2010年,所有关心中国政治经济的人,都开始熟悉一个名词——物联网。
在2010年的两会上,不断传来有关物联网的信息。
2010年3月8日,胡锦涛主席在参加天津代表团团组会议时,两次提到了“物联网”,一次是关于调结构、转变经济增长方式;一次是关于自主创新。
2010年3月5日,温家宝总理在《政府工作报告》中,将“加快物联网的研发应用”明确纳入重点产业振兴。重点产业振兴是2010年“加快转变经济发展方式,调整优化经济结构”的首要任务。在《政府工作报告》的末尾,对物联网的定义做出了这样的诠释——“它是在互联网基础上延伸和扩展的网络”。
就像当初互联网猝不及防地来到,轰然打开我们的世界一样,物联网的热潮也是突如其来。物联网的到来,比互联网更快、更猛。
看看铺天盖地的报道:美国权威咨询机构FORRESTER预测,到2020年,世界上物物互联的业务,跟人与人通信的业务相比,将达到30比1,因此,“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。所有的迹象都表明,世界已经开始进入物联网时代。
只要搜索一下“物联网”,只要看见这些醒目的标题,就会让你振奋不已:
——世界将进入物联网时代
——物联网市场是互联网的30倍
——物联网:下一个兆元级产业
——拥抱物联网的春天
——整个中国开始因物联网而沸腾了
——中国物联网的春天还有多远
今天,在中国,物联网已经被提升到国家战略。
有专家称:“2010年将成为物联网元年。”
在人们的呼唤中,“物联网元年”向我们走来!
早在1995年,比尔·盖茨在他的《未来之路》一书中写到对未来的描述时,有这样一段话:“你不会忘记带走你遗留在办公室或教室里的网络连接用品,它将不仅仅是你随身携带的一个小物件,或是你购买的一个用具,而且是你进入一个新的、媒介生活方式的通行证。”这也许就是比尔·盖茨心中所想象的网络世界能给人们的生活带来的变化,这个大胆的设想在那个年代只能是一个“梦想”,因为那个年代,计算机水平和网络水平远远没有达到能实现比尔·盖茨梦想的条件,但是,比尔·盖茨的梦想超越了那个年代,引领社会朝着一个新的目标发展。
比尔·盖茨在该书中还对他打算在华盛顿湖岸边兴建的别墅进行了描述,这栋别墅除了用木材、玻璃、水泥、石头建成之外,我们还会发现这幢别墅也是由硅片和软件建成的。接下来就让我们一起看看当时比尔·盖茨对他的别墅的各种功能的描述吧!
在《未来之路》一书中他这样写道:“当你把车停在半圆形转车道上时,即使你在门口,你也不会看到房子的大部分,那是因为你将进到屋的顶层。当你走进去时,所遇到的第一件事是有一根电子别针夹住你的衣服,这根别针把你和房子里的各种电子服务接通了……凭你戴的电子别针,房子会知道你是谁,你在哪儿,房子将用这一信息尽量满足甚至预见你的需求——一切尽可能以不强加的方式。有一天,取代电子别针用带视觉认知能力的照相系统将是可能的,但那超出了现今的技术。当外面黑暗时,电子别针会发出一束移动光陪你走完这幢房子。空房子不用照明。当你沿大厅的路走时,你可能不会注意到你前面的光逐渐变得很强,你身后的光正在消失。音乐也会和你一起移动。尽管看上去音乐无所不在,但事实上,房子里的其他人会听完全不同的音乐,或者什么也听不到。电影或新闻也将跟着你在房子里移动。如果你接到一个电话,只有离你最近的话机才会响……手持式遥控器会让你掌管你的直接环境和屋里娱乐系统。遥感会扩大电子别针的能力。它不仅让房子承认你,安置你,而且还允许你来发指令。你可以用控制器告诉一间房子里的监控器,让它显示出来并展示你要的东西。你能从数千张图片、录音、电影和电视节目中选择,你还会有各种选择来挑信息……因为有些人比其他人喜欢的温度高一些,房舍软件根据谁在里面住以及一天的什么时候来调节温度。房舍知道在寒冷的早晨客人起床前把温度调得暖烘烘的,晚上天黑下来时,如果打开了电视,房舍的灯就暗些。如果白天有人在房舍,房舍会把它里面的亮度与室外搭配和谐。当然,住在里面的人总能够明确地给出命令来控制场景……”
这样的描述与其说是朦胧的“物联网”,不如说更是我们期待的“物联网”吧!
让我们回顾一下,在当年的计算机水平和网络水平环境下,比尔·盖茨还能创造出如此“朦胧”的物联网,对于生活在今天的我们,有着多么巨大的影响啊!
