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什么是物联网？

物联网是指全球数十亿物理设备连接到互联网以收集和共享数据的事实。物联网的最终目标是让一切都成为网络的一部分。

连接所有这些不同的对象并向它们添加传感器，为原本笨重的设备增加了一层数字智能，使它们能够在不涉及人类的情况下实时通信数据。物联网正在让我们周围的世界结构变得更加智能、响应速度更快，将数字世界和物理世界融合在一起。

物联网的一个例子

几乎任何物理对象都可以通过将它们连接到互联网进行控制或通信而变成物联网设备。

可以使用智能手机应用打开的灯泡是物联网设备，办公室中的运动传感器或智能恒温器也是如此。物联网设备可以像儿童玩具一样蓬松，也可以像无人驾驶卡车一样硬核。

一些较大的物体本身可能装有许多较小的物联网组件，例如当今的喷气发动机装有数千个传感器，这些传感器收集和传输数据以确保其高效运行。在更大范围内，智慧城市项目正在整个区域安装传感器，帮助我们了解和控制我们的环境。

物联网一词主要是指通常没有互联网连接并且可以独立于人类行为与网络通信的设备。出于这个原因，计算机通常不被视为物联网设备，智能手机也不是，即使后者装有传感器。但是，智能手表或健身环或其他可穿戴设备可能算作物联网设备。

物联网的历史

在 1980 年代和 1990 年代，讨论了将传感器和智能添加到基本物体的想法，但进展缓慢，除了一些早期的项目，例如联网自动售货机。

原因很简单，因为技术还没有准备好。芯片又大又笨重，再加上通信行业的限制，让对象无法进行有效的通信。

直到连接数十亿台设备的成本效益最终成为获得廉价、节能处理器的经济实惠的方式，而不是一次性的。可以无线通信的低功耗芯片 RFID 标签解决了部分问题，宽带互联网、蜂窝和无线网络的日益普及也是如此。 IPv6也是物联网扩展的必要一步，可以为世界上的每一台设备提供足够的IP地址。

Kevin 在 1999 年创造了“物联网”这个词，又过了 20 年物联网，这项技术才成型。

“物联网整合了人类文化的相互联系，我们与‘一切’、数字信息系统、互联网。这就是物联网，”在接受采访时说。

在昂贵的设备上添加 RFID 标签以帮助跟踪位置是物联网的首批应用之一。但从那时起，为物体添加传感器和互联网连接的成本持续下降，专家预测，有朝一日，基本功能可以让所有东西都连接到互联网，只需几美分。

物联网的发展最初侧重于商业和制造场景，当时也称为 M2M（机器对机器）。但现在的重点是用智能设备填充我们的家庭和生活场景，将它们转变为几乎与每个人都相关的东西。

互联网连接设备的早期提议包括“”（可以将自己的数据记录到互联网的对象）、普适计算（或“”）和隐形计算。

这就是我们现在定义的物联网。

物联网有多大？

越来越大 - 世界已经拥有比全球人口更多的物联网设备。

技术分析公司 IDC 预测，到 2025 年，总共将有 416 亿台联网的物联网设备，其中工业和汽车设备迎来连接物联网的最大机会，但智能家居和可穿戴设备的采用也即将到来长期利率会很高。

另一位科技分析师预测，今年企业和汽车行业的设备数量将达到 58 亿台，比 2019 年增长近四分之一。公用事业将成为物联网的主要用户，受益于智能手机的持续推出米。

入侵检测和网络摄像头等安全设备将成为物联网设备的第二大用途。楼宇自动化（如联网照明）将是增长最快的领域，其次是汽车（联网汽车）和医疗保健（慢性病监测）。

物联网对企业有什么好处？

物联网给企业带来的好处取决于它的实施方式，敏捷性和效率通常是首要考虑因素。企业可以有能力获得更多关于他们自己的产品和内部系统的数据，从而有更大的改变能力。

制造商正在将传感器添加到产品的部件中，以便他们可以将数据传回以查看其性能。这可以帮助企业发现可能出现故障的组件并在它造成损坏之前更换它。公司还可以使用这些传感器生成的数据来提高他们的系统和供应链的效率，因为他们将获得关于实际情况的更准确的数据。

