物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識和初學(xué)者指南
人們需要探索物聯(lián)網(wǎng)的好處和挑戰(zhàn),以及物聯(lián)網(wǎng)的消費者、商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用。
物聯(lián)網(wǎng)指的是通過有線和無線網(wǎng)絡(luò)連接的物理對象。更具體地說,它指的是能夠在互聯(lián)網(wǎng)上自主通信的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的集合,而不需要人類發(fā)起通信。
人們可能會問自己,這和大多數(shù)人通常理解的“互聯(lián)網(wǎng)”有什么不同?這真的沒有什么不同,它只是一種談?wù)摶ヂ?lián)網(wǎng)的方式,只是特別關(guān)注“物體”而不是人員。
以下深入了解物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識,為什么它很重要的原因,以及物聯(lián)網(wǎng)在商業(yè)和消費領(lǐng)域的應(yīng)用。
物聯(lián)網(wǎng)代表什么?意味著什么?
麥肯錫咨詢公司提供了物聯(lián)網(wǎng)的基本描述:“嵌入物理對象中的傳感器和執(zhí)行器通過有線和無線網(wǎng)絡(luò)連接,通常使用連接互聯(lián)網(wǎng)的相同互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)。”
KevinAshton創(chuàng)造了“物聯(lián)網(wǎng)”這個術(shù)語,他更喜歡用“物聯(lián)網(wǎng)”這個單詞。雖然沒有被廣泛使用,但這個術(shù)語為理解物聯(lián)網(wǎng)背后的概念提供了一種有用的方法。將從PC或智能手機訪問的“正常”互聯(lián)網(wǎng)視為人員的互聯(lián)網(wǎng),將物聯(lián)網(wǎng)視為相互關(guān)聯(lián)的計算設(shè)備、機械和數(shù)字機器、對象等的互聯(lián)網(wǎng)。
物聯(lián)網(wǎng)無處不在。它被用于一系列行業(yè),既有企業(yè)用途,也有消費者用途。例如,如今的汽車通常有幾十個傳感器,用于收集和傳輸數(shù)據(jù),用于安全、維護、娛樂、車隊管理和其他目的。這些聯(lián)網(wǎng)汽車被認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)的一部分,因為它們通過互聯(lián)網(wǎng)與其他設(shè)備進行通信,基于環(huán)境的輸入,而不僅僅是人類的直接操縱。
物聯(lián)網(wǎng)的起源和歷史
物聯(lián)網(wǎng)一詞的歷史可以追溯到1999年,當(dāng)時它是由麻省理工學(xué)院自動識別中心的聯(lián)合創(chuàng)始人凱文?阿什頓創(chuàng)造的。阿什頓曾在寶潔公司從事供應(yīng)鏈優(yōu)化工作,他在一次關(guān)于射頻識別(RFID)的演講中首次使用了這個術(shù)語。
然而,物聯(lián)網(wǎng)這個術(shù)語直到2010年左右才成為主流,部分原因是谷歌街景的出現(xiàn)。谷歌街景為終端用戶提供360度的街景照片,并將大量數(shù)據(jù)存儲在終端用戶的無線網(wǎng)絡(luò)中。這讓人們猜測,谷歌的長期目標(biāo)是將物理世界(作為物聯(lián)網(wǎng))和互聯(lián)網(wǎng)建立索引。
然而,物聯(lián)網(wǎng)背后的概念在阿什頓提出這個概念之前已經(jīng)存在了幾十年。在過去,業(yè)界通常將這一概念稱為嵌入式互聯(lián)網(wǎng)或普惠計算,英特爾推動了前者的標(biāo)簽,直到物聯(lián)網(wǎng)一詞在公眾眼中變得清晰。
在這個術(shù)語出現(xiàn)之前,物聯(lián)網(wǎng)的一個著名例子是1982年改裝的可口可樂自動售貨機,它成為第一個互聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備。這臺機器位于卡內(nèi)基梅隆大學(xué),它會報告它的庫存以及里面的飲料的保存溫度。
物聯(lián)網(wǎng)是如何工作的?
