一直以来,物理世界和信息世界都是共同发展的,它们之间的联系很紧密,但是也有各自的界限。比如,古人用火烧烤事物,并将这种方法告诉其他人,这就是一个袖珍的物联网系统的雏形:感知火、生成信息、传递信息、运用信息控制火。只不过在这个过程中,每个环节都是由人完成的,信息离开了人就无法形成闭环。而在未来的物联网系统内,这一切都将是系统自发完成的,信息和控制能够自动形成闭环而将人从劳动中解放出来。
未来的物联网系统应该会是全行业的大融合,无论是农业、工业还是服务业,凡是会产生信息的地方都能以某种方式接入到网络中。与现在的互联网的概念不同的地方在于,这些信息的采集将不再依托于人的感知,更多依靠设备本身的感知能力。在过去,我们对各种信息的运用更多是直接的,未经处理的;而在未来,跨行业的信息调用和分析可能变得普遍。
互联网可以看作是人的信息化,而物联网则是整个世界的信息化。在未来的物联网系统里,人更多的是承担创造性的工作,而将流程性和分析性的工作交给机器或者人工智能去完成。
与互联网看不见摸不着不同的是,物联网时代你将能切身感受到这张网的存在,只是你不会刻意去留意它的存在。举个简单的例子,在你喝水的前一刻,水温、口味乃至于与你健康息息相关的营养素已经为你贴身准备好,而这个结果是通过你的衣服、睡眠、运动和生活习惯等相关数据在云端处理后所得到的。
要谈物联网,我们得把“物”、“联”和“网”这三个字拆开来谈。
“物”和“网”的基本构成:物质和信息。物质是客观存在的,看得见摸得着;而信息是人为定义的,是可以传送和处理的,但是无法触摸。
原子是构成物质的基本单位,比特是信息的基本构成单位,是一个计量单位。就像不同的原子构成世界一样,比特构成了信息,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为你服务。这个过程,将不再由人类自身主导,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。
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”和“应用”三个部分来看。
首先,我们需要“眼睛”,这样才能“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。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。传输是一个非常重要的概念,当我们的信息采集好了之后,如果不能传输,那么信息就失去了存在的意义。就像你手上有一批上好的丝绸,但是需在异地进行加工和贩卖,如果没有通过运输工具将其运输到目的地,置放在原地的丝绸是多余的。在丝绸运输过程中,我们也需要一个运输的通路,我们用公路、铁路甚至运河来运输;运输目的地是下游的加工厂,那里可以把丝绸做成衣服再卖钱。那么,这里将丝绸比喻传感器采集到的信息,而运输工具相当于能够承载这些信息的载体,而河就是传输时用的网络,加工厂就是最终数据处理的中心。在这个过程中,船扮演者非常重要的角色。
各大厂商虽然形成了多种联盟或平台,但是依然争相抢夺对智能家居或者智能硬件的标准的指定。简单的讲,其类似于“码头”、“车站”、“运输公司”之间的关系,当你选择用船运输的时候,你就不需要上公路去跑。当然,事实上你可以选择多种运输方式同时运用,信息本身是不变的,关键是看哪种更方便、更经济。
而诸如电信、移动、联通等公司则更偏向于扮演“运河”或者“铁路”这样的角色,是用来承载运输用的“船”或“车”的。现在物联网的发展在一定程度上受限于网络的发展,铁路不多,运河不宽,车船的载重能力都决定着我们这张“网”的发展。
