當前,在新一代信息通信技術的沖擊下,物聯網正加速向城市管理、新能源、醫療、制造等其他領域滲透。特別是近年來,隨著發達國家和地區紛紛出臺物聯網相關政策進行戰略布局,希望在新一輪信息產業發展中搶占先機,全球物聯網產業呈現快速增長的態勢,物聯網成為繼計算機、互聯網之后,世界信息產業的第三次浪潮。
物聯網的定義
2005年11月17日,國際電信聯盟(ITU)正式提出物聯網概念,宣告無所不在的物聯網時代即將來臨。在2009年1月IBM提出的智慧地球戰略被美國總統奧巴馬積極認可之后,物聯網概念再次引起了全球范圍內的關注。
物聯網的英文名稱為“The Internet of Things”,簡稱:IOT。顧名思義,“物聯網就是物物相連的互聯網”。這有兩層意思:第一,物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,是在互聯網基礎之上的延伸和擴展的一種網絡;第二,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間進行信息交換和通信。因此,物聯網的定義是通過傳感器、射頻識別技術、全球定位系統等技術,實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程,采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息,通過各類可能的網絡接入,實現物與物、物與人的泛在連接,實現對物品和過程的智能化感知、識別和管理。
物聯網可以劃分為感知層、網絡層和應用層這三個部分,感知層主要是由各種嵌入的芯片、傳感器和傳感器相關的網關構成,比如GPS終端、溫度傳感器、濕度傳感器等,感知層主要的作用就是對物體進行識別和對信息進行采集;網絡層主要是由各種私有的網絡、互聯網、有線的或者無線的通信網、網絡管理的系統以及云計算的平臺組成的,對網絡層就好比是人的大腦和神經組織,主要的作用就是負責傳遞信息和處理感知層獲取的信息等;應用層主要的作用是物聯網和用戶的一個接口和連接,與行業的需求相結合,以更好地實現物聯網的智能應用。
與之相對應,物聯網的產業鏈也可劃分為上游、中游、下游三個環節。上游主要負責的是感知層的原器件和終端設備的生產廠商;中游主要負責的是系統集成商、軟件開發商和對網絡設備提供商;下游主要負責的是服務提供商、網絡運營商等。
物聯網產業發展的條件
為了讓物聯網產生最大的經濟影響力,必須具備一定條件,并克服一些困難。有些是技術問題,有些是組織結構、企業管理以及政府監管等方面的問題。對此,計算機世界研究院在對業界進行調查的基礎上,歸納總結影響物聯網發展成敗的8項關鍵因素:
1、技術條件。麥肯錫認為,為了更廣泛地運用物聯網,必須繼續降低基礎硬件的成本。因此,低成本、低功耗的傳感器是必不可少的,運用在智能手機上的微機電傳感器的價格在過去五年里已經下降了30%-70%。在大部分的應用中,低成本的數據通訊連接(包括短距離和長距離)是必不可少的。為了讓物聯網用戶獲得大部分的數據,并運用更多的數據,計算和存儲的成本也必須繼續下降,而且分析和可視化軟件技術也需要得到進一步的發展。
2、安全和隱私保護。物聯網的出現帶來了更多的設備,這也轉變成了網絡中可能出現漏洞的一個個節點。尋找這些漏洞并消除安全隱患是物聯網的關鍵任務之一。具有隱私意識的消費者群體開辟了一個新的技術創新領域,比如物聯網的個人隱私設置。不僅那些從數十億的設備中收集數據的組織需要能夠保護那些數據免受未經授權的訪問,而且他們還將需要應對物聯網產生的新型風險。
3、知識產權保護。為釋放物聯網的全部潛力,需要在各種連接的設備產生的數據所有權上達成共識。對于由一家公司生產的傳感器上獲得的數據和由在屬于第三方環境中部署的部分解決方案的數據,數據歸屬權需要劃清。
