什么是物联网和互联时代

已发表: 2020-01-29

2021 年惊人的物联网统计数据（编辑推荐）

每秒有 127 台新设备连接到互联网。
2020 年，我们拥有 300 亿台联网设备。
到 2025 年，联网设备将达到 750 亿台。
物联网预计将产生 800 泽字节的数据。
美国有超过 1400 万家庭使用物联网设备和产品。
2020年，工业传感器和联网机器达到54亿。
到 2030 年，工业物联网设备将为全球经济增加 14 万亿美元。
物联网使交付和供应链绩效的生产力提高了 15%。

相当令人印象深刻！

那么，物联网是怎么来的呢？

物联网简史

物联网即将像电报和摩尔斯电码以前那样改变我们的生活。

早在 1844 年，美国发明家塞缪尔·莫尔斯 (Samuel Morse) 就成功地从华盛顿特区向马里兰州巴尔的摩火车站的阿尔弗雷德·维尔 (Alfred Vail) 发送了一条电报信息。

信息——“上帝做了什么？” – 片刻之后，韦尔用莫尔斯电报回电。

这是历史上的一个重要时刻，推动了全国 20,000 英里电报网络的发展。在此之前，可靠地传递消息的最快方法是骑马。

没错——一点也不快。

电报以前所未有的方式将人们联系在一起。

快进，今天，许多技术突破之后，我们的生活即将再次改变。再次，通过使沟通比以往任何时候都更容易和更容易获得。

这一次，得益于物联网和无数设备前所未有的互联。

该术语最初是由 Kevin Ashton （麻省理工学院自动识别中心的联合创始人）在 1999 年为宝洁公司所做的一次演讲中创造的。

然而，物联网的定义——智能设备系统，在 1982 年开始流行。就在那时，卡内基梅隆大学安装了一台经过改造的可乐自动售货机。它是第一个连接到互联网的设备。该机器能够报告其库存以及装载的饮料是否冷。

但是，今天我们将另一个“智能事物”视为第一个物联网设备。在 89 年 10 月的 INTEROP 会议上，John Romkey 展示了一种可以通过互联网打开和关闭的烤面包机。

但是让我们留到现在，并深入探讨了物联网的定义以及如何重要的技术。

什么是物联网？

想象一下，您早上醒来，被闹钟欢快地迎接。你从床上起来，走到厨房，发现你的咖啡机已经在准备一杯新鲜的咖啡。

当您享用咖啡时，Alexa 会阅读报纸标题或从您的任务管理器中列出您的待办事项。同时，还可以根据自己的喜好调整室温。

你喝完咖啡和早餐，开着你的自动驾驶汽车去办公室，不用担心你的房子没有上锁。您的智能电器已经解决了这个问题。

物联网是连接所有事物的网络，最终可以使这种体验成为现实。

机器对机器

物联网设备通常是一个小工具，它具有物理传感器、执行器（移动器）和微处理器，可帮助它从环境中捕获信息并对其采取行动。根据定义，要将事物连接起来，它们需要相互通信。该术语是机器对机器 (M2M) 通信。

M2M 是一种允许设备之间通过有线和无线系统进行通信的技术。那些用于物联网通信的无线或有线技术可以是短距离和长距离。

短距离无线那些使用Wi-Fi，蓝牙和ZigBee（低功耗，低数据速率，和靠近分散类型的无线网络）。 远程无线那些指望移动网络诸如GPRS，LTE（长期演进无线宽带通信），4G，5G和其他。

有线通信系统使用以太网电缆连接到网络。有线连接是一种成熟的技术，易于插入。尽管如此，它不太实用，这彻底限制了可能的应用。

机器学习和人工智能是另外两项在物联网发展中发挥重要作用的技术。

物联网的智慧

物联网设备是那些能够读取、共享来自周围环境的信息并对其采取行动的设备。但为了真正依靠自主物联网咖啡机为我们煮咖啡，我们需要教会我们的设备思考。

我知道，我知道——一台会思考的机器听起来有点令人生畏。尽管如此，我们已经在接受物联网技术，而且到目前为止它只对我们有益。

人工智能(AI) 和机器学习(ML) 是我们让设备变得智能的方式。

人工智能允许机器模仿人类行为。它使他们能够从经验中学习，适应新的输入，并以类似人类的效率（或更高）执行复杂、细微的任务。它的影响遍及我们生活的方方面面。我们只能期待人工智能在未来变得更具影响力。