最后,我们在工厂加工“信息”,是对信息的处理和运用。这方面就是我们说的“互联网”或者“移动互联网”的应用。现在互联网的应用已经比较成熟,能为人们提供的服务业越来越丰富,大有“互联网 ”所有传统行业的尽头,但是基于物联网开发的应用将会在此基础上更进一步。
在物联网时代的网主要是边缘计算和云计算。现在提出边缘计算概念,是希望调动所有设备参与计算,让其自己通信和组织计算,而不必借助网络后台。就像你本来要把丝绸运去加工,但是你在运输途中遇见了一位识货的商人,他在途中就买下了你的货物直接给了你钱,这样就省去了很多麻烦;或者你突然发现你的小伙伴手艺不错,直接就可以把丝绸做成衣服了。当然,这里面其实更复杂,实现起来还有很远的路要走。举个例子,你并不知道把你拦下来的人是想买你货的商人,还是拦路的强盗或者只是一阵泥石流。
然后就是云计算了,这里做个简单的类比。你的丝绸送到码头就有人帮你打包了,你不必费神在运河另一端去建立丝绸加工厂。他们把丝绸送到了专门集中加工丝绸的地方,把大家的丝绸集中做成衣服,再送到各自指定的位置。当然,他们更多是建立产业园,除了加工丝绸,也会做一些棉布、牛仔或者化纤产品。
在物联网发展初级阶段,有赖于感知技术的发展,对物联网的理解重点在于将真实存在的物品信息化;随着人们理解的加深,事件也被作为信息化的对象,比如购买、借款等行为,而这里采用的信息技术更多偏向于传统互联网的采集方式;再往后,一些人提出加工流程、知识产权等没有具体形态的信息,也可以被当作实物一样进行处理和管控,这即是对“物”的定义进行了扩充,将任何可以控制和采集信息的对象都纳入广义的“物”的范畴。
我们以往的应用多半是在手机上,以APP的方式为人们提供各种服务,而未来的应用将依托于“物”给我们自动提供。
互联网信息传输有两个特点:一是信息产生的主动性,我们的需求是由我们主动提供给网络服务商的,服务商无法提前知晓或预判;而是信息上传的主动性,我们通过各类网站、APP和客户端向这些服务供应商提供自己的需求信息。
而对物联网而言,这些信息的产生和传输很大程度上是主动的,人将更少地参与到信息的采集和分析,大量不必要亲自关注的信息交给设备和网络去处理,从而能够将人从信息爆炸的困局中解脱出来。
物与物之间能交流,会通信是物联网的重要特征,这个过程应该不再有人参与其中。这是物联网未来的思维模式,由于信息传输通道的碎片化和多样化,新的商业模式将在此基础上产生。举个例子,物联网发展到一定阶段将实现由用户到制造商的逆袭定制,这是智能制造技术和供应链发展的一大方向,大规模定制意味着更贴近用户需求,而且可以根据市场反应实时调整产品策略。
传感器是整个物联网系统工作的基础,正是因为有了传感器,物联网系统才有内容传递给“大脑”。比如手机GPS随时能够感应你的地理位置,就是因为手机里面有位置传感器,手机能够根据你使用的方向切换横屏竖屏是因为含有重力传感器,苹果手表能测心率是因为有光电传感器,甚至楼道里的声控灯很多都是因为含有光传感器,它们能让灯在光照充足的情况下不受声控。
传感器网络是物联网最基础、最底层的部分,是一切物联网上层应用实现的基础。未来的空调和温控器等设备一定装有温度传感器,而电灯等照明系统一定是有光传感器,同时门窗等地方有红外传感器,而我们随身携带的手机、手环等穿戴设备则集成了更多传感器。
五花八门的传感器可以采集关于你的各种各样的信息,它知道你每天睡眠时间的长短,知道你的体温以及每天的运动量,甚至是你每天吃什么,口味偏好是什么,喜欢什么款式的衣服......如果说互联网时代,你还可以选择隐瞒的话,那么在物联网时代,你可能无处遁形。
