網(wǎng)絡(luò)新大陸的浮現(xiàn)

手機與電腦不再是網(wǎng)絡(luò)的終端，當傳感器也成為網(wǎng)絡(luò)終端之一，網(wǎng)絡(luò)世界便出現(xiàn)了大片處女地，接入了“實物的世界”。

1995年夏天，在美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的校園里有一個自動售貨機，出售的可樂比市場上的便宜一半。所以，很多學(xué)生都去那個機器買可樂，但是經(jīng)常發(fā)現(xiàn)可樂已經(jīng)售完。于是有幾個學(xué)生在自動售貨機里裝了一串光電管，用來計數(shù)，看還剩下多少罐可樂，然后把自動售貨機與互聯(lián)網(wǎng)對接。這樣學(xué)生們?nèi)ブ翱梢韵仍诰W(wǎng)上查看一下還剩下多少，免得白跑一趟。

這個小創(chuàng)作讓CNN也跑去實地拍攝了一段新聞。當時并沒有人提出物聯(lián)網(wǎng)(Internet of things)這個概念，最初的想法很簡單，就是把傳感器(見本期辭典)接入互聯(lián)網(wǎng)，提高數(shù)據(jù)的輸入速度，擴大數(shù)據(jù)的來源。

灰塵的智能化

“物聯(lián)網(wǎng)”的到來，與無線射頻識別技術(shù)(RFID)的不斷成熟有著緊密的關(guān)系。不妨把RFID粗略地理解為條形碼的更新?lián)Q代。因為條形碼最主要的缺陷，是必須對準掃描機才能讀出數(shù)據(jù)。但RFID不對準也讀得出，高速公路收費站開始推廣電子收費卡(ETC)便是這樣。

MIT推動的AutoID項目，不僅把RFID與互聯(lián)網(wǎng)連接到了一起，并且在此基礎(chǔ)之上，規(guī)定了數(shù)據(jù)通訊協(xié)議EPC，這樣就可以把產(chǎn)品供應(yīng)、運輸、倉儲、零售等各個環(huán)節(jié)串聯(lián)起來，實現(xiàn)自動化。

2001年，美國加州伯克利大學(xué)研制出的第一個智能灰塵(Smart Dust)，則大大刺激了物聯(lián)網(wǎng)的開拓。智能灰塵由微型控制器、傳感器、無線收發(fā)機三個部分組成，結(jié)構(gòu)非常簡單。隨著納米技術(shù)的前進，現(xiàn)在能做得比幾毫米更小。

配上不同的傳感器，智能灰塵可以派上不同的用處。例如配上熱敏線圈，把智能灰塵放到森林里去，就可以監(jiān)測森林的溫度變化，預(yù)防山火的發(fā)生。配上壓力線圈，把智能灰塵插到橋梁的鋼梁的結(jié)合處，就可以監(jiān)測鋼梁的應(yīng)力變化，及時探測金屬疲勞的狀態(tài)，金門大橋就是這么干的。

智能灰塵更重要的意義在于它們能夠以網(wǎng)狀組網(wǎng)(Mesh Networking)的方式，自動組成一個網(wǎng)絡(luò)。抓一把智能灰塵隨手撒出去，每個單體智能灰塵與相鄰的灰塵建立數(shù)據(jù)通訊聯(lián)系，于是結(jié)成一個無線網(wǎng)絡(luò)，讓網(wǎng)中任何兩個灰塵之間都可以進行數(shù)據(jù)交換，這樣便為無所不在的網(wǎng)絡(luò)覆蓋提供了一個可行的解決方案。

計算無處不在

“無所不在的計算”(Ubiquitous computing)的概念，源于已故的計算機科學(xué)家馬克#8226;維瑟(Mark Weiser)。最初的方案是在眼鏡、手表、手機、錢包、衣服等隨身用品里通通植入芯片，然后組成一個區(qū)域網(wǎng)，稱為個人區(qū)域網(wǎng)(Personal Area Network，PAN)。想法雖然有趣，但是實現(xiàn)起來卻遇到很多困難。智能灰塵的出現(xiàn)，才使得無所不在的網(wǎng)絡(luò)覆蓋成為現(xiàn)實。

在早期，智能灰塵利用遠紅外和激光來實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸，當然其它途徑也可行，包括WiFi、藍牙等，還可以利用3G這樣的移動網(wǎng)絡(luò)，這種人工構(gòu)筑的移動網(wǎng)絡(luò)和自動的網(wǎng)狀組網(wǎng)，并行不悖且相輔相成。