另一方面，机器学习向机器展示如何学习。这是设备用来从数据中获取知识的方法。

机器学习是一个基于实例的系统。使用机器学习的设备依靠各种示例（大量数据）来分类、聚类信息、进行预测和识别模式。一旦机器学习算法被训练得出正确的结论，它就会将知识应用于新的数据集。

AI 和机器学习需要大量细粒度（详细）和多样化的数据才能找到模式并进行学习。碰巧的是，物联网设备会生成大量可供使用的数据。这些数据可以构建机器学习模型，帮助物联网设备提高性能。

好的，但物联网究竟是如何工作的？我们如何让我们的设备变得智能？

物联网平台

首先，我们需要澄清，要使我们的物联网设备充当网络，它们需要组织在一个系统中。物联网系统离不开一些重要的东西：硬件、连接性（有线或无线）、软件和用户界面。

这里进入了物联网平台，它将所有东西粘合在一起。物联网平台有助于构建物联网系统。它们提供有助于通信、数据流、设备管理和应用程序功能的内置工具和功能。

物联网如何影响我们？

可以连接到物联网的东西没有限制，因此为各种想法打开了大门。

任何可以连接到互联网的东西都将连接到互联网。将事物连接到网络将导致“事物”在不需要人的情况下进行通信和导航过程。

这对我们意味着什么？

首先，我们的智能家居引导我们从床上到工作的早晨将成为日常生活的一部分。

我们办公室的机器会知道它们什么时候用完供应品，并自行重新订购所需的物品。

智能手表等可穿戴设备不仅可以监控健康状况，还可以监控生产力。

温度控制设备不仅可以监控我们家的舒适度，还可以通过控制办公室环境来帮助组织削减成本。

物联网应用，真的，数不胜数。

为什么物联网很重要？

将事物连接到互联网会产生许多好处。

通过将自动化带入我们的家庭，它不仅使我们的生活更轻松，而且还为企业提供了重要的反馈。

物联网可以深入了解有效的公司的系统是如何。它可用于评估机器、供应链和物流运营的性能。

反过来，这可用于选择哪些流程可以自动化，从而降低劳动力成本。此外，可以通过使用物联网设备来监控生产浪费并改善服务交付，从而降低商品和服务的价格。

物联网可以应用于各个行业——医疗保健、制造，甚至零售和金融。联网传感器也有助于农业，用于监测作物和牛群并预测生长模式。对于大多数（如果不是所有）目的，物联网可以成为您战略的一部分。

变革性物联网项目

以下是一些示例，其中我们的个人和商业生活会随着物联网的引入而发生变化。

智能家居

技术已经在改变我们的家园。亚马逊已售出超过 1 亿台支持 Alexa 的设备。并且家庭助手已经集成到 150 多种硬件设备中。

但未来的智能家居还有什么？

智能家居涉及嵌入式技术的控制和自动化。它描述了一个我们所有的电器都可以相互交流的生活场所。照明、暖气、空调、电视、计算机、娱乐系统、洗衣机、安全和摄像系统——所有物联网设备都可以相互通信并可以远程控制。

不可否认，物联网家庭应用很方便。但除此之外还有更多——智能家居节能、运营成本低，并且能够适应不断变化的需求。

如果物联网应用于办公室和其他商业基础设施的楼宇自动化，我们可以期待类似的好处。

智能电网

能源效率将不可避免地需要一个能够处理物联网设备功耗的电网。这就是智能电网发挥作用的地方。

智能电网应用是物联网的公用事业端。这是我们电力输送系统的全新闪亮版本，可实现双向通信。连接的电网收集电力供应的实时数据。然后使用这些信息来提高监控、发电、消耗和维护的效率。