以传感器网络为基础建立起来的数据世界,将基本上和现实世界的物体与虚拟世界的数据一一对应,而现实世界里面看不到、摸不着的许多量将在这个世界被一一抽出来进行分析和应用,再通过网络反过来操控现实世界的设备和仪器。最后达到的结果就是,每个人、每台机器都被构建基准的数据模型,并且事务和流程将变得可处理、可操控,从而使现实世界和网络世界完全合为一体。
构成智能家居产品的三个要素,俗称“铁人三项”:硬件 云 APP。APP的存在让我们把使用智能家居当成一种“操作”和“控制”。
手机并不是智能家居的完美遥控器,未来智能家居的中心也不会是手机,只有“砍掉”手机中的APP,智能家居才能脱离被动控制的状态,从而实现自己控制自己。
智能家居不应再痴迷手机中心化的思维,抛弃“铁人三项”,专攻两项:硬件 云。
如果将人的控制和设备智能的自动控制简化为简单的模型,人的控制随着时间推移将越来越少,最终达到某种平衡。我们要做的是让用户关心可控制设备更少,实现的功能更加贴合用户的心意,这才是真正的智能。
在物联网的大背景下,德国率先提出“工业4.0”,引发制造新浪潮席卷全球;中国的战略就是“中国制造2025”,发展智能制造;而美国则以通用电气为主导,退出“工业互联网”的概念。
智能制造将实现的是C2B或C2M的商务模式,实现产品的定制化生产,这两个概念大概是指我们的用户直接对工厂下单。
这里面需要很多技术的融合才能实现,主要是M2M技术,运用一些技术手段,实现机器与机器之间、机器与产品之间的互相通信。加上一些模块化的方法,就能在同一产品线上同时为不同用户生产定制产品,既提高了效率,又满足了客户个性化的需求。
再者是3D打印,这一项技术是将一些建立好的数学模型,用某些材料直接打印出来。目前已经取得了很多成果,从衣服、事物、楼房、跑车到玩具、枪械乃至飞机引擎都被打印了出来,科学家也正探索器官打印的方法,甚至运用更高级的“4D打印”技术探索癌症的治疗方法。
目前在家电和汽车行业内,如海尔、大众等公司已经向用户提供部分定制化服务,产品都是按用户定制的结果直接出厂。除此之外,定制化生产比较成熟的是服装行业和饰品行业,已出具规模。
要实现用户到厂商的生产模式,至少要迈过两个坎。
一是用户缺乏设计能力,也缺乏对产品生产的认知。目前比较实用的做法是运用模块化的方法,将产品可定制的模块提供给用户进行选择,比如冰箱的尺寸、颜色,汽车的座椅、内饰等。或者是运用设计师资源,比如珠宝定制可由用户直接与设计师沟通,再由3D打印建模进行生产。
二是定制个性产品的附加价值问题。由于定制不一定是用户必须选择的一种购买方式,如果定制服务在价格中占比过大,对用户而言还不如购买批量制造的工业品。这就要求定制品的制造成本压低,甚至压到比批量产品更低。如果在几乎不提升价格的前提下,将定制作为提升产品价值的手段,那么在与市场同类产品的竞争中将具有巨大优势。
车联网的一个重要基础是智能汽车,这种汽车不但可实现无人驾驶,同时与道路设施、其他交通工具及行人通信,还能结合内置地图导航自动规划出行线路。
从长远来看,由于车能够与车、基础设施、人、城市都进行通信,车联网最终会形成高效有序的智能系统。这个系统内所有的相关信息都能够及时被控制中心处理好,而公共交通也将会更加发达。
早上起床,根据我们的习惯,在感应到我们已经睡醒的时候,家里的灯光系统就开始为我们提供照明。同时,根据其他家人的睡眠状态,照明系统会把光照控制在合理的范围内。如果你感到想喝点东西,一杯牛奶或者茶已经由家用服务机器人为你带到身边了。在这些过程中你并不需要开门或者开灯,你甚至很难感觉到它们的存在。而不是像现在这样,受限于各种条件,你最多的选择还是用开关或掏出手机去控制。
起床后先醒醒脑,于是你去到盥洗室,照照镜子,刷刷牙。如果你关心新闻,根据你的喜好,在镜子上会有新闻显示,或者由机器人为你朗读。如果还有你的某个朋友或者同事昨晚发来的邮件,智能系统会根据这件事情的紧急情况和这位来信者和你的亲密程度选择一种你最喜欢的方式告诉你。或者你朋友会在这个时候跟你打招呼,于是你可以和他闲聊几句再开始吃早餐。
