淺議信息技術的發展方向和物聯網的作用

◎ 上海迅圖數碼科技有限公司 閻晨

1.引言

20世紀中期計算機誕生首先把人類從大量繁瑣的計算中解脫出來，極大地推動了航空、航天、天氣預報、地震預測的等需要進行模型計算的行業的發展。隨著時間的推移，人類對于計算機的應用逐步深入，逐漸在工業控制中發揮重要的作用，如工廠自動化管理，程控交換機等的應用。隨著應用的普及，成本的降低，以蘋果電腦推出為契機，計算機開始走入尋常人家，再從單機到互聯網，出現了如微軟，谷歌等新興計算機應用提供商。人類對如何使用計算機，如何利用信息技術推進產業變革和生活方式演進有了越來越深的認識。本文將分兩個部分探討信息化為我們帶來的改變，第一部分分析從集成電路到計算機的普及以及網絡化為我們帶來的變化，第二部分探討隨著物聯網的應用，海量信息會為我們帶來的改變。面對著海量的、繁雜的數據，我們心中經常充斥著方向和目標的疑問，而從過去中尋找重點和脈絡至關重要，它將有助于我們發現規律，明確方向，把握未來研究及應用的主線。最后我們將對全文進行總結。

2.從晶體管到互聯網

從貝爾實驗室發明晶體管開始，人類社會就走上了電子化、信息化的“不歸路”。隨著晶體管集成電路技術的逐漸成熟，接下來的20～30年間，民用領域中收音機、電視機得到了普及。從20世紀60年代硅谷出現第一家集成電路公司——仙童科技，到70年代INTEL、AMD、德州儀器半導體公司等突破大規模及超大規模集成電路技術公司，這些企業的興起為IT業奠定了運算電路基礎。到了20世紀80年代，以蘋果、IBM為代表的PC個人電腦為信息應用個人化提供了可能。同時建立了PC硬件結構基礎。在系統硬件應用成熟后，提供人機交互的操作系統進入了發展的快車道，UNIX、DOS、WINDOWS、LINUX等操作系統為各類應用提供了個性化應用界面。最引人注目的就是微軟輝煌的10年。伴隨著電子業、通訊業和IT業同一時期的成熟，各種IT服務業成本的降低，IT業的應用從單機走向網絡化成為了可能。從Yahoo到Google的發展歷程使公眾的各類應用有了網絡基礎。Google為大家展示了信息收集的功能，信息整理（亦即搜索引擎技術）帶來了的商業模式的變革、社會交往方式的變革等等。

仔細回顧過去，大家可以發現很有意思的規律，基本每10年電子信息產業領域都有階段性的最具創新的變化改變著人類社會。每個階段都會崛起一家有代表性的公司成為技術引領者和財富創造者。

這個規律既建立在摩爾定律的基礎上，也建立在人造智慧的發展方向的征程上，從某種意義上來說，這個路程剛剛開始。那么未來10～20年我們將要以什么事情為核心呢？

圖1.信息服務業發展

3.信息改變未來

沿著過去數十年發展的脈絡（圖1）我們可以看到，基本上每10年人類就要在電子信息服務業上有一個重大的突破。從基于超大規模集成電路應用、PC個人電腦開放體系結構到計算機操作系統，互聯網帶來信息的聚合、整理和查詢。隨著PC全面普及，互聯網接入全面普及，個人移動通信的全面覆蓋，個人移動終端智能化和物聯網應用的開展，人類信息的聚合呈現高速的增長態勢。信息的收集從點到線再到面，在不遠的將來，立體化數據（數據的時間標記，空間位置標記）的收集會為信息的深度分析、挖掘應用提供了可能。我們預測未來10年人類將從信息的簡單收集整理，開始嘗試行為分析的工作。通過大量收集各類數據，從量變到質變使得分析人和物的行為過程和行為結果成為可能。依據行為分析的結果判斷行為的影響，并逐漸通過行為分析和行為規律的積淀，構建行為規律模型。例如，在大城市中為出租汽車安裝車載導航定位設備，經過統計分析可以得出不同時段、不同路段的擁塞程度，為城市交通的智能化管理提供了一手實時數據，使車輛的智能化的導航成為可能。