智能汽车

智能汽车的概念早已存在于我们的脑海中，该行业吸引了大量投资。越来越多的人希望看到自动驾驶汽车成为日常生活的一部分。

报告预测，到 2025 年，联网汽车将产生24 万亿美元的全球收入。然而，为了让联网汽车上路，该行业必须通过严格的试验，以确保汽车的安全使用。

那么我们正在做些什么来使我们的汽车成为物联网的一部分？

工程师们正在研究确保智能汽车能够在交通中进行通信和安全导航的技术。

VC 系统和 V2X

车辆通信系统(VC 系统) 是计算机网络，汽车和路边单元可以在其中传达交通信息和安全警告。

车辆到一切(V2X) 是一种 VC 系统，可在车辆和可能影响它的设备之间传递信息。 V2X 包含更具体的通信方式，例如车辆对基础设施 (V2I)、车辆对网络 (V2N)、车辆对行人 (V2P)、车辆对设备 (V2D) 和车辆对电网(V2G)。

VC 系统旨在引导汽车的运动，有效避免事故和交通拥堵。我们可以预期它们将在从部分自动化到全自动汽车的过渡中发挥重要作用。

进一步物联网集成

我们将看到与物联网的进一步集成。汽车将配备传感器，通过摄像头网络识别升级后的道路信号并与之通信。

汽车将执行以前由驾驶员完成的任务。通行费和燃料等道路支付也将实现自动化。研究甚至说汽车将能够支付自己的保险费。

物联网将用于改善道路安全。事故将被更早地检测到，并将警报发送给司机。物联网设备甚至能够通知您道路上的不良司机。

甚至会有自动检测碰撞和联系紧急服务的小工具。同样的技术可以用作制造商的报告系统，然后制造商可以实施改进。

道路上的大多数事故都是由于人为错误造成的，而这些也可以通过物联网技术来减少。汽车将能够监控驾驶习惯并向驾驶员提出建议。

英国的车队公司已经在应用技术来提高他们的司机的表现。 GPS 追踪器可以显示刹车、怠速和超速习惯。如果司机反复表现出不良习惯，他们会收到警报。

我们的汽车越多，我们就需要越多的数据来改善道路上的驾驶习惯。反过来，这将减少事故。

城市交通拥堵

物联网也将对我们城市的交通产生影响。联网设备将能够发现拥堵更严重的区域以及一天中道路最繁忙的时间。这些信息将帮助工程师和道路专家构建智能交通控制系统。

减少能源消耗和污染

如何处理这些重要问题的一个很好的例子是新加坡市。

该市收取交通拥堵费，并不断投资于物联网道路传感器、分阶段交通信号灯和智能停车。这些措施不仅帮助他们更好地组织交通，还减少了城市的有毒气体排放。

谈到智能停车，让我们看看如何实施物联网来帮助我们进行管理。

智能停车

简而言之，智能停车是一种停车解决方案，可以包括地面停车或计数传感器和摄像头。这些设备可以嵌入停车位或放置在停车位旁边，以检测停车位是否空闲。最重要的是，该技术实时运行。

这些传感器将收集的数据将传输到移动应用程序和网站。反过来，这些会让司机知道有多少可用的停车位。

工业物联网

物联网对我们的行业也有相当大的影响。事实上，物联网在行业中的应用是如此之大，以至于现在已经有了细分。其中之一专门针对工业环境——工业物联网或 IIoT。

工业物联网与一般物联网没有太大区别，因为它包含了类似的应用程序。制造和能源管理行业也受益于互连的传感器、设备和仪器。

工业物联网提供的主要好处连接是数据收集。收集数据可以进行分析，从而提高生产力和效率。

工业大数据保持这种潜力的专家声称，物联网正在引发一场新的工业革命，工业4.0的上升。

公司正在为他们的工厂配备物联网传感器和执行器。这些人将他们的机器连接到互联网并管理机器通信，在许多情况下，比人类更好。结果表明生产力、效率和最重要的安全性都有所提高。

