智慧物聯(lián)現(xiàn)代信息技術(shù)創(chuàng)新的大融合

孫景峰 章雪晴

摘 要：早期的物聯(lián)網(wǎng)概念偏重于物聯(lián)，重點技術(shù)傾向于如何獲取物的數(shù)據(jù)。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的創(chuàng)新，物聯(lián)網(wǎng)最終的目標(biāo)是智慧物聯(lián)，這已經(jīng)不單單是物物相連的問題，而是智慧的生態(tài)融合，是生物、自然、思想的融合。智慧物聯(lián)網(wǎng)是人、物、云的融合，并且這三者是一個整體，體現(xiàn)了認(rèn)知、交互、智能、存儲、思考、分析、學(xué)習(xí)等能力的融合。與人、物、云相關(guān)的技術(shù)創(chuàng)新將推動智慧物聯(lián)網(wǎng)愿景的實現(xiàn)，同時也是支撐智慧物聯(lián)網(wǎng)場景落地的基礎(chǔ)。其中人工智能、機器學(xué)習(xí)、可見光通信、邊緣計算、區(qū)塊鏈服務(wù)架構(gòu)、知識圖譜等創(chuàng)新技術(shù)在智慧物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用更為突出，也將會成為物聯(lián)網(wǎng)智慧化的體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智慧物聯(lián);人工智能;人臉識別;語音識別;可見光通信;邊緣計算;區(qū)塊鏈;知識圖譜

中圖分類號：TP14文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-1302（2020）10-00-02

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)的概念于1999年提出，是結(jié)合物品編碼、RFID和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的解決方案。當(dāng)時，基于互聯(lián)網(wǎng)、RFID技術(shù)、EPC標(biāo)準(zhǔn)，在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用射頻識別技術(shù)、無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)等，構(gòu)造了一個實現(xiàn)全球物品信息實時共享的實物互聯(lián)網(wǎng)“Internet of Things”（物聯(lián)網(wǎng)），這也是在2003年掀起第一輪國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)熱潮的基礎(chǔ)。后期，隨著移動網(wǎng)絡(luò)和智能手機的發(fā)展，越來越多的前端智能設(shè)備或傳感設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，共享數(shù)據(jù)[1-3]。

物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過多年的發(fā)展一直沒有顛覆性的改變，主要是受到了很多限制。首先，前端的設(shè)備不具備算力，即使接入網(wǎng)絡(luò)也僅僅是一個簡單的數(shù)據(jù)采集點。其次，物聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定性，時延以及大數(shù)據(jù)的應(yīng)用問題。最后，安全性的解決方案及標(biāo)準(zhǔn)化問題。而物聯(lián)網(wǎng)最終的進(jìn)化目標(biāo)是智慧物聯(lián)，這已經(jīng)不單單是物物相連的問題，而是智慧的生態(tài)融合，是生物、自然、思想的融合。人類現(xiàn)代信息技術(shù)創(chuàng)新的硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)將會成為生態(tài)系統(tǒng)中的一個重要組成部分[4-6]。

1 什么是智慧物聯(lián)

“智慧”一詞出自《墨子·尚賢中》：“若此之使治國家，則此使不智慧者治國家也，國家之亂，既可得而知己?！痹谏矬w中，智慧體現(xiàn)了神經(jīng)器官的高級能力，包括感知、知識、記憶、理解、聯(lián)想、邏輯、包容等。智慧是生命所具有的基于生理和心理器官的一種高級創(chuàng)造思維能力，包含對自然與人文的感知、記憶、理解、分析、判斷、升華等所有能力。智與慧的融合，慧表達(dá)智力器官的綜合終極功能，與“形而上之道”有異曲同工之處;智則謂“形而下之器”，是生命的一部分技能。

而在智慧物聯(lián)生態(tài)中，智慧是由智力系統(tǒng)、知識系統(tǒng)、方法與技能系統(tǒng)、非智力系統(tǒng)、觀念與思想系統(tǒng)、審美與評價系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜體系蘊育出的能力。包括遺傳智慧與獲得智慧、生理機能與心理機能、直觀與思維、意向與認(rèn)識、情感與理性、道德與美感、智力與非智力、顯意識與潛意識、已具有的智慧與智慧潛能等眾多要素[7-8]。