“随着全面、实时的数据收集和分析的引入，生产系统的响应能力将显着提高，”麦肯锡咨询公司表示。

企业对物联网的使用可以分为两部分：特定行业的产品，例如发电厂中的传感器或医疗保健的实时定位设备；以及可用于所有行业的物联网设备，例如智能空调或安防系统。

虽然行业特定产品正在进行初始质押，但预计到 2020 年，跨行业设备将达到 44 亿台，而垂直特定设备将达到 32 亿台。

消费者购买更多设备，企业将花费更多：该分析公司表示，去年消费者在物联网设备上的支出约为 7250 亿美元，企业在物联网上的支出达到 9640 亿美元。到 2020 年，企业和消费者在物联网硬件上的消费支出将达到近 3 万亿美元。

根据 IDC 的数据，2019 年全球物联网支出将达到 745 亿美元，比 2018 年的 6460 亿美元增长 15.4%，并在 2022 年超过 1 万亿美元。

预测报告中最适合物联网的行业是离散制造（支出 1190 亿美元）、流程制造（780 亿美元）、交通运输（710 亿美元）和公用事业（610 亿美元）。对于制造商而言，支持资产管理的计划将是关键；在运输部门，货运监控和车队管理将是重中之重。公用事业行业的物联网支出将由电力、天然气和水的智能电网项目主导。

消费者物联网支出预计将达到 1080 亿美元，成为第二大行业领域：智能家居、个人健康和联网汽车信息娱乐将占支出的大部分。

什么是工业物联网？

工业物联网 (IIoT) 或第四次工业革命或工业 4.0 是物联网技术在商业环境中应用的名称。

这个概念与家庭中的消费物联网设备相同，但在这种情况下，目的是使用传感器、无线网络、大数据、人工智能和分析的组合来衡量和优化工业流程。

如果在整个供应链中引入，而不仅仅是单个企业，通过及时交付材料和从头到尾进行生产管理，影响可能会更大。提高劳动生产率或节省成本是两个潜在目标，但 IIoT 还可以为企业创造新的收入来源：

制造商不仅销售单机产品，如发动机制造商，还可以销售发动机后期的预测性维护服务。

物联网对消费者有什么好处？

物联网有望让我们的社交环境变得更加智能和可衡量，例如我们的家庭、办公室和车辆。

像更流行的物联网设备这样的智能扬声器现在可以让我们更轻松地播放音乐、设置闹钟或查询一些信息。家庭安全系统可以更轻松地监控内部和外部的情况，或者查看访客并与访客交谈。同时，智能恒温器可以帮助我们在回家之前让我们在家中保持温暖，而智能灯泡可以让我们看起来像在家一样，即使我们不在家。

放眼家庭之外，传感器可以帮助我们了解我们的环境可能有多么嘈杂或污染。自动驾驶汽车和智慧城市可以极大地改变我们城市空间和运营的方式。

但是，这些创新可能会对我们的个人隐私产生重大影响，我们将在后面详细介绍。

物联网和智能家居

对于消费者来说，智能家居可能是最容易“连接”的东西，而这是主要科技公司（尤其是亚马逊、谷歌和苹果）激烈竞争的领域。

除了我们前面提到的智能音箱，还有智能插头、灯泡、摄像头、恒温器，还有被称为智能冰箱的智能插头。

但除了一些很酷的功能之外，智能家居还有更重要的方面。它可以让老年人或残疾人保持独立，让家人或他们的照顾者更容易与他们沟通、监控和观察他们的生活状况。

物联网安全问题

安全性是物联网最大的担忧之一。这些传感器会在许多情况下收集极其敏感的数据，例如我们在家中的言行。

保护这些数据对于消费者信任至关重要，但到目前为止，物联网在这方面的表现可以说非常糟糕。太多的物联网设备很少考虑基本的安全问题，例如加密传输中和待机的数据。

另外，很多物联网设备不具备“打补丁”的能力，比如软件中的漏洞无法后期维护，长期处于风险之中。随着物联网的发展，黑客正在积极瞄准路由器和网络摄像头等物联网设备，这些设备本质上不太安全，更容易被破解，而且更“有用”。

研究人员发现，至少有 100,000 个网络摄像头很容易被黑客入侵，一些联网的儿童智能手表也被发现存在安全漏洞，黑客可以跟踪佩戴者的位置、窃听对话，甚至直接与用户交流交流。

政府越来越关注物联网的风险。英国政府已经发布了自己的关于消费者物联网设备安全的指南。它希望设备具有唯一的密码，公司将提供一个公共联系点，以便任何人都可以报告错误（并将对其采取行动），并且制造商将明确设备获得安全更新的频率。

这不是一个全面的指南，而是一个好的开始。因为随着智能对象的制造成本降低，这些问题变得更加普遍和棘手。

这也适用于商业，但风险更高。将工业机械连接到物联网网络会增加黑客发现和攻击这些设备的潜在风险。工业间谍活动或对关键基础设施的破坏性攻击是潜在风险。这意味着企业需要确保这些网络是隔离和安全的，并且传感器、网关和其他组件的数据加密和安全性是必要的。

