物联网的基础知识通过身边例子讲透物联网

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1、物联网是什么？这大概是你听到这个词语后在脑海里浮现的第一个问题。如果你是一个在政府机关的工作的人，也许会说：啊，物联网啊，前些年好像挺火，是不是 用互联网思维搞物流啊？如果你是一位股民，也许会说：哈，物联网的概念股也许未来不错呢。如果你是一位学生，也许会说：哦，物联网啊，我听过，是不是很多前沿科技和高新技术那 些，终结者啊，黑客帝国这样的，超级厉害的。这些都不是物联网，从字面意义上来看，物联网就是用网络把物体连接起来，但是其背后却 蕴含着很深的含义。三个故事看物联网的起源咖啡壶事件物联网的理念最早可以追溯到1991 年英国剑桥大学的咖啡壶事件。小小的咖啡壶竟然能吸 引上百万人的关注，这可能吗？

2、可能。实现这一壮举的就是一只名为“特洛伊”的咖啡壶。“特洛伊”咖啡壶事件发生在1991 年。剑桥大学特洛伊计算机实验室的科学家们在工作时 要下两层楼梯到楼下看咖啡煮好了没有，但常常空手而归，这让工作人员觉得很烦恼。说到这里不得不吐槽一下这些理科生和一般人的脑回路真是不太一样，要小编说把咖啡 壶拿到楼上去不就行了？但人家不，为了解决这个麻烦，他们编写了一套程序，并在咖啡壶 旁边安装了一个便携式摄像机，镜头对准咖啡壶，利用计算机图像捕捉技术，以3 帧/秒的 速率传递到实验室的计算机上，以方便工作人员随时查看咖啡是否煮好，省去了上上下下的 麻烦。这样，他们就可以随时了解咖啡煮沸情况，咖啡煮好之后再下

3、去拿。1993 年，这套简单的本地“咖啡观测”系统又经过其他同事的更新，更是以1 帧/秒的速率 通过实验室网站连接到了因特网上。没想到的是，仅仅为了窥探“咖啡煮好了没有”，全世 界因特网用户蜂拥而至，近240 万人点击过这个名噪一时的“咖啡壶”网站。就网络数字摄 像机而言，确切地说：其市场开发、技术应用以及日后的种种网络扩展都是源于这个世界上 最富盛名的“特洛伊咖啡壶”。此外，还有数以万计的电子邮件涌入剑桥大学旅游办公室，希望能有机会亲眼看看这个神奇 的咖啡壶。具有戏剧效果的是，这只被全世界偷窥的咖啡壶因为网络而闻名，最终也通过网 络找到了归宿，最后关于这只咖啡壶的新闻是是：数字世界最著名的咖

4、啡壶日前在eBay拍 卖网站以7 300美元的价格卖出!时间大约在2001年8月。一个不经意的发明，居然在全世 界引起了如此大的轰动。至于是谁最先想到这个发明的，剑桥大学的科学家们显然不愿意归功于个人。高登是 1991 年参与建立这个系统的成员之一，他说：“没有人确定到底是谁的主意。我们一致认为这是 个好想法，于是就把它编到我们的内部系统里去了。”就在“咖啡壶”网站吸引全世界越来越多的关注的时候，它却已经走到了生命的终点。后来， 剑桥大学计算机实验室宣布，由于实验室需要搬进位于剑桥郊区的新办公大楼，这个直播网 站将关闭。对此，高登解释说：“整个系统已经过时，硬件也已经老化。我们不能把这些陈 旧

5、的设备带到新的办公大楼里。比尔盖茨与未来之路无论你爱他，恨他，你都无法漠视他一这就是比尔盖茨，有人说他对于软件的贡献，就像 爱迪生之于灯泡。1995 年，这位微软帝国的缔造者曾撰写过一本在当时轰动全球的书未 来之路，他在这本书中预测了微软乃至整个科技产业未来的走势。盖茨在书中写道：“虽 然现在看来这些预测不太可能实现，甚至有些荒谬，但是我保证这是本严肃的书，而决不是 戏言。10 年后我的观点将会得到证实。”在该书中，比尔盖茨也提到了“物联网”的构想，意即因特网仅仅实现了计算机的联网, 而未实现与万事万物的联网，但迫于当时网络终端技术的局限，这一构想无法真正落实。那 么现在这些预言实现了多少呢？