當行為分析成熟之后，在下一個階段，信息產業的核心將指向行為預測的領域，并逐漸在人工智能上有所突破。信息技術的終極目標是人工智能（簡單環境行為預測），從初級人工智能逐漸邁向高級人工智能（復雜環境行為預測），直至可以實現人造信息系統具備聯想、認知、情感能力！這個過程值得我們為之持續奮斗下去。

回到當下，如何開展行為分析應用呢？記得有句名言：“沒有錯誤的判斷，只有不完整的信息！”這句話明確地指出了行為分析的根本，就是對被分析事物完整、準確、及時、量化的信息收集，在有了完整詳細的信息基礎上，人們才能構建被分析事物的信息圖像和信息軌跡，具備分析其行為的基礎。在長期有效的行為收集和分析的基礎上，才有可能積累并構建事物的行為模型，開始進行行為預測的努力。這個工作正是現在最熱議的物聯網的應用發展所提供的，所以說物聯網就是滿足行為分析的技術及應用的物質基礎，物聯網的發展將通過建立信息感知網絡能夠為社會化行為分析做充分的準備。

4.物聯網的核心技術

未來信息業的發展有以下幾個重點：包括信息的采集、信息的傳輸、信息的處理、信息的展現（交互）。信息的采集指的是通過各種傳感裝置將被分析事物的各方面信息進行量化識別，這些量化的信息器包括時間、位置、速度、體積、身份、重量、姿態、壓力、溫度、電壓、電流、流量、流速、密度、含量、視頻、氣味等等，不勝枚舉。這些傳感器分別或組合實現對被分析事物進行身份、位置、狀態的識別，有了準確的信息輸入才有行為分析的可靠數據基礎，所以數據采集是行為分析的基礎工作，物聯網正是以構建數據采集基礎工作為方向和目標的。信息的采集的核心是傳感器，而對于傳感器技術的發展要求是“兩高、兩低、一微型”，即微型化、高靈敏、高效率、低功耗、低成本，只有逐漸滿足以上幾點，才有可能構建實用的傳感應用環境，比如現在比較通用的位置和時間傳感器GPS，就還存在進一步提高靈敏度，提高精度，降低功耗等問題，否則在使用中依然有瓶頸的制約。

在信息識別采集的基礎上需要將采集到的信息準確快速地傳輸到數據處理中心，進行數據分類，存儲，分析等處理。這個傳輸的過程主要依靠現在廣泛分布和應用的有線和無線數據網絡，比如2G、3G及PSTN程控交換網、專有數據通訊網等等。但未來能支持廣泛布置的采集傳感網需要的通訊技術還包括Zeg-Bee、WIFII、WIMAX、4G等等。對未來數據傳輸的要求是：高速、實時、寬帶、廣覆蓋及保密安全。

