物聯網發展的現狀、面臨挑戰與未來趨勢

摘 要：物聯網（IoT）作為全球數字化轉型的重要驅動力，經歷了從傳感器技術到5G與人工智能深度融合的發展歷程，已廣泛應用于多個領域。盡管其應用場景不斷擴展，但仍在標準化、隱私保護、網絡覆蓋等方面存在不足。本文簡要回顧了物聯網的發展歷程，總結了其當前面臨的主要挑戰，并重點探討了未來物聯網智能化、安全化和綠色化轉型發展的趨勢，旨在為相關技術研究與產業發展提供參考方向。

關鍵詞：物聯網；人工智能；標準化；信息安全；綠色轉型

物聯網（IoT）作為信息技術領域的一個重要分支，自20世紀90年代以來逐步興起，經歷了多次技術突破和產業化進程。從早期的傳感器技術應用，到5G和人工智能（AI）的深度融合，物聯網正在成為全球數字化轉型的重要驅動力。盡管物聯網已經取得了顯著的發展，但其實際應用過程中依然面臨一系列挑戰，包括標準化缺失、數據安全隱患、網絡覆蓋不均等問題。本文重點回顧和分析物聯網的發展歷程、當前面臨的挑戰以及未來的技術發展趨勢，以期為相關領域的學術研究與技術創新發展提供一定參考。

一、物聯網的發展歷程概述

物聯網（IoT）概念的提出，標志著全球信息技術發展進入了一個新的階段。盡管物聯網技術最早可以追溯至20世紀90年代，但這一概念在國際社會的正式提出是在2005年11月國際電聯（ITU）舉行的“信息社會世界峰會（WSIS）”上發布的《ITU互聯網報告2005：物聯網》中。該報告不僅闡明了物聯網的技術框架，還強調了物聯網在推動全球信息化進程中的戰略性作用，標志著這一概念的國際化與全球推廣。

之后，物聯網的理念和技術得到了各國政府和企業的廣泛關注。在美國，奧巴馬總統就職后，與美國工商業領袖舉行了一次“圓桌會議”，時任IBM首席執行官提出了“智慧地球”構想，建議美國政府加大對新一代智慧基礎設施的投資。這一構想的核心是通過在電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道等各類基礎設施中嵌入傳感器，構建一個萬物互聯、無縫對接的物聯網體系。此舉不僅為美國的物聯網建設提供了方向指引，也對全球物聯網發展產生了深遠影響。

物聯網同樣成為我國國家戰略的一部分。隨著“智慧中國”“感知中國”等戰略目標的提出，我國的物聯網產業進入了快速發展軌道，為全球物聯網發展提供了新的動力和方向。在推動物聯網發展的過程中，我國聚焦技術創新、應用示范與產業協同，推動了物聯網產業鏈的快速布局與發展。

（一）物聯網的持續增長與技術演進

自2010年以來，全球物聯網的發展呈現出持續增長的態勢。從各類網絡的應用發展來看，物聯網已經涵蓋了個域網、局域網、低功耗廣域網（LPWAN）、有線網等多個領域，并達到了年均11%的復合增長率，以較強的動力和較快的速度不斷向前發展。盡管這一增速略低于同期互聯網的20%左右的增長率，但依然反映出物聯網技術和應用的強勁動力。

物聯網在全球信息技術體系中的地位逐步上升，尤其是隨著5G技術的廣泛應用和低功耗廣域網技術的突破，物聯網的技術支撐能力得到了顯著增強。5G技術通過提供更高的傳輸速率和低延遲等優勢，推動了物聯網在智慧城市、自動駕駛、智慧醫療等領域的應用。同時，低功耗廣域網的發展也為物聯網的廣泛部署創造了條件，特別是在物聯網設備普遍需要低功耗、長距離通訊的場景中，低功耗廣域網展現出其獨特的優勢。

另外，邊緣計算的興起也為物聯網的應用提供了新的動力。隨著人工智能技術的不斷發展，邊緣計算與物聯網的融合，推動了物聯網數據處理能力的提升，使得數據不再僅僅依賴于云端計算，而是在網絡邊緣完成初步的處理與決策。這一趨勢進一步加強了物聯網在實時性、智能化和自動化方面的應用價值。

（二）物聯網與人工智能的相互關系

隨著傳感器技術的進步，特別是人工智能和物聯網的融合，我們正進入智能物聯網的發展新階段。物聯網與人工智能作為當前信息技術發展的兩大核心領域，其發展歷程具有明顯的對比性。人工智能的歷史可以追溯到1956年的達特茅斯會議，一群多學科的年輕人首次提出了“人工智能”的概念，經歷了半個世紀的多次波折。直到2006年，人工智能才迎來了深度學習算法的突破，但其發展依然較為緩慢。直到2012年，隨著大數據與深度學習算法結合起來，實現了人工智能的新突破，并在2014年通過“圖靈測試”，快速進入了實際應用階段，特別是在圖像識別、語音識別等領域取得了顯著成果。近年來，借助于語義矢量、自注意力機制和超大參數模型，生成式人工智能突飛猛進。