6、未来之路中写道：您将会自行选择收看自己喜欢的节目，而不是等着电视台为您强制性 选择。如今的数字电视已经实现了这种视频点播功能，机顶盒功不可没。您还可以通过网络， 使用网络电视来实现上述目标。未来之路中写道：如果您计划购买一台冰箱，您将不用再听那些喋喋不休的推销员唠叨， 电子论坛将会为您提供最为丰富的信息。如今的因特网上，几乎没有您找不到的，只有您想 不到的，各类论坛、购物网站、交友网站等提供的最新信息，让您天天应接不暇。未来之路中写道：一对邻居在各自家中收看同一部电视剧，然而在中间插播电视广告的 时段，两家电视中却出现完全不同的节目。中年夫妻家中的电视广告节目是退休理财服务的 广告，而年轻夫妇

7、的电视中播放的是假期旅行广告。此项定制广告业务至今为止还没有得以 实现，不过部分高科技公司已经着手开始进行定制广告业务的销售，相信在不久的将来我们 就可以看到这个画面。未来之路中写道：音乐销售将出现新模式。那些对光盘和磁带等产品感到头疼的用户将 可以不再受它们的侵扰，以全新数字模式出现的音乐产品将会登陆市场，且音乐将会成为因 特网信息高速公路上一个重要的组成部分。分。比尔盖茨的先知先觉体现无疑，但是让人 感到迷惑的是，10年前的比尔盖茨既然已经意识到数字音乐市场的巨大潜力，为什么微 软不第一个兼职做数字音乐产品，而让苹果在市场上抢得先机呢？难道是微软不差钱!未来之路中写道：如果您的孩子需要零花

8、钱，您可以从计算机钱包中给他转5 美元。另 外，当您驾车驶过机场大门时，电子钱包将会与机场购票系统自动关联，为您购买机票，而 机场的检票系统将会自动检测您的电子钱包，查看是否已经购买机票。如今的信用卡、网上 支付、移动支付、eBay服务、电子机票最接近比尔盖茨的预测，它们共同开启了电子商 务时代。未来之路中写道：您可以亲自进入地图中，这样可以方便地找到每一条街道、每一座建 筑。虚拟的第二人生提供完全模拟现实的生活体验，谷歌地球提供的地图几乎可以覆盖地球 上任何地方，甚至可以“找根皮筋儿做弹弓打你家玻璃”。未来之路中写道：您丢失或者失窃的摄像机将自动向您发送信息，告诉您它现在所处的 具体位置，甚

9、至当它已经不在您所在的城市也可以被轻松找到。十分不幸，比尔盖茨的预 言没有实现，不过让我们感到欣慰的是，未来物联网能够轻而易举地实现上述功能。艾什顿与 MIT 自动识别中心真正的“物联网”概念最早由英国工程师凯文艾什顿Kevin Ashton)于1998年春在宝洁 公司的一次演讲中首次提出。90 年代中期，艾什顿加入宝洁公司做品牌管理，负责发布玉兰油彩妆系列。当他走入零售 店铺巡视时，发现了一种棕色的唇膏总是处于售罄的状态，而库存里却还有不少。一开始， 艾什顿被告知这只是偶然的现象，但经过调查，他发现至少在十家店铺中，有四家存在同样 的问题，没有在货架上有针对性的摆放正确的产品。当时，零售商利

10、用条形码管理库存，但是这并不能帮助他们选择应该在货架上摆放何种商品， 因为条形码无法跟踪物品的位置信息。而零售商推出的会员卡中，会内置一种应用了无线射 频识别技术(RFID)的无线通信芯片。这让艾什顿产生了灵感，如果在口红的包装中内置这种芯片，并且有一个无线网络能随时接 收芯片传来的数据，零售商们就可以获知货架上有哪些商品，及时知道何时需要补货了。于是，艾什顿开始在宝洁公司的内部讲座中使用“物联网”的概念，认为移动互联技术可以 使得万物相连，帮助人们更好地做出决策，这引起了广泛关注。当时作为麻省理工学院(MIT) 赞助商的宝洁公司遂派艾什顿与MIT合作进行研究，成立了自动识别(Auto-ID)