舉例而言，在人體的各個關(guān)節(jié)綁上傳感器，把人體動作的信號傳給電腦，就可以在電腦中模擬出人體的各種動作，這在一些游戲和電影制作中經(jīng)常用到。問題是如何把各個傳感器的信號傳給電腦?一種方式是讓每個傳感器直接與電腦相連，另一種方式把每個傳感器與中央信號采集器(Control panel)相連，中央信號采集器可以掛在腰帶上，它負責(zé)收集各個傳感器的信號，匯總后打包傳給電腦。比較起來，第二種容易實現(xiàn)，也更有效率。

這樣各個傳感器與中央信號采集器網(wǎng)狀組網(wǎng)，而中央信號采集器通過移動網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳向電腦。這種混搭，既發(fā)揮網(wǎng)狀組網(wǎng)的靈活，也回避其信息處理能力弱、太耗電的短處。

新大陸的老大哥之憂

人們也擔(dān)心，“無所不在的計算”會不會像奧威爾著名小說《1984》中所描繪的那樣，產(chǎn)生一位老大哥對每一個人進行監(jiān)視。

這并不容易。對于智能灰塵這樣的微型設(shè)備而言，最大的挑戰(zhàn)在于電池。電池小了功率不夠，太大了又使用不便。太陽能充電轉(zhuǎn)換功率有限，價格也貴;靠振動發(fā)電的辦法，創(chuàng)意很好，但是技術(shù)不成熟;比較現(xiàn)實的做法是電磁波無線充電，但是仍有不少工程方面的問題需要解決。

RFID分主動型(Active RFID)、被動型(Passive RFID)和電池輔助被動型。主動型的RFID攜帶電池，如車載的ETC電子收費卡。被動型的RFID不需要自帶電池，例如沃爾瑪使用的很多商品標貼。由于不攜帶電源，平時被動型RFID處于不工作狀態(tài)，當外部出現(xiàn)閱讀器的電磁場時，它便被激活。

被動型RFID不受電池的困擾，價格便宜，所以應(yīng)用前景最廣闊。2005年1月，沃爾瑪正式宣布它的最大的100家供貨商所提供的所有商品，一律使用RFID標貼。雖然轟動一時，但是幾年的實踐表明，問題不少。不僅成本增加，所使用的RFID信號穿越能力差，隔著金屬不行，隔著液體也不行等等，而且經(jīng)常有人把標貼揭掉。

RFID的每次讀取和修改，都可以用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫來保存記錄，但對于智能灰塵這樣的傳感器所傳來，如潮水一般鋪天蓋地、源源不斷的數(shù)據(jù)，重要的并不是保證每一筆記錄都保證ACID(原子性、一致性、隔離性和持久性)，重要的是及時地存放這些海量數(shù)據(jù)，以及進行有意義的數(shù)據(jù)挖掘。

鑒于這些技術(shù)問題有待解決，《1984》中那樣的特務(wù)恐怖，即便遠期有可能，但在近期內(nèi)不會成為現(xiàn)實。

在重新洗牌之前

在信息時代，這樣的數(shù)據(jù)無疑意味著巨大的利益。在技術(shù)之外，商業(yè)利益的糾結(jié)也阻礙著人們對物聯(lián)網(wǎng)新大陸的開拓。

以把RFID與手機結(jié)合，實現(xiàn)移動支付為例。有一種方案是改造手機，讓手機內(nèi)嵌RFID卡，通常稱為NFC方案(Near Field Communication)。另一種方案不改造手機，而是把RFID嵌入到SIM卡中。SIM卡內(nèi)嵌RFID的做法又分兩種，分別使用不同頻段，如13.56MHz低頻和2.4GHz高頻。

表面上看，選擇的標準似乎取決于各種方案的技術(shù)比較，包括可讀范圍、信號穿透力、抗震防水、耐冷耐熱的可靠性，以及成本。但如果選用第一種方案，那么在支付過程中，交易信息通過RFID傳給手機，手機通過無線網(wǎng)絡(luò)，再經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)，最終與某銀行賬號相連。從移動運營商立場出發(fā)，它當然希望交易信息只能通過自己的無線網(wǎng)絡(luò)來傳遞，以便掌握整個支付的信息流的控制權(quán)。但是這個方案無法保障這一點，因為一旦更換SIM卡，交易信息的傳遞，就有可能切換到另一家移動運營商的無線網(wǎng)絡(luò)。這樣一來，運營商就喪失了對信息流的控制權(quán)，淪為信息通道。選用第二種方案，運營商自然無須擔(dān)憂。