市场正在发生变化，预测称物联网将从2019 年的 688 亿美元增长到 2024 年的 982 亿美元

工业物联网可以通过多种方式使制造和工业流程受益。

生产可见性

连接机器、工具和传感器将为工程师和管理人员提供生产过程的急需视角。它还允许员工在组件中移动时自动跟踪零件。

这种详细类型的可见性将有助于识别导致制造问题的障碍。收集的数据将允许以更快的速度改进流程。

更高的劳动力生产力

支持物联网的工具将使运营商能够更快地完成工作流程，而不会影响质量。例如，物联网灯套件可以帮助操作员更快地找到他们需要的部件并缩短周期时间。

同样，使用支持物联网的工具（例如扭矩驱动器）可以提高生产力。它通过根据执行的操作自动调整工具的设置来实现。

操作员使用的各种工具都可以连接起来，从而实时了解他们的生产力。

改进的生产周期

工程师和管理团队将从物联网的工业应用中受益匪浅。数据收集，以前需要手工劳动，如收集、汇总和分析数据，都将实现自动化。随着时间的推移，这将有助于改进生产过程。

降低成本并提高质量

质量控制至关重要，但质量管理体系 (QMS) 难以实施。然而，工业物联网可以简化流程，甚至降低相关成本。

物联网传感器可以通过自动检查对质量至关重要的变量来代替手动检查。这将减少用于 QMS 的时间和资源。

此外，环境传感器可以持续监控对质量至关重要的条件，并在出现任何障碍之前发出警报。

高性能机器

工业物联网使制造商能够实时正确测量整体设备效率 (OEE) 和整体流程效率 (OPE)。

这些指标有助于识别和修复计划外停机的原因。最重要的是，它甚至可以在出现问题之前对机器进行维护。

麦肯锡报告称，预测设备故障的传感器数据可以将维护成本降低多达 40%，并两次减少计划外停机时间。

管理成本削减

物联网传感器可用于降低制造和存储设施的成本。例如，使用条形码的智能跟踪系统可以帮助制造商监控和优化空间的使用。

物联网小工具还可以帮助公司更好地管理他们的设施。反馈用于确保温度、湿度和任何其他环境条件保持在所需范围内。

制造商可以通过使用传感器来监控机器来节约能源、降低成本并提高运营效率。

优化供应链

行业可以利用连接传感器来监控供应链并提供实时信息。这些传感器可以跟踪输入、设备和产品。

RFID 标签可用于跟踪在供应链中移动的库存。收集到的数据将使制造商能够识别相互依赖性、材料流并跟踪制造周期时间。

物联网在农业中的应用

截至 2018 年底，全球互联农业市场规模为 18 亿美元。到 2023 年，预计它将增长到 43 亿美元。

农业物联网应用可以帮助农民实时监控水箱水位。反过来，这将使灌溉过程更有效。

物联网的进步还可以帮助农民了解一粒种子完全长成蔬菜需要多少时间和资源。

该部门的联网设备可以准确测量数据，因此农民将能够降低成本并提高产量。

军事物联网

军用物联网 (IoMT) 也称为战场物联网(IoBT)，是一个传感器、可穿戴设备和物联网设备网络，它们使用云计算和边缘计算来创建联合作战力量。

IoMT 可以将舰船、飞机、坦克、无人机、士兵和作战基地连接到一个网络中。结果意味着改进了态势感知、风险评估和响应时间。

IoBT 可用于士兵的装备——套装、头盔和武器。嵌入式传感器将能够提供动态生物识别技术，例如面部、指纹、心率、手势和面部表情。

这些设备将能够收集操作上下文数据。这样，分析师就可以解释现场的情境背景。这里数据收集的一个非常重要的方面是对士兵的心理生理状况的持续监测。

到目前为止，我们已经看到物联网如何渗透到我们生活的所有领域。因此，开发智能应用程序来保护和保护我们的环境是很自然的。

环境监测应用

环境监测描述了检查和控制环境质量的过程。这些过程是必不可少的，因为它们表明我们的环境是在改善、恶化还是保持不变。监测产生的数据使政府和企业能够采取必要的行动来改善我们的福祉。

