智慧物聯現代信息技術創新的大融合

孫景峰 章雪晴

摘 要：早期的物聯網概念偏重于物聯，重點技術傾向于如何獲取物的數據。隨著現代信息技術的創新，物聯網最終的目標是智慧物聯，這已經不單單是物物相連的問題，而是智慧的生態融合，是生物、自然、思想的融合。智慧物聯網是人、物、云的融合，并且這三者是一個整體，體現了認知、交互、智能、存儲、思考、分析、學習等能力的融合。與人、物、云相關的技術創新將推動智慧物聯網愿景的實現，同時也是支撐智慧物聯網場景落地的基礎。其中人工智能、機器學習、可見光通信、邊緣計算、區塊鏈服務架構、知識圖譜等創新技術在智慧物聯網中的應用更為突出，也將會成為物聯網智慧化的體現。

關鍵詞：物聯網;智慧物聯;人工智能;人臉識別;語音識別;可見光通信;邊緣計算;區塊鏈;知識圖譜

中圖分類號：TP14文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2020）10-00-02

0 引 言

物聯網的概念于1999年提出，是結合物品編碼、RFID和互聯網技術的解決方案。當時，基于互聯網、RFID技術、EPC標準，在計算機互聯網的基礎上，利用射頻識別技術、無線數據通信技術等，構造了一個實現全球物品信息實時共享的實物互聯網“Internet of Things”（物聯網），這也是在2003年掀起第一輪國內物聯網熱潮的基礎。后期，隨著移動網絡和智能手機的發展，越來越多的前端智能設備或傳感設備接入網絡，共享數據[1-3]。

物聯網經過多年的發展一直沒有顛覆性的改變，主要是受到了很多限制。首先，前端的設備不具備算力，即使接入網絡也僅僅是一個簡單的數據采集點。其次，物聯網的穩定性，時延以及大數據的應用問題。最后，安全性的解決方案及標準化問題。而物聯網最終的進化目標是智慧物聯，這已經不單單是物物相連的問題，而是智慧的生態融合，是生物、自然、思想的融合。人類現代信息技術創新的硬件、軟件、網絡以及數據將會成為生態系統中的一個重要組成部分[4-6]。

1 什么是智慧物聯

“智慧”一詞出自《墨子·尚賢中》：“若此之使治國家，則此使不智慧者治國家也，國家之亂，既可得而知己。”在生物體中，智慧體現了神經器官的高級能力，包括感知、知識、記憶、理解、聯想、邏輯、包容等。智慧是生命所具有的基于生理和心理器官的一種高級創造思維能力，包含對自然與人文的感知、記憶、理解、分析、判斷、升華等所有能力。智與慧的融合，慧表達智力器官的綜合終極功能，與“形而上之道”有異曲同工之處;智則謂“形而下之器”，是生命的一部分技能。

而在智慧物聯生態中，智慧是由智力系統、知識系統、方法與技能系統、非智力系統、觀念與思想系統、審美與評價系統等多個子系統構成的復雜體系蘊育出的能力。包括遺傳智慧與獲得智慧、生理機能與心理機能、直觀與思維、意向與認識、情感與理性、道德與美感、智力與非智力、顯意識與潛意識、已具有的智慧與智慧潛能等眾多要素[7-8]。

以上闡述了什么是智慧，智慧與智能的區別，那么智慧物聯網與傳統智能物聯網的區別在于：智慧物聯網是人、物、云的融合，并且這三者是一個整體，體現了認知、交互、智能、存儲、思考、分析、學習等能力的融合。而傳統的智能系統僅僅是對一種技能的自動化實現，它缺失的是認知、思考、分析、學習等心智所能達到的能力。所以，智慧物聯網就是由人的需求和心智，物的智能，以及云的聯通來組成的生態網絡。人既是這個生態的一部分，又是這個生態的服務對象。

2 智慧物聯的技術創新

2.1 智慧物聯之于人

智慧物聯是人類智慧的結晶，為人類提供便利和高效的服務。所以，最重要的兩個核心技術創新點為：

（1）人員唯一身份的識別，如人臉識別、聲紋識別、行為識別等這些都屬于技術創新;