但是13.56MHz與2.4GHz兩種方案之間的取舍，又有另一番斟酌。如果使用13.56MHz低頻，需要拖一根天線，使用不便，移動運營商難以推動市場。如果使用2.4GHz高頻，不僅不需要額外的天線，而且?guī)捯泊?。但是在目前市場上，SIMPASS提供的13.56MHz低頻技術(shù)比較成熟，而RFID-SIM的2.4GHz技術(shù)還不夠穩(wěn)定，接口等等外圍支持也有待完善。

而目前商家廣泛使用的POS終端，大多數(shù)只支持13.56MHz低頻，而對2.4GHz高頻不兼容。如果更換商家的POS終端，這筆費用該由誰支付，是一個有爭議的問題。另一方面，商家POS終端與銀行賬戶相連，POS終端是否支持2.4GHz高頻，又取決于銀行與移動運營商的角力。

物聯(lián)網(wǎng)簡史

從概念出現(xiàn)到實踐，物聯(lián)網(wǎng)的具體含義也隨著技術(shù)進程在不停演化。

1946年，前蘇聯(lián)的萊昂#8226;泰勒明(他也是電子音樂的鼻祖)發(fā)明了一種秘密收聽裝置，用于轉(zhuǎn)發(fā)攜帶音頻信息的無線電波，通常認為它是RFID的前身。

1948年10月，美國科學(xué)家哈里#8226;斯托克曼發(fā)表了具有里程碑意義的論文《利用反射功率的通訊》，正式提出RFID一詞，被認為標志著RFID技術(shù)的面世。

1973年，馬里奧#8226;卡杜勒所申請的專利是現(xiàn)今RFID真正意義上的原型，它可被制成收取通行費的設(shè)備，也曾被展示給紐約港務(wù)局和其它潛在客戶。

1973年，在美國洛斯阿拉莫斯實驗室，誕生了第一個RFID標簽的樣本。

1980年代，日本東京大學(xué)的坂村健博士倡導(dǎo)的全新計算機體系TRON，計劃構(gòu)筑“計算無所不在”的環(huán)境，能讓識別器自動識別一切物品。

1991年，馬克#8226;維瑟在《科學(xué)美國人》發(fā)表文章《21世紀的計算機》，預(yù)言了泛在計算(無所不在的計算)的未來應(yīng)用。

1995年，巴黎最早開始在交通系統(tǒng)中使用RFID技術(shù)。隨后在里昂、南希、米蘭、布魯塞爾等歐洲城市的交通系統(tǒng)中，都開始普及RFID的使用。

1998年，馬來西亞發(fā)布了全球第一張RFID護照。

1999年，在美國召開的移動計算和網(wǎng)絡(luò)國際會議提出，“傳感網(wǎng)是下一個世紀人類面臨的又一個發(fā)展機遇”，傳感網(wǎng)迅速成為全球研究熱點。同年，中科院啟動了研究。

1999年10月，麻省理工學(xué)院的Auto-ID中心將RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，提出了EPC。核心思想是為每一個產(chǎn)品提供唯一的電子標簽，通過射頻識別完成數(shù)據(jù)采集。

2001年，加利福尼亞大學(xué)的克里斯托弗#8226;皮斯特正式提出了“智能灰塵”的概念。

2002年，美國橡樹嶺實驗室斷言IT時代正在從“計算機即網(wǎng)絡(luò)”迅速向“傳感器即網(wǎng)絡(luò)”轉(zhuǎn)變。

2003年，麥德龍開設(shè)了其第一家“未來商店”。

2003年11月1日，全球產(chǎn)品電子代碼中心(EPC Global)在美國成立，管理和實施EPC，目標是搭建一個可以自動識別任何地方、任何事物的“物聯(lián)網(wǎng)”。

2005年1月，沃爾瑪宣布它的最大的100家供貨商所提供的所有商品，一律使用RFID標貼。同時，微軟、IBM、Tesco等也發(fā)布將使用高頻無線射頻識別系統(tǒng)的消息。

2005年1 1 月， 國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了完整的《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005:物聯(lián)網(wǎng)》，指出所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可通過網(wǎng)絡(luò)主動進行交換。

2009年5月15日，瑞典首都斯德哥爾摩獲得了美國智能社區(qū)論壇頒發(fā)的“年度智能城市”獎。

2009年8月7日，溫家寶考察中科院無錫高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心后，指示“盡快建立中國的傳感信息中心，或者叫‘感知中國’中心”。