物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)面臨的基本問題

馮霄霞

在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，大家都在談?wù)撐锫?lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，我們要分析物聯(lián)網(wǎng)的核心問題是什么，操作系統(tǒng)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)，能做什么，不能做什么，它如何影響操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)。物聯(lián)網(wǎng)的核心問題中，大多數(shù)問題，操作系統(tǒng)會(huì)表示很無奈，它能做的事情很少，只能解決非常有限的問題。操作系統(tǒng)要服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的話，就要分析清楚物聯(lián)網(wǎng)面臨的問題，要集中精力解決核心問題，有的放矢，不要人云亦云地跟著感覺走。

物聯(lián)網(wǎng)，首先要解決的是“連接、區(qū)別、識(shí)別、溝通、操作”這五大問題，只有這些問題解決了，才有機(jī)會(huì)談?wù)摪踩?、易用性、低成本等問題。

發(fā)揮物體網(wǎng)絡(luò)的智慧

物聯(lián)網(wǎng)是物體的社會(huì)，就是人類企圖組建一個(gè)智慧的物體網(wǎng)絡(luò)，來替人類服務(wù)，要發(fā)揮物體網(wǎng)絡(luò)的智慧，其實(shí)物聯(lián)網(wǎng)跟人類社會(huì)網(wǎng)絡(luò)有很多共同點(diǎn)。人與人之間，也存在連接、區(qū)別、識(shí)別、溝通、互動(dòng)（也就是物聯(lián)網(wǎng)說的互操作）這些問題。人和人之間，首先要通過見面、電話、信函等方式建立連接，才有機(jī)會(huì)交流吧。不同的人，必須能夠區(qū)別開來，世界上沒有完全一樣的兩張臉，就提供了區(qū)別的基礎(chǔ);有了區(qū)別后，必須能溝通，得有相同的語言，配翻譯也行。以上條件都具備了，才有互動(dòng)（物聯(lián)網(wǎng)中的互操作）的可能。以上過程，由于人具有高級(jí)智慧而變得簡單，例如語言不通的人之間，還可以通過場(chǎng)景、手勢(shì)、畫畫、眼神等來交流;對(duì)于只有非常有限的智慧的電子產(chǎn)品來說，會(huì)變得復(fù)雜和困難。

物聯(lián)網(wǎng)的連接問題

物聯(lián)網(wǎng)中，連接問題是最簡單最基本的問題，也是當(dāng)今操作系統(tǒng)支持最為充分的，業(yè)內(nèi)很多人都在談?wù)摰乃^協(xié)議，多數(shù)指的是通信協(xié)議。能用技術(shù)解決的問題，都不是問題。連接就是一個(gè)能用技術(shù)解決的問題，物聯(lián)網(wǎng)面臨的問題，大多數(shù)都不是技術(shù)能解決的問題，設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)，要充分認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)面臨的問題的基礎(chǔ)上，把現(xiàn)階段能解決的問題做到極致，尚不具備條件的，逐步地提出解決方案，或者為解決這些問題提供一些必要的支持。而對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的接入?yún)f(xié)議來說，接入公網(wǎng)的技術(shù)已經(jīng)成型，就是TCPIP，它是個(gè)公共協(xié)議，大家都能用;而局域無線網(wǎng)絡(luò)，分兩大類，一類是像智能家居一樣，需要接入不同廠家的設(shè)備的，這種網(wǎng)絡(luò)，必須使用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，一致性高的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議;另一類是不需要接入不同廠家設(shè)備的無線局域網(wǎng)。

連接也包含組網(wǎng)、維持網(wǎng)絡(luò)連接、設(shè)備發(fā)現(xiàn)的問題，維持連接在物聯(lián)網(wǎng)中是一個(gè)很重要的問題，為什么呢？因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)中有許多低功耗設(shè)備，這些設(shè)備絕大部分時(shí)間是休眠的，又要省電，又要不丟失連接，需要有點(diǎn)智慧。維持連接一般是用心跳的方式，對(duì)低功耗設(shè)備，合理的心跳間隔、快速喚醒、快速連接，連接完后快速返回休眠狀態(tài)，就非常重要。

最基本的識(shí)別問題

談到設(shè)備區(qū)別，就開始出現(xiàn)問題了，網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)設(shè)備，你必須能夠區(qū)別出他們是不同的個(gè)體，就像人的身份證號(hào)一樣，每個(gè)設(shè)備也必須有一個(gè)身份證號(hào)，或者在你所在的區(qū)域網(wǎng)中有一個(gè)唯一的號(hào)碼也行。

說到設(shè)備識(shí)別，就目前而言，并沒有任何一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)方案能完美解決設(shè)備識(shí)別的問題。一個(gè)最簡單的智能交通系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)這樣的功能，哪個(gè)方向有車來，就開哪個(gè)方向的綠燈，都有車來，就根據(jù)流量智能調(diào)整紅綠燈周期。問題就來了，你如何判斷路上過來的是一輛車，還是一條狗！東西向有車來，南北向跑來一只狗，綠燈給誰放行？