在1995年,全球个人电脑数量达到5 757万台,虽然比1994年的数量增加了24.7%,但是当时全世界人口总数为57亿,即使在1995年7月,全球联网主机也只有664万台。
从上述数据可以看出,在1995年那个时期,个人电脑的数量并不多,平均每100个人才拥有一台电脑,说明当时电脑设备还没有普及,而且当时的电脑很少进入家庭,就算你拥有了一台电脑,从表1-1当时电脑的流行配置可以看出,那个时候电脑的存储量很小,运行速度也很慢,难以满足现代人类的需求。
表1-1 1995年电脑配置情况
在比尔·盖茨《未来之路》中有这样一段话:“不久的将来,会有这么一天,你可能不必离开你的书桌或扶手椅,就可以办公、学习、探索这个世界和它的各种文化,进行各种娱乐,交朋友,逛附近的商场,向远方的亲戚展示照片,等等。”这说明在当时,信息的传递还是不便利的,人与人之间在互联网上的交流还是有局限性的。
除了计算机水平和网络水平,物联网的核心技术之一——RFID的发展情况又怎么样呢?
1994年RFID卡(射频卡)进入中国,从此才引发了中国RFID卡的应用革命,可见当时与物联网相关的RFID技术还处于发展初期,并没有得到广泛的使用,同时与物联网相关的其他技术在当时也没有出现广泛的应用,或者应用于人们的生活之中,对于绝大多数人而言,它们都是陌生的,不清楚的。因此,在当时,还没有发展物联网的技术基础。
同时,由于当时技术水平的不发达,人与人的联系还不是很便利和快捷,所以当时人们的关注点还在如何实现人与人的联系,还没有将这种联系蔓延到物与物的联系这一个层面,而比尔·盖茨作为一个软件工程师,一个企业家,微软公司的董事长,他从互联网技术的发展前景角度和市场角度为我们的未来生活勾勒出一幅美丽的画卷。
5年后,物联网悄然走向了我们。
“物联网”概念的出现最早是在1999 年,是由美国Auto-ID首先提出,当时的物联网主要是建立在物品编码、RFID 技术和互联网的基础上。它是以美国麻省理工学院Auto—ID中心研究的产品电子代码EPC(electronic product code)为核心,利用射频识别、无线数据通信等技术,基于计算机互联网构造的实物互联网。简单地说,物联网就是将各种信息传感设备如射频识别装置、红外感应器等与互联网结合形成的一个巨大网络,让相关物品都与网络连接在一起,以实现物品的自动识别和信息的互联共享。
将1999年美国Auto-ID中心提出物联网概念作为物联网的起源是被大多数人所接受的。当时由于RFID可能应用于各种不同领域,针对共同项目制定一套标准并予以明确的规范是十分必要的,而且若干业界组织已经发起相关活动,并朝此标准化的目标努力,此时美国麻省理工学院MIT实验室就带头成立自动化识别系统中心(Auto-ID Center)。Auto-ID实验室是一个研究单位的联盟,专业从事自动识别,智能对象和EPC系统方面的研究、开发和推广,进行与工业相关的基础研究和应用研究,研究和开发EPC系统和工具以及进行EPC概念的推广。
正是因为Auto-ID中心作为一个研究中心,在学术研究领域有一定的分量,虽然Auto-ID主要从事RFID技术及相关领域的研究,但是此时物联网概念提出已经是从学术角度、技术应用角度提出的一种解决方案,并不是仅仅从对未来的一种遐想。所以,时至今日,人们还是公认物联网概念的起源始于1999年Auto-ID中心提出物联网之说。
当1999年提出物联网概念后,并没有掀起一股物联网热潮。这是因为物联网当时存在的技术条件和社会条件还不具备。据美国电脑工业年鉴公司统计:到1999年底,全球互联网用户达到2.59亿,世界总人口达到60亿,从这两个数据可以看出在当时,网络的使用者在世界总人口中占有的比例还是很小的,还不到1/20。同时,在1999年那个时期,相关技术的不成熟以及应用不广泛,例如物联网所涉及的核心技术之一RFID,在当时RFID的概念还仅仅在实验室里面,其相关技术并没有得到广泛的应用。当然,从宏观层面而言,各国也没有或者很少出台与物联网相关技术的政策,因此,此时提出的“物联网”没有吸引住大众的眼球,而仅仅是在RFID的技术应用方面被加以关注。
随着21世纪的到来,RFID技术的快速发展,特别是互联网的普及与广泛应用,为物联网夯实了基础。
射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象,并获取目标中的相关数据。事实上,RFID不是现在才有的一种技术,它起源于第二次世界大战的敌我飞机识别,当初英国人发明雷达以后,在应用中发现了一个很大的问题,在雷达屏幕上,搞不清楚什么飞机是敌人的,什么飞机是自己人的,于是在飞机上加装了敌我识别系统,在雷达上也加装了相应的识别装置(术语叫二次雷达),具体做法就是雷达在发现目标后,会自动发射一个询问信号,如果是己方飞机,敌我识别器就会自动回答,这样雷达就能分清了,现在每架军用飞机都有一个敌我识别器。其实更准确的说法,应该是RFID起源于雷达的应用功能拓展,当时是借用了雷达的工作原理,发射无线电波再被返回来识别天空中是否有物体,而如果这种电波被反射回来的时候通过处理,也就能够发回来一种无线电波供雷达接收,然后通过处理识别,当时的应用仅仅是一种加密的ID号而已。
