科技 物联网

第一节 介绍

在全球化的时代，世界正透过各种技术的进步变得更加相互连结了。由于整合系统的好处越来越被了解，智能环境中的创新也渐渐的推进。智能手机的高操控支持配置，更容易在链接传感器和对象时，建构用户的应用程序。为了实现技术的融合，使得任何东西可以在任何时间，任何地点与任何项目和任何人使用任何的路径/网络和任何的服务来连结，物联网这方面的研究日趋完善。

被誉为下个数字时代的浪潮，物联网嵌入电子、软件、传感器和联机的实体对象或是物品的网络，借助与制造商、操作者及/或其他的连接设备进行数据交换使得能够实现更大的价值与服务。他是连接事件、传感器、致动器和其他智能技术的基础，因而使得个人对对象以及对象对对象能够沟通。IERC(欧洲物联网研究集团)定义物联网 是有自我配置能力的全球动态网络基础建设，依据标准以及可互相操作实体与虚拟物品的特性和使用智能界面，能无缝整合到信息网络通讯协议。

物联网 是一个代表未来计算和通讯的技术革命。发展于一些动态技术创新的重要领域，无线传感器到纳米科技。物联网的愿景是智能传感器(模拟和数字的)和致动器(模拟和数字的)以及在创造智能环境中使用 IP 改善的性能和效率。MarkWeiser，为普适计算(ubicomp)的始祖，定义智能环境为“实体环境是丰富且无形中交织着传感器、致动器、显示器和计算元素，完美的进入到我们日常生活中的物品并且透过连续网络的连接”

借助开放技术如蓝牙、无线射频识别(RFID)、Wi-Fi 和电话数据服务以及嵌入式传感器和致动器节点的盛行，使得 物联网的愿景就快要实现了。正如 Lee & Lee的陈述，成功的物联网产品与服务有五个主要的物联网技术，分别是1.RFID，2.无线感测网络(WSN)，3.中间件，4.云端运算以及最后但并非最不重要的 IoT应用软件。设计新的应用创造力将会影响下一代移动通讯系统的演进。对创造完全创新的 app 来说，物联网 是一个理想的新兴技术革命性应用软件，借助提供新的发展数据和所需运算的资源来影响这个领域。物联网的应用有广泛的领域，可以改善包含医疗保健，环境，节约能源，运输系统，生活，商业/零售，物流工厂，大数据和智能城市。然而，在我们开始不同的物联网应用之前，物联网就已被视为下一个重要议题了，让我们回顾一下物联网是如何开始兴起。

第二节 物联网发展

智能设备的网络概念早在 1982 年就被讨论了，一群卡内基梅隆大学的学生开发网络的可乐机，它可以告知冰箱里的存货以及新放入的饮料是不是已经变冰。这台机器被称为第一个网络家电以及启发了其他改良版本，让人们能经由网络远程来排队购买。然而，物联网一词是由 Auto-ID 实验室的执行董事 Kevin Ashton所创。Auto-ID 实验室成立于 1999 年除此之外，也是在物联网领域领先全球研究网络的学术实验室。有 GS1 作为他们主要的研究伙伴，他们协助发展了电子产品代码或称为 EPC，是以全球性 RFID 为基础的物品识别系统，目的是取代UPC 条形码。Neil Gershenfeld 在他的书 When Things Start 中也谈到来自麻省理工学院 Media Lab 中类似的事情以及在 2001 年建立 Center for Bits and Atoms 的事情。

在 2000 年的六月，LG 推出世界上第一台网络冰箱，数字网络 DIOS。这台冰箱将会感测到里面所存放的物品并且使用条形码和 RFID 扫描来追踪库存。尽管如此，这个冰箱仍然是个不成功的产品，因为消费者将他视为一个不必要的产品而且高成本以及要解决的问题是模糊不清的。

在 2003 和 2004 年间，物联网IoT 一词在主流的出版物像是卫报(Guardian)，科学人杂志(Scientific Americam)和波士顿环球报(the Boston Globe)被提出。一些计划像是 Cooltown，Internet 0，和 Disappearing Computer(DC)提倡落实的一些想法，并且物联网一词第一次开始出现在书名。这表明了在这方面的研究兴趣日益成长。RFID 也被美国国防部大规模运用在萨维计划(Savi program)以及 Walmart 大规模运用在商业上。

物联网达到了另一个层次，当联合国的国际电信联盟(ITU)在 2005 年发表了对其专题的第一个报告。这个报告说明"一个新的层面已经加入到信息和通讯技术(ICTs)的世界了：从任何人对任何时间，任何地方的连结，我们现在任何东西都将会有连结。链接将会倍数增加而且创造一个全新的动态网络-物联网。该报告在细节里详尽的阐述关于物联网，技术，市场机会，挑战和显示出的影响。

同样在 2005 年的 Nabaztag，一个有 Wi-Fi 功能兔子形状的环境电子设备，最初是由 Violet 公司制造和 Rafi Haladjia 与 Olivier Mével 所创建。小 Wi-Fi 功能的兔子能提醒以及跟你谈论股市行情，头条新闻，闹钟，RSS-Feeds，e-mail。虽然这不是一个极大的成功，但他被视为物联网小装置的一个先驱，让我们认识了当我们在现实世界也能透过网络连接东西的可能性。

