國內外物聯(lián)網研究進展與對比分析

摘要：文章借助CiteSpace可視化分析軟件，系統(tǒng)梳理并比較了2010—2023年間國內外物聯(lián)網技術研究的進展與差異。通過對比分析中國知網與Web of Science中核心期刊文獻的關鍵詞聚類與研究熱點，揭示了國內外物聯(lián)網研究的側重點與存在的差距。研究發(fā)現(xiàn)：國外研究更加注重跨學科的融合與創(chuàng)新，物聯(lián)網技術創(chuàng)新優(yōu)勢顯著，應用領域廣泛且深入，涵蓋了多個行業(yè)和領域；國內研究更側重于物聯(lián)網技術的實際應用和產業(yè)化推廣。雖然國內物聯(lián)網技術的應用領域相對集中，但在技術創(chuàng)新層面仍有待提升。

關鍵詞：物聯(lián)網；聚類分析；CiteSpace

中圖分類號：G353.1" 文獻標志碼：A

0 引言

物聯(lián)網（Internet of Things，IoT）作為21世紀最具影響力和潛力的技術之一，被稱為繼計算機、互聯(lián)網之后，世界信息產業(yè)的第三次浪潮［1］。自20世紀90年代末由美國麻省理工學院的自動識別中心（Auto-ID Labs）提出以來，其概念和技術不斷發(fā)展和完善［2］。顧名思義，物聯(lián)網是一個物與物相連的網絡，其核心理念在于通過對物理世界信息化、網絡化，將傳統(tǒng)上分離的物理世界與信息世界實現(xiàn)互聯(lián)與整合［3］。這一技術革命不僅為工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)療、交通等多個領域帶來了前所未有的變革，而且正在深刻改變人們的生活方式和社會結構。近年來，隨著云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術的快速發(fā)展，物聯(lián)網的應用領域進一步拓寬，其發(fā)展前景更加廣闊。同時，物聯(lián)網技術也面臨著諸多挑戰(zhàn)，如安全性、隱私保護、標準化等問題亟待解決。因此，梳理物聯(lián)網的研究現(xiàn)狀具有重要的理論價值和實踐意義。

本研究運用CiteSpace等文獻分析工具，對國內外物聯(lián)網研究進展進行對比分析。通過對大量相關文獻的梳理和分析，揭示物聯(lián)網領域的研究熱點和前沿趨勢，為物聯(lián)網技術的進一步發(fā)展提供理論支撐和實踐指導。

1 文獻來源及檢索策略

1.1 文獻來源選擇

為確保本研究使用文獻的權威性與全面性，選取中國知網（CNKI）與Web of Science（WoS）中的核心期刊文獻開展研究。中文文獻依托中國知網這一國內領先的學術文獻數(shù)據(jù)庫。中國知網不僅收錄了海量的中文期刊、論文，而且在物聯(lián)網、工業(yè)互聯(lián)網、車聯(lián)網等領域擁有深厚的積累。中國知網數(shù)據(jù)庫的權威性、豐富性和實時更新特性，為本研究提供了堅實的中文文獻基礎。

對于外文文獻，本研究選取WoS作為核心文獻數(shù)據(jù)庫。WoS是國際上廣受認可的學術數(shù)據(jù)庫，其覆蓋范圍廣泛，包括自然科學、社會科學、人文科學等領域的高質量學術期刊和會議論文。WoS文獻經過嚴格篩選和評審，保證了其學術水平和影響力。

1.2 檢索策略

物聯(lián)網作為近年來快速發(fā)展的領域，涵蓋了從智能設備到系統(tǒng)互聯(lián)的廣泛技術與應用。本研究旨在揭示物聯(lián)網領域的期刊文獻研究發(fā)展趨勢和研究熱點。為了確保研究樣本的時效性、完整性、焦點和行業(yè)相關性，限定時間范圍為2010—2023年。

1.2.1 中文文獻檢索

檢索式：TI=“物聯(lián)網+工業(yè)互聯(lián)網+車聯(lián)網+傳感器+智能家居”。

本研究采用檢索“題名”的方式，篩選對應的期刊文獻。為了保證樣本的質量和影響力，限定期刊來源為北大核心，共檢索到30962條期刊文獻。

1.2.2 英文文獻檢索

檢索式：TI=（internet of thing*） OR TI=（IoT） OR TI=（industrial internet） OR TI=（internet of vehicle*） OR TI=（IoV） OR TI=（sensor*） OR TI=（smart home）。

