物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)狀、面臨挑戰(zhàn)與未來趨勢

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)（IoT）作為全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要驅(qū)動力，經(jīng)歷了從傳感器技術到5G與人工智能深度融合的發(fā)展歷程，已廣泛應用于多個領域。盡管其應用場景不斷擴展，但仍在標準化、隱私保護、網(wǎng)絡覆蓋等方面存在不足。本文簡要回顧了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程，總結(jié)了其當前面臨的主要挑戰(zhàn)，并重點探討了未來物聯(lián)網(wǎng)智能化、安全化和綠色化轉(zhuǎn)型發(fā)展的趨勢，旨在為相關技術研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考方向。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；人工智能；標準化；信息安全；綠色轉(zhuǎn)型

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）作為信息技術領域的一個重要分支，自20世紀90年代以來逐步興起，經(jīng)歷了多次技術突破和產(chǎn)業(yè)化進程。從早期的傳感器技術應用，到5G和人工智能（AI）的深度融合，物聯(lián)網(wǎng)正在成為全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要驅(qū)動力。盡管物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)取得了顯著的發(fā)展，但其實際應用過程中依然面臨一系列挑戰(zhàn)，包括標準化缺失、數(shù)據(jù)安全隱患、網(wǎng)絡覆蓋不均等問題。本文重點回顧和分析物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程、當前面臨的挑戰(zhàn)以及未來的技術發(fā)展趨勢，以期為相關領域的學術研究與技術創(chuàng)新發(fā)展提供一定參考。

一、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程概述

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）概念的提出，標志著全球信息技術發(fā)展進入了一個新的階段。盡管物聯(lián)網(wǎng)技術最早可以追溯至20世紀90年代，但這一概念在國際社會的正式提出是在2005年11月國際電聯(lián)（ITU）舉行的“信息社會世界峰會（WSIS）”上發(fā)布的《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》中。該報告不僅闡明了物聯(lián)網(wǎng)的技術框架，還強調(diào)了物聯(lián)網(wǎng)在推動全球信息化進程中的戰(zhàn)略性作用，標志著這一概念的國際化與全球推廣。

之后，物聯(lián)網(wǎng)的理念和技術得到了各國政府和企業(yè)的廣泛關注。在美國，奧巴馬總統(tǒng)就職后，與美國工商業(yè)領袖舉行了一次“圓桌會議”，時任IBM首席執(zhí)行官提出了“智慧地球”構想，建議美國政府加大對新一代智慧基礎設施的投資。這一構想的核心是通過在電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各類基礎設施中嵌入傳感器，構建一個萬物互聯(lián)、無縫對接的物聯(lián)網(wǎng)體系。此舉不僅為美國的物聯(lián)網(wǎng)建設提供了方向指引，也對全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展產(chǎn)生了深遠影響。

物聯(lián)網(wǎng)同樣成為我國國家戰(zhàn)略的一部分。隨著“智慧中國”“感知中國”等戰(zhàn)略目標的提出，我國的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)進入了快速發(fā)展軌道，為全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供了新的動力和方向。在推動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過程中，我國聚焦技術創(chuàng)新、應用示范與產(chǎn)業(yè)協(xié)同，推動了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的快速布局與發(fā)展。

（一）物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)增長與技術演進

自2010年以來，全球物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展呈現(xiàn)出持續(xù)增長的態(tài)勢。從各類網(wǎng)絡的應用發(fā)展來看，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)涵蓋了個域網(wǎng)、局域網(wǎng)、低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）、有線網(wǎng)等多個領域，并達到了年均11%的復合增長率，以較強的動力和較快的速度不斷向前發(fā)展。盡管這一增速略低于同期互聯(lián)網(wǎng)的20%左右的增長率，但依然反映出物聯(lián)網(wǎng)技術和應用的強勁動力。

物聯(lián)網(wǎng)在全球信息技術體系中的地位逐步上升，尤其是隨著5G技術的廣泛應用和低功耗廣域網(wǎng)技術的突破，物聯(lián)網(wǎng)的技術支撐能力得到了顯著增強。5G技術通過提供更高的傳輸速率和低延遲等優(yōu)勢，推動了物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市、自動駕駛、智慧醫(yī)療等領域的應用。同時，低功耗廣域網(wǎng)的發(fā)展也為物聯(lián)網(wǎng)的廣泛部署創(chuàng)造了條件，特別是在物聯(lián)網(wǎng)設備普遍需要低功耗、長距離通訊的場景中，低功耗廣域網(wǎng)展現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢。

