物聯(lián)網(wǎng)信息感知與交互技術探討

【摘 要】物聯(lián)網(wǎng)信息感知技術是物聯(lián)網(wǎng)應用的技術，而信息交互技術是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)交互的目的。隨著新的理論和方法被引入物聯(lián)網(wǎng)技術研究中，新信息感知技術、能量有效問題、移動網(wǎng)絡的信息交互逐漸成為新的無線網(wǎng)信息感知與交互技術研究熱點。與此同時，無線網(wǎng)信息感知與交互技術面臨大規(guī)模網(wǎng)絡的信息交互、多媒體感知網(wǎng)絡的信息交互的挑戰(zhàn)。

【關鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；信息感知與交互技術；網(wǎng)絡節(jié)點

物聯(lián)網(wǎng)是一種有由物體組成的網(wǎng)絡，物聯(lián)網(wǎng)信息技術的出現(xiàn)是計算機信息技術領域的重大變革，甚至可以稱之為第三次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。物聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡有一定的共性，但是也有其特殊之處。物聯(lián)網(wǎng)是的本質是人與人之間、人與物之間、物與物之間的信息交流和傳遞的總稱。物聯(lián)網(wǎng)信息技術則是實現(xiàn)信息交流和傳遞的設備，在物聯(lián)網(wǎng)涉及的所有技術中，信息感知和交互及時是其中兩個主要的技術。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展以及應用的深入，眾多新的理論和方法也逐漸引入物聯(lián)網(wǎng)技術研究中，并產(chǎn)生了一些新的問題，文章就物聯(lián)網(wǎng)信息感知與交互技術的研究熱點和面臨的問題與挑戰(zhàn)進行探討。

一、物聯(lián)網(wǎng)信息感知和交互技術的新研究熱點

（一）新信息感知技術

感知是物聯(lián)網(wǎng)信息技術的最主要的特征，物聯(lián)網(wǎng)信息技術在不斷的發(fā)展中已經(jīng)形成了許多信息感知和處理技術，如數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)聚集技術和數(shù)據(jù)融合技術等等。但是，在物聯(lián)網(wǎng)技術大規(guī)模應用的背景下，信息感知技術也需要更加高效才能滿足實際需求。因此，新理論和方法在物聯(lián)網(wǎng)感知技術研究中的應用也成為當前研究的新熱點。兩個具有代表性的研究為基于壓縮感知理論的數(shù)據(jù)感知方法和基于低秩重構的數(shù)據(jù)感知方法。據(jù)有關研究表明，雖然壓縮感知理論的數(shù)據(jù)感知方法具有較好的應用前景，但是從物聯(lián)網(wǎng)信息與交互技術的特點來看，該研究方法還需在存在節(jié)點運算負擔和信道噪聲的情況下深入研究建立壓縮感知模型。而低秩重構雖然實現(xiàn)了無線傳感網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)收集，但是該方法沒有充分考慮能量均衡和網(wǎng)絡節(jié)點位置這兩個重要因素，因而低秩重構方的數(shù)據(jù)感知方法還需要進一步探討其求解的分布式高效算法。

（二）能量有效問題

物聯(lián)網(wǎng)信息技術存在一對不可避免的矛盾，既感知階段節(jié)點的能量有限且難以補充和網(wǎng)絡節(jié)點長期正常工作對能量的需求之間的矛盾，解決節(jié)點的能耗問題，緩解兩者之間的矛盾也是物聯(lián)網(wǎng)信息技術領域的研究重點。人們對節(jié)點能耗問題的研究經(jīng)歷了早期的能耗問題研究、特定應用或協(xié)議的能耗問題研究、宏觀上對網(wǎng)絡能效平衡和網(wǎng)絡生存期的研究三個階段。物聯(lián)網(wǎng)信息與交互的能耗研究應注意兩個方面。一是各種能量有效和能效平衡的數(shù)據(jù)感知方法，如收集、聚集和融合數(shù)據(jù)的能耗。二是信息交互的效率問題，如提高分發(fā)、管理和查詢信息的效率，保證信息交互的高效。在不同的信息感知與交互應用領域中，大量科研學者對此進行了研究，但少有科研學者從宏觀的角度深入研究信息感知與交互的節(jié)能和能效平衡。