在WoS檢索結果中，將數(shù)據(jù)范圍限定為WoS核心數(shù)據(jù)庫中被SCI擴展版和SSCI收錄的文獻，以確保所選文獻的學術水平和國際影響力。將文獻類型限定為“Article”，排除書評、會議論文等非研究性文獻對研究的影響，共檢索到211669條期刊文獻。

1.3 時間線劃分原則

在2010—2023年的物聯(lián)網發(fā)展歷程中，本研究將其劃分為3個關鍵的時間段，旨在發(fā)現(xiàn)每個階段物聯(lián)網技術相關研究獨特的發(fā)展特征和研究重點，有助于更加清晰地理解物聯(lián)網在2010—2023年間的技術進步和應用變遷。

1.3.1 第一個時間段（2010—2015年）

物聯(lián)網技術的原始積累和初步實踐階段。2012年2月，工信部發(fā)布了《物聯(lián)網“十二五”發(fā)展規(guī)劃》（以下簡稱為《規(guī)劃》）?！兑?guī)劃》指出，到2015年，中國要在物聯(lián)網核心技術研發(fā)與產業(yè)化、關鍵標準研究與制定、產業(yè)鏈條建立與完善、重大應用示范與推廣等方面取得顯著成效，初步形成創(chuàng)新驅動、應用牽引、協(xié)同發(fā)展、安全可控的物聯(lián)網發(fā)展格局［4］。其間，傳感器技術、RFID技術、無線通信和云計算等核心技術得到了顯著發(fā)展。雖然此時的應用場景相對有限，但為后續(xù)的廣泛推廣和深入應用奠定了堅實基礎。

1.3.2 第二個時間段（2016—2019年）

物聯(lián)網技術規(guī)模化應用和推廣階段。隨著技術的成熟和成本的降低，物聯(lián)網開始進入規(guī)?；瘧煤屯茝V階段。2016年12月，國務院發(fā)布了《“十三五”國家信息化規(guī)劃》，推動物聯(lián)網感知設施規(guī)劃布局，發(fā)展物聯(lián)網開發(fā)應用，深化物聯(lián)網在城市基礎設施和生產經營中的應用［5］。智能交通、智能環(huán)保和智能農業(yè)等行業(yè)紛紛采納物聯(lián)網解決方案，同時物聯(lián)網平臺也應運而生，為各行業(yè)提供全面服務。這一階段的標志是物聯(lián)網技術的廣泛應用和產業(yè)鏈的日趨完善。

1.3.3 第三個時間段（2020—2023年）

物聯(lián)網技術深度融合與創(chuàng)新發(fā)展階段。2020年3月，國務院發(fā)布了《關于深入推進移動物聯(lián)網全面發(fā)展的通知》。該通知的重點任務是加快移動物聯(lián)網網絡建設、加強移動物聯(lián)網標準和技術研究、提升移動物聯(lián)網應用廣度和深度［6］。該階段，物聯(lián)網正與其他技術如人工智能、云計算等深度融合，推動各行各業(yè)的創(chuàng)新變革。例如，物聯(lián)網與這些技術的結合正加速智能制造、智慧城市和智慧醫(yī)療等領域的發(fā)展。此階段的特點是技術的深度融合與創(chuàng)新，驅動物聯(lián)網成為新的經濟增長點。

2 國內外物聯(lián)網研究現(xiàn)狀分析

2.1 國內物聯(lián)網研究熱點分析

2.1.1 2010—2015年：技術積累與初步應用

在這一研究階段，除了“傳感器”和“物聯(lián)網”這兩個關鍵焦點，“仿真”“靈敏度”“分布式”等術語也顯著地頻繁出現(xiàn)，說明研究者們對物聯(lián)網基礎技術和應用的重視，同時也顯示出對性能優(yōu)化、仿真模擬以及分布式系統(tǒng)部署等方面的深入研究。

通過對聚類結果的分析，可以看到物聯(lián)網研究在該階段主要匯聚為9個顯著的研究領域。在“#0傳感器”這一聚類中，研究覆蓋了傳感器技術、設計、制造及其在物聯(lián)網中的應用等多個層面，它們構成了物聯(lián)網技術體系的基礎。“#1無線傳感器網絡”聚類專注于無線傳感器網絡的構建、通信協(xié)議及其能效優(yōu)化的探討?！?2物聯(lián)網”聚類范圍更為廣泛，包含了物聯(lián)網的基本概念、體系結構、技術標準以及應用實例等方面。此外，“石墨烯”“低功耗”“節(jié)點定位”“矢量控制”“多傳感器”等聚類也展現(xiàn)了各自獨特的特點和研究的深度。這些研究熱點和聚類不僅映射了物聯(lián)網技術的豐富多樣性，也體現(xiàn)了研究者們在不同研究軌道上的探索精神和創(chuàng)新成果。

