劉興亮 | 極簡物聯(lián)網技術史

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物聯(lián)網這個詞猛一看必然令人想到互聯(lián)網，且意識到二者之間必然存在巨大的差異。首先自然會想到它們都是「聯(lián)網」的，具備相當貼近的性質。

確實，物聯(lián)網是在互聯(lián)網的基礎上衍生出的新技術、新生態(tài)。簡言之，互聯(lián)網通過技術手段像一張網將全世界天涯海角的人（其實是計算機和移動終端）串聯(lián)了起來，本質上就是無數(shù)人的交叉信息互換體系。

如此，我們就可以把物聯(lián)網這個略顯抽象的詞匯作如下心領神會的理解：把互聯(lián)網終端的人換成「物體」，讓這些物體進行信息交換，就構成了「物聯(lián)網」。

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這么一來，物體就有了生命，尤其是那些在生活與生產領域扮演關鍵角色的機器、電子設備、硬件工具，高端消費產品，就能夠及時反應自身的設備狀況，出現(xiàn)故障或危險可以自動檢測甚至自行修復，且在整個體系中由于信息交互的強力屬性而構成反饋、更新的技術閉環(huán)體系，可謂有百利而無一害。

生活中最直接的例子就是飛機和新能源電動車，這些交通工具由于技術進步和設備內置體系的復雜性超出了個體能夠理解、駕馭和修正的能力范圍，就被自動嵌入遠程監(jiān)控體系，以防止它們在運行過程中發(fā)生意外。

實際上，衛(wèi)星就是物聯(lián)網最早的案例，導彈也是這類應用成熟的技術表現(xiàn)，飛機則更是因此普遍惠及更多的人類。眼下發(fā)展極快的無人機也越來越具備物聯(lián)網屬性，加上人工智能的爆發(fā)，萬事萬物相互關聯(lián)的可能性進一步加深加快。

物聯(lián)網時代的提法已然存在多年，它的廣泛應用也日益迫在眉睫。

我甚至設想有那么一天，人們將生活在物資和設備全體智能互聯(lián)的社會中，那是這樣一幅景象：一個人在清晨明媚的陽光中醒來，只見席夢思床上的顯示器彈出一張?zhí)鹈赖拿婵祝瑴剀疤崾局魅俗蛲砗粑l率比日常快了0.5個百分點，聽聞此語廚房的自動做飯機器就把當日的食譜做了百分之五的微調，由于天氣變化穿在身上的衣服自動進行了加熱，出門后車庫里的座駕自己開到門口載著主人以最合理的路線避開堵車迅速來到辦公室，隨后汽車自己開到了修理廠進行雨刮器更換。

總之，這一切都是活的，器物均有編號和身份證，彼此緊密地相互關聯(lián)，哪怕身上的衣服和假牙都有自己的物聯(lián)網身份屬性，絕無可能造假。凡事凡物自我管理和行事，似乎就人有些多余了。是不是挺有趣挺令人神往？

今天我們就簡單說說物聯(lián)網技術的發(fā)展史。

理論上還得先說互聯(lián)網，沒有它，當然不可能培育出物聯(lián)網，這一塊的發(fā)展是背景和基礎，就不再贅言了，二者也有齊頭并進的一面。我們單從物聯(lián)網本身及緊密相關的技術羅列。

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早期理論和技術發(fā)展

1968年，著名的貝爾實驗室提出了機器對機器(M2M)通信的概念，這相當于提出了物理器材可以「智能化」并遠程通報和接受指令的設想，為物聯(lián)網奠定了概念基礎。

1972年，美國斯坦福人工智能實驗室在某地放置了一臺計算機控制的自動售貨機。與過去的售貨機不同，這臺自動售貨機使用電傳打字機終端實現(xiàn)遠程支付和庫存報告。盡管只在一個地方進行兩點之間的物理互聯(lián)，但它預示了后來聯(lián)網機器設備的廣泛出現(xiàn)。

1970年代，微型計算機和局域互聯(lián)網的出現(xiàn)，為物聯(lián)網后來的實現(xiàn)提供了條件，小型嵌入式計算機出現(xiàn)在一些工業(yè)和商業(yè)設備上，為支持互聯(lián)網的傳感器和控制器奠定了基礎。

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物聯(lián)網的驗和實現(xiàn)