以上闡述了什么是智慧，智慧與智能的區(qū)別，那么智慧物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)智能物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別在于：智慧物聯(lián)網(wǎng)是人、物、云的融合，并且這三者是一個整體，體現(xiàn)了認(rèn)知、交互、智能、存儲、思考、分析、學(xué)習(xí)等能力的融合。而傳統(tǒng)的智能系統(tǒng)僅僅是對一種技能的自動化實現(xiàn)，它缺失的是認(rèn)知、思考、分析、學(xué)習(xí)等心智所能達(dá)到的能力。所以，智慧物聯(lián)網(wǎng)就是由人的需求和心智，物的智能，以及云的聯(lián)通來組成的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。人既是這個生態(tài)的一部分，又是這個生態(tài)的服務(wù)對象。

2 智慧物聯(lián)的技術(shù)創(chuàng)新

2.1 智慧物聯(lián)之于人

智慧物聯(lián)是人類智慧的結(jié)晶，為人類提供便利和高效的服務(wù)。所以，最重要的兩個核心技術(shù)創(chuàng)新點為：

（1）人員唯一身份的識別，如人臉識別、聲紋識別、行為識別等這些都屬于技術(shù)創(chuàng)新;

（2）信息的交互，如語音識別交互、可穿戴設(shè)備交互等這些亦屬于技術(shù)創(chuàng)新。

2.1.1 人臉識別技術(shù)創(chuàng)新

人臉識別技術(shù)是熱門的計算機技術(shù)研究領(lǐng)域，包括人臉定位檢測、活體識別、1∶1特征值比對、1∶N特征值檢索。

目前人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法是人臉識別的最優(yōu)方案，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性動力學(xué)系統(tǒng)，具有良好的自組織、自適應(yīng)能力。想要對人臉識別的許多規(guī)律或規(guī)則進(jìn)行顯性描述非常困難，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法則可以通過學(xué)習(xí)的過程獲得對這些規(guī)律或規(guī)則的隱性表達(dá)，適應(yīng)性更強，識別速度和準(zhǔn)確度都更高。但是，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法需要海量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

2.1.2 自然語言處理技術(shù)創(chuàng)新

自然語言處理（Natural Language Processing，NLP）是人工智能中較為困難的問題之一。如果要理解自然語言，需要學(xué)習(xí)掌握廣泛的知識以及運用知識的能力，如何向人腦那樣“理解”問題，將成為智慧物聯(lián)生態(tài)中人物交互的關(guān)鍵技術(shù)。

NLP是一種高效的人機交互方式，具體技術(shù)范疇有語音識別、語音合成等。NLP運用推測學(xué)、機率、統(tǒng)計方法解決問題。統(tǒng)計自然語言處理技術(shù)隸屬于人工智能機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域。

2.2 智慧物聯(lián)之于物

智慧物聯(lián)中的物不僅是智能的，而且應(yīng)該具備認(rèn)知的能力，也就是所謂的邊緣化轉(zhuǎn)移，讓前端的設(shè)備具備更強的能力，而這些能力包括組網(wǎng)交互能力、高性能計算能力、安全能力。有意義的技術(shù)創(chuàng)新都源于這些能力的提高。

2.2.1 可見光通信技術(shù)創(chuàng)新

LED智慧照明信息網(wǎng)與PLC有著天然的密切關(guān)系，無電磁干擾的同時具有天生的精確定位能力?？衫脧V泛覆蓋的照明網(wǎng)，與PLC相結(jié)合，將“照明”的均勻覆蓋轉(zhuǎn)化為信息網(wǎng)的均勻覆蓋。

目前，可見光通信標(biāo)準(zhǔn)正處于討論制定階段。室內(nèi)智慧照明燈聯(lián)網(wǎng)指的是照明網(wǎng)、電力網(wǎng)、信息網(wǎng)三網(wǎng)合一，需進(jìn)行感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三個層面的融合。

2.2.2 邊緣計算技術(shù)創(chuàng)新

邊緣計算是在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、應(yīng)用核心能力的分布式架構(gòu)，就近提供邊緣智能服務(wù)，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷聯(lián)接、實時業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護 等方面的關(guān)鍵需求。它可以作為聯(lián)接物理和數(shù)字世界的橋梁，使能智能資產(chǎn)、智能網(wǎng)關(guān)、智能系統(tǒng)和智能服務(wù)。