2.1.2 2016—2019年：規(guī)?；瘧门c推廣

隨著物聯(lián)網技術的不斷成熟和市場的逐步擴大，2016—2019年的規(guī)?；瘧门c推廣階段，國內物聯(lián)網研究熱點呈現(xiàn)出更加多元化的趨勢。除了“傳感器”和“物聯(lián)網”這兩個持續(xù)熱門的關鍵詞，“機器人”“智能家居”“遺傳算法”等關鍵詞也開始嶄露頭角。

在聚類分析方面，該時期的物聯(lián)網研究形成了十大聚類。值得一提的是，“車聯(lián)網”聚類在這一時期得到了進一步的加強，不僅涵蓋了車輛通信、導航定位等方面的研究，還涉及智能交通、自動駕駛等前沿領域。此外，“石墨烯”聚類依然活躍，研究者們不斷探索石墨烯在物聯(lián)網傳感器制造和性能提升方面的潛力。與此同時，“無線傳感器網絡”聚類繼續(xù)深化，研究者們關注無線傳感器網絡的能效優(yōu)化、拓撲控制等問題，以提升物聯(lián)網系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。而“柔性”和“分子印跡”等聚類則展示了物聯(lián)網技術在新型材料和新型制造工藝方面的探索和創(chuàng)新。

聯(lián)系上一階段的結果，可以發(fā)現(xiàn)，2016—2019年的物聯(lián)網研究熱點在繼承和發(fā)展中不斷創(chuàng)新。一方面，傳統(tǒng)的“傳感器”“物聯(lián)網”等關鍵詞依然占據(jù)重要地位，表明這些領域的基礎研究和應用推廣仍在持續(xù)深入；另一方面，“機器人”“智能家居”等新興關鍵詞的崛起，以及“光纖光柵”“故障診斷”等新聚類的形成，反映了物聯(lián)網技術在不同領域和方向的拓展和創(chuàng)新。

2.1.3 2020—2023年：深度融合與創(chuàng)新發(fā)展

在此研究階段，傳統(tǒng)的“傳感器”和“物聯(lián)網”關鍵詞依舊占據(jù)著核心地位，而“神經網絡”“機器學習”“深度學習”等術語的頻繁亮相，突顯了物聯(lián)網技術與人工智能領域的深度結合，標志著這一融合成為驅動研究的新動力。這種技術的整合不僅增強了物聯(lián)網系統(tǒng)的智能性，還促進了物聯(lián)網技術在眾多領域的廣泛應用。

可以觀察到該階段的物聯(lián)網研究已經形成了10個顯著的研究集群。在“光纖光學”集群中，可以看到物聯(lián)網技術在光通信領域的創(chuàng)新進展及其應用的擴展。而“葡萄糖”集群可能與物聯(lián)網在醫(yī)療健康領域的應用相關，特別是在血糖監(jiān)測等應用場景中。作為研究的核心，“傳感器”集群涵蓋了傳感器技術的創(chuàng)新、優(yōu)化及其在物聯(lián)網中的應用等多個方面。特別值得關注的是，“區(qū)塊鏈”集群在這一階段開始顯現(xiàn)，區(qū)塊鏈技術的融入為物聯(lián)網數(shù)據(jù)的安全性和可信度提供了強大的支持。同時，“資源分配”和“系統(tǒng)設計”集群展示了物聯(lián)網系統(tǒng)在優(yōu)化資源分配和系統(tǒng)架構設計方面的研究進展。

與前一階段相比，2020—2023年期間的物聯(lián)網研究在熱點關鍵詞和研究集群方面展現(xiàn)了更加豐富多元和綜合性的特點。研究不僅繼續(xù)深化在傳統(tǒng)領域，還積極拓展至物聯(lián)網與人工智能、納米材料、區(qū)塊鏈等新興技術的融合創(chuàng)新。這種跨學科的深度融合不僅加速了物聯(lián)網技術的發(fā)展步伐，也為物聯(lián)網技術在更廣泛領域的應用開辟了新的可能性。