識(shí)別車和狗，還是最基本的識(shí)別問題，只是識(shí)別物種，再進(jìn)一步就是識(shí)別個(gè)體。識(shí)別有兩個(gè)層次，一是人和物之間的互相識(shí)別，當(dāng)然主要是人識(shí)別物，另一個(gè)是物和物之間的識(shí)別。由于人的智慧，人會(huì)根據(jù)許多的參考條件來進(jìn)行模糊識(shí)別，人工智能也可以這樣做，但人工智能畢竟無法跟人比，只能在有限條件下，做簡單的輔助識(shí)別。當(dāng)然，對(duì)于具體應(yīng)用而言，它不需要識(shí)別全地球的智能設(shè)備，能夠識(shí)別跟具體應(yīng)用相關(guān)的設(shè)備就行了，可以自己定義識(shí)別規(guī)則，這純粹是應(yīng)用自己的事，操作系統(tǒng)只能做些輔助線的工作，例如把物體的身份證號(hào)和自描述語句傳遞給應(yīng)用程序，僅此而已。

解決設(shè)備識(shí)別和設(shè)備間“溝通”問題

最大的問題是溝通，溝通也分為人和物溝通與物和物之間溝通，就是互相明白對(duì)方在說什么。讓“物體”說同樣的話，互相聽懂，這是最困難也最缺乏標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也是不可能有標(biāo)準(zhǔn)的。如果是物與人之間溝通，就好辦多了。

如果能解決設(shè)備識(shí)別和設(shè)備間“溝通”問題，那么智能設(shè)備間的互操作就水到渠成了，由于在“識(shí)別”和“溝通”方面，無法形成一個(gè)開放的、廣泛適用的標(biāo)準(zhǔn)，許多物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)就另辟蹊徑，盡可能繞過標(biāo)準(zhǔn)問題。同時(shí)提供智能硬件開發(fā)平臺(tái)以及通用操作系統(tǒng)的中間件，或者開發(fā)一個(gè)跨界系統(tǒng)，使物聯(lián)網(wǎng)中不同設(shè)備上使用相同的開發(fā)工具。人與物之間的操作問題，可以通過遠(yuǎn)程終端的方案，完美地解決。傳統(tǒng)的非智能設(shè)備，人和物直接的操作，是通過文字、圖形、按鍵、觸屏這些介質(zhì)來完成的，在物聯(lián)網(wǎng)世界里，無非是操作介質(zhì)和執(zhí)行操作的智能硬件之間，隔了個(gè)空間距離而已。手持的操作界面，就是一個(gè)顯示和操作終端而已，所有操作，對(duì)于設(shè)備來說，就像在設(shè)備上直接操作一樣，這樣才能規(guī)避沒有標(biāo)準(zhǔn)的事實(shí)。

先談?wù)劜豢孔V的方案，現(xiàn)在有些智能硬件廠家，開發(fā)專門的APP讓用戶操作智能硬件，這是不合適的。兩種靠譜的方案，是HTML和遠(yuǎn)程桌面。使用遠(yuǎn)程桌面后，你的手機(jī)只需要安裝一個(gè)智能設(shè)備APP，點(diǎn)開該APP后，你家里的所有智能設(shè)備都會(huì)被羅列在里面。遠(yuǎn)程桌面的缺點(diǎn)是，動(dòng)畫顯示很困難，尤其是大面積的動(dòng)畫，有些消費(fèi)品是有這個(gè)需求的，這種時(shí)候，就要使用HTML了。除了動(dòng)畫外，遠(yuǎn)程界面的優(yōu)勢(shì)還是很明顯的。首先是兼容性問題，瀏覽器的標(biāo)準(zhǔn)化程度其實(shí)不高。其次是一致性問題，有許多智能硬件，本機(jī)是有顯示界面的，比如冰箱，在家里，你可能習(xí)慣于直接在冰箱上操作，用冰箱本身的界面操控設(shè)備，在外面，你就用手機(jī)操作，界面跟冰箱上的界面完全一樣，就像站在冰箱前操作一樣，無須學(xué)習(xí)兩套界面。如果冰箱上和手機(jī)上的界面不一樣的話，你會(huì)抓狂的，遠(yuǎn)程桌面天生就是完全一樣的。而使用HTML的話，則要自己維護(hù)兩份界面的一致性，不要小看維護(hù)這個(gè)一致性問題，搞過硬件的人就知道，維護(hù)原理圖和bom表的一致性，是一個(gè)致命的工作;維護(hù)過兩個(gè)以上并行軟件版本的人也應(yīng)該清楚，確保兩個(gè)版本應(yīng)該相同的部分是一致的，是非常困難的。

操作系統(tǒng)為物聯(lián)網(wǎng)解決了什么問題

連接：操作系統(tǒng)通過集成常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，例如TCP/IP、ZigBee、藍(lán)牙、WiFi驅(qū)動(dòng)等，算是為解決連接問題作出了貢獻(xiàn)。

智能硬件間的區(qū)別和識(shí)別：這兩個(gè)問題，似乎真的跟操作系統(tǒng)沒啥關(guān)系，基本上只能為同一廠家產(chǎn)品之間的“區(qū)別和識(shí)別”提供部分幫助。

溝通和互操作：物和物之間的溝通和互操作，操作系統(tǒng)基本上看熱鬧而已，同樣只能對(duì)使用同一個(gè)廠商提供的開發(fā)工具開發(fā)的特定應(yīng)用提供一些幫助，其互操作，基本僅限于使用它們的開發(fā)工具開發(fā)的智能硬件，且主要是物和人之間;人和物之間的互操作，支持遠(yuǎn)程桌面和webserver的操作系統(tǒng)能提供比較完善的幫助。