信息數據的處理是指海量傳感采集數據通過數據傳輸網發送到數據處理中心。數據處理中心需要完成數據接收、數據轉換、數據分類、數據存儲、數據識別、數據加工等工作。這其中有幾個關鍵的難點在物聯網實用化的過程中將逐漸顯現出來。一是數據量的幾何膨脹。數據采集發展到物聯網階段，數據采樣方式將發生變化：由人工采集變為信息化設備自動采集，由低密度采集變為高密度采集，由局部采集邁向全時空、全方位、全過程采集，包括行為觸發和海量頻率觸發采集，這樣采集的數據量將要比原有信息系統處理的數據量增加幾個數量級。面對如此海量實時數據的傳輸、分類、存儲、處理，其所需要的能力是以前的信息化系統所不能比擬的，這意味著我們需要處理遠多于以前百倍千倍以上的數據量。二是數據處理的實效性要求更高，在實際應用中我們需要大量的信息處理和決策判斷，需要具備實時反饋的閉環能力，即要求在事物發展過程中及時的分析、判斷、交互、決策、控制，我們將需要全面提升信息處理的速度，滿足實時性的要求。未來信息分析應用系統必將是原有工業實時控制軟件和靜態業務管理軟件的融合。三是信息分析的算法要實現綜合能力。即由以前的事物流程建模分析，構建物體虛擬化仿真綜合建模，要分析的物體將在信息系統中構建虛擬實體，各種采集量的輸入不再由流程結構分析處理，而由各個信息物體模型細胞消化處理。我們需要為各個行業和應用構建虛擬實體細胞模型，構建可支持實時應用的有效分析算法。綜上所述，原有單一的關系型數據庫將不能有效的完成系統內數據的應用支持，未來的系統將是綜合實時數據庫、關系數據庫、挖掘數據庫、模型分析庫等數據庫和數據倉庫的技術，建立數據采集、數據分析、數據挖掘一體化的數據處理應用支持體系，才能有效支持行為分析的系統需要。

信息的展現（交互）是指將信息有效的通過圖形化的方式投射到人機交互平臺上，使得行為分析系統能和操作者、決策者實時的進行信息的互動。信息的展現（交互）到目前為止在物聯網應用領域還沒有得到應有的重視，但其實它是極其重要的一環，因為在可以預見的時間段內我們所有的信息化系統都還是不具備完全自主意識的智能系統，那么就一定需要系統和人員的有效和及時交互才可以構建信息系統的持續工作方式。這個圖形化的過程包括2維和3維的多種方式，要具備精準虛擬表現能力、實時化的響應效率；另外最重要的是要能實現一點更新，多點同步，即信息數據更新后，在辦公室里用桌面系統的人和在現場工作的用移動平臺的人看到一樣的圖形和數據，具有相同的公共工作語境，方便工作的交流和決策。在信息的交互展現方面是未來最具變化和炫目的發展領域，包括OLED顯示技術、激光全息技術、神經系統成像技術等。

綜前所述，要構建的行為分析應用的基礎其實就是物聯網的廣泛應用，即包括信息采集、信息傳輸、信息處理、信息展現的物聯網應用體系，而未來發展為信息采集云、信息傳輸云、信息處理云、信息展現云的云應用技術實現物理網應用的實用化和社會化。

5.總結

大家可以發現在電子信息業發展的過程中，基本上每10年電子信息產業領域都有這階段性的最具創新的變化改變著人類社會。從半導體集成電路到計算機，從硬件到軟件，從單機到互聯網應用，每10年人類都會跨出一大步。筆者預測，在未來的20年，人類在電子信息業的發展將走向行為分析，行為預測。為了能夠做好行為分析和預測，我們需要關注信息采集設備的發展，通信網絡的能力，數據分析處理體系的建設以及信息展示的發展。

從歷史上看，每個階段的國家工業化崛起都是由某一工業革命帶來的，如英國的工業化崛起代表是蒸汽機時代，德國的工業化基礎是內燃機，美國是在電氣化革命下實現工業化實力的超越，日本的工業化崛起在個體信息工業化產品（即在工業產品加裝自主控制回路如冰箱、洗衣機等）中體現，而我國剛好遇到一個歷史機遇——群體信息工業化產品時代的到來，群體信息工業化產品就是指在個體工業化產品的基礎上通過通訊技術和工業產品群服務的結合，這樣獨立的工業產品就形成了群體感知、群體服務、群體控制的工業產品服務系統。在這個系統中對于工業產品的自主控制的要求會相對于個體信息工業化產品有所降低，質量要求也因為群體信息工業化產品的在線監控和狀態檢修而有所降低，這些特點都剛好彌補和利用了中國作為世界總裝工廠生產當前工業化產品的特點。所以中國的工業化進程將從物聯網的發展中獲得巨大的收益，是我們國家工業化崛起的歷史機遇！