2.2 國外物聯(lián)網研究熱點分析

2.2.1 2010—2015年時間段

在這一研究階段，熱點關鍵詞如“perception”（感知）、“l(fā)ocalization”（定位）、“expression”（表達）以及“wireless sensor network”（無線傳感器網絡）等頻繁出現(xiàn)。這些關鍵詞凸顯了物聯(lián)網技術在早期應用階段所聚焦的關鍵領域：感知和定位技術構成了物聯(lián)網環(huán)境監(jiān)測、目標追蹤等功能的基石，而無線傳感器網絡則是實現(xiàn)這些功能的核心技術之一。

通過聚類分析，可以看到該時期的物聯(lián)網研究主要匯聚為7個顯著的研究領域。在“gas sensor”（氣體傳感器）和“dorsal root ganglion”（背根神經節(jié)）等聚類中，可以看到物聯(lián)網技術在環(huán)境監(jiān)測和生物醫(yī)學領域的應用探索；而“responses”（響應）和“system”（系統(tǒng)）等聚類則涉及物聯(lián)網系統(tǒng)的設計與優(yōu)化，包括對系統(tǒng)響應的改善和整體性能的提升；此外，“wireless sensor networks”（無線傳感器網絡）和“activation”（激活）等聚類突顯了物聯(lián)網技術在網絡構建與激活機制方面的研究重點；最后，“sensory analysis”（感官分析）聚類則展示了物聯(lián)網在感官數(shù)據(jù)處理與分析方面的研究進展。

這些聚類不僅揭示了物聯(lián)網技術在不同領域的應用潛力，也展示了物聯(lián)網技術的多樣性和交叉性。通過在技術積累與初步應用階段的研究，物聯(lián)網領域為后續(xù)的規(guī)?；瘧门c推廣奠定了堅實的基礎。

2.2.2 2016—2019年時間段

在這一階段，物聯(lián)網的發(fā)展明顯進入了規(guī)?；瘧门c推廣的新時期。在這一時期，熱點關鍵詞如“fabrication”（制造）、“nanoparticles”（納米粒子）、“Internet of Things”（物聯(lián)網）和“quality”（質量）等成為研究者們關注的焦點，映射了物聯(lián)網技術在制造業(yè)中的深度融合，凸顯了納米科技在物聯(lián)網發(fā)展中的關鍵作用。特別是“物聯(lián)網”這一中心術語的持續(xù)出現(xiàn)，標志著物聯(lián)網技術已經引起了跨學科的廣泛關注，并在實際應用中得到了廣泛推廣。

通過對該時期物聯(lián)網研究的細致分析，可以將其細分為9個主要的研究類別。例如，“neurons”（神經元）和“wireless sensor”（無線傳感器）等聚類揭示了物聯(lián)網技術在神經科學和無線感知領域的交叉應用；而“electrochemical”（電化學）和“wearable sensors”（可穿戴傳感器）等聚類則展示了物聯(lián)網技術在電化學監(jiān)測和便攜式設備開發(fā)中的創(chuàng)新進展。此外，“Internet of Things”（物聯(lián)網）、“machine learning”（機器學習）、“refractive index”（折射率）、“gas sensor”（氣體傳感器）以及“sensory analysis”（感官分析）等聚類則分別描繪了物聯(lián)網技術在多個研究領域的應用和研究動態(tài)。

物聯(lián)網在這一階段的研究為后續(xù)的規(guī)?；瘧门c推廣奠定了堅實的基礎。研究成果推動了物聯(lián)網技術的快速發(fā)展。

2.2.3 2020—2023年時間段

進入2020—2023年的深度融合與創(chuàng)新發(fā)展階段，國外物聯(lián)網研究展現(xiàn)出前所未有的活力與深度。在熱點關鍵詞方面，“reliability”（可靠性）、“nanoparticles”（納米粒子）、“Internet of Things”（物聯(lián)網）以及“biosensor”（生物傳感器）等詞匯頻繁出現(xiàn)，凸顯了物聯(lián)網技術在追求高可靠性、納米技術融合以及生物傳感應用方面的新進展。這些關鍵詞代表了物聯(lián)網技術的核心研究方向，揭示了物聯(lián)網技術在多個領域的融合與創(chuàng)新應用。

關鍵詞聚類結果表明，該時期的物聯(lián)網研究形成了8大主要類別。其中，“expression”（表達）聚類涉及物聯(lián)網在基因表達、生物信息學等領域的應用探索；“deep learning”（深度學習）聚類體現(xiàn)了物聯(lián)網與人工智能技術的緊密結合，共同推動智能物聯(lián)網的發(fā)展。此外，“electrochemical sensor”（電化學傳感器）、“wireless sensor networks”（無線傳感器網絡）、“wearable sensors”（可穿戴傳感器）、“Internet of Things”（物聯(lián)網）、“stain sensor”（污漬傳感器）以及“sensory analysis”（感官分析）等聚類則分別展示了物聯(lián)網在電化學監(jiān)測、無線傳感網絡構建、可穿戴設備開發(fā)、物聯(lián)網系統(tǒng)優(yōu)化、污漬檢測以及感官數(shù)據(jù)分析等方面的研究進展。