物联网设备可以非常成功地监测水位、室内外空气污染物浓度、降水以及任何其他影响人们安全的环境参数。

更重要的是，这些设备可以测量环境因素，如温度、湿度和噪音水平。这些会影响人们的安全，尤其是在工作环境方面。

物联网可以在我们城市的废物管理中实施，以专注于提高废物收集和回收的总效率。路线优化等物联网用例可以帮助减少燃料消耗，同时清空整个城市的垃圾箱。

物联网适应的危险

任何连接到互联网的东西都可能被黑客入侵。安全专家经常使用这个短语来表达我们对隐私的关注。

物联网技术的进步提出了一个问题：我们的信息安全吗？

看来，在我们追求互联的过程中，物联网设备的安全性被抛在了后面。

智能家居很方便，但也构成了潜在威胁，因为它们会收集有关用户的信息。整个系统的互联程度越高，单个薄弱环节造成的麻烦就越大。

例如，智能门锁有时会使用面部识别算法。这本身就是一个很大的隐私危险信号。面部识别可以以惊人的准确性用于识别和跟踪个人。

在智能家居系统中，智能锁是连接设备网络的一部分。因此，当您的咖啡机默认安全保护较弱时，您的整个智能网络就会受到威胁。

赛门铁克的一项研究发现，在 96% 的案例中，组织遭受针对性攻击的最可能原因是情报收集。

每天约有770 万台物联网设备连接到互联网。其中许多存在严重的安全问题，甚至根本没有安全性。

更糟糕的是，恶意软件变得比以往任何时候都更加复杂，它的目标是无数易受攻击的设备。

政府对物联网的监管——批评、问题和争议

法规

网络安全是立法者近年来开始更加关注的主题。

美国政府试图通过立法法案来解决这个问题，例如2017 年的物联网消费者 TIPS 法案。该法案旨在教育消费者网络安全以及他们在使用物联网网络设备时应如何保护自己。

另一项立法工作是智能物联网法案。 该法案要求商务部研究互联网连接设备行业的状况，以更好地了解它们与相关联邦机构的互动。

2018 年，加利福尼亚州成为美国第一个通过涵盖物联网设备的网络安全法的州。

自 2020 年 1 月 1 日起，制造商必须为其所有连接的（间接或直接）设备提供合理的安全功能。安全功能需要能够防止未经授权的访问、修改或信息泄露。

该法案的主要目标是保护消费者，但后来可以在企业中进行更大规模的调整和应用。

这些是理解和规范物联网驱动型社会的良好开端。但是，要确保物联网隐私泄露不成问题，还有很多工作要做。加州物联网法案并非没有批评者。网络安全专家认为，该法案过于模糊，允许制造商留下安全漏洞。

一项由东北大学和伦敦帝国理工学院合作完成的物联网隐私研究发现，我们的许多物联网设备缺乏必要的安全性。这可能会带来物联网采用障碍。

在研究的 81 个物联网设备中， 72 个与第三方共享数据，与原始制造商完全无关。

共享数据令人震惊。它包括IP地址、规格和配置、使用习惯，甚至位置。

其中一些第三方是提供互联网网络或云存储的第三方。因此，谷歌、亚马逊和 Akamai 瞥见了收集到的数据，但还有许多其他设备向全球的公司提供信息。

没有人会购买智能电视，期待被监视。用户在共享数据时没有选择权，这非常令人担忧。

结论是，我们还有很多工作要做，以确保以尊重我们隐私权的方式调整物联网。

包起来

正如 Mark Weiser（施乐 PARC 的科学家和 CTO）曾经说过的那样，最深刻的技术对大多数人来说是看不见的。它们成为我们日常生活中不可分割的一部分。

这就是物联网的目标——融入我们的生活。道路上会有颠簸，但我们不能否认物联网将继续存在。我们只需要通过适当的措施来保护我们的个人数据，以确保我们享受的舒适度得到提升。