4、企業管理制度的變革。埃森哲認為,企業有必要對其組織機構、合作伙伴和運營業務重新規劃設計。隨著更多數據的涌入,企業需要建立去中心化的組織結構,把決策權下放給一線員工。企業需建立新的組織結構,支持員工與伙伴企業的對等部門開展更富創造性的合作。
5、標準化。麥肯錫認為,要實現物聯網應用的全部價值,物聯網設備和系統協同工作的能力是至關重要的;若沒有互操作性,至少40%的潛在收益是無法實現的。采用開放標準是實現互操作性的一種方式。
6、能源保障。供電仍然是當現代化數據中心最為關注的問題之一。未來物聯網環境的成功必須把電力能源考慮在內,因為它需要部署上百億臺設備、傳感器以及相關基礎設施。而根據Gartner的預測,這一數量在2020年可能會達到1.9萬億。能源節約將成為物聯網發展中具備新經濟價值的技術之一。
7、政府政策及監管。物聯網具備顛覆“游戲規則”的能力,而在新的形勢下將催生新的規則、新的流程、新的決策方式甚至新的法規制度。一個治理良好的物聯網平臺將包含以下五個原則:開放、參與、責任、有效和統一。此外,政策制定者也常常在塑造影響物聯網應用的市場規則方面發揮著作用,例如在醫療保健方面建立適當的激勵機制。最后,政府也可以針對物聯網數據收集、共享和使用,制定數據實踐的規章制度。
8、人才的組織及管理。物聯網將物理世界和數字世界結合到了一起,挑戰了傳統的組織責任觀念。在物聯網世界,IT與實物資產和庫存緊緊聯系在一起,直接影響著操作測量的業務指標,這些功能必須更加緊密地聯合在一起。此外,公司不僅需要掌握物聯網系統是如何工作的(通過員工或合作伙伴/供應商關系),而且需要利用物聯網指導數據驅動決策的能力和心態,以及讓他們的組織適應新的流程和商業模式的本領。
發達國家物聯網發展現狀
對各國政府來講,發展物聯網產業可以提高綜合國力和社會經濟效益,帶來龐大的產業集群效應,以期在未來的智能化社會中扮演重要的角色。為此物聯網在美國由理念升級到國家發展戰略,而后世界各國緊隨其后紛紛擬定各自國家發展戰略,標志著物聯網進入人類社會發展的歷史進程。
1、美國
美國是由企業開發提出發展物聯網藍圖,并在其核心技術完全成熟的條件下展開。
美國IBM公司2008年11月對外公布了智慧地球戰略,“智慧地球”提出“把感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中,并且被普遍連接,形成所謂物聯網,并通過超級計算機和云計算將物聯網整合起來,實現人類社會與物理系統的整合”。2009年1月,IBM與美國智庫機構信息技術與創新基金會(ITF)共同向奧巴馬政府提交了“The Digital Road to Recover A Stimulus Plan to Create Jobs,Boost Productivty and Revitalize America”,提出通過信息通信技術(ICT)投資可在短期內創造就業機會,并且同時帶動美國長期發展,其中鼓勵物聯網技術發展政策主要體現在推動能源、寬帶與醫療三大領域開展物聯網技術的應用。
作為信息化的更高階段,美國政府毫不猶豫地提出了物聯網的發展戰略目標,并在政策上大力扶持物聯網產業,以保證美國在下一階段國際經濟競爭中保持領先地位。
2、歐盟
歐盟把發展物聯網產業戰略作為走出經濟窘境的“救命稻草”積極推進,并領先于美國制定關于物聯網產業發展的各項制度、政策和管理機制,在多地建立試點工程和開展研究項目,擬定發展物聯網產業詳細步驟。2007年,歐盟出臺《RFID在歐洲——邁向政策框架的步驟》。2009年6月,歐盟委員會出臺《歐盟物聯網行動計劃》意在引領世界物聯網發展:9月發布《歐盟物聯網戰略研究路線圖》,規劃歐洲物聯網發展自2010年始每個五年計劃的發展路線:10月正式對外發布歐洲物聯網戰略,通過ICT研發計劃并投入4億歐元,并且于2011-2013年投入3億歐元支持與物聯網相關的短期項目。