3 結語

通過對2010—2023年間物聯(lián)網研究與應用的深入分析研究發(fā)現(xiàn)，物聯(lián)網技術領域在國內外學者的共同努力下取得了顯著的進展。具體來說，國外物聯(lián)網技術相關研究更加注重跨學科的融合與創(chuàng)新，將物聯(lián)網技術與生物醫(yī)學、材料科學、遙感監(jiān)測等領域深度融合，開發(fā)出了眾多創(chuàng)新性的應用場景與解決方案。國內物聯(lián)網技術相關研究更加側重于技術的實用性與產業(yè)化，尤其在無線傳感器網絡、智能家居、智能制造等領域取得了顯著成就，推動了物聯(lián)網技術的產業(yè)化進程。

盡管國內外物聯(lián)網研究都取得了重要成果，但二者之間仍存在一定差距。國外在物聯(lián)網技術創(chuàng)新方面更具優(yōu)勢，其更注重原始創(chuàng)新和核心技術的研發(fā)，這使得國外物聯(lián)網技術在某些領域具有更廣泛的應用。相比之下，國內在物聯(lián)網技術創(chuàng)新方面還需加強，尤其是在核心技術和關鍵設備的研發(fā)方面。此外，國外物聯(lián)網技術的應用更加廣泛和深入，涉及多個行業(yè)和領域。國內物聯(lián)網技術的應用則相對集中，主要集中在智慧城市、工業(yè)互聯(lián)網等領域。這一布局差異也反映了國內外在物聯(lián)網技術發(fā)展路徑和應用需求上的不同特點。

綜上所述，國內外物聯(lián)網研究在取得顯著成果的同時，也存在一定研究差異。未來我國相關領域研究應著重加強技術創(chuàng)新與應用拓展，助推物聯(lián)網技術的持續(xù)發(fā)展與普及。

參考文獻

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［3］謝磊，殷亞鳳，陳曦，等.RFID數(shù)據(jù)管理：算法、協(xié)議與性能評測［J］.計算機學報，2013（3）：457-470.

［4］工業(yè)和信息化部.《物聯(lián)網“十二五”發(fā)展規(guī)劃》發(fā)布［EB/OL］.（2011-11-28）［2024-03-11］.https：//www.miit.gov.cn/jgsj/kjs/jscx/gjsfz/art/2020/art_5a299baf093e44c999822b1ee68ad186.html.

［5］國務院.國務院關于印發(fā)“十三五”國家信息化規(guī)劃的通知［EB/OL］.（2016-12-27）［2024-03-11］.https：//www.gov.cn/zhengce/content/2016-12/27/content_5153411.htm.

［6］工業(yè)和信息化部.關于深入推進移動物聯(lián)網全面發(fā)展的通知［EB/OL］.（2020-03-25）［2024-03-11］.http：//www.scio.gov.cn/xwfb/gwyxwbgsxwfbh/wqfbh_2284/2021n_2711/2021n03y19r/wjxgzc_2950/202208/t20220808_310439.html.

（編輯 姚 鑫編輯）

Progress and comparative analysis of domestic and international Internet of Things research

DENG" Sanhong1， ZHANG" Xuezhou2*， LIU" Yuqi1

（1.School of Information Management， Nanjing University， Nanjing 210023， China;

2.Jiangsu Institute of Quality and Standardization， Nanjing 210001， China）

Abstract：" The article uses CiteSpace visualization analysis software to systematically review and compare the progress and differences in research on Internet of Things （IoT） technology at home and abroad from 2010 to 2023. By comparing and analyzing the keyword clustering and research hotspots of core journal literature in CNKI and Web of Science， the focus and gap of IoT research at home and abroad were revealed. Research has found that foreign research places more emphasis on interdisciplinary integration and innovation， with significant advantages in IoT technology innovation， extensive and in-depth application fields， covering multiple industries and fields; domestic research focuses more on the practical application and industrial promotion of Internet of Things technology. Although the application fields of IoT technology in China are relatively concentrated， there is still room for improvement in terms of technological innovation.

Key words： Internet of Things; cluster analysis; CiteSpace