（2）信息的交互，如語音識別交互、可穿戴設備交互等這些亦屬于技術創新。

2.1.1 人臉識別技術創新

人臉識別技術是熱門的計算機技術研究領域，包括人臉定位檢測、活體識別、1∶1特征值比對、1∶N特征值檢索。

目前人工神經網絡方法是人臉識別的最優方案，人工神經網絡是一種非線性動力學系統，具有良好的自組織、自適應能力。想要對人臉識別的許多規律或規則進行顯性描述非常困難，而神經網絡方法則可以通過學習的過程獲得對這些規律或規則的隱性表達，適應性更強，識別速度和準確度都更高。但是，神經網絡方法需要海量的訓練數據和測試數據進行學習。

2.1.2 自然語言處理技術創新

自然語言處理（Natural Language Processing，NLP）是人工智能中較為困難的問題之一。如果要理解自然語言，需要學習掌握廣泛的知識以及運用知識的能力，如何向人腦那樣“理解”問題，將成為智慧物聯生態中人物交互的關鍵技術。

NLP是一種高效的人機交互方式，具體技術范疇有語音識別、語音合成等。NLP運用推測學、機率、統計方法解決問題。統計自然語言處理技術隸屬于人工智能機器學習領域。

2.2 智慧物聯之于物

智慧物聯中的物不僅是智能的，而且應該具備認知的能力，也就是所謂的邊緣化轉移，讓前端的設備具備更強的能力，而這些能力包括組網交互能力、高性能計算能力、安全能力。有意義的技術創新都源于這些能力的提高。

2.2.1 可見光通信技術創新

LED智慧照明信息網與PLC有著天然的密切關系，無電磁干擾的同時具有天生的精確定位能力。可利用廣泛覆蓋的照明網，與PLC相結合，將“照明”的均勻覆蓋轉化為信息網的均勻覆蓋。

目前，可見光通信標準正處于討論制定階段。室內智慧照明燈聯網指的是照明網、電力網、信息網三網合一，需進行感知層、網絡層、應用層三個層面的融合。

2.2.2 邊緣計算技術創新

邊緣計算是在靠近物或數據源頭的網絡邊緣側，融合網絡、計算、存儲、應用核心能力的分布式架構，就近提供邊緣智能服務，滿足行業數字化在敏捷聯接、實時業務、數據優化、應用智能、安全與隱私保護 等方面的關鍵需求。它可以作為聯接物理和數字世界的橋梁，使能智能資產、智能網關、智能系統和智能服務。

邊緣技術并非一種技術，而是一種架構模式。在邊緣計算中，機器視覺及量子計算將會成為核心技術創新。廣義的機器視覺是機器模擬人的視覺及其相關神經系統的功能，包括看、思考、理解、判斷、動作。狹義的機器視覺是攝像機在部分領域的精細化應用，通過視頻檢測及視頻識別來輔助管理和生產。也就是說，技術創新要實現在攝像機的前端去進行看、思考、理解、判斷、動作這些功能。那么針對思考、理解、判斷等能力，需要強大的算力支撐，而量子計算是最好的解決方案。

2.3 智慧物聯之于云

2.3.1 區塊鏈在智慧物聯中的技術創新

在智慧物聯的數字世界中，區塊鏈是一種變革力量。簡而言之，區塊鏈是一種共享的分布式賬本，它能夠以更安全、更開放的形式完成數據記錄、認證等業務，并且具有很好的防篡改功能，對所有的交易過程進行跟蹤。在智慧物聯中，交易的涵蓋面更廣泛，所有人與物，人與人，物與物間的數據交互都稱之為交易。區塊鏈的核心技術點包括如下幾方面。

（1）共識。要使一項交易有效，所有參與者必須就其有效性達成一致。

（2）分布式一致性。分布式部署時海量設備的數據管理及應用的關鍵部分，而分布式一致性又是其中的核心技術。

（3）溯源。針對傳遞性物料的管理，所有權隨著時間發生的變化可以被開放查詢。

2.3.2 知識圖譜在智慧物聯中的技術創新

在智慧物聯生態體系中，知識大數據是基礎，基于大數據的知識圖譜通過將應用數學、圖形學、信息可視化技術等學科的理論與方法相結合，利用可視化圖譜形象地展示智慧物聯生態體系。它能為智慧物聯的發展提供有價值的參考。

3 結 語

總的來說，物聯網經過多年的發展，已經從“信息化”“智能化”過渡到了“智慧化”。物聯網的“智慧化”代表著其融入了更多的與人相應的感知、記憶、理解、分析、判斷等功能，代表著物聯網的升華。而這些體現智慧的功能都是由各個領域的技術創新所支撐的。所以說，智慧物聯是現代技術創新的大融合。

參考文獻

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