这种技术实际上在20世纪80年代就已经出现,一种应用在某些特定的领域,如工厂自动化生产线,仓库中的物品管理或车站检票。只不过这种技术的日益成熟,以及形态越来越小,成本越来越低,越来越适用于商品包装和物流的管理了。这种技术开始得到普遍关注的时代背景是网络通信技术开始普及的20世纪90年代,与条码一样是为了改善和提高零售业中结算的自动化和快速化,甚至使整个物流供应链的管理实现透明化的目的而特别受到青睐。零售巨头沃尔玛不仅是条码技术的推动者,也是RFID技术的重要推动者。
2002颁布的国际标准ISO/IEC15693-2,针对RFID技术在物流应用中的问题,提出了统一的标准。对于RFID如何进行物流跟踪、多节点管理、数据安全保护,如何实现物品远距离自动识别,成为广大RFID供应商急需思考和解决的问题。
那么又是谁为RFID的应用点燃了第一把火呢?毫无疑问,这当然要归功于零售业巨头——沃尔玛。
早在2004年,年销售额高达2 560亿美元的沃尔玛要求其前100家供应商在2005年年底在其包装箱上使用RFID标签,标签的格式要符合沃尔玛的要求,标签见图1-1,小供应商也得在2006年年底赶上RFID的末班车。
图1-1 沃尔玛电子标签
供应商们被这份命令急得牙根痒痒,但谁也不敢怠慢沃尔玛的要求,否则你的东西就有可能被从世界上最大的零售商的货架上撤下来。好在沃尔玛一声令下,便有商家积极呼应。2004年4月30日,沃尔玛宣布公司已和惠普、雀巢等8家供货商达成协议,率先在达拉斯的送配中心启用智能标签技术(RFID)。来自这8家供应商的21种产品被发送到桑格和德州的沃尔玛配送中心,然后再送到本地7家“特大购物中心”。
如果这次初试效果良好,依照沃尔玛计划,到2005年将会有大量的商品贴上RFID标签。这样,商品出厂后,将被实时跟踪达到沃尔玛的配送中心。到了配送中心之后,不用开箱验货,通过RFID阅读器就一目了然。
然后,沃尔玛通过采取放下再出货(slap-and-ship)的方式,将商品发送到每一个零售商店。这一方式被业界认为是短期内为供货商执行RFID和原标签计量的最可能方式。这一方式要求供应商必须在商品出库前才把标签贴在包装容器上,而不是产品一离开生产线就已经贴上了标签。这意味着货物到达仓库后,要送到沃尔玛店面的商品必须拉出来,送到特别的标签印制站,打好标签后再出货至沃尔玛商店。
由于有实时跟踪,因此就不需货物清单。当货架空了时,RFID阅读器会警示店员要重新上货。如果沃尔玛的库存商品没有了,就会有一条补给信息自动送达供货商。
对于传统零售管理方式与RFID激活系统之间的差别,沃尔玛解释道,在传统零售方式下,你从企业采购软件系统反映的信息上可能知道有10种商品在货架上,而通过RFID,你不仅知道有10种商品,还知道它们的生产日期、商品数量、使用日期和库存来源。“就像你知道大街上有1 000人,而通过RFID,你还知道他们的名字。”
真是托沃尔玛的福,似乎是一夜之间,被认为是将要在未来取代条码技术的无线射频识别技术开始风靡全球。全球最著名的电子信息公司纷纷将目光锁定RFID的产品应用。一批以日立、Matrics、Alien、飞利浦、德州仪器为代表的芯片厂商不断推出日益轻巧、便宜且功能强大的RFID产品。而微软、IBM、Oracle和SUN等软件巨头将目光锁定在中间软件开发上,并针对RFID所产生的庞大数据量提出了自己的应用解决方案。尤其是当RFID标准化组织“EPCglobal”宣布已经完成了全球第一个RFID标准的制定工作的消息后,更是让推崇RFID的厂商们欣喜若狂。
种种迹象表明,沃尔玛在RFID的发展进程或多或少地起到了某种表率作用。或许这就叫沃尔玛效应。如果沃尔玛真的能将这一技术运营好,并能证明确实有利可图,那么将会有越来越多的公司效仿并促进相关产业的发展,使这一技术的整体实施成本得以下降,从而走上良性发展。
据Sanford C.Bernstein公司的零售业分析师估计,通过采用RFID,沃尔玛每年可以节省83.5亿美元,其中大部分是因为不需要人工查看进货的条码而节省的劳动力成本,RFID有助于解决零售业两个最大的难题:商品断货和损耗(因盗窃和供应链被搅乱而损失的产品),而现在单是盗窃一项,沃尔玛一年的损失就差不多有20亿美元。
的确,在沃尔玛的推波助澜下,RFID的产业链正在悄悄形成,并加快了进入主流经济生活进程,使传统零售产业面临一场新的变革。据IDC的预测,到2008年,用于在零售供应链中跟踪货物的RFID技术市场的规模就将接近13亿美元。而RFID的全球市场预计2010年将达3 000亿美元。一个巨大市场所蕴涵的商机吸引了全球的目光。