另外，邊緣計算的興起也為物聯(lián)網(wǎng)的應用提供了新的動力。隨著人工智能技術的不斷發(fā)展，邊緣計算與物聯(lián)網(wǎng)的融合，推動了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理能力的提升，使得數(shù)據(jù)不再僅僅依賴于云端計算，而是在網(wǎng)絡邊緣完成初步的處理與決策。這一趨勢進一步加強了物聯(lián)網(wǎng)在實時性、智能化和自動化方面的應用價值。

（二）物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的相互關系

隨著傳感器技術的進步，特別是人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的融合，我們正進入智能物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展新階段。物聯(lián)網(wǎng)與人工智能作為當前信息技術發(fā)展的兩大核心領域，其發(fā)展歷程具有明顯的對比性。人工智能的歷史可以追溯到1956年的達特茅斯會議，一群多學科的年輕人首次提出了“人工智能”的概念，經(jīng)歷了半個世紀的多次波折。直到2006年，人工智能才迎來了深度學習算法的突破，但其發(fā)展依然較為緩慢。直到2012年，隨著大數(shù)據(jù)與深度學習算法結(jié)合起來，實現(xiàn)了人工智能的新突破，并在2014年通過“圖靈測試”，快速進入了實際應用階段，特別是在圖像識別、語音識別等領域取得了顯著成果。近年來，借助于語義矢量、自注意力機制和超大參數(shù)模型，生成式人工智能突飛猛進。

同時，物聯(lián)網(wǎng)也在平穩(wěn)且迅速地發(fā)展。盡管物聯(lián)網(wǎng)的技術起步稍晚，但得益于信息技術、通信技術、傳感器技術等多領域的交叉融合，物聯(lián)網(wǎng)的應用場景在短短幾年間已經(jīng)取得了顯著突破。尤其是隨著5G、人工智能等技術的深度融合，物聯(lián)網(wǎng)逐漸從單純的“傳感+通信”的技術體系發(fā)展為具有智能化、自動化能力的系統(tǒng)，開啟了其在智慧城市、智能制造、自動化交通等領域的新紀元。

因此，物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的發(fā)展并非互相獨立，而是相輔相成，共同推動了技術創(chuàng)新與應用擴展。人工智能為物聯(lián)網(wǎng)提供了智能決策與數(shù)據(jù)處理能力，而物聯(lián)網(wǎng)則為人工智能提供了更為廣泛的數(shù)據(jù)來源與應用場景，二者的融合催生了智能物聯(lián)網(wǎng)這一新發(fā)展方向。

二、當前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)

盡管物聯(lián)網(wǎng)在技術創(chuàng)新和應用層面取得了顯著成就，但隨著其逐步走向成熟，仍面臨諸多亟待解決的問題。以下將從五個主要方面探討物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中所面臨的挑戰(zhàn)。

（一）物聯(lián)網(wǎng)的標準化

與互聯(lián)網(wǎng)和移動通信的統(tǒng)一標準相比，物聯(lián)網(wǎng)由于涉及的應用場景極為多樣，導致標準化進程較為滯后。目前，物聯(lián)網(wǎng)中的設備和系統(tǒng)由不同廠商和行業(yè)提供，每個行業(yè)和廠商所采用的技術標準差異較大，使得設備間的互聯(lián)互通問題愈加復雜。物聯(lián)網(wǎng)技術的應用涉及智能家居到智能醫(yī)療、從智能交通到工業(yè)自動化等多個領域，每個應用場景都可能面臨不同的技術標準，這使得跨領域的技術融合變得更加困難，而且造成成本的提高和可靠性的下降。為促進物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，亟須形成統(tǒng)一的技術標準，確保設備之間能夠?qū)崿F(xiàn)無縫連接，降低系統(tǒng)集成成本，推動技術應用的普及和創(chuàng)新。為此，可能需要參考“LEGO”積木的思路，實現(xiàn)基本模塊標準化和模塊組合多樣化的統(tǒng)一。

（二）安全性與隱私保護

隨著物聯(lián)網(wǎng)設備在各行各業(yè)的廣泛應用，數(shù)據(jù)的安全性和隱私保護問題日益凸顯。物聯(lián)網(wǎng)設備通常需要持續(xù)收集和傳輸大量數(shù)據(jù)，涉及個人用戶、企業(yè)以及政府單位等多方敏感信息的交換和存儲。由于物聯(lián)網(wǎng)的設備和系統(tǒng)通常具有較高的互聯(lián)性，數(shù)據(jù)傳輸路徑長且復雜，因此其安全性和隱私保護面臨較大挑戰(zhàn)。而在物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模應用中，數(shù)據(jù)泄露、惡意攻擊、網(wǎng)絡入侵等安全風險顯著增加。因此，如何確保物聯(lián)網(wǎng)設備的安全性，制定全球統(tǒng)一的安全標準，增強設備和系統(tǒng)的防護能力，已成為推動物聯(lián)網(wǎng)持續(xù)健康發(fā)展的關鍵問題。