邊緣技術(shù)并非一種技術(shù)，而是一種架構(gòu)模式。在邊緣計算中，機器視覺及量子計算將會成為核心技術(shù)創(chuàng)新。廣義的機器視覺是機器模擬人的視覺及其相關(guān)神經(jīng)系統(tǒng)的功能，包括看、思考、理解、判斷、動作。狹義的機器視覺是攝像機在部分領(lǐng)域的精細(xì)化應(yīng)用，通過視頻檢測及視頻識別來輔助管理和生產(chǎn)。也就是說，技術(shù)創(chuàng)新要實現(xiàn)在攝像機的前端去進(jìn)行看、思考、理解、判斷、動作這些功能。那么針對思考、理解、判斷等能力，需要強大的算力支撐，而量子計算是最好的解決方案。

2.3 智慧物聯(lián)之于云

2.3.1 區(qū)塊鏈在智慧物聯(lián)中的技術(shù)創(chuàng)新

在智慧物聯(lián)的數(shù)字世界中，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N變革力量。簡而言之，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N共享的分布式賬本，它能夠以更安全、更開放的形式完成數(shù)據(jù)記錄、認(rèn)證等業(yè)務(wù)，并且具有很好的防篡改功能，對所有的交易過程進(jìn)行跟蹤。在智慧物聯(lián)中，交易的涵蓋面更廣泛，所有人與物，人與人，物與物間的數(shù)據(jù)交互都稱之為交易。區(qū)塊鏈的核心技術(shù)點包括如下幾方面。

（1）共識。要使一項交易有效，所有參與者必須就其有效性達(dá)成一致。

（2）分布式一致性。分布式部署時海量設(shè)備的數(shù)據(jù)管理及應(yīng)用的關(guān)鍵部分，而分布式一致性又是其中的核心技術(shù)。

（3）溯源。針對傳遞性物料的管理，所有權(quán)隨著時間發(fā)生的變化可以被開放查詢。

2.3.2 知識圖譜在智慧物聯(lián)中的技術(shù)創(chuàng)新

在智慧物聯(lián)生態(tài)體系中，知識大數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)，基于大數(shù)據(jù)的知識圖譜通過將應(yīng)用數(shù)學(xué)、圖形學(xué)、信息可視化技術(shù)等學(xué)科的理論與方法相結(jié)合，利用可視化圖譜形象地展示智慧物聯(lián)生態(tài)體系。它能為智慧物聯(lián)的發(fā)展提供有價值的參考。

3 結(jié) 語

總的來說，物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)從“信息化”“智能化”過渡到了“智慧化”。物聯(lián)網(wǎng)的“智慧化”代表著其融入了更多的與人相應(yīng)的感知、記憶、理解、分析、判斷等功能，代表著物聯(lián)網(wǎng)的升華。而這些體現(xiàn)智慧的功能都是由各個領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新所支撐的。所以說，智慧物聯(lián)是現(xiàn)代技術(shù)創(chuàng)新的大融合。

參考文獻(xiàn)

[1]張增駿，董寧，朱軒彤，等.深度探索區(qū)塊鏈[M].北京：機械工業(yè)出版社，2018.

[2]卜向紅，楊愛喜，古家軍.邊緣計算5G時代的商業(yè)變革與重構(gòu)[M].北京：人民郵電出版社，2019.

[3]遲楠.國之重器出版工程·可見光通信關(guān)鍵技術(shù)[M]. 北京：人民郵電出版社，2019.

[4]吳功宜.智慧的物聯(lián)網(wǎng)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2019.

[5] ACHINTYA K.Bhowmik.實感交互：人工智能下的人機交互技術(shù)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2018.

[6]謝林明.區(qū)塊鏈與物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建智慧社會和數(shù)字化世界[M]. 北京：人民郵電出版社，2020.

[7] MAXIMILIANO Santos，ENIO Moura.基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)項目開發(fā)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2019.

[8]王昊奮.知識圖譜：方法、實踐與應(yīng)用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2019.

[9]佚名.智慧[EB/OL]. [2016-01-04].https：//baike.baidu.com/item/% E6%99%BA%E6%85%A7/129438.

[10]中國經(jīng)濟信息社.2018-2019中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展年度報告[EB/OL]. [2019-09-04].http：//www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-WLWJ201909003.htm.

[11]王驥.新未來簡史：區(qū)塊鏈、人工智能、大數(shù)據(jù)陷阱與數(shù)字化生活[M].北京：電子工業(yè)出版社，2018.

[12]段守平.萬物互“鏈”：區(qū)塊鏈重塑世界[M]. 北京：企業(yè)管理出版社，2018.