RFID时常被打上“下一代的条码”的标签,在实施跟踪物体定位及状态等重要信息方面,RFID系统能够提供更多的信息。较新的应用可以从体育和休闲(滑雪入场券)到人身安全(在校生管理)等等。RFID标签可以为贵宾出入俱乐部提供服务,比如在巴塞罗那的巴哈海滩俱乐部;出于医疗的目的,RFID标签甚至被植入人的皮肤。将RFID应用于像驾驶执照、护照或者现金等电子政务方面也正在出于考虑之中,RFID读写器现在已经被嵌入到移动电话中。例如,诺基亚在2004年中期发表了用于商务认识的具备RFID功能的手机,并已在2006年推出消费类手机。
从对2005年及其以前的资料进行汇总,发现RFID的技术已经开始在航空物流,物流管理,图书馆领域等方面进行应用。在当时RFID技术的具体使用情况见图1-2。可以发现当时的RFID技术已经开始广泛应用于各行各业中,日益为人们所接受。因此,RFID技术的广泛应用为物联网的出现打下了坚实的技术基础。
图1-2 2005年RFID在各领域使用情况饼状图
企业使用RFID技术的原因很多,主要原因有:希望能够提高和改善运营效率;对供应链可视化的渴求;提高与商业伙伴之间的协同性;实时商业智能的需求;降低库存成本;零售商的要求。详细情况见图1-3。
图1-3 企业采用RFID的主要动因
1999年Auto-ID中心提出物联网之说,是以产品电子代码EPC为核心,以射频识别为关键技术,利用无线数据通信网络构建的物联网系统。
EPC就是产品电子代码,它的产生主要是源于人们设想对世界上的每一件物品都赋予唯一的编号这一美好的愿景,就像身份证号码一样,它跟每个人是一一对应的,不可能出现一个人有两个身份证号码,或者一个身份证号码对应两个不同的人,在这里身份证就是身份证号码的载体,而EPC标签就是每一件物品编号的载体。一个完整的EPC系统包括全球产品电子代码(EPC)体系、射频识别系统及信息网络系统三部分构成,其中全球产品电子代码(EPC)体系即EPC的编码体系,主要就是EPC编码标准;射频识别系统包括两个部分,一个是EPC标签,它是贴在物品之上或者内嵌在物品之中的,另外一个部分是识读器,其功能是识读EPC标签;最后一个系统就是信息网络系统。通过这样一个完整的EPC体系,我们就能对世界上的每一件物品进行识别,将每一件物品连接起来,将这些有用信息为自己所用,甚至能实现对每一件物品的控制。我把这种物联网称之为“EPC/物联网”。
中国在EPC/物联网的发展上,起步并不比任何国家落后。1999年全球的Auto-ID中心有6个会员单位,我国的复旦大学就是其中之一,其他5个会员单位分别是美国的麻省理工大学、英国的剑桥大学、澳大利亚的阿德莱德大学、日本的庆应义塾大学、瑞士的圣加仑大学。
早在2003年12月,国家标准化管理委员会会同科技部就在北京召开了“物流信息新技术——物联网及产品电子代码(EPC)研讨会暨第一次物流信息新技术联席会议”。在会议纪要中指出:“物联网和产品电子代码是近年来出现的物流信息及其管理的最新技术,产品电子代码也被称之为EPC,它是射频技术基于网络环境下,在自动识别技术领域的新应用,发达国家在20世纪90年代才开始研究,近期刚刚走出研究室。与条形码相比,它有十分显著的优点。一是它的信息量大,可以满足更广泛的要求;二是它可读可写,应用更加灵活;三是它的读取方式是利用感应、无线电波或微波能量进行,不需直接接触;四是可以识别高速运动物体和同时识别多个物体;五是具有抗环境污染、抗干扰的能力,保密性能好。这些方面都是条形码所不能比的。但是由于它的开发和应用成本很高,加之对信息收集、整理和应用的网络环境没有形成,使得应用受到限制。但是,随着现代通信信息技术发展的加快,EPC推动物流业发展的时机终于成熟。”
与会代表就物联网和EPC这一物流信息新技术的研究和应用进行了深入讨论,取得一致意见:
(1) 物联网和EPC新技术的产生是人类在经济贸易发展活动中的智慧结晶,是高科技领域一项革命性的新技术,必将对现代物流的发展带来一场革命。这次会议是我国启动EPC标准化工作的一次非常重要的会议。会议正式确认了“物联网”、“产品电子代码(EPC)”等新概念。
(2) 要从5个方面来充分认识EPC新技术的研究与应用并做好相关工作。第一,EPC的产生和发展有它的必然性。EPC是信息技术伴随网络社会发展的必然结果;第二,充分认识研究和应用EPC新技术必要性。这是我国主动参与国际竞争、融入经济全球化的迫切需要;第三,充分认识研究和应用EPC的战略意义。它不是一个企业、一个行业、一所院校或少数人所能包揽的,而是一个事关国内各行业大局的问题,必须站在国家的高度来组织和研发,否则不可能开展好EPC的研究和应用工作。第四,要系统地考虑EPC的研究和应用。EPC不是一项孤立的工作,而是一项庞大的系统性工作,涉及许多方面,包括技术、管理、硬件、软件、网络、系统安全、无线电频率等,而这些都有标准化的问题,EPC没有标准化就不可能实行。第五,充分认识研究和应用EPC的紧迫性。目前,发达国家都在积极推动EPC技术在本国的应用,预示着发达国家据此对发展中国家形成了新的技术贸易壁垒。如美国商业零售巨头沃尔玛要求排名前100位的供应商,从2005年1月1日起在物流单元上使用EPC;日本在2004年5月将向国际标准化组织(ISO)提供日本起草的EPC国际标准草案;欧洲将于2006年9月使用EPC标准。面对国际竞争的严峻形势,在我国开展EPC研究和应用十分迫切。