同時，物聯網也在平穩且迅速地發展。盡管物聯網的技術起步稍晚，但得益于信息技術、通信技術、傳感器技術等多領域的交叉融合，物聯網的應用場景在短短幾年間已經取得了顯著突破。尤其是隨著5G、人工智能等技術的深度融合，物聯網逐漸從單純的“傳感+通信”的技術體系發展為具有智能化、自動化能力的系統，開啟了其在智慧城市、智能制造、自動化交通等領域的新紀元。

因此，物聯網與人工智能的發展并非互相獨立，而是相輔相成，共同推動了技術創新與應用擴展。人工智能為物聯網提供了智能決策與數據處理能力，而物聯網則為人工智能提供了更為廣泛的數據來源與應用場景，二者的融合催生了智能物聯網這一新發展方向。

二、當前物聯網發展面臨的主要挑戰

盡管物聯網在技術創新和應用層面取得了顯著成就，但隨著其逐步走向成熟，仍面臨諸多亟待解決的問題。以下將從五個主要方面探討物聯網發展過程中所面臨的挑戰。

（一）物聯網的標準化

與互聯網和移動通信的統一標準相比，物聯網由于涉及的應用場景極為多樣，導致標準化進程較為滯后。目前，物聯網中的設備和系統由不同廠商和行業提供，每個行業和廠商所采用的技術標準差異較大，使得設備間的互聯互通問題愈加復雜。物聯網技術的應用涉及智能家居到智能醫療、從智能交通到工業自動化等多個領域，每個應用場景都可能面臨不同的技術標準，這使得跨領域的技術融合變得更加困難，而且造成成本的提高和可靠性的下降。為促進物聯網產業的規模化發展，亟須形成統一的技術標準，確保設備之間能夠實現無縫連接，降低系統集成成本，推動技術應用的普及和創新。為此，可能需要參考“LEGO”積木的思路，實現基本模塊標準化和模塊組合多樣化的統一。

（二）安全性與隱私保護

隨著物聯網設備在各行各業的廣泛應用，數據的安全性和隱私保護問題日益凸顯。物聯網設備通常需要持續收集和傳輸大量數據，涉及個人用戶、企業以及政府單位等多方敏感信息的交換和存儲。由于物聯網的設備和系統通常具有較高的互聯性，數據傳輸路徑長且復雜，因此其安全性和隱私保護面臨較大挑戰。而在物聯網的大規模應用中，數據泄露、惡意攻擊、網絡入侵等安全風險顯著增加。因此，如何確保物聯網設備的安全性，制定全球統一的安全標準，增強設備和系統的防護能力，已成為推動物聯網持續健康發展的關鍵問題。

（三）網絡覆蓋與穩定性不足

物聯網的應用對網絡的覆蓋和通信能力提出了較高要求。盡管5G和低功耗廣域網等新型通信技術已在一定程度上解決了部分通信問題，但在一些邊遠地區和低密度區域，物聯網的網絡覆蓋依然存在一定不足，現有通信技術難以滿足物聯網設備的穩定連接需求，導致設備的互聯互通存在較大困難。這需要新的技術突破，目前國家通訊聯盟在第六代移動通信的愿景中提出了“通感一體”，以期為物聯網發展開辟新路徑。

（四）跨領域融合面臨挑戰

物聯網的應用不僅涉及信息技術和通信技術，還需要與各行業的專業知識深度融合。在這些復雜的應用場景中，物聯網技術必須與特定領域的知識體系、業務流程和技術標準緊密結合，才能實現技術的落地和應用價值的最大化。然而，由于各行業間的管理體制和專業知識壁壘，物聯網技術的跨領域融合面臨較大的難度。因此，突破行業之間的體制和知識壁壘，加強跨領域的合作與技術共享，是物聯網能夠實現廣泛應用的關鍵。

（五）商業模式尚未成熟

盡管物聯網技術的應用前景廣闊，但當前其商業模式仍處于探索階段，尚未形成成熟的盈利機制。目前，物聯網的盈利模式大多集中于設備銷售、數據處理、云服務等領域，但這些模式的商業化進程較慢，仍面臨市場接受度不足、盈利能力不強等問題。因此，如何通過創新商業模式推動物聯網產業的可持續發展，已經成為當前產業發展的重要課題。

三、物聯網發展的未來趨勢：智能、安全、可控、綠色

隨著物聯網技術的逐步成熟，物聯網即將進入一個全新的發展階段。未來，物聯網將不再是單一的技術體系，而是融合人工智能、大數據、云計算等前沿技術，形成一個高度智能化、協同化的綜合系統。本文認為未來物聯網將從四個重要方向出發，即智能化、信息安全、自主可控、綠色化轉型。