在之前的几分钟你大概也想清楚了早餐要吃什么,机器人会根据你的习惯提前准备好早餐。如果你经常换口味,它也会先问你有什么想法,再开始让家里的餐饮系统准备早餐。
一边用早餐,一边和家人聊会儿天,接下来就该出门了。机器人已经根据你的日程准备好了你需要携带的东西,并会根据你的习惯,提示你某些特殊的日程安排(如果你比较健忘或者马虎的话)。
出门之后,你的车已经在楼下停好了。当然,这辆车或许是你自己的,或许是别人的,或许是辆公共汽车,反正已经不太重要了,因为它已经知道你将去哪里,并由城市统一的智能交通系统规划好了最快到达的路线。当然,你可能没有驾照,这时候完全不用担心,因为这辆车很可能是无人驾驶的。事实上,正常情况下这辆车自动驾驶撞到行人的概率比你驾驶要低很多。
和车上的朋友闲聊几句,或者通过视频和孩子们聊会儿天,或者看看今天的工作计划,差不多就到目的地了。
如果你是去一个陌生的地方,也完全不用担心,因为增强现实技术将在这个时候帮你解决问题。这项技术类似于现在的谷歌眼镜,你将直接在地上“看到”方向指示,也可以随时调出地图来参考,而周围的其他人都看不到这些。
如果你最近的健康数据表现不太好,有可能你今天是约见一位医生。通过对你平时各项健康指标的监控,你的人工智能管家已经发现了一些小问题,所以告诉你需要去看医生了。在你同意之后,医生那边提前已经得到你的相关数据,并与你预约了时间进行现场的诊断。这种体验与我们现在看病很多时候只有病发才知道,还需要提前找医生预约时间完全是反过来的。
医生或许给你开了一些药,如果你不方便的话,也完全不用把它们带在身上。因为城市的物流系统已经十分发达了,这些药通过无人机或者其他方式将会直接被送到你家,而你家的控制中心会自动接收它们。
你怎么付款呢?因为在城市的经济消费系统里面,你的基本信息都被录入了,所以你要做的只不过是确认一下身份,用指纹或者虹膜甚至只是刷一下脸就能得到确认(当然,很有可能因为你的身份很快能被城市的管理系统确认,所以你什么都不用做,只要确认下药价是不是令你满意)。
离开医院后,你可能该继续去公司上班了。没人会为你的迟到感到奇怪,老板也不会因此而则问你。因为你的特殊情况在你的授权之下,已经由你家的智能管家告诉公司,并征得了你老板的同意。而一些得知消息的同事或许还会过来关心你一下,送你点小礼物,祝你身体无恙或早日康复。
对于医疗保险,你也完全不用麻烦行政、人事和财务的同事,得益于城市公共服务的建设,你的这些情况医保中心早已收到并进行了相关处理。
结束了工作之后,你感到自己需要多锻炼身体才行,于是你决定不乘车,改用步行回家。得知这一情况后,本来给你预约的车也将取消来接你的行程。
回到家之后,你的孩子正在做老师建议的课外作业。如果你足够关心的话,你大致也知道这将是什么内容,从而可以帮助孩子更好地学习。此外,孩子的老师可能会与你沟通,讲一下你的孩子最近在学校的状况,并给你一些建议。
和孩子一起学习完之后,你决定休息会,看看电视。与家人在看什么节目的问题上发生分歧该怎么办呢?事实上,完全不会出现“抢电视”这种局面。得益于之前我们提到的增强现实技术,你们可以各看各的电视,而不会彼此干扰。
这时候,你的智能管家可能会向你确认家里的水电气网等能源的使用情况,如果没有问题,就要向提供这些服务的公司付款了。事实上,你不用担心会发生什么问题,因为城市的这些基础设施都是智能抄表了,其数据相对精确并具有较强的实时性。
休息好了,差不多该睡觉了。在这之前,家里的水电系统会根据你的指令或习惯烧好水,在这之后就是舒舒服服地睡一觉,养好精神,为新的一天做好准备。