智慧地球

李芫慶

摘 要 自IBM于2008年提出“智慧地球”概念以來，該詞迅速席卷全球，受到幾乎各國尤其是發達國家的普遍重視。本文主要針對“智慧地球”中涉及的關鍵技術和“智慧地球”在采煤業中的應用以及“智慧地球”中需要考慮的安全問題進行了分析闡述。

關鍵詞 智慧地球 物聯網 云計算

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A

1 “智慧地球”的提出

2008年11月，IBM提出了“智慧地球”概念。智慧地球也稱為智能地球，就是把感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成所謂“物聯網”，然后將“物聯網”與現有的互聯網整合起來，實現人類社會與物理系統的整合。智慧地球=互聯網+物聯網。次年美國總統奧巴馬公開肯定IBM“智慧地球”思路。隨后“智慧地球”得到了世界各國的普遍認同，并將其提升到國家戰略的高度，大力發展與其相關的技術，以此來提升國家的綜合實力。中國提出了相對于“智慧地球”的“智慧中國”的概念，溫總理又強調要大力發展與“智慧中國”相聯系的傳感器技術，以此來振興綜合國力。

2 “智慧地球”中涉及的關鍵新興技術

通過對“智慧地球”概念的分析，“智慧地球”涉及信息感知、傳輸及處理三個過程。感知需要物聯網技術，傳輸主要依靠互聯網技術，而處理需要云計算等技術。而互聯網作為一種較為成熟的技術，故下面不對其進行分析闡述。

2.1物聯網技術

物聯網（Internet of Things）即物物相連的網絡。物聯網作為信息的采集者，所以它在“智慧地球”中所起到的作用可謂舉足輕重。一旦采集的信息不準確，一切都成了空談。在物聯網中起主要作用的又是由傳感器節點組成的傳感網。傳感網是一種大規模網絡，由大量的節點組成，這主要是為了保證采集信息的準確性。它是自組織網絡，為了適應網絡拓撲結構（節點之間的網絡結構）的動態變化。它是多跳路由的網絡，解決了節點遠距離無法通信的問題。它是以數據為中心的網絡，只關注采集到的信息而不會關心它是由哪個節點而采集。它是應用相關的網絡，針對每一個具體應用來研究傳感器網絡技術。

傳感網受其節點的以下限制，這會大大降低了傳感網的運行效率。節點的能量有有限，對網絡的生存周期提出了嚴峻挑戰。節點的計算和存儲能力有限。如何利用有限的計算和存儲資源來完成諸多協同任務成為傳感器網絡設計的挑戰。

此外，物聯網中還要一種關鍵技術叫RFID。RFID是讓物體開口說話的技術即射頻識別，俗稱電子標簽。它可以快速讀寫，長期跟蹤管理，被認為是本世紀最有發展希望的一種技術。RFID通過無線射頻（低頻、高頻、超高頻與微波）進行非接觸雙向數據通信對目標加以識別。

2.2云計算技術

云計算以應用為目的，通過網絡將大量的軟硬件按一定的結構體系相連接，根據應用需求的變化不斷地調整結構體系，從而建立一個內耗最小，功效最大的虛擬資源服務中心。云計算是一種商業化的應用。云計算具有超大規模（云具有相當規模）、虛擬化（云不是固定的有形實體）、高可靠性、通用性（不針對特定的應用）、高可擴展性（云的規模可以動態伸縮）、按需服務（云按需購買使用）與廉價的特點。同時它還是一個極其復雜的系統，是一種跨學科技術。

3 “智慧地球”中的安全問題

信息的安全問題是一個古老的話題，很早人們就注重對信息的保密，如凱撒密碼。“智慧地球”作為一把雙刃劍，有利亦有弊，既可能極大地改變人們的生活方式，給人們帶來便利，但是，如果安全問題得不到解決，反作用亦是極大的。因此，信息安全問題成為“智慧地球”應用中的重中之重。

由于物聯網由大量的傳感節點組成，采集的信息量將是極其龐大的，而且涉及到生活、政治、經濟和軍事等各個方面，這就使得我們不得不考慮這些信息的安全問題。一旦信息被泄露，造成的后果將是不可估量的，難以彌補，影響人們生活的各個方面，甚至危害國家安全，帶來不可補救的問題。此外，聯系到中國信息行業發展的現狀，由于中國各方面的技術還不夠成熟，未能達到與我國國情相匹配的水平，仍然有待突破。在這種狀況下，若仍然不斷地依靠IBM來進行“智慧中國”的構造，中國就很可能處于外國的監視中，使自己陷入被動狀態，十分不利于我國的進一步發展。

對信息的安全處理，可以使用業務認證機制、加密機制身份識別技術（電子ID身份識別技術和基于生物特征識別技術）、密鑰管理技術（對稱與非對稱）、消息鑒別和數字簽名等技術。

中國既要依靠IBM的幫助，又不能完全依靠IBM的幫助，加緊對“智慧地球”中核心技術的突破，打破依賴進口的被動局面，加快構建“智慧中國”的步伐，是我國躋身于世界的前列。

4 “智慧地球”的前景

盡管各國將“智慧地球”上升到一種戰略高度，投入大量的人力、物力、財力去攻克它，但是“智慧地球”現在還處于起步階段，各方面的核心技術還需要不斷地突破，信息的安全問題也未能得到解決，世界各國基本上是先從一個其中領域（如智慧城市）發展，然后逐步擴展到其他領域。相信隨著人們對“智慧地球”理解的加深，科學技術的進一步發展，核心技術的不斷突破，信息安全問題的進一步解決，“智慧地球”將真正地造福人類，真到使人們隨時隨地獲取所要的信息，使物理世界與信息世界相統一。

參考文獻

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