11、中心，将物联 网的概念变成了现实，专注研究RFID技术以及智能包装系统。艾什顿对物联网的定义很简单：把所有物品通过射频识别等信息传感设备与因特网连接起 来，实现智能化识别和管理。 MIT 自动识别中心提出，要在计算机因特网的基础上，利用RFID、无线传感器网络(WSN, Wireless Sensor Network)、数据通信等技术，构造一个覆盖世 界上万事万物的“物联网”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人 的干预。凯文艾什顿后来离开MIT自动识别中心，成为RFID读写器供应商ThingMagic公司市场副 总裁。2007年，加入清洁能源合同EnerNOC，但仍在Th

12、ingMagic公司顾问委员会中任职。2008年，Kevin Ashton创立了 Zensi公司，并担任该公司的首席执行官。2010年4月，该公 司被电子硬件制造商贝尔金(Belkin)国际公司收购。比特、子大碰撞，物联网已经触手可及物”、“联”、“网要谈物联网，我们得把“物”、“联”、“网”这三个字拆开来谈。 首先，我们来谈谈“物”和“网”的基本构成：“物质”、“信息”和“联”物唄信息以一支铅笔为例，铅笔是由木材，石墨，油漆等构成的，它们都是真实存在的“物 质”；而铅笔上的商标图案，铅笔的用途等就是我们对基本信息处理之后，再加 上我们自身拥有的知识而形成的新的较为复杂的信息。我们通过眼睛感受

13、外界信息，大脑则通过对眼睛所收集到的信息进行分析，从而 可以知道铅笔的长短、颜色等属性，进而可以分析得出“这是一只XX牌的快用 完的铅笔，我还只能用它写几行字了”这样复杂并有意义的信息。在这里，“看”这个动作就是从“物质”中提取“信息”的过程，就是一种“联”， 而从“看”到“想”这过程也是一种“联”。有了这些概念后，我们再来谈谈什么是原子，什么又是比特。原子是构成物质的 基本单位；而比特是信息的基本构成单元，是一个计量单位，就像不同原子构成 世界一样，比特构成了信息。可以说，原子是真实存在的，而比特则不是，它只是人类根据自身需要构造出来 的概念。而物联网要做的，就是在宏观上将二者结合起来，你不

14、用看、闻、听也 能获得信息，乃至不用自己处理信息和亲手操作也能让很多事物自己为你服务。 这个过程，将不再由人类自身来主导，而是通过传感技术、网络技术和数据分析 技术来实现。这就是所谓的原子与比特的碰撞。在微观结构上，物质世界和信息世界二者都是由各自最基础的结构建立起来的，我们人类可以联网，那么理论上由物质组成的一切理论上都可以联网。所以， 我们再来谈谈“联”这个过程是怎么发生的。这里可以分为“感知” “传输”，“应用”三个部分来看。Fl凉JII感 M首先，我们需要“眼睛”，才能“看见”，这就是物联网感知层作用的原理。其 主要使用的是传感器。传感器其实由来已久，非但不是什么新鲜事物，反而可以 说

15、是“老古董”。那让我们来试着揭开传感器的面纱让它更性感一点：古代工匠 在造房子的时候要确认每根柱子都是笔直的，于是用一块石头悬在棉线上确认地 心方向，这就是把我们看不见的重力，转化为我们看得见的棉线；再来看看体温 计，它也是把温度这种我们人类自身难以通过感官来量化的信息转化为看得见的 汞柱长度；同样，古典的照相机也是一种传感器，它能够把镜头传入的光信号转 化为对底片的刺激，最终留下影像。虽然现在的传感器已经做到精致小巧，但是其本质上仍然在作着类似的工作。不 过不同的是，它们无需把感受到的信息直接传达给人，而是通过一些技术手段转 化成电磁信号，交给其他后端设备来处理，之后再进一步进行利用。很多传

16、感器的感知能力已经远远超过了人类的感受世界的能力，甚至比人类更加 精准，就感受物质世界而言已经甩了人类好几条大街了，“千里眼”“顺风耳” 神话故事等早已不是什么新鲜事了。更重要的是，大多传感器产生的结果都是可 以用数字来计量的。这就代表着，这些传感器产生的信息可以直接用计算机能懂 的语言进行传输，而且可被用于数据分析。使用传感器的好处在于，我们人类自身的感知能力有限，很多我们需要的信息是 无法感知的，传感器的存在刚好能够解决这些问题，能够让人类看到更广阔的世 界，成为我们的第六感官。其次，我们需要“神经”才能“传输”，这是物联网的网络层的运作方式WiFi、 蓝牙、Zigbee，不同的通信协议相当于不同的交通工具。传输是一个非常重要的概念。当我们