（三）網(wǎng)絡覆蓋與穩(wěn)定性不足

物聯(lián)網(wǎng)的應用對網(wǎng)絡的覆蓋和通信能力提出了較高要求。盡管5G和低功耗廣域網(wǎng)等新型通信技術已在一定程度上解決了部分通信問題，但在一些邊遠地區(qū)和低密度區(qū)域，物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡覆蓋依然存在一定不足，現(xiàn)有通信技術難以滿足物聯(lián)網(wǎng)設備的穩(wěn)定連接需求，導致設備的互聯(lián)互通存在較大困難。這需要新的技術突破，目前國家通訊聯(lián)盟在第六代移動通信的愿景中提出了“通感一體”，以期為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展開辟新路徑。

（四）跨領域融合面臨挑戰(zhàn)

物聯(lián)網(wǎng)的應用不僅涉及信息技術和通信技術，還需要與各行業(yè)的專業(yè)知識深度融合。在這些復雜的應用場景中，物聯(lián)網(wǎng)技術必須與特定領域的知識體系、業(yè)務流程和技術標準緊密結(jié)合，才能實現(xiàn)技術的落地和應用價值的最大化。然而，由于各行業(yè)間的管理體制和專業(yè)知識壁壘，物聯(lián)網(wǎng)技術的跨領域融合面臨較大的難度。因此，突破行業(yè)之間的體制和知識壁壘，加強跨領域的合作與技術共享，是物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)廣泛應用的關鍵。

（五）商業(yè)模式尚未成熟

盡管物聯(lián)網(wǎng)技術的應用前景廣闊，但當前其商業(yè)模式仍處于探索階段，尚未形成成熟的盈利機制。目前，物聯(lián)網(wǎng)的盈利模式大多集中于設備銷售、數(shù)據(jù)處理、云服務等領域，但這些模式的商業(yè)化進程較慢，仍面臨市場接受度不足、盈利能力不強等問題。因此，如何通過創(chuàng)新商業(yè)模式推動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為當前產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要課題。

三、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的未來趨勢：智能、安全、可控、綠色

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的逐步成熟，物聯(lián)網(wǎng)即將進入一個全新的發(fā)展階段。未來，物聯(lián)網(wǎng)將不再是單一的技術體系，而是融合人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等前沿技術，形成一個高度智能化、協(xié)同化的綜合系統(tǒng)。本文認為未來物聯(lián)網(wǎng)將從四個重要方向出發(fā)，即智能化、信息安全、自主可控、綠色化轉(zhuǎn)型。

（一）智能化物聯(lián)網(wǎng)：人工智能與物聯(lián)網(wǎng)的深度融合

智能化是物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展的核心趨勢之一。物聯(lián)網(wǎng)與人工智能之間的關系呈現(xiàn)出雙向互動：一方面，物聯(lián)網(wǎng)為人工智能提供了其所需的數(shù)據(jù)基礎；另一方面，人工智能則賦能物聯(lián)網(wǎng)，使其具備更強的智能化處理能力。物聯(lián)網(wǎng)是一個數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)木W(wǎng)絡，涉及大量的感知設備、傳感器和節(jié)點，依賴其準確性、實時性和全面性來為人工智能提供數(shù)據(jù)支撐。物聯(lián)網(wǎng)設備的性能直接影響到人工智能系統(tǒng)能夠獲得的數(shù)據(jù)質(zhì)量，因此物聯(lián)網(wǎng)的完善與發(fā)展為人工智能的應用提供了堅實的基礎。人工智能技術的引入，可以有效解決物聯(lián)網(wǎng)當前面臨的部分瓶頸。通過智能化的數(shù)據(jù)處理、設備控制與維護，以及智能資源調(diào)度與配置，人工智能可以提升物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能化水平，使之更有效、更精準、更及時地反映客觀世界的變化。此外，物聯(lián)網(wǎng)的普遍連接，也是人工智能系統(tǒng)和應用之間的互聯(lián)互通，可以形成一個龐大的群體智能系統(tǒng)。

（二）信息安全與隱私保護：保障物聯(lián)網(wǎng)的安全性

為了加強物聯(lián)網(wǎng)的安全性，首先需要構建更加完善的加密機制和數(shù)據(jù)脫敏技術。通過智能化的技術手段，物聯(lián)網(wǎng)能夠在數(shù)據(jù)傳輸、存儲和訪問過程中實現(xiàn)高效加密，保護數(shù)據(jù)不受未經(jīng)授權的訪問與篡改。此外，節(jié)點認證、訪問控制等安全措施也應進一步強化，確保物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中各設備和用戶的身份認證更加嚴格，提升系統(tǒng)整體的防護能力。智能化技術的引入不僅能夠加強物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全防護，還能夠?qū)崟r監(jiān)測潛在的安全風險，快速識別并應對可能存在的安全威脅。這種“智能化的安全防護”將是未來物聯(lián)網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展的保障。

