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            什么是物聯網?這里有你需要了解的一切

            2020-05-15 14:28:36分類:技術專題1651

              什么是物聯網?

              物聯網(The Internet of Things,IoT)指的是世界各地數十億個連接到互聯網的物理設備,所有設備都在收集和共享數據。得益于超低價電腦芯片的到來和無線網絡的普及,任何東西都有可能成為物聯網的一部分,小到一粒藥片,大到一架飛機。物聯網將這些不同的對象連接起來并為其添加傳感器,為設備增加了一定程度的數字智能,從而使其能夠在人類不干涉的情況下進行實時數據通信。物聯網正在將數字世界和物理宇宙融合在一起,使我們的生活變得更加智能、靈敏。

              生活中關于物聯網設備的例子

              幾乎所有能連接到互聯網進行控制或交流信息的物理對象,都可以將其看作物聯網設備。

              一個能夠用手機應用程序控制的燈泡是物聯網設備,辦公室里的運動傳感器、智能恒溫器或連接的路燈也是物聯網設備。一些較大的物體本身可能就裝有許多較小的物聯網組件,例如噴氣引擎裝有成千上萬個傳感器,這些傳感器收集并傳輸數據以確保其有效運行。

              物聯網一詞主要用于那些通常不具有互聯網連接功能的設備,因此一般不將PC視為物聯網設備,盡管智能手機裝滿了傳感器,但也不是物聯網設備。

              物聯網的歷史

              在1980年代和1990年代,人們就有了在基本物體上添加傳感器的想法,但是由于芯片體積太大且十分笨重,除了與互聯網連接的自動售貨機等一些早期項目之外,其他的進展十分緩慢。

              在成為可以連接數十億個設備且經濟高效的處理器之前,需要的是價格低廉、能耗低且可以一次性使用的處理器。隨著無線射頻識別標簽(RFID標簽,一種可以無線通信的低功耗芯片)的采用以及寬帶互聯網、蜂窩網絡和無線網絡可用性的提高解決了部分問題。IPv6的采用也是物聯網擴大規模的必要步驟。

              凱文·阿什頓(Kevin Ashton)在1999年提出了“物聯網”一詞,不過該技術至少又花了十年的時間才趕上了“萬物互聯”這一愿景。

              將人類文化的互聯性(生活中的“事物”)與數字信息系統的互聯性(“互聯網”)整合在一起,這就是物聯網。”在昂貴的設備上添加RFID標簽以跟蹤其位置是最早的物聯網應用之一。
             

            什么是物聯網?這里有你需要了解的一切
             

              物聯網有多大?

              物聯網規模越來越大,畢竟聯網設備的數量比人類多多了。

              IDC預測,到2025年,聯網的IoT設備總數將達到416億個,近期智能家居和可穿戴設備也開始廣泛應用。

              Gartner預測,今年企業和汽車行業將占58億臺物聯網設備,比2019年增長近四分之一。由于智能電表的不斷推出,公用事業將是物聯網的最大用戶。入侵檢測和網絡攝像頭等安全設備將是物聯網設備的第二大用途。建筑自動化(如聯網照明)將是增長最快的行業,其次是汽車(聯網汽車)和醫療行業(慢性病監測)。

              物聯網對企業有什么好處?

              物聯網對企業的好處取決于具體的實現,敏捷性和效率通常是首要考慮的因素。其想法是,企業應該有權訪問更多關于其自身產品和內部系統的數據,從而獲得更大的改變能力。

              制造商正在為其產品組件添加傳感器,這樣他們就可以將數據傳送回來,以了解其產品的性能。這可以幫助公司發現組件何時出現故障,并在造成損壞之前將其替換。公司還可以利用這些傳感器生成的數據來提高其系統和供應鏈的效率。

              麥肯錫表示:“隨著全面、實時數據收集和分析的引入,生產系統的響應速度可能會顯著提高。”

              企業對物聯網的使用可以分為兩個部分:

              特定行業的產品,例如發電廠中的傳感器或用于醫療的實時定位設備;

              可用于所有行業的物聯網設備,例如智能空調或安全系統。

              雖然特定行業的產品將在初期投入使用,但Gartner預測,到2020年,跨行業設備將達到44億臺,而垂直行業設備將達到32億臺。

              2019年全球物聯網支出達到7450億美元,比2018年的6460億美元增長15.4%,IDC的預測2022年將突破1萬億美元大關。

              物聯網應用的主要行業是 discrete manufacturing (支出1,190億美元)、 process manufacturing(780億美元)、運輸業(710億美元)和公用事業(610億美元)。對于制造商而言,支持資產管理的項目將是關鍵;在運輸領域,貨運監控和車隊管理將是重中之重;公用事業行業的物聯網支出以電力、天然氣和水力等智能電網項目為主。

              消費者物聯網支出預計將達到1,080億美元,成為第二大行業板塊。智能家居、個人健康和聯網汽車將成為消費的主要部分。

              從用例來看,制造業務(1000億美元)、生產資產管理(442億美元)、智能家居(441億美元)和貨運監控(417億美元)將是最大的投資領域。

              什么是工業物聯網?