1982年是意味深長的一年，美國卡內基·梅隆大學的學生將一臺可口可樂自動售貨機連接到了互聯(lián)網的前身即美國的高級研究計劃局網絡上。他們在售貨機上添加了溫度和庫存?zhèn)鞲衅鳎⒖梢詫?shù)據(jù)上傳到網上，這樣廠家就能即時掌握售賣情況，更換和補充在售的飲料。這這臺可樂售貨機通常被認為是第一臺聯(lián)網設備，證明了物理對象可以通過網絡進行檢測和管理。

很快，1985年，美國首家蜂窩電話公司「Cellular One」的聯(lián)合創(chuàng)始人、高級電信專家彼得·T·劉易斯當年9月在華盛頓特區(qū)國會黑人核心小組基金會第15屆年度立法周末會議上發(fā)表的演講中聲稱，物聯(lián)網，或稱IoT，是指將人、流程和技術與可連接的設備和傳感器集成在一起，以實現(xiàn)對這些設備的遠程監(jiān)控、狀態(tài)監(jiān)測、操作和趨勢評估的系統(tǒng)。他明確預示了物聯(lián)網的愿景，但還只是一種對單體嵌入網絡設備的簡單想法。

1988-1991年，美國的研究機構施樂帕克研究中心(Xerox PARC)的研究人員馬克·韋瑟發(fā)表了關于「普適計算」的論文，他提出將智能設備無縫嵌入到環(huán)境中去的構想，這塑造了物聯(lián)網的概念愿景，即日常物品將廣泛地獲得計算能力和連接能力，在互聯(lián)互通中發(fā)揮作用。

1990年，美國計算機科學家約翰·羅姆基與西蒙·哈克特一起將第一個家用電器（烤面包機）連接到互聯(lián)網。這款「智能烤面包機」可以通過連接TCP/IP的PC開啟/關閉，被廣泛認為是同類設備中的首款。它展示了物聯(lián)網的實際應用，盡管當時還只是個新奇事物，但也暗示了未來實用設備的雛形。

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發(fā)展及逐步成熟期

1991年，英國劍橋大學計算機實驗室推出一款名為特洛伊房間的咖啡壺，發(fā)明者為昆汀·斯塔福德-弗雷澤和保羅·賈德斯基。它起初是為了避免大樓的工作人員在走進房間后發(fā)現(xiàn)咖啡機是空的而失望，于是安裝了一臺攝像頭，將咖啡壺的實時畫面?zhèn)魉偷睫k公室網絡上的所有臺式電腦上。這樣大家就能夠隨時知曉咖啡壺的狀況，便于取用。

攝像頭監(jiān)控咖啡壺的狀態(tài)相當于實現(xiàn)了穿戴設備的在線傳輸圖像——消費級物聯(lián)網相機和可穿戴設備的前身。幾年后，咖啡壺的攝像頭接入互聯(lián)網，更多人可以實時監(jiān)控咖啡壺——盡管不見得去喝，特洛伊房間的壺作為新興萬維網的一項功能而享譽國際，直到2001年才被淘汰。

1994年，伊朗裔美國人Reza Raji在《IEEE Spectrum》雜志上描述了一種愿景，讓「小數(shù)據(jù)包」在眾多節(jié)點之間移動，從而實現(xiàn)從家用電器到工廠等所有環(huán)節(jié)的自動化關聯(lián)，系統(tǒng)性地提出了通過網絡化的智能節(jié)點與小數(shù)據(jù)包通信實現(xiàn)自動控制的愿景。

他的模型既繼承了工業(yè)控制系統(tǒng)的精確與實時性要求，又引入了互聯(lián)網的互聯(lián)思維，為后來的物聯(lián)網架構奠定了更科學的理論基礎，可以說基本說出了成熟的物聯(lián)網概念。

1998年，美國政府支持的互聯(lián)網工程任務組(IETF)批準IPv6，以便極大地擴展互聯(lián)網的可用地址空間，最終實現(xiàn)為數(shù)十億臺設備分配唯一的IP地址成為可能，這既是微機終端廣泛互聯(lián)，也是大規(guī)模物聯(lián)網部署的必要演進中的一環(huán)。