（一）智能化物聯網：人工智能與物聯網的深度融合

智能化是物聯網未來發展的核心趨勢之一。物聯網與人工智能之間的關系呈現出雙向互動：一方面，物聯網為人工智能提供了其所需的數據基礎；另一方面，人工智能則賦能物聯網，使其具備更強的智能化處理能力。物聯網是一個數據采集和傳輸的網絡，涉及大量的感知設備、傳感器和節點，依賴其準確性、實時性和全面性來為人工智能提供數據支撐。物聯網設備的性能直接影響到人工智能系統能夠獲得的數據質量，因此物聯網的完善與發展為人工智能的應用提供了堅實的基礎。人工智能技術的引入，可以有效解決物聯網當前面臨的部分瓶頸。通過智能化的數據處理、設備控制與維護，以及智能資源調度與配置，人工智能可以提升物聯網系統的智能化水平，使之更有效、更精準、更及時地反映客觀世界的變化。此外，物聯網的普遍連接，也是人工智能系統和應用之間的互聯互通，可以形成一個龐大的群體智能系統。

（二）信息安全與隱私保護：保障物聯網的安全性

為了加強物聯網的安全性，首先需要構建更加完善的加密機制和數據脫敏技術。通過智能化的技術手段，物聯網能夠在數據傳輸、存儲和訪問過程中實現高效加密，保護數據不受未經授權的訪問與篡改。此外，節點認證、訪問控制等安全措施也應進一步強化，確保物聯網系統中各設備和用戶的身份認證更加嚴格，提升系統整體的防護能力。智能化技術的引入不僅能夠加強物聯網系統的安全防護，還能夠實時監測潛在的安全風險，快速識別并應對可能存在的安全威脅。這種“智能化的安全防護”將是未來物聯網可持續發展的保障。

（三）信息技術自主可控：創新與產業鏈保障

在當前全球政治經濟格局深刻變化的背景下，信息技術的自主可控問題變得尤為突出，尤其是在芯片、操作系統等核心技術領域，全球供應鏈的不穩定性和貿易保護主義給物聯網技術的自主發展帶來了巨大挑戰。因此，構建自主可控的技術體系已成為推動物聯網發展的必要舉措。我國在這一領域的關鍵任務是推動自主芯片、操作系統及軟硬件生態系統的建設。例如，國內的海光芯片、飛騰芯片逐漸具備與國際同類產品競爭的能力，但要實現從硬件到軟件的全鏈條自主化，特別是形成產業形態，仍面臨許多挑戰。如何在保證安全的基礎上，推動物聯網創新應用，將應用構建在自主可控的芯片和操作系統之上，是當前亟須解決的問題。

發展自主可控的物聯網技術不僅僅是為了滿足國內市場的安全需求，還有助于推動中國智能物聯網技術的國際化應用。通過技術創新和自主知識產權的積累，我國有望在物聯網領域占據領先地位，把中國的智能物聯網技術、系統、產品和服務推向世界，為全球可持續發展作出貢獻。

（四）綠色化轉型：物聯網助力可持續發展

可持續發展是關系人類生存發展的不二選擇。隨著全球環保意識的不斷增強，物聯網將在綠色轉型中發揮重要作用。綠色物聯網的核心目標是通過物聯網技術推動資源的高效利用、環境保護和生態修復，實現數字化與綠色化的雙重轉型。物聯網在能源管理和環境保護中作用十分顯著。在智能電網和能源監測中，物聯網通過實時采集數據并進行分析以及高效的資源調度，實現能源節約與合理分配。同時，物聯網可以優化環境監測和污染防治，保護綠色環境。通過智能化垃圾分類與回收系統，促進資源高效循環，降低環境負擔，實時監控廢棄物情況，進一步推動綠色經濟的發展。

物聯網作為新時代信息技術的重要組成部分，正迎來前所未有的發展機遇。隨著技術的不斷進步，物聯網將在智能化、安全性、綠色化等多個領域迎來新突破。未來，物聯網不僅將促進產業的數字化轉型，還將為全球可持續發展貢獻力量。然而，要實現這一目標，物聯網面臨的技術、標準化、安全性等挑戰亟待解決。通過技術創新、政策支持以及產業協同，物聯網有望成為推動全球信息化和可持續發展的重要力量。

（作者系世界工程組織聯合會前任主席、中國新一代人工智能戰略研究院執行院長。本文根據其在2024（第九屆）世界物聯網大會上的演講整理，略有刪減，經本人確認）

IoT Development： Current Status， Challenges and Future Trends

Gong Ke

Abstract： As a key driver of global digital transformation， the Internet of Things （IoT） has evolved from sensor technology to deep integration with 5G and artificial intelligence， finding applications across various sectors. Despite its expanding use cases， challenges remain in areas such as standardization， privacy protection， and network coverage. This paper reviews the development of IoT， summarizes its current challenges， and explores trends toward intelligent， secure， and green transformation， aiming to provide guidance for related technological research and industrial development.

Keywords： Internet of Things； Artificial Intelligence； Standardization； Information Security； Green Transformation