智能物聯網技術分析與應用探討

樊玥彤

(天津市寶坻區第四中學，天津，301800)

0 引言

物聯網技術近些年得到了廣泛應用，借助物聯網實現“互聯網+”，實現人與物的互聯互通，實現資源的共享等。典型的有滴滴出行借助物聯網實現了車與車、車與人之間的連接，除此之外還有其他各種網絡平臺都可以認為是物聯網技術的應用代表[1]。但當前的物聯網技術還僅僅局限在功能的實現上，需要借助各種技術提升物聯網的應用層次，以便更好地服務于生產生活[2]。而人工智能技術作為智能智慧的代表，得到了人們的關注，可以想象，一旦將人工智能技術應用于物聯網實現智能物聯網，則會進一步推動物聯網技術向更高層的應用拓展。

本文立足于物聯網技術，分析人工智能在物聯網中的應用現狀，為物聯網的智能化的發展提供一定的參考。

1 基本技術概況

■1.1 物聯網技術

1.1.1 物聯網的定義

通俗的講，“物聯網”就是將物與物之間連接起來，英文名稱是Internet of things，簡稱IoT[1][3][4]。其最先起源于美國，由Ashton教授提出。最開始的想法是利用信息傳感技術，簽訂協議，利用特定的互聯網域名，將世界各地的物品連接起來。在現代信息技術中，物聯網是最基礎的部分，它主要具有兩方面的含義：一是利用互聯網，對其客戶端進行拓展，其次，物聯網的目的是實現物品同物品間的交流。目前，物聯網技術應用在農業、汽車、監控等各個領域中，為社會的進步發揮著關鍵作用。

1.1.2 物聯網關鍵技術

雖然物聯網涉及到的內容較廣，但其關鍵技術主要有3個層面，分別是應用層、網絡層、感知層[4][5]。其中，感知層是最基礎的層面，這一層中涵蓋的技術都相對成熟，例如無線技術、傳感技術等，這些技術已經應用到各個領域中來獲知物品的信息。在物聯網技術中，中間一層是網絡層，它起到信息傳遞的作用，主要將感知層獲取的信息傳遞給應用層，網絡層可以借助云技術、通信網等平臺，可選擇的通訊技術種類較多，比如PLC技術、移動通信技術、WIFI、藍牙等。物聯網技術最高層是應用層，在這層中含有多個協議，大部分是依據發布—訂閱機制，該機制在物聯網系統中應用廣泛，比如MQTT、AMQP、STOMP等協議均使用該機制。在物聯網信息處理中，應用層不僅僅是中心，也是用戶需求同物聯網相連的端口。整體來看，應用層發揮的作用是對數據進行加工、分析，從而有利于使用者進行科學決策。

■1.2 人工智能技術

1.2.1 人工智能的定義

人工智能屬于計算機科學，指的是借助處理器實現對人的智能的模擬，并將其服務于人們的生產生活[5]。因此，最根本的是對人類智能的研究，并探尋其本質，并將機器賦予類似于人的反應。目前，人工智能技術應用面較窄，多用于機器人等一類具有語音識別和圖像識別的領域。如圖1所示，人工智能的定義考慮到了基礎、應用和技術三方面。

圖1 人工智能分類

目前，人工智能的開發方式主要是以人為參考，其根據人的思維方式進行設計，并且技術水平日益成熟，得到了大面積的應用。比如在三層神經網絡中，主要包含輸入層、隱含層和輸出層，輸入層主要實現對數據的感知，隱含層實現對數據的深層次處理分析，輸出層則是對結果進行輸出表達。

1.2.2 人工智能的算法

人工智能算法主要由兩部分組成：深度學習和強化學習，深度學習就是多層人工神經網絡，如圖2所示，它包括了輸入層、隱含層、輸出層。輸入層就是機器的輸入數據，比如我們問它：“今天天氣怎么樣？”，而隱藏層就是對這句話的特征提取和分析的過程，機器會結合學習結果給予較為準確的輸出。