(3) 定期召开EPC联席会议,初步确定2004年上半年和下半年各召开一次。联席会议逐步吸收国内有关部门及国内有条件的相关企业参加。
根据EPC新技术的发展,适时举办EPC新技术研讨会,并可以邀请香港货品编码协会、新加坡物品编码协会等国家和地区的编码机构参加,形成EPC大中华区;也可以邀请我国周边其他国家的相关机构参加。
(4) 组建物流信息新技术指导组和专家组。物流信息新技术指导组由国家标准化管理委员会、发展改革委、科技部、中国标准化研究院、中国标准化协会等机构的代表组成。物流信息新技术专家组邀请国内外从事EPC硬件、软件、科研工作的知名学者组成。物流信息新技术指导组和专家组的秘书处工作,由全国物流信息管理标准化技术委员会、中国标准化协会和中国自动识别技术协会共同承担。
(5) 各方协力,分工合作,加强对EPC技术的跟踪和应用研究,其中包括EPC技术研究和软件开发,天线技术、封装技术等的研究。EPC标准研究要组织专家统一进行,由全国物流信息管理标准化技术委员会统筹组织和协调,密切跟踪国际发展动态,积极参与国际标准的制定,并结合中国的实际情况研究制定本土化EPC应用标准。EPC标准的制定由全国物流信息管理标准化技术委员会统一归口,避免多个单位交叉重复,各自为政,防止接口不统一,彼此冲突,影响标准的实际应用。
(6) 加强对EPC的宣传和培训。由国家标准化管理委员会组织复旦大学、北京大学、中国物品编码中心和中国标准化协会统一组织相关培训。
在2004—2005年间,我国多次召开了EPC与物联网高层论坛。
2004年4月22—23日,由国家标准化管理委员会主办,中国标准化研究院与中国物品编码中心承办的,2004首届中国国际EPC与物联网高层论坛及EPC与物联网第二届联席会在北京国际会议中心隆重举行。同期EPCglobal China——全球产品电子代码(EPC)中国宣布正式成立,并在北京国际会议中心举行了隆重的揭牌仪式。出席此次论坛的有EPCglobal、新加坡物品编号理事会、中国香港货品编码协会以及日本自动认识系统协会所派专家或官员。同时,本次论坛还将邀请国家发展改革委员会高新技术司、科技部高新技术产业化及发展司、信息产业部信息化推进司、商务部信息化司以及国资委信息中心等有关单位领导出席。
首届中国国际EPC与物联网高层论坛以及EPCglobal China授牌仪式见图1-4。
图 1-4 EPCglobal China揭牌仪式
与会代表认为:基于互联网和射频技术的EPC系统,即实物物联网(简称物联网)是在计算机互联网的基础上,利用RFID、天线数据通信等技术,构造了一个实现全球物品信息实时共享的“Internet of things”。它将成为继条码技术之后,再次变革商品零售结算、物流配送及产品跟踪管理模式的一项新技术,是条码技术应用的延伸和拓展。当你购物结账时,再也不必等待售货员将你所购商品一一取出、扫描条码,而是在短短几秒的瞬间内就可以实现商品的自助式智能销售结算。
2004年10月11日,第二届国际EPC与物联网高层论坛在上海展览中心友谊会堂召开。见图1-5。
图1-5 第二届国际EPC与物联网高层论坛
本次论坛由中国国家标准化管理委员会主办,EPCglobal China、中国物品编码中心、中国自动识别技术协会、全国物流信息管理标准化技术委员会、Auto-ID中国实验室、中国标准化协会等单位承办。本次论坛以“研讨EPC国际发展,推动EPC行业应用,指导EPC产业发展”为宗旨,以“EPC的应用与发展”为主题,为了及时掌握国际EPC发展动态,分享EPC与物联网的应用成果,培养EPC标准化应用市场,促进EPC技术的标准化,并在EPC基本理念的基础上,有计划、有步骤、有针对性的在全国范围内开展EPC技术的应用推广工作,论坛组委专门邀请了EPCglobal China标准化管理指导组领导、EPCglobal China标准化专家组专家、国务院有关部委主管信息化的领导和专家、各地方主管信息化工作的部门领导和专家、AIM Global成员单位负责人及知名专家、EPCglobal成员单位负责人及知名专家、相关行业协会负责人和专家,Auto-ID Labs成员单位负责人及知名专家等出席本次会议并做演讲,介绍国际EPC技术与应用发展动态,交流EPC与物联网应用成果和经验,探讨EPC与物联网的发展趋势。
后来,由于针对EPC编码标准是否涉及部门利益之争、是否有信息安全之嫌等不为人知的诸多因素,我国的EPC/物联网在茫茫大海中漂泊。
5年又过去了,物联网再次出现在人们的面前!