（三）信息技術自主可控：創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)鏈保障

在當前全球政治經(jīng)濟格局深刻變化的背景下，信息技術的自主可控問題變得尤為突出，尤其是在芯片、操作系統(tǒng)等核心技術領域，全球供應鏈的不穩(wěn)定性和貿(mào)易保護主義給物聯(lián)網(wǎng)技術的自主發(fā)展帶來了巨大挑戰(zhàn)。因此，構建自主可控的技術體系已成為推動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的必要舉措。我國在這一領域的關鍵任務是推動自主芯片、操作系統(tǒng)及軟硬件生態(tài)系統(tǒng)的建設。例如，國內(nèi)的海光芯片、飛騰芯片逐漸具備與國際同類產(chǎn)品競爭的能力，但要實現(xiàn)從硬件到軟件的全鏈條自主化，特別是形成產(chǎn)業(yè)形態(tài)，仍面臨許多挑戰(zhàn)。如何在保證安全的基礎上，推動物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應用，將應用構建在自主可控的芯片和操作系統(tǒng)之上，是當前亟須解決的問題。

發(fā)展自主可控的物聯(lián)網(wǎng)技術不僅僅是為了滿足國內(nèi)市場的安全需求，還有助于推動中國智能物聯(lián)網(wǎng)技術的國際化應用。通過技術創(chuàng)新和自主知識產(chǎn)權的積累，我國有望在物聯(lián)網(wǎng)領域占據(jù)領先地位，把中國的智能物聯(lián)網(wǎng)技術、系統(tǒng)、產(chǎn)品和服務推向世界，為全球可持續(xù)發(fā)展作出貢獻。

（四）綠色化轉(zhuǎn)型：物聯(lián)網(wǎng)助力可持續(xù)發(fā)展

可持續(xù)發(fā)展是關系人類生存發(fā)展的不二選擇。隨著全球環(huán)保意識的不斷增強，物聯(lián)網(wǎng)將在綠色轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用。綠色物聯(lián)網(wǎng)的核心目標是通過物聯(lián)網(wǎng)技術推動資源的高效利用、環(huán)境保護和生態(tài)修復，實現(xiàn)數(shù)字化與綠色化的雙重轉(zhuǎn)型。物聯(lián)網(wǎng)在能源管理和環(huán)境保護中作用十分顯著。在智能電網(wǎng)和能源監(jiān)測中，物聯(lián)網(wǎng)通過實時采集數(shù)據(jù)并進行分析以及高效的資源調(diào)度，實現(xiàn)能源節(jié)約與合理分配。同時，物聯(lián)網(wǎng)可以優(yōu)化環(huán)境監(jiān)測和污染防治，保護綠色環(huán)境。通過智能化垃圾分類與回收系統(tǒng)，促進資源高效循環(huán)，降低環(huán)境負擔，實時監(jiān)控廢棄物情況，進一步推動綠色經(jīng)濟的發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)作為新時代信息技術的重要組成部分，正迎來前所未有的發(fā)展機遇。隨著技術的不斷進步，物聯(lián)網(wǎng)將在智能化、安全性、綠色化等多個領域迎來新突破。未來，物聯(lián)網(wǎng)不僅將促進產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，還將為全球可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。然而，要實現(xiàn)這一目標，物聯(lián)網(wǎng)面臨的技術、標準化、安全性等挑戰(zhàn)亟待解決。通過技術創(chuàng)新、政策支持以及產(chǎn)業(yè)協(xié)同，物聯(lián)網(wǎng)有望成為推動全球信息化和可持續(xù)發(fā)展的重要力量。

（作者系世界工程組織聯(lián)合會前任主席、中國新一代人工智能戰(zhàn)略研究院執(zhí)行院長。本文根據(jù)其在2024（第九屆）世界物聯(lián)網(wǎng)大會上的演講整理，略有刪減，經(jīng)本人確認）

IoT Development： Current Status， Challenges and Future Trends

Gong Ke

Abstract： As a key driver of global digital transformation， the Internet of Things （IoT） has evolved from sensor technology to deep integration with 5G and artificial intelligence， finding applications across various sectors. Despite its expanding use cases， challenges remain in areas such as standardization， privacy protection， and network coverage. This paper reviews the development of IoT， summarizes its current challenges， and explores trends toward intelligent， secure， and green transformation， aiming to provide guidance for related technological research and industrial development.

Keywords： Internet of Things； Artificial Intelligence； Standardization； Information Security； Green Transformation