但是，物联网技术的当前状态使其更难以确保，而且跨组织缺乏一致的物联网安全规划也是如此。鉴于黑客愿意篡改连接到互联网但未受保护的工业系统，这非常令人担忧。

物联网连接了数字世界和物理世界，这意味着黑客设备可能会对现实世界产生危险的后果。入侵控制发电站温度的传感器可能会诱使操作员做出灾难性的决定；控制无人驾驶汽车可能会以灾难告终。

物联网中的隐私问题

由于所有这些传感器都会收集您所做的每件事的数据，物联网是一个潜在的巨大隐私和安全问题。

以智能家居为例：它可以告诉你什么时候起床（智能灯泡）、你刷牙的好坏（智能牙刷）、你喜欢听什么歌（智能音箱）以及什么您喜欢吃的食物类型（智能扬声器）烤箱或冰箱），您的孩子在做什么（智能玩具），以及谁来拜访您并经过您的房子（智能门铃）。

虽然绝大多数公司只是通过向您出售东西来赚钱，但物联网商业模式也可能涉及出售一些私人数据。

对这些数据的处理是一个极其重要的隐私问题。并非所有智能家居公司都围绕收集和销售您的数据建立了商业模式，但有些公司这样做了。

值得注意的是，物联网数据可以与其他数据相结合，创造出令人惊讶的“个人肖像”。

可以从几个不同的传感器读数中找到大量关于一个人的信息。在一个项目中，一位研究人员发现，他们可以通过分析简单地绘制家庭能源消耗、一氧化碳和二氧化碳水平、温度和湿度的数据来了解一个人的晚餐是什么。

物联网和网络战

这个话题比较大。因为物联网体现了网络的力量，如果物联网设备出现问题，将对现实世界产生重大影响，这也是国家规划网络战战略时要考虑的问题。级别。

美国根据在线公开信息，情报机构表示，该国的关键基础设施和“被称为物联网的更广泛的连接消费者和工业设备的生态系统”受到威胁。该国还在将国家关键基础设施的关键要素（例如水坝、桥梁和电网要素）添加到物联网中，这将使安全问题变得更加重要。

物联网和数据

物联网设备可能包含一个或多个传感器以收集数据。这些传感器收集的内容取决于单个设备及其任务。工业机器内部的传感器可以测量温度或压力；安全摄像头可能具有距离传感器以及声音和视频，而您的家用恒温器可能具有湿度传感器。

所有这些传感器数据都必须发送到某处，以便对数据进行分析和处理，并发布执行指令，这意味着物联网设备将需要传输数据，并将通过 Wi-Fi、4G、 5G等传输。

根据技术分析公司 IDC 的说法，物联网小工具将在五年内产生 79.4 兆字节的数据。 IDC 表示，其中一些物联网数据将是“小的、突发的”，例如传感器的温度读数或智能仪表的读数等快速更新。其他设备（例如使用计算机视觉的视频监控摄像头）会产生大量数据流量。

IDC 表示，物联网设备创建的数据量将在未来几年迅速增长。它说大部分数据是由视频监控产生的，但随着时间的推移，其他工业和医疗用途会产生更多的数据。

无人机也将成为使用相机创建数据的重要驱动力。展望未来，自动驾驶汽车还将产生海量丰富的传感器数据，包括音频和视频，以及更专业的汽车传感器数据。

物联网和大数据分析

物联网产生的数据量也意味着物联网是大数据分析项目的重要驱动力，因为它允许企业创建和分析庞大的数据集。向制造商提供有关其组件在现实世界中的行为方式的大量数据可以帮助他们更快地进行改进，而来自城市周围传感器的数据可以帮助规划者更有效地规划城市交通。

这些数据将以多种不同的形式出现，例如语音请求、视频、温度或其他传感器读数，所有这些都可以被挖掘用于分析。

正如 IDC 所指出的，物联网元数据类别是需要管理和利用的不断增长的数据源。 “元数据是一个主要的候选者，可以输入到这样的 NoSQL 数据库中，为非结构化内容带来结构，或者输入到认知系统中，带来新的理解、智能和秩序。”

另外一点，物联网会提供海量的实时数据。据思科称，支持物联网应用的机器对机器连接将占到 271 亿设备和连接总数的一半以上，到 2021 年将占全球 IP 流量的 5%。