1999年，麻省理工學院(MIT)的自動識別中心的創(chuàng)始人之一英國人凱文·阿什頓在演講中正式提出了「物聯(lián)網」一詞，該演講將RFID標簽（一種電子標簽）與互聯(lián)網技術聯(lián)系起來。隨后，阿什頓的自動識別實驗室（麻省理工學院、牛津大學等）成立，旨在開發(fā)EPC（電子產品代碼）架構，使用RFID標記物理對象。

這是非同尋常的一年，標志著物聯(lián)網的命名，以及RFID標簽和傳感器網絡重大研究的開始。

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物聯(lián)網的發(fā)展

2004年，大型零售商開始采用RFID標簽技術。沃爾瑪要求頂級供應商在2005年之前為貨盤和貨箱配備兼容EPC的RFID標簽。這將RFID從小眾市場推向主流，幫助電子產品代碼EPC（以及后來的NFC）在供應鏈和資產跟蹤物聯(lián)網領域變得無處不在。

2008年，首屆物聯(lián)網國際會議在蘇黎世舉行。

2011年，互聯(lián)網協(xié)議第6版（IPv6）部署加速，解決了IPv4地址枯竭的問題，并提供了更大的地址空間、更高的安全性、更快的傳輸速度以及更好的擴展性，以滿足物聯(lián)網需求，物聯(lián)網已逐漸被更廣泛的行業(yè)認知。

2013開始的幾年，硅谷巨頭紛紛加入。谷歌收購Nest Labs（智能恒溫器），隨后推出Home/Nest設備。亞馬遜發(fā)布Echo智能音箱。三星收購SmartThings（家庭自動化中心）。蘋果推出HomeKit，以實現(xiàn)家庭設備互操作性。這些舉措通過智能家居和智能助理將物聯(lián)網帶入消費者視野。

2014年，英特爾、思科、IBM、通用電氣、AT&T等公司組建了工業(yè)互聯(lián)網聯(lián)盟(IIC)，該行業(yè)組織旨在為工業(yè)級物聯(lián)網(IIoT)制定互操作性標準和實踐路線。

同在2014年，美國的互聯(lián)網工程任務組IETF于發(fā)布了CoAP（RFC 7252），這是一種基于UDP的RESTful協(xié)議，專為受限的物聯(lián)網設備量身定制。IETF、IEEE等標準機構制定了眾多用于實現(xiàn)物聯(lián)網的協(xié)議。

2010年代中期，物聯(lián)網云平臺大力發(fā)展，幾乎所有主流云提供商都推出了物聯(lián)網服務。這些平臺提供設備連接、消息傳遞、分析和管理工具，使企業(yè)能夠更輕松地構建大規(guī)模物聯(lián)網解決方案。

2016-2019年期間，由于意識到延遲和帶寬限制，霧/邊緣計算的概念逐漸受到關注。思科于2011年左右提出了「霧計算」概念，到2018年，業(yè)界開始將分析技術轉移到網絡邊緣而不是集中在某個中心。

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物聯(lián)網的現(xiàn)狀與未來

2020-2021年，受疫情影響，全球范圍內的醫(yī)院和公共衛(wèi)生部門利用物聯(lián)網進行患者監(jiān)測和接觸者追蹤，工廠和辦公室采用傳感器驅動的工作人員和質量控制，供應鏈部署物聯(lián)網進行實時跟蹤。遠程辦公也促進了智能家居設備的使用和對家庭自動化和安全的需求。

最近幾年，人工智能的發(fā)展也導致其深度嵌入物聯(lián)網。各國政府正在采取措施保護物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)的安全，美國國會通過了《物聯(lián)網網絡安全改進法案》，為其國內的設備設定了最低安全要求。歐盟和其他地區(qū)也在制定類似的物聯(lián)網網絡安全和數(shù)據(jù)隱私法規(guī)。

不夸張地說，物聯(lián)網如今已成為現(xiàn)代基礎設施不可或缺的一部分。如今的物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)涵蓋消費設備（智能家居、可穿戴設備）、工業(yè)系統(tǒng)以及關鍵基礎設施尤其是新能源聯(lián)網汽車。它圍繞云/邊融合、無處不在的無線連接，已成為一個龐大的、涵蓋多種行業(yè)的社會存在方式，并隨著人工智能、網絡安全的進步而不斷豐富。

我在本文開篇所設想的那種場景將以更快的速度來到我們的面前。萬物都將因互聯(lián)而變得有生命，有軌跡，有個性。