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物联网 (IoT) 是连接智能设备的网络并提供大量数据，但它也可能是一场安全噩梦。

物联网 (IoT) 是一个总称，指的是不断增长的电子设备网络，这些电子设备不是传统的计算设备，而是连接到互联网以接收或发送数据，或两者兼而有之。

有无数的东西属于这一类：可以连接到互联网的传统设备的“智能”版本，例如冰箱和灯泡；仅在 连接下工作的小型设备，例如 Alexa 电子助手；联网传感器正在改变工厂、医疗保健、交通、物流中心和农场。

什么是物联网？

物联网将互联网、数据处理和分析的力量带到了真实的物理世界。对于消费者而言，这意味着无需键盘和显示器即可与这个全球信息网络进行交互；他们的很多生活用品都可以通过网络接收到操作指令，几乎不需要人为干预。

长期以来，互联网促进了知识工作，在企业环境中，物联网可以为制造和分销带来同样的效率。全球数百万甚至数十亿的嵌入式互联网传感器正在提供极其丰富的数据集，企业可以利用这些数据集来保护其运营、跟踪资产和减少手动流程。研究人员还可以使用物联网获取有关人们偏好和行为的数据，尽管这些行为可能会对隐私和安全产生严重影响。

它有多大？

一句话：很大。对此进行了分析：2020 年，有超过 50 亿台 IoT 设备可以生成 4.4 () 的数据。相比之下，物联网设备在 2013 年仅产生了 1000 亿千兆字节 () 的数据。到 2025 年，市场价值可能从 1.6 万亿美元到 14.4 万亿美元不等。

物联网的历史

连接设备和传感器无处不在的世界是科幻小说中最经典的愿景之一。物联网传奇人物将 1970 年卡内基梅隆大学的联网自动售货机称为世界上第一台物联网设备，许多技术被吹捧为支持“智能”物联网功能，使其极具未来感。但“物联网”一词是英国技术专家凯文在 1999 年创造的。

一开始，技术落后于当时的未来愿景。每个联网设备都需要一个处理器和一种与其他事物通信的方式，而无线是最好的，而这些因素增加了物联网大规模实际应用的成本和性能要求，至少在很长一段时间内一直持续到 2000 年代中期，直到摩尔定律赶上。

一个重要的里程碑是 RFID 标签的大规模采用，这是一种廉价、简约的转发器，可以贴在任何物品上，然后可以连接到更大的互联网。对于设计人员来说，无处不在的 Wi-Fi 和 4G 让无线连接变得轻松。而且，随着 IPv6 的出现，无需担心将数十亿台小型设备连接到 会耗尽 IP 地址。 （相关故事：物联网网络能否促进 IPv6 的使用？）

物联网如何运作？

物联网的基本元素是收集数据的设备。从广义上讲，它们是连接到 的设备，因此每个设备都有一个 IP 地址。它们的复杂程度各不相同，从在工厂运输货物的自动驾驶汽车到监测建筑物温度的简单传感器。这还包括一个每天计算步数的个人手镯。为了使这些数据有意义，需要对其进行收集、处理、过滤和分析，每一种都可以通过多种方式进行处理。

通过将数据从设备传输到收集点来收集数据。数据的传输可以通过各种无线或有线网络来完成。数据可以通过互联网发送到具有存储空间或计算能力的数据中心或云端，也可以分段传输，通过中间设备聚合后沿路径发送。

处理数据可以在数据中心或云端完成，但有时这并不可行。对于一些非常重要的设备，比如工业领域的停机设备，从设备向远程数据中心发送数据的延迟过大。发送、处理、分析数据和返回指令（在管道爆炸之前关闭阀门）可能会花费大量时间来回。这就是边缘计算（edge-）发挥作用的地方，智能边缘设备可以在相对较近的物理距离内聚合数据、分析数据并在需要时做出响应，从而减少延迟。边缘设备可以有上游连接，以便进一步处理和存储数据。

物联网的工作原理。

物联网设备的一些示例

本质上，任何可以从现实世界收集数据并将其发回的设备都可以参与物联网生态系统。典型示例包括智能家居设备、射频识别标签 (RFID) 和工业传感器。这些传感器可以监测一系列因素，包括工业系统中的温度和压力、机器中关键设备的状态、与患者生命体征相关的信号、水和电的使用以及许多其他可能性。

工厂中的机器人可以被视为物联网设备，在工业环境和仓库中移动产品的自动驾驶汽车也可以。

其他示例包括可穿戴设备和家庭安全系统。还有其他更基本的设备，例如 Pi 和 ，它们允许您构建自己的 IoT 端点。虽然您可能将智能手机视为袖珍电脑物联网，但它也可能以非常类似于 IoT 的方式将您的位置和行为数据传输到后端服务。

设备管理

为了让这些设备协同工作，所有这些设备都需要进行身份验证、分配、配置、监控，并根据需要进行修复和更新。很多时候，这些操作是在单个设备供应商的专有系统中执行的；或者根本不执行，这也是最危险的。但整个行业正在向标准化的设备管理模式过渡，这允许物联网设备相互操作，并保证设备不被隔离。

