參與到信息的採集和分析,大量不必要親自關注的信息交給設備和網絡去處理,從而能夠將人從信息爆炸的困局中解脫出來。

所有物體都有必要聯網嗎?通過何種方式相聯?

未來萬物聯網是一種什麼狀態呢?大到汽車,小到紐扣,都可能都會被植入芯片而冠上“智能”的名字。這種“智能”有必要嗎?我們什麼時候能實現呢?

第一點,我們常常說起“智能”,並不一定是這個產品本身具有“智能”,他們只是真正具有運算和處理能力的某個“大腦”的延伸終端而已。舉一個簡單的例子,你進電梯之前,電梯通過感應到有人就把門打開了,這當然不是電梯自己處理的,而是中央控制系統在管。同時,中控系統還有的部分程序負責通風,有的部分負責照明,有的部分調節供電。這個過程中,電梯、排氣扇等設備就像我們的手腳,而中控系統才是真正具有“智能”的大腦。

以一瓶可樂為例,在生產之初,我們就能夠通過相關技術,知道它的原料中蔗糖是由哪片甘蔗地提供,可可來自哪科可可樹。生產過程中,我們知道它是哪條流水線上出來的產品,質量由誰負責。再往後,我們知道它怎樣被送到用顧客手上的。到這裡,消費者看不到“智能”的影子。這瓶可樂在到手上之前卻至少經過了原料供應商、生產商、銷售終端等幾個智能系統的管控。


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這種管控有多大意義呢?對可樂這樣成熟的產品來說或者價值有限,但如果是對水果蔬菜、對牛奶、對藥品呢?那意義自然又不一樣了。這其中主要作用自然是加強了對這些和我們健康息息相關的事物的監管。

大數據:藏在啤酒和尿布背後的秘密; 雲計算:物聯網的隱形大腦

我們提到物聯網,就不得不把它與現在非常火熱的另一個概念聯繫起來,那就是“大數據”。

大數據是怎麼一回事呢?有一個為人津津樂道經典案例,就是啤酒與尿布的例子。一家美國超市把尿布與啤酒這兩種風馬牛不相及的商品居然擺在一起,但這一奇怪的舉措居然使尿布和啤酒的銷量大幅增加了。原來,美國的婦女通常在家照顧孩子,所以她們經常會囑咐丈夫在下班回家的路上為孩子買尿布,而丈夫在買尿布的同時又會順手購買自己愛喝的啤酒。


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在這個案例裡面,丈夫的行為被預測出來,其預測的依據是根據長期經驗所得的。假定不在尿布旁邊放啤酒,愛喝酒的丈夫可能也會去買,但嫌麻煩或者酒癮不那麼大的丈夫可能就只會買了尿布就走,而想不到去買啤酒。因而,大數據就此產生了經濟價值。當然,這背後基本是一個零和遊戲,這家超市的啤酒銷售得多了,別家超市賣得就少了。

顯然,這些數據或多或少已經開始影響我們的生活。而在未來,萬物聯網產生的數據量與現在人們通過互聯網活動產生的數據量不可同日而語,開發的價值也會更加巨大。比如我們現在的手環、手錶讀取我們的心率、運動量等數據,僅僅是反饋給我們讓我們管理自身健康。而未來隨著大數據的分析能力增強,加上能夠互動的設備增多,那麼這些數據就變成了健康服務,甚至能提前預防疾病發生。

反過來,大數據的處理能力能力會反過來幫助物聯網實現智能控制和產品改進。比如,我們的智能家居的學習功能,可以看做是對用戶一段時間的行為數據的收集,然後通過特定算法得出主人的喜好從而自己完成對家庭環境的控制。

前面講了大數據,那麼還有另一個大數據的親兄弟不得不講,那就是雲計算。從成本和實際效果來考慮,其實很多物聯網設備並不需要太多的計算能力,只要能夠取得數據並反饋給上層具有計算能力的數據處理中心就好了,多一點的還有能夠通過從計算中心獲取的指令完成某些活動就可以了。