圖2 人工智能算法

強化學習相當于建立了一個機器與環境交互的過程。強化學習主要包括兩個部分，一個是Agent（即機器），一個是環境，Agent可以對借助對周圍環境的學習給予特定的動作執行。

2 物聯網中的人工智能技術分析[5][6]

■2.1 車聯網中的人工智能技術

智能駕駛是汽車的未來發展方向，其關鍵技術是利用車聯網實現車與車、車與環境之間的信息交換。其中，車聯網系統如圖3所示，該系統的基礎由車載移動互聯網、車內網等組成，依據數據交互標準，最終在行人、車、路三者之間形成信息交互，實現車輛行駛智能化。

圖3 車聯網系統

圖4 工業物聯網

通過分析可知，車聯網系統包括3個端口：

（1）端系統：該系統主要是智能傳感器部門，對汽車的形式狀態、周邊環境等信息進行收集。該系統不僅僅是使汽車具有網絡可信標識、IOV尋址等能力，也是車聯網的通信終端。

（2）管系統：車聯網的主要目標是實現車、網、人之間的信息互換，不同車輛之間相互組網，在異構網絡之間形成通信，確保其滿足網絡互通性、實時性等要求。

（3）云系統：車聯網中含有大量的數據，包括ITS、客運、貨運、汽車租賃、汽車保險、緊急救援、汽車制造商等多個方面。

■2.2 工業物聯網中的人工智能技術

自從德國率先喊出工業4.0后，相關技術也快速地跟進，包括工業物聯網、工業數據分析和工廠智能設備技術，其本質都是實現生產現場的自動化、智能化與智慧化。如圖4所示的是在部分現代化工廠使用的工業物聯網技術。

智能制造作為生產現場的更高級別要求，也給相關技術發展帶來了機遇，尤其是在人工智能與工業4.0的交叉發展，賦予了智能制造更加強大的生命力。借助技術明確分野自動化及智動化的差異，包括機器視覺、深度學習等利用算法分析為主的人工智能技術，已成為工業4.0未來發展的全新趨勢。這不僅讓生產現場自動化技術更為精準，也助推生產車間向無人工廠全面邁進。這主要得益于以下兩方面的應用。

其一：對工業物聯網來說，取得數據和分析數據是核心任務，而來自傳感器的數據點經過多個階段才能轉化為可操作的見解，工業物聯網平臺則包括可擴展的數據處理流程，能夠處理需要立即關注的實時數據和歷史數據。

其二：人工智能應用于制造業，可讓系統從生產大數據分析并找出規律，進而避免前面發生的錯誤，甚至做到提前預測，不僅可以提高產品質量，還可適時做出產線調整，為生產過程的優化提供有力措施。

■2.3 健康設備中的人工智能技術

在醫療領域中，越來越多的技術涉及到人工智能。比如說BOE，該公司將人工智能技術、顯示技術以及醫學相結合，打造信息化、智能化的醫學服務，從而實現智慧健康的目標。同時為方便對健康狀態的實時監測，部分健康設備也借助物聯網實現了相互連接，為深層次對人體健康狀態的觀察提供了技術基礎。有的智能健康設備實現了智能化管理，如對人體健康數據的可視化處理，并結合對數據的分析給予針對性的診斷意見，實現了與專家系統的連接，并借助人工智能技術確保診斷的準確與高效。

3 結論

物聯網的智能化技術下一階段的發展方向，在原有的實現互聯互通基礎之上，可以借助人工智能實現智能應用。本文主要結合物聯網概念以及車聯網、工業物聯網和健康設備物聯網中的人工智能技術應用狀況，分析了人工智能在物聯網的發展趨勢。除此之外，如手機的刷臉支付、小度語音導航等已經初步得到應用，這些技術不僅僅使我們的生活更加方便快捷，也促進了計算機科學的發展。人工智能技術往往處于互聯網科技中的領先位置，換句話說，人工智能的發展將影響著未來科技的走向。與此同時物聯網技術在連接所有的物的應用過程中將借助人工智能技術實現在眾多領域的突破，并將朝著智能物聯網方向發展，為人類技術進步提供技術基礎。