              工業物聯網(IIoT)、第四次工業革命或工業4.0都是物聯網技術在商業環境中使用時的名稱,這一概念與家用物聯網設備的概念相同,但是在這種情況下,其目標是利用傳感器、無線網絡、大數據、人工智能和分析技術來衡量和優化工業流程。

              如果將其引入整個供應鏈,而不僅僅是單個公司,那么對材料的及時交付以及從頭到尾的生產管理的影響可能會更大。提高勞動力生產力或節省成本是兩個潛在的目標,但IIoT還可為企業創造新的收入來源。制造商還可以銷售預測性維護服務,而不僅僅只出售獨立產品。

              物聯網對普通人有什么好處?

              物聯網使我們的生活變得更智能,Amazon的Echo、Google Home、天貓精靈和小愛同學等智能音箱使播放音樂、設置鬧鐘或獲取其他信息變得更加容易;家庭安全系統使生活更加安全;智能恒溫器可以在我們外出回家之前為房屋調溫。

              放眼家庭之外,傳感器可以幫助我們了解環境狀況;自動駕駛汽車和智慧城市可能會改變我們建設和管理公共場所的方式。

              然而,這些創新可能會對我們的個人隱私產生重大影響。

              對于消費者而言,智能家居可能是他們接觸互聯網事物較多的地方之一,這也是大型科技公司(尤其是亞馬遜,谷歌和蘋果)在激烈競爭的領域。

              物聯網的安全性如何?

              安全是物聯網的最大問題之一。在許多情況下,這些傳感器會收集一些極其敏感的數據,比如你在自己家里所言所行。保持安全對消費者的信任至關重要,但是到目前為止,物聯網的安全性一直很差,太多的物聯網設備缺乏對安全性的考量,例如對數據進行加密處理等。

              軟件經常會發現一些漏洞,但許多物聯網設備都缺乏補丁功能,這意味著它們將一直處于危險之中。像路由器和網絡攝像頭等物聯網設備,固有的安全性不足使它們很容易被黑客攻擊。

              研究人員發現,黑客可以輕松地攻擊十萬個網絡攝像頭,同時一些兒童智能手表也存在著安全漏洞,這些漏洞使黑客能夠追蹤佩戴者的位置、竊聽對話、甚至直接與用戶通信。

              政府越也越來越擔心這種的風險,英國政府已經發布了有關消費物聯網設備安全性的指南。它希望公司將提供公開的聯系方式,以便任何人都可以報告漏洞,并且制造商將明確聲明設備安全更新的時間。

              將工業機器連接到物聯網網絡,增加了黑客發現和攻擊這些設備的風險,企業需要確保自身的網絡隔離和保護,著重注意數據加密以及傳感器、網關和其他組件的安全。然而,目前的物聯網技術很難確保這一點,組織間也缺乏一致的物聯網安全計劃,這十分令人擔憂。

              物聯網填補了數字世界和現實世界之間的鴻溝,但這也意味著入侵設備可能會對現實世界造成危險。例如,侵入控制發電站的溫度傳感器,控制無人駕駛汽車都有可能帶來災難性的后果。

              物聯網與隱私

              由于物聯網傳感器收集數據的特性,其將面臨一個巨大的隱私和安全問題。例如,在智能家居方面,它可以知道您何時醒來(智能咖啡機啟動時)以及您刷牙的時間(智能牙刷),收聽的電臺(智能音箱),吃的食物類型(智能烤箱或冰箱),以及誰來做客并經過您家門口(智能門鈴),這些數據都有可能會被統計然后出售。

              數據的統計收集涉及到我們的隱私問題,雖然并非所有的智能家居公司都會出售用戶的隱私數據,但有些公司確實是這樣做的。

              物聯網與企業業務

              最近的一項調查發現,80%的公司無法完全識別其網絡上的所有物聯網設備。不安全的物聯網產品可能會導致公司網絡輕易就遭受黑客的攻擊,或者數據泄漏。這可能看起來微不足道,但是深入想象一下,如果某天早上你辦公室的智能門鎖無法打開,或者辦公室的智能音箱被黑客用來創建進入公司網絡的后門,后果難以想象。

              物聯網和數據

              物聯網設備可能會包含一個或多個傳感器,用于收集數據。這些傳感器收集的信息取決于具體的設備及其任務。例如,工業機械內部的傳感器可以測量溫度或壓力;安全攝像頭可能帶有一個接近感應傳感器以及聲音和視頻;家庭氣象站可能會有一個濕度傳感器。所有這些傳感器數據將被發送到某個地方。也就是說,物聯網設備需要通過Wi-Fi、4G、5G等進行數據傳輸。

              IDC估計,五年內,物聯網設備將產生79.4 ZB的數據。其表示,一些物聯網數據是非常零散且碎片化的,例如傳感器的溫度讀數或智能電表的讀數等快速更新的數據;另外一些設備可能會產生大量數據流量,例如使用計算機視覺的視頻監控攝像頭。