从 2006 年-2008，物联网开始获得欧盟认可，并举办了第一届欧洲物联网会议。这个会议在苏黎士召开，并且是第一个拥有一流的研究人员以及来自学术界和工业界的专家一起分享相关应用、研究结果和知识。

一群公司在 2008 年推出 IPSO 联盟促进网络协议(IP)，在“智能对象”网络的使用，物联网也能够如此。IPSO 联盟透过培养兴趣，提供工业发展的基础、教育、推动工业、产出研究，并且创造一个更好理解的 IP 以及他在物联网中的所扮演的角色。IPSO 联盟现在拥有超过 50 家会员，包括 Bosch，Cisco，Ericsson，Intel，SAP，Sun，Google and Fujitsu。

根据思科网络业务解决方案组(IBSG)，物联网诞生于 2008 年和 2009年之间，使得更多的东西或是对象被连接到网络。列举智能手机和平板计算机的成长，当世界人口增加至 68 亿，被连接到网络的设备数量提升到了125 亿，使得第一次每人所连接的设备超过 1 次(确切来说是 1.84)。

在 2008 年，美国国家情报委员会将物联网列为六项”颠覆性民用的技术”的其中之一以及对美国至 2025 潜在的影响。他们相信借助透过众多分布的对象结合传感器数据的能力简化或甚至借助物联网 彻底改变供应链和物流，能对国内经济和美军有长期的优势。

不只在美国，其他国家也已经在物联网领域产生兴趣，例如中国总理在2010 年称物联网是中国的重点产业并计划做出重大投资。这个发言包括了这个公式：网络+物联网=智能地球。他不断地鼓励在网络和物联网的关键技术上突破。在同一年间，国家物联网中心在上海成立了。政府在物联网上的投资将会在 2014年每年增加到 100 亿人民币而且将会推动数个关于物联网中国产业和物联网应用的重点政策。中国也继续资助和支持发展物联网领域研究的机构，像是上海研究院和中国社科院。

当 IPv6 被公开推出，2011 年成为重要的一年。确切的说，是 2011 年 6 月 8号，世界 IPv6 日-由网络协会和其他几家大公司和组织举行了一个 IPv6 24 小时全球性的测试，例如:Facebook，Google，Yahoo，Akamai Technologies 和 LimelightNetworks。新的协议允许 2 的 128 次方地址或是像是 Steven Leibson 所说的”我们可以指派一个在每个在地球表面上 IPv6 地址的原子，而且仍然有足够的地址留下去做另外的 100+。”按照最初世界 IPv6 日的成功，这个活动在 2012 年 6 月 6号重复进行，这时间点所表示的用意为，所有参与的网站 IPv6 将永久启用。

接下来的几年，在 物联网领域有很多的技术突破。在 2014 年发行 Google 眼镜，是一种增强现实技术的眼镜。这个眼镜可以用在任何的无线方法-从 RFID，红外线，蓝牙到 QR code-去辨识可以被操作的连接设备，并且操作他。在 2014 年，苹果公司宣布，HealthKit 和 HomeKit 两个健康与家庭自动化的发展。和HomeKit 一起，家庭自动化公司可以与 IPhone 配对，让用户可以用他们的 IOS设备控制物联网。HealthKit 和独立的健康 app 将会让用户持续追踪他们的健康指标，像是走了几步路和燃烧的卡路里。苹果公司也提出 iBeacon，是一个可以发展环境和地理定位服务的广播设备。

一般情况下，物联网发展的里程碑可以在表 1.1 看到。

图 1.1 各种 IoT 的发展(顺时针方向)：LG 智能冰箱，Nabaztag，Google 眼镜，iBeacon，苹果的HealthKit

第三节 物联网的未来

随着积极的趋势朝向物联网的应用，我们可以看到，预计未来几年越来越多的发展将快速成长。预估2017年全球物联网设备安装数量高达285亿个，较2016年的230亿个，成长23.9%。到2020年全球物联网安装设备预估会增加到500亿个。在这庞大安装的连网设备中，除了有我们熟悉各式各样的设备(如智能手机等)外，其他分布广泛各种目前尚未连网的众多设备和对象(如家电产品)，将会是将来物联网的重大的商机。

消费物连网连网设备是目前连网设备的最大应用市场，智能手机、平板计算机、笔电、机顶盒、连网电视等是目前消费市场安装数量最大的设备。除此之外，汽车的连网设备，将会是快速成长的市场，具连网能力的汽车将成为汽车市场的主要功能。

预估2017年消费市场的物连网联机设备的安装数量将达315亿个，占整体物连网联机设备的安装数量的63%。

智能家居、智慧城市、智能建筑、智能制造以及智能医疗等，将是物连网设备在商业上最大的应用市场，智能电表、安全监控数字摄影机是目前商业用途数量较大的物连网联机设备。大楼的空调控制、LED照明控制、路灯控制、轨道安全监控、医疗设备实时监控、发电厂实时传感器(Sensor)等等，物联网在商业用途的发展方兴未艾，随着连网设备技术的进步，功能将提升，价格下降，应用将愈来愈广。麦肯锡全球研究机构估计在 2025 年物联网对全球经济的影响将会高达 6.2 万亿美元。