2005年11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,提出了“物联网”的新概念。报告指出:无所不在的“物联网”通信时代即将来临,世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行信息交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。该报告曾描绘“物联网”时代的图景:当司机出现操作失误时汽车会自动报警;公文包会提醒主人忘带了什么东西;衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求,等等。
国际电信联盟(ITU)在《The Internet of Things》报告中对物联网概念进行扩展,提出任何时刻、任何地点、任意物体之间的互联,无所不在的网络和无所不在计算的发展愿景,除RFID技术外,传感器技术、纳米技术、智能终端等技术将得到更加广泛的应用。
国际电信联盟(ITU)在当时提出物联网这一概念是有原因的,主要是由于相关技术的高速发展,以及应用日益广泛。可以根据表1-2进行分析。
表1-2 提出物联网概念的技术基础
首先是电脑配置水平有了大幅度的提高。在2005年,电脑的主流配置如表1-3所示。
表1-3 2005年主流计算机配置
Intel Core 2 Duo E6550(盒)的基本参数如表1-4所示,微星 P35 Neo2-FR的基本参数如表1-5所示,威刚ADATA 1GB DDR2 800(红色威龙)的基本参数如表1-6所示,希捷 160G 7200.10 8M(并口/5年盒)的基本参数如表1-7所示,七彩虹镭风2600XT-GD3 CF白金版的基本参数如表1-8所示,先锋 DVD-227的基本参数如表1-9所示。
表1-4 Intel Core 2 Duo E6550(盒)的基本参数
表1-5 微星 P35 Neo2-FR的基本参数
表1-6 威刚ADATA 1GB DDR2 800(红色威龙)的基本参数
表1-7 希捷160G 7200.10 8M(并口/5年盒)的基本参数
表1-8 七彩虹镭风2600XT-GD3 CF白金版的基本参数
表1-9 先锋 DVD-227的基本参数
从这些配置可以看出,当时的计算机水平已有了大幅的提升,电脑的性能明显提高。
其次,无线传感器的应用日趋普及。
除了RFID,为了记录物体在环境中的变化,检测物体物理状态的改变也是必不可少的功能。在这个方面,传感器在虚拟世界过程中发挥了重要作用,使“物”能够对所处的物理变化做出响应,传感器收集环境数据,生成信息并提升对所处环境的认识。例如,在电子外壳里的传感器可以收集外部温度变化的信息,并响应调整电子外壳的参数。
许多新技术都是诞生在军事应用中。如同RFID的原理可以追溯到第二次世界大战时空战的敌我识别系统一样,无线传感器网络(WSN)的诞生则与越南战争密切相关。
由于密林和多雨的天然屏障,大大削弱了卫星与航空侦察的效果。无奈之下,美军从1986年开始,在胡志明小道上投放了数十万个具有音频和振动感知功能的无线传感器,以期建立电子屏障来切断越军的补给线。
这一阶段的无线传感器除了与侦察机点对点通信外,还不具备现代WSN所具备的节点计算功能和节点间的通信功能。1980年,美国国防部先进研究计划局(DARPA)启动了分布式传感器网络项目(DSN),后来,美国国家科学基金会也开始资助该领域的研究项目。比较知名的项目有:DARPA支持的加州大学伯克利分校等25个研究机构承担的Sense IT计划等。WSN节点已经具备了探测、计算和通信功能。
进入21世纪以来,尽管美国陆军的沙地直线项目的军事应用仍起着主导作用,但随着无线通信、集成电路、传感器、微机电系统等技术的不断进步,WSN节点在微型化和成本降低上取得了显著进展,从而在非军事方面得到日益广泛的应用。网络自组织传输成为这一阶段的主要特征。
早在2003年,传感器也已经广泛用于轿车当中,这些传感器对轿车的作用,就相当于人的眼睛、耳朵、皮肤和鼻子等器官。他们能够识别轿车外部和内部物体的位置或运动状态,分辨声音的大小和方向,感受到触、热、冷等,甚至还能够嗅出和辨别周围环境的气味。
轿车是技术含量高也比较复杂的民用机电产品,在许多轿车上使用的电子感应器官(传感器)的数量远远超过了人的器官数量。以德国欧宝(Ope1)公司的威达(Vectra)中级轿车为例,这款汽车就应用了40多个电子感应器官。其他的豪华轿车如奥迪A8或宝马7系应用的电子感应器官就更多了。如果轿车车载网络中的传感器检测到的物理化学量偏离了相应的技术规范值,网络中的控制模块和计算机就即时制订最佳的控制方案,以协助驾驶员确保轿车的行驶安全性。例如在梅塞德斯—奔驰轿车散射器格栅后面就安装了一个称为“Distronic ”的人工眼,借助于该人工眼传感器,轿车的自适应巡航速度控制系统能够精确测量出与前方车辆的距离,并根据各自的车速,自动地保持与前方车辆具有一个安全的车距,以防止发生追尾事故。