物聯(lián)網(wǎng)通過無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物理設(shè)備、高級數(shù)據(jù)分析和云計算的組合來工作。物聯(lián)網(wǎng)工作的基本過程如下:
一組物理設(shè)備是有線或無線連接到彼此和/或一個中心區(qū)域。
設(shè)備使用某種傳感器從外部世界收集數(shù)據(jù)。
然后,這些數(shù)據(jù)被存儲在某個地方,無論是在云端、中間網(wǎng)絡(luò)位置,還是在設(shè)備本身。
然后通常通過機器學(xué)習(xí)和人工智能對數(shù)據(jù)進行處理。
處理后的數(shù)據(jù)被物理設(shè)備用來執(zhí)行一些操作。
例如,將此過程應(yīng)用于智能恒溫器將是這樣的:
恒溫器有一個傳感器,可以讀取房間的溫度。
恒溫器存儲并處理這些數(shù)據(jù)。
如果溫度超過某一值,恒溫器將自動調(diào)節(jié)溫度到某個預(yù)定義值。
恒溫器通過電線將周期性溫度讀數(shù)傳輸?shù)侥茉垂?yīng)商的外部數(shù)據(jù)庫
如果溫度超過某一值,恒溫器將自動調(diào)節(jié)溫度到某個預(yù)定義值。
恒溫器通過無線網(wǎng)絡(luò)將周期性溫度讀數(shù)傳輸?shù)侥茉垂?yīng)商的外部數(shù)據(jù)庫。
數(shù)據(jù)分析應(yīng)用程序從數(shù)據(jù)中獲取見解,通過調(diào)整恒溫器的溫度設(shè)置來提高能源效率。
了解更多關(guān)于智能恒溫器和其他使用互聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備遠程管理設(shè)備和系統(tǒng)的智能家居技術(shù)。
該圖說明了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)如何工作的一個例子:從數(shù)據(jù)收集到整理和傳輸數(shù)據(jù),再到分析數(shù)據(jù)并采取行動。
物聯(lián)網(wǎng)的基本原理、概念和術(shù)語
物聯(lián)網(wǎng)的四大支柱和需要理解的主要概念是:
數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供了無數(shù)種收集物理世界數(shù)據(jù)的方法。數(shù)據(jù)是物聯(lián)網(wǎng)的燃料,也是物聯(lián)網(wǎng)如此重要的原因。
設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)中收集這些數(shù)據(jù)的實際物理組件或事物。
分析。通過將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可操作的見解,使收集到的數(shù)據(jù)有用的過程。
連接。使共享數(shù)據(jù)和見解成為可能,增加數(shù)據(jù)的價值。這是物聯(lián)網(wǎng)中的互聯(lián)網(wǎng)。
熟悉物聯(lián)網(wǎng)概念的人應(yīng)該知道以下密切相關(guān)的術(shù)語:
物聯(lián)網(wǎng)的具體類型及其應(yīng)用:
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)。指物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)應(yīng)用中的應(yīng)用。
醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)(IoMT)。物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。
戰(zhàn)場物聯(lián)網(wǎng)(IoBT)。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)被用于軍事目的時。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來的好處
物聯(lián)網(wǎng)對企業(yè)最直接的好處是幫助企業(yè)更多地了解并改進自己的內(nèi)部流程和結(jié)構(gòu),最終提供更好的產(chǎn)品和/或更有效的服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)增加了企業(yè)可以自主檢索數(shù)據(jù)的地方的數(shù)量和類型,提供了更多的信息。它還能使內(nèi)部系統(tǒng)反應(yīng)更靈敏。
物聯(lián)網(wǎng)對消費者的主要好處是方便易用,例如,對于醫(yī)療設(shè)備來說,這一點并非微不足道。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和滲透到公共領(lǐng)域,將會出現(xiàn)更多切實的社會效益,包括:
更明智的環(huán)境選擇,因為更準(zhǔn)確地了解我們對環(huán)境、污染等的影響。
徹底改變城市環(huán)境功能的智能城市。
看到文化和政治的變化是這些事情的結(jié)果。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和智慧城市創(chuàng)造的大量數(shù)據(jù)將使人們對以前受可用實時數(shù)據(jù)量限制的領(lǐng)域有新的見解。這種影響政治的例子包括實施無地點投票系統(tǒng),以及將生物識別選民登記和身份驗證與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合,以簡化投票并提高安全性
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的挑戰(zhàn)
盡管物聯(lián)網(wǎng)潛力巨大,但它也面臨著一些挑戰(zhàn),其中包括:
物聯(lián)網(wǎng)的安全。通常情況下,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備旨在實現(xiàn)流程自動化,因此人類不會像智能手機等消費設(shè)備(本身就是一種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備)那樣頻繁地與它們交互。例如,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(如智能攝像頭)的管理員更有可能忽略更改制造商設(shè)置的默認(rèn)密碼。其結(jié)果是一個面向外部的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,有一個簡單的默認(rèn)密碼可以破解。
數(shù)據(jù)隱私。隨著物聯(lián)網(wǎng)變得越來越普遍,人們也對數(shù)據(jù)權(quán)利和消費者數(shù)據(jù)隱私感到擔(dān)憂。隨著越來越多的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備自主共享數(shù)據(jù),對所有數(shù)據(jù)負(fù)責(zé)變得越來越困難;例如,帶有隱藏攝像頭的廣告牌可以跟蹤行人的人口統(tǒng)計信息(在他們不知情或不同意的情況下),并保護智能醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院內(nèi)外收集的患者數(shù)據(jù)。
安全。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備——尤其是那些用于工業(yè)、醫(yī)療、交通和基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用的設(shè)備——通常承擔(dān)的任務(wù)是,如果執(zhí)行不當(dāng),可能會危及生命。如果智能汽車的警告系統(tǒng)出現(xiàn)故障,可能會導(dǎo)致司機忽視障礙物或行人。如果錯過了關(guān)鍵的警告信號,工業(yè)工廠的傳感器故障可能是災(zāi)難性的。
互操作性。許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都有其運行的獨特或小眾協(xié)議或?qū)S蟹?wù),如果不進行相當(dāng)大的調(diào)整,就無法與其他設(shè)備或服務(wù)交互。談?wù)撐锫?lián)網(wǎng)也沒有通用的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語集,或者當(dāng)這些設(shè)備在公共領(lǐng)域被廣泛采用時,也沒有一套通用的規(guī)定。
環(huán)境的影響。許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中使用的重金屬使得在不造成重大環(huán)境和人力成本的情況下很難制造、處理和回收這些設(shè)備。與此相關(guān)的是,一些物聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)商是如何通過禁用設(shè)備運行所需的專有服務(wù)來故意破壞(使其無用)產(chǎn)品的。
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數(shù)據(jù)科學(xué)及其應(yīng)用指南
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