物联网通信标准和协议

物联网上的小型设备在与其他设备进行通信时，可以使用多种通信标准和协议，其中很多是为这些处理能力有限、供电不足的设备量身定制的。您一定听说过其中一些，虽然有些使用 Wi-Fi 或蓝牙，但还有更多使用专为物联网世界量身定制的标准。例如，MQTT（ （））是一种低功耗、远距离的无线通信协议，MQTT（ （））是为连接不可靠或延迟的设备定制的发布/订阅消息协议- 易发网络。 （参见世界词汇表：物联网标准和协议。）

物联网也将受益于 5G 为蜂窝网络带来的高速和带宽，尽管这个用例将落后于普通手机。

物联网、边缘计算和云

边缘计算如何实现物联网。

对于许多物联网系统而言，数据以极快的速度涌入催生了一个新的技术领域，即边缘计算（edge），它由放置在物联网设备附近的设备组成，处理来自这些设备的数据。这些机器处理这些数据并仅将相关材料数据发送到更集中的系统进行分析。例如，想象一个由数十个物联网安全摄像头组成的网络，其中边缘计算直接分析传入的视频，并且仅在其中一个摄像头检测到移动时向安全运营中心 (SoC) 发出警报，而不是一次性将所有在线数据流发送到建筑物的 SoC。

处理完数据后，它会去哪里？好吧，它可能会被交付到您的数据中心，但更多时候它最终会在云中结束。

对于物联网等间歇性或不同步的数据交换场景，弹性云计算堪称完美。许多云计算巨头，包括谷歌、微软和亚马逊，都有物联网产品。

物联网平台

云计算巨头试图出售的不仅仅是一个存储传感器收集的数据的地方。他们正在提供一个完整的平台，可以协调物联网系统中的各种元素，并且该平台会将很多功能捆绑在一起。从本质上讲，物联网平台充当中间件，将物联网设备和边缘网关与用于处理物联网数据的应用程序连接起来。也就是说，每个平台供应商似乎对物联网平台应该是什么的解释略有不同，以更好地与其他竞争者区分开来。

物联网和数据

如前所述，所有这些物联网设备都会收集 的数据，这些数据通过边缘网关发送到平台进行处理。在许多情况下，这些数据是部署物联网的首要原因。借助从现实世界中的传感器收集的数据，企业可以实时做出灵活的决策。

例如，该公司设想了一个场景，鼓励人们在主题公园时下载一个可以提供公园信息的应用程序。同时，该程序会将 GPS 信号发送回公园管理层，以帮助他们预测排队时间。有了这些信息，公园可以在短期（例如通过增加工作人员来提高景点的容量）和长期（通过了解哪些设施最受欢迎和哪些设施最不受欢迎）采取行动。

无需人工干预即可做出这些决定。例如，从化工厂管道中的压力传感器收集的数据可以通过边缘设备上的软件进行分析，以检测管道破裂的威胁，这些信息可以触发关闭阀门的信号以避免泄漏。

物联网和大数据分析

主题公园的例子很容易理解，但与许多收集数据的真实物联网操作相比，它是小菜一碟。许多大数据企业使用从物联网设备收集的信息，然后与其他数据相关联，以便可以预测和分析人类行为。举了一些例子，包括 Birst 提供的一项服务，该服务将从连接的咖啡机收集的咖啡冲泡信息与社交媒体帖子进行匹配，以查看客户是否在谈论咖啡在线品牌。

在最近才发生的另一个戏剧性例子中，X-Mode 发布了一张基于位置跟踪数据的地图，显示在 2020 年 3 月的春假期间，正当新冠病毒在美国的传播速度加快时，哪里可以人们最终在劳德代尔堡 (Ft.) 聚会。这张地图引人注目，不仅因为它显示了病毒可能传播的位置，还因为它说明了物联网设备可以多么密切地跟踪我们。 （有关 IoT 和分析的更多信息，请单击此处。）

物联网数据和人工智能

物联网设备可以收集的数据量远远超过任何人能够以有效方式处理的数据量，而且肯定不是实时的。我们已经看到，边缘计算设备只需要了解来自 IoT 端点的原始数据。此外，还需要检测和处理可能只是错误的数据。

许多物联网供应商还提供机器学习和人工智能功能，可用于理解收集的数据。例如，IBM 的 !- 平台可以在物联网数据集上进行训练，这可以在预测性维护领域产生有用的结果——例如，分析来自无人机的数据，可以区分需要注意的桥梁和裂缝的轻微损坏。同时，ARM也在研发低功耗芯片，可以在物联网终端上提供AI能力。

物联网和商业

物联网的商业用途包括跟踪客户、库存和重要部件的状态。 IoT for All 列出了被 IoT 改造的四个行业：

更一般地说，企业正在寻找可在以下四个领域提供帮助的 IoT 解决方案：能源使用、资产跟踪、安全领域和客户体验。

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作者：Josh 题目：译者：Yufei-Yan 校对：wxy

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