此外,许多宝马轿车上安装了超声波或红外线传感器,以帮助驾驶员在泊车时观察周围物体,避免发生剐蹭现象。接近黄昏时,窗外的可视度是逐渐降低的,驾驶员会不知不觉地忘记打开前大灯,这时轿车的行驶灯光辅助系统的感光传感器就能够识别出黄昏的到来,并自动打开前大灯,确保驾驶员有一个足够远的良好视野。另外,轿车的电子眼也能够识别出前挡风玻璃上出现的雨滴,及时为驾驶员激活雨刷。轿车借助于传感器不但能够看到它周围的事物,同样也可听到它周围的声音。例如,一些轿车的“人工耳”就能够听出车内的噪声水平,或者在车速增加时能够自动增大车载音响设备的音量。德国汽车零部件供应商西门子的子公司——VDO Automotive宣布开发出了一种轿车发动机噪声主动控制系统。在该系统中,传感器能够不间断地监测发动机的噪声水平,然后根据中央控制器的计算结果和事先设计的控制方案,主动产生出适当的“对抗声音”作为一种背景噪声,以降低发动机的噪声水平。瑞典沃尔沃汽车公司位于德国科隆的分公司声称,利用电子“人工鼻子”,轿车的空调设备会变得更加“聪明”。该公司的发言人指出,越来越多的轿车都安装了一种传感器,该传感器能够闻出轿车周围空气的质量,例如,当轿车行驶在隧道中或者紧随在一辆散发出黑烟的卡车时,空调就会自动关闭与外部的空气交流,开启空气的内循环功能。
从传感技术在轿车中的应用可以看出,在当时,各种传感技术已经闯进人们的生活,离人们的生活越来越近,技术也越来越成熟,这也为物联网概念的提出打下了坚实的堡垒。
再次是互联网的大众化。
说到互联网,大家肯定不会陌生,因为在现在,我们已经离不开互联网了,我们的生活时时刻刻都与互联网交织在一起。其实,从某种意义上,互联网可以说是美苏冷战的产物。1969年,美国国防部高级研究计划管理局(ARPA-Advanced Research Projects Agency)开始建立一个命名为ARPAnet的网络,把美国的几个军事及研究用电脑主机连接起来。当初,ARPAnet只联结4台主机,从军事要求上是置于美国国防部高级机密的保护之下,从技术上它还不具备向外推广的条件。
1983年,ARPA和美国国防部通信局研制成功了用于异构网络的TCP/IP协议,美国加利福尼亚伯克莱分校把该协议作为其BSD UNIX的一部分,使得该协议得以在社会上流行起来,从而诞生了真正的互联网。
1986年,美国国家科学基金会(National Science Foundation,NSF)利用ARPAnet发展出来的TCP/IP 的通信协议,在5个科研教育服务超级电脑中心的基础上建立了NSFnet广域网。由于美国国家科学基金会的鼓励和资助,很多大学、政府资助的研究机构甚至私营的研究机构纷纷把自己的局域网并入NSFnet中。那时,ARPAnet 的军用部分已脱离母网,建立自己的网络——Milnet。ARPAnet——网络之父,逐步被NSFnet所替代。到1990年,ARPAnet已退出了历史舞台。如今,NSFnet已成为互联网的重要骨干网之一。
1989年,由CERN开发成功WWW,为互联网实现广域超媒体信息截取/检索奠定了基础。在20世纪90年代以前,互联网的使用一直仅限于研究与学术领域。商业性机构进入互联网一直受到这样或那样的法规或传统问题的困扰。1991年,美国的三家公司分别经营着自己的CERFnet、PSInet及Alternet网络,可以在一定程度上向客户提供互联网联网服务。他们组成了“商用互联网协会”(CIEA),宣布用户可以把他们的互联网子网用于任何的商业用途。互联网商业化服务提供商的出现,使工商企业终于可以堂堂正正地进入互联网。商业机构一踏入互联网这一陌生的世界,就发现了它在通信、资料检索、客户服务等方面的巨大潜力。于是其势一发不可收拾。世界各地无数的企业及个人纷纷涌入互联网,带来互联网发展史上一个新的飞跃。
截止到2004年6月30日,在中国上网用户总数达到8 700万,上网计算机总数为3 630万,CN域名总数为382 216个,WWW站点总数大约为626 600个。到2005年6月底,中国网民数终于突破一亿大关,网民总数达到10 300万,比上年同期增长18.4%,其中宽带上网的人数增长迅猛,首次超过了一般的网民,达到5 300万人,增长率为23.8%。从这里可以看出,互联网已经迅速蔓延,用户大量增加,已经不为人们所陌生。
最后是信息技术和通信技术的进步。
人类通信的历史源远流长,根据古史记载,在2 700多年前的周朝幽王时期就有了利用烽火传递信息的方法。据说在边疆及通达边疆的道路上,每隔一定的距离,就筑起一座烽火台,接连不断。烽火台里装满柴草,遇到敌人入侵时,便一个接一个地点起烽火报警。各路诸侯见到烽火,就会派兵前来援助,共同抵抗敌人。