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那麼,這些數據誰誰在處理呢,他們又是怎麼處理的呢,這裡就要提到雲計算的概念。雲計算被認為是一種革命性的計算方法,是繼大型計算機到客戶端-服務器的大轉變之後的又一關於計算方式的重大轉變。

舉一個不那麼恰當但比較好理解得例子。使用過QQ遠程助手的朋友大概可以體驗雲計算,你在QQ提供的界面裡面訪問對方的電腦,使用對方的軟件。雲計算大概也可以看做這麼種方式,不過對方的電腦變成了處理能力超強的雲計算中心,而處理方式更加複雜一些。

雲計算給我們帶來了全新的解決思路。由於通訊技術的不斷髮展,我們的計算不一定要在本地進行。比如,在遠程操作的例子,哪怕你的電腦沒有安裝一個程序,你仍然能夠獲得這個程序的使用結果。而我們平時收發郵件,這些郵件存儲在我們的郵箱裡,而不是在我們的電腦上,這其實可以視作早期的雲服務。這種理念,簡單概括起來就是“網絡即電腦”。只要有網絡,我們就能獲得更高的運算能力。

目前雲計算還處於基礎階段,現在的雲計算被分為三層:基礎設施即服務(IaaS),平臺即服務(PaaS)和軟件即服務(SaaS)。基礎設施可以看做是我們的電腦主機,其實質是大規模的主機集群。平臺的地位大致相當於我們的計算機系統,類似於windos,是開發和運行程序的基礎。軟件服務我們就明白多了,微信、遊戲客戶端、美圖秀秀這樣的都是軟件。


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藉助雲計算,企業的管理成本將降低。由於雲計算的作用,一些企業不用浪費金錢和精力建立自己的數據處理中心,而將自己的一些數據和企業管理軟件放在公共的雲服務器上;而另一些企業對於數據的安全性和專業性等要求較高,於是自建雲服務器,於是有了公有云、私有云、的概念之別;有一些私有云並不能滿足企業的運算需求,向公有云服務器尋求支持,於是就有了混合雲的提法。

同時,雲計算中心能夠根據實際需求來安排服務器的運算,讓整個計算中心保持高效的運作,避免了運算資源的浪費。除此之外,雲計算的好處在於按使用付費。這就是說,你可以按照實際需要的存儲空間或者運算能力購買雲服務。這是雲服務誕生之初的“電廠模式階段”就提出的理念,即把計算能力當做像水、電這樣的產品來出售。現在基本已經變成現實,而在未來,個人用戶也將慢慢感受到這種全新方式給生活帶來的改變。

講了這麼多雲計算,那麼雲計算和物聯網是是怎麼結合起來的呢?前面我們已經提到,我們的物聯網設備只需要能夠聯網,雲計算就能夠通過網絡為我們的設備提供數據處理能力。其次,大數據的運用對物聯網來說十分重要,而云計算和大數據分析就像一枚硬幣的兩面密不可分。

比如智能家居系統,其一部分運算其實就是依託雲服務器,因為我們的家裡面的數據處理中心(電腦或手機)沒有必要一直保持開機狀態。而更多的諸如交通系統、工廠製造系統、社區服務系統等等都將依託於私有云或者公有云的服務。除了這些,我們前面提到雲計算還是打通各種物聯網標準的有效手段,兩個採用不同技術標準的設備也具有了互相交換數據的可能,簡單說來,就像你在網上和一個外國人聊天,哪怕你不懂他的語言,只要通過相應的翻譯軟件,就能夠理解對方的意思了。

結語

隨著物聯網,雲計算以及大數據等技術突破,小編相信,在不久的將來,我們一定會感受到物聯網帶來的前所未有的科技體驗,體會到物聯網給我們帶來的諸多便利。




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