物联网和云计算

物联网应用程序生成的大量数据意味着许多公司选择在云中处理数据，而不是建立庞大的内部容量。云计算巨头已经在向这些公司求爱。微软拥有 Azure 物联网套件，而亚马逊 AWS 提供一系列物联网服务，云也是如此。这里就不展开了。

物联网和智慧城市

通过在整个城镇或城市分布大量传感器，规划人员可以实时了解城市的运作情况。因此，智慧城市项目是物联网的重要应用场景。

城市已经产生了大量数据（来自安全摄像头和环境传感器），并且已经包含大型基础设施网络（例如控制交通信号灯的网络）。物联网项目的目的是连接这些，然后为系统添加更多智能。

例如，西班牙计划用 500,000 个传感器覆盖巴利阿里群岛，将其变成物联网项目的实验室。该项目的计划之一是更好地为岛上的老年人服务，另一个计划是使用传感器识别拥挤的海滩，为当地旅游当局和游客提供替代方案。

此外，AT&T 正在推出一项服务，该服务使用 LTE 传感器监测桥梁、道路和铁路等基础设施，以监测裂缝和倾斜等结构变化。

更好地了解城市的运作方式将使规划者能够及时准确地做出改变，从而改善居民的生活。除了政府，许多大型科技公司也将智慧城市项目视为一个潜在的巨大领域。

物联网和 5G 将如何连接和共享数据？

IoT 设备使用多种方法来连接和共享数据。今天的大多数设备将使用某种形式的无线连接：家庭和办公室中的 Wi-Fi 或蓝牙；其他一些设备将使用 LTE（现有技术包括 NB-IoT 和 LTE-M，主要针对发送有限数据量的小型设备）甚至卫星连接进行通信。然而，不同选项的数量之多让一些人相信，物联网通信标准需要像今天的 Wi-Fi 一样具有可接受性和可操作性。

未来几年的一个增长领域无疑是使用 5G 网络来支持物联网项目。 5G 提供了在一平方公里内容纳多达 100 万台 5G 设备的能力，这意味着可以在非常小的区域内使用大量传感器，还可以实现大规模的工业物联网部署。

但是，5G 的广泛部署可能需要一些时间。爱立信预测，到 2025 年，约有 50 亿台物联网设备将连接到蜂窝网络，但其中只有约四分之一是宽带物联网，其中大部分将通过 4G 连接。

数据报告显示，户外监控摄像头将是5G物联网设备的最大市场，短期内将是5G物联网设备的最大市场，占今年5G物联网设备的70%，但到2023 年底降至 30% 左右，将被联网汽车取代。

物联网的另一个趋势是将更少的数据发送到云端进行处理。

为了降低成本并在设备上进行更多的处理，以后只能将有用的数据发送回云端。这种策略就是我们最近常说的“边缘计算”。但这需要新技术，例如可以从云端或企业数据中心收集和分析数据的防篡改边缘服务器。

物联网数据和人工智能

IoT 设备会生成大量数据，这些数据可能是有关发动机温度、车门是打开还是关闭、智能电表读数等信息。所有这些物联网数据都需要收集、存储和分析。公司使用这些数据的一种方式是将其输入人工智能系统，然后人工智能系统使用物联网数据进行预测。

例如， 已让人工智能负责其数据中心的冷却系统。该系统使用从数千个物联网传感器中提取的数据，并将这些数据输入深度神经网络，从而预测不同的选择将如何影响未来的能源消耗。

通过使用机器学习和人工智能， 能够提高其数据中心的效率，并表示同样的技术也可以应用于其他工业环境。

物联网的下一个方向是什么？

随着传感器和信息通信的价格持续下降，向物联网添加更多设备会变得更具成本效益，即使在某些情况下对消费者几乎没有明显的好处。

但物联网部署仍处于早期阶段，涉及物联网的大多数公司目前处于试验阶段，主要是因为传感器技术、5G 和机器学习驱动的分析仍处于相当早期的发展阶段。

物联网领域现在有许多相互竞争的平台和标准，以及许多不同的供应商，从设备制造商到软件公司再到网络运营商，都想分一杯羹，但尚不清楚哪家会赢。但是，如果没有标准并且安全问题是一个持续存在的问题，我们可能会在未来几年看到更多的物联网安全事件。

随着连接设备数量的不断增加，我们的生活和工作环境将充斥着智能产品——假设我们愿意接受安全和隐私的权衡。

参考资料：

维基百科：物联网

ZDNet：“什么是物联网？你现在需要知道的”

“那个？它是一个巨大的机器人，我们不知道如何修理它”

：《在芯片上将物联网带到边缘》

新华网：《“新基建”重塑物联网产业新秩序》