从古代的烽火台到现代的多媒体通信,至少有数千年的历史。人类通信的革命性变化是从把电作为信息载体后发生的,其显著性标志是1844年莫尔斯发明电报和1876年贝尔取得电话发明专利。电话、电报从其发明的时候起,就开始改变人类的经济和社会生活。但是,只有在以计算机为代表的信息技术进入商业化以后,特别是互联网技术进入商业化以后,才完成了近代通信技术向现代通信技术的转变,通信的重要性日益得到增强。
由于光传输技术、卫星通信技术、无线通信和移动电话、宽频数字技术、互联网技术的出现,推动着通信时代的到来。这5种技术中的每一种都将进一步提高通信的速度和质量,降低通信费用。
据WTO数据分析,2003年,世界通信服务贸易出口424亿美元,占世界服务贸易出口总额的比量为2.3%。其中,前20位国家和地区共出口307亿美元,占世界通信服务贸易出口总额的72.3%。美国、英国、德国通信服务贸易出口分列世界前三名,合计占世界通信服务贸易出口额的25.5%。中国通信服务贸易出口排名世界第18位,占世界通信服务出口的份额为1.5%。2004年,美国通信服务贸易出口排名世界第一,出口额达61亿美元。
2000年,全球ICT市场规模超过2万亿美元,占GDP的比重为6.4%;2005年全球ICT市场规模接近3万亿美元,占全球GDP的比重攀升至7.7%。2000年至2005年全球ICT市场年复合增长率约为7.44%,而同期全球GDP年复合增长率为3.5%。
较之以EPC/物联网概念,我更愿意将国际电信联盟(ITU)提出的物联网称之为“传感/物联网”,因为它与之前的EPC/物联网相比,更多的创新是融入了传感技术、纳米技术等新的理念。
其实,早在1999年,在美国召开的移动计算和网络国际会议就提出,“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”;2003年,美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。
历史有时就是这样地具有戏剧性,又是5年过去了,2009年的撬杠,掀起了中国物联网的热潮。
2009年1月,奥巴马就任美国总统后与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”。IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧的地球”概念,建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。该战略认为,IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中。具体地说,就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,并且被普遍连接,形成所谓“物联网”,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合。美国新一届政府将新能源和物联网列为振兴经济的两大武器。
随着美国总统奥巴马确定“物联网”作为美国今后发展的国家战略方向之一,物联网一词立刻变得炙手可热起来,世界各国,都把目光注向了物联网。
2009年对中国而言,“物联网”空前火暴。
2009年8月7日,国务院总理温家宝来到中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心考察并发表重要讲话后,“物联网”这一概念在中国迅速走红。各地相继成立了各种与物联网有关的组织,例如于2009年11月1日成立的中关村物联网产业联盟。除此之外,2009年9月,无锡市与北京邮电大学就传感网技术研究和产业发展签署合作协议,2009年9月10日,全国高校首家物联网研究院在南京邮电大学正式成立。
沪深股市一夜间打造出了新的板块——“物联网板块”,与物联网相关的公司股票也一涨再涨,甚至涨停,掀起了一股物联网狂潮。
在这举国振奋的大好形势下,我们给物联网赋予了新的内涵——中国/物联网。
当然,物联网之所以能在中国掀起如此之狂潮,并非仅仅靠温家宝总理的几句话所能带来的。在过去一些年,各种技术的大力发展,为物联网的迅速走红打下了坚实的技术基础。
在计算机技术初始阶段,我们一直是落后的;进入网络时代,我们已经开始与世界水平接近;在RFID年代,我们不再落后,我们的应用甚至超过国外;到了物联网,我们也是与世界同步。
无论是1999年的EPC/物联网,还是2005年的传感/物联网,我国的科研人员和相关部门都能紧密追踪国际最新发展动向,做了大量的工作。中科院早在1999年就启动了传感网研究,组建了2 000多人的团队,先后投入数亿元人民币,并已取得了一些科研成果,建立了一些适用的传感网。
今天,我们在这里谈论物联网的起源,希望能给大家一点提示:未来中国科技发展的速度会与世界同步,新技术在中国的应用也会得到很好的推进。
物联网由EPC/物联网发展到传感/物联网,再发展到今天的中国/物联网,我们相信,国际/物联网离我们会越来越近。
物联网元年将会带来什么样的惊喜,我们拭目以待!