（三）移動網(wǎng)絡的信息交互

從物聯(lián)網(wǎng)信息感知與交互技術的研究成果來看，多數(shù)研究是基于靜態(tài)網(wǎng)絡下得出的研究成果，靜態(tài)網(wǎng)絡及將網(wǎng)絡中的節(jié)點視為靜止的。但是，隨著各種物聯(lián)網(wǎng)應用的出現(xiàn)，靜止的網(wǎng)絡節(jié)點已經(jīng)難以滿足多樣化的應用需求。從移動網(wǎng)絡節(jié)點的特性來看，移動網(wǎng)絡的節(jié)點分布可分為兩種。一是移動網(wǎng)絡的部分節(jié)點處于移動狀態(tài)，多數(shù)節(jié)點處于靜止狀態(tài)。另一種是多數(shù)節(jié)點處于移動狀態(tài)，或所有節(jié)點均處于移動狀態(tài)。許多科研人員針對第一類移動網(wǎng)絡做了較多的研究，并將移動節(jié)點的特點改善靜態(tài)網(wǎng)絡的連通性。而針對第二種移動網(wǎng)絡的研究工作和成果較少。

二、物聯(lián)網(wǎng)信息感知與交互技術面臨的問題與挑戰(zhàn)

（一）大規(guī)模網(wǎng)絡的信息交互

許多領域對大規(guī)模網(wǎng)絡的信息交互都有較大的需求，如環(huán)保、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和交通等領域都對大規(guī)模網(wǎng)絡的信息感知與交互能力有較大的需求，對信息感知和交互的需求與物聯(lián)網(wǎng)普遍聯(lián)系和全面感知的特性具有一致性。但是，顯示的信息感知和交互受到網(wǎng)絡環(huán)境和網(wǎng)絡資源的影響，許多的物聯(lián)網(wǎng)應用的信息感知和交互的規(guī)模和能力都較小，從較少的節(jié)點數(shù)量就可以看出。不僅如此，網(wǎng)絡節(jié)點的感知功能也較為單一，只能感知少數(shù)標準信息。大規(guī)模信息感知與交互技術研究涉及能量有效、負載均衡等眾多問題，許多研究人員對大規(guī)模網(wǎng)絡的信息感知與交互研究還處于仿真試驗階段。

（二）多媒體感知網(wǎng)絡的信息交互

當前無線感知網(wǎng)絡獲取的目標數(shù)據(jù)包含的信息較少，而且利用信息的難度較大，靈活性也較差，嚴重制約物聯(lián)網(wǎng)信息感知與交互的作用。而多媒體感知網(wǎng)絡采集環(huán)境數(shù)據(jù)可以彌補傳統(tǒng)無線感知網(wǎng)絡獲取的目標數(shù)據(jù)信息。它具有內(nèi)容只管、豐富的特點，可以對信息進行全面感知。但是高維的多媒體信息對感知網(wǎng)絡的各項技術也提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。對于多媒體感知網(wǎng)絡的應用，首先要解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝Ш涂煽啃?、網(wǎng)絡覆蓋控制問題、網(wǎng)絡路由的維護等等一系新型網(wǎng)絡系統(tǒng)及其網(wǎng)絡技術。其次，信息處理技術的有效性。多媒體信息在分辨率、編碼格式以及幀率等方面有較大的差異，需要研究數(shù)據(jù)的存儲、壓縮、融合與識別等信息處理技術。最后，是多媒體感知網(wǎng)絡的信息交互問題。視頻感知網(wǎng)絡與穿透過視頻監(jiān)控系統(tǒng)有較大差別，視頻感知網(wǎng)絡依靠節(jié)點之間的協(xié)同實現(xiàn)信息交互，而不是利用負載的分布式網(wǎng)內(nèi)處理實現(xiàn)信息交互。

三、討論

從物聯(lián)網(wǎng)信息感知與交互的研究熱點與面臨的挑戰(zhàn)來看，物聯(lián)網(wǎng)技術還有許多技術亟待完善，否則物聯(lián)網(wǎng)技術難以適應社會發(fā)展的需求。此外，在網(wǎng)絡完全水平較低的大環(huán)境中，依賴傳統(tǒng)網(wǎng)絡的物聯(lián)網(wǎng)技術中的數(shù)據(jù)安全與可靠性也是物聯(lián)網(wǎng)技術亟需階段的問題，物聯(lián)網(wǎng)技術還需要繼續(xù)完善系統(tǒng)，保障物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全。

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作者簡介：易飛（1993—），男，重慶合川人，學校：重慶文理學院，職務：學生.