在歐盟較為活躍的是各大運營商和設備制造商,他們推動了M2M(機器與機器)技術和服務的發展。從目前的發展看,歐盟已推出的物聯網應用主要包括以下幾方面:在醫療領域,對藥品使用序列碼,從而提高了歐洲在對抗不安全藥品和打擊制假方面的措施力度。此外,一些能源領域的公共性公司已開始部署智能電子材料系統,為用戶提供實時的消費信息,同時使電力供應商可對電力的使用情況進行遠程監控。在一些傳統領域,比如物流、制造、零售等行業,智能目標推動了信息交換,提高了生產周期的效率。
3、日本和韓國
日本和韓國在2004年都推出了基于物聯網的國家信息化戰略,分別稱作u-Japan和u-Korea。“u”代指英文單詞“ubiquitous”,意為“普遍存在的,無所不在的”。該戰略是希望催生新一代信息科技革命,實現無所不在的便利社會。
2004年,日本由總務省召開“實現泛在網絡社會政策座談會”,把u-Japan列為重點發展項目。u-Japan戰略的理念是以人為本,實現所有人與人、物與物、人與物之間的連接。為了實現u-Japan戰略,日本進一步加強官、產、學、研的有機聯合,在具體政策實施上,將以民、產、學為主,政府的主要職責就是統籌和整合。韓國物聯網建設同日本戰略有其相似之處。2009年韓國通信委員會頒布《物聯網基礎設施構建基本規則》,要“構建世界最先進的物聯網基礎設施,打造未來通信融合領域超一流信息通信技術強國”,并為實現這一目標,確定了構建物聯網基礎設施、發展物聯網服務、研發物聯網技術、營造物聯網擴散環境等4大領域、12項詳細課題。
目前,物聯網已經深深滲透到日本的經濟社會之中。IDC Japan最近的調查顯示,在受訪的6909家日本企業中,有340家企業使用物聯網,利用率4.9%。工業部門是利用率最高的,達到6.7%,而且物聯網使用歷史也更長。其他三個部類包括:物流運輸部門,利用率5.0%;公共基礎設施,利用率3.2%;金融部門,利用率1.3%。
全球物聯網產業的發展特征
目前,物聯網技術的研發和應用主要集中在美國、歐洲、日本、韓國等少數發達國家。通過分析美、日、歐、韓物聯網產業可以看出,全球物聯網發展呈現出以下主要特征:
1、從地域格局看,在未來的十年里,發達經濟體中將可能創造更多的物聯網價值,因為其每個部署相關的價值更高。但是,發展中經濟體物聯網應用也存在著巨大的潛在價值。埃森哲估計,在新興市場,相比俄羅斯、印度和巴西,中國有望從產業物聯網中實現更顯著的經濟收益。如能落實支持產業物聯網發展的各項措施,到2030年中國累計GDP將增加1.8萬億美元,相應GDP較常規預測水平提高1.3%。
2、從時間格局看,全球物聯網整體上處于加速發展階段,未來幾年,全球物聯網市場規模將出現快速增長。物聯網產業鏈上下游企業資源投入力度不斷加大。基礎半導體巨頭紛紛推出適應物聯網技術需求的專用芯片產品,為整體產業快速發展提供了巨大的推動力。
3、從物聯網發展思路看,發達國家與發展中國家存在較大差異。物聯網在發達市場(如歐洲)呈現出法律、法規、政策、標準、技術、應用漸次推進的發展思路。而這一發展思路的重要基礎就是歐美全球500強企業的強大研發力量,物聯網技術的不斷創新成為物聯網行業持續高速發展的源泉。在發展中國家,物聯網產業還不成熟,其高端技術方面存在著明顯的劣勢,這就限制了物聯網應用進程。中國現階段物聯網產業發展仍是重點關注技術突破,進行試點應用,尚未達到規模化應用水平。
4、從物聯網發展的技術條件看,互聯網是物聯網的發展基礎之一,互聯網的發展程度關系著物聯網發展進程。而每個國家互聯網發展情況卻各不相同。埃森哲對全球20個主要經濟體的分析顯示:在迅速普及產業物聯網方面,美國、瑞士、北歐諸國和荷蘭遙遙領先。其中,美國的信息化程度居于世界前列,據預測,2012-2016年美國通過移動設備接入互聯網的用戶數從1.74億將增加到2.65億,可以看出美國物聯網發展基礎設施已基本成熟。而西班牙、意大利、俄羅斯、印度和巴西等國則缺乏發展產業物聯網的有力條件,主要由于基礎設施落后,技能欠缺,制度基礎薄弱,因而無法支持新技術的廣泛應用。