              IDC表示,物聯網設備產生的數據量將在未來幾年快速增長。目前大部分數據是通過視頻監控生成的,但是隨著時間的推移,其他工業和醫療用途的設備將生成更多的數據。無人機也將成為利用攝像頭創建數據的一大推動力。未來,自動駕駛汽車還將產生大量豐富的傳感器數據,包括音頻、視頻,以及更專業的汽車傳感器數據。

              物聯網和大數據分析

              物聯網產生的大量數據意味著它同時也是大數據分析項目的重要推動力,它允許企業創建龐大的數據集并對其進行分析。例如,向制造商提供有關其組件在實際情況下的性能的大量數據可以幫助他們更快地進行改進,而從城市周圍的傳感器收集的數據可以幫助規劃人員更有效地進行交通規劃。

              這些數據將以許多不同的形式出現-語音請求、視頻、溫度或其他傳感器讀數,所有這些都可以被挖掘出來以供深入研究。正如IDC所指出的那樣,物聯網元數據是一個日益增長的需要管理和利用的數據來源。

              思科表示,到2021年,支持物聯網應用的M2M連接將占全球271億臺設備和連接的一半以上,占全球IP流量的5%。

              物聯網與云計算

              物聯網應用產生的海量數據意味著許多公司將選擇在云上進行數據處理。目前,云計算巨頭已經有所動作,微軟擁有自己的Azure物聯網套件,亞馬遜網絡服務(AWS)提供一系列物聯網服務,谷歌云也是如此。

              物聯網與智慧城市

              通過在城鎮或城市中安裝大量傳感器,規劃人員可以實時地更好地了解實際情況,改善居民的生活。因此,智慧城市項目是物聯網的一個關鍵用例。物聯網項目旨在將城市中產生的大量數據(例如監控攝像頭和環境傳感器)以及大型基礎設施網絡(如控制交通信號燈的網絡)連接起來,然后向系統中添加更多智能。

              例如,西班牙計劃在巴利阿里群島覆蓋50萬個傳感器,并將其改造為物聯網項目的實驗室;AT&T正在啟動一項服務,通過啟用LTE傳感器來監測橋梁、道路和鐵路等基礎設施的裂縫和傾斜等結構變化。

              大型科技公司將智慧城市項目視為一個擁有巨大潛力的領域,移動運營商和網絡公司等都在積極參與其中。

              物聯網和5G如何連接和共享數據?

              物聯網設備使用多種方法來連接和共享數據,盡管大多數設備將使用某種形式的無線連接:家庭和辦公室將使用標準的Wi-Fi、Zigbee或低功耗藍牙(如果移動性要求不是特別強的話,甚至可以使用以太網);其他設備將使用LTE(現有技術包括NB-IoT和LTE-M,主要針對發送有限數據量的小型設備)甚至是衛星連接進行通信。

              毫無疑問的是,未來將使用5G網絡來支持物聯網項目。5G提供了在每平方公里內安裝多達100萬個5G設備的能力,這意味著可以在非常小的區域內使用大量傳感器,從而使大規模工業物聯網部署成為可能。英國剛剛在兩個“智能工廠”開始了5G和IoT的試驗。

              5G的部署普及可能還需要一段時間,愛立信預測,到2025年,將有大約50億個IoT設備連接到蜂窩網絡,但其中只有大約四分之一是寬帶IoT,大部分是4G。

              根據Gartner的調查,室外監控攝像頭將成為短期內5G IoT設備的最大市場,占今年5G IoT設備的70%,到2023年底這一比例將下降至30%左右,到那時它們將被聯網汽車超越。Gartner預測,今年將有350萬臺5G物聯網設備投入使用,到2023年將接近5000萬臺。從長遠來看,汽車行業將是5G物聯網應用的最大領域。

              物聯網還可能會推動邊緣計算的發展,隨著物聯網的不斷推進,用于云處理的數據可能會減少,為了降低成本,更多的處理可以在設備上完成,只需將有用的數據發送回云。

              物聯網數據和人工智能

              物聯網設備產生的大量數據,無論是發動機溫度、車門的開關狀態或智能儀表讀數的信息都必須收集、存儲和分析。企業想要充分利用這些數據可以將其與人工智能(AI)系統相結合,利用AI獲取IoT數據并預測。

              例如,谷歌利用AI負責其數據中心冷卻系統。AI利用從IoT傳感器中提取的數據,輸入深度神經網絡,預測不同的選擇將如何影響未來的能源消耗。通過使用機器學習和人工智能,谷歌能夠提高其數據中心的效率,并將同樣的技術在其他工業環境中使用。

              物聯網下一步將走向何方?

              目前,物聯網設備的部署仍處于初期階段,大多數與物聯網相關的公司目前都處于試用階段,這主要是因為必要的技術(傳感器技術、5G和機器學習分析)本身仍處于開發初期。

              此外,在平臺開發和標準制定方面,從設備制造商到軟件公司再到網絡運營商,大家都想分一杯羹,目前尚不清楚哪些公司將勝出。但是如果缺乏標準,再加上安全問題,未來幾年我們可能會看到更多的大型物聯網安全事故。

              隨著聯網設備的不斷增加,未來,我們的生活和工作環境將充斥著智能產品,安全跟隱私之間的取舍可能會成為很多人關注的重點。

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