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      一文看懂物聯網的六大核心技術以及發展趨勢

      100多年前,發電機、內燃機取代蒸汽機,電力開始成為新能源,人類正式邁進電氣時代。此后電話、電報相繼問世,傳遞信息的方式也迎來了跨躍式進步。
          上世紀60年代后,互聯網誕生,此后的半個多世紀,信息技術發展迅速,開始深深改變了整個世界。
          時至今日,隨著互聯網應用的拓展和延伸,物聯網產業也得到了極大發展,特別是在以5G為代表的新一代信息技術的加持下,一大批以智慧農業、智慧健康、智慧物流、工業互聯網、智慧零售為代表的新模式、新業務接連涌現,萬物智能互聯的大門向我們正式開啟,人們生活、辦公、出行方式也再次迎來了翻天覆地的變化。
          一、5G+AI+大數據,萬物智聯就是這樣實現的
          物聯網的概念早在上個世紀90年代末就被提出,它視為連接虛擬世界和真實物理世界的重要紐帶之一,其核心和基礎仍然是互聯網,只不過用戶端延伸和擴展到了各式各樣的終端之上。因此物聯網的本質也就很好理解,簡單來說就是實物聯入網絡,最終實現物與物之間、人與物之間的全面信息交互。
          從應用領域來說,今天的物聯網大致可分為消費級物聯網和工業級物聯網,前者包含一些我們熟悉的智能家居、共享單車或者智能穿戴等等,后者主要涉及一些制造業、運輸業、建筑業等具有成熟商業模式的行業。伴隨著5G、AI、大數據等新一代信息技術的飛躍式提升,物聯網也迎來了新的發展契機。
          在網絡連接方面,物聯網支持有線和無線兩種通信連接方式,其中遠距離無線通信技術占有相當大的比重,其代表就是以5G、4G、3G、2G為主的蜂窩移動通信技術。在蜂窩通信之間,如果說4G、3G、2G面向個人,那么5G面向的正是產業互聯網和智慧城市等更廣闊的應用,通俗點理解就是支持接入更廣泛的智能終端設備。
          相較于其它蜂窩技術,5G在物聯網連接上的確有著得天獨厚的優勢,僅以海量連接特性為例,5G連接密度比4G提高了十倍,能效密度提升近百倍,據悉5G可以做到一平方公里支持一百萬個傳感器聯網,這是什么概念呢?
          這意味著在人口密度很大、智能設備數量龐雜的城市、現代化工廠、超大型場館和商場,5G比4G能夠更好地滿足海量終端連接以及各類業務的差異化需求。
          要知道“海量連接性”還只是5G眾多特性之一,卻也不難發現,正是5G網絡的到來,為實現真正意義上的“萬物智聯”提供了全新發展機遇。
          除此之外,在物聯網發展的過程中,大數據和AI技術同樣起到了重要的推動作用。當數以億計的終端設備連接到網絡時,設備就會累積大量數據,大數據技術可用來分析這些數據,使之產生更多價值;人工智能則會借助大數據的支持,通過海量數據分析,結合算法實現不斷優化,并最終反哺到物聯終端,借以提升其智能化程度。
          對于消費者來說,物聯設備在AI、5G、大數據的支持下,由以前的完全以“人”為主導,變成了由“機器”智能調節,服務的結果沒變,但體驗卻發生了實質性的變化。
          需要注意的是,物聯設備的傳感器本身只是負責數據收集,依托5G網絡實現互聯的設備,如果沒有“智能”的話,終端的體驗就會大打折扣。也正因為有了5G+AI+大數據等技術的共同支持,今天的物聯網不再只局限于“萬物互聯”,而是向著“萬物智聯”邁進。
          二、6 大核心物聯網技術
          物聯網描述了一種由相互連接的“物”或電子裝置組成的網絡,這些“物”或電子裝置配備了傳感器和計算能力,并且可以相互通信。這些裝置嵌入在各種邊緣應用中,例如智能手機、工業監控系統或自動駕駛汽車等。
          然而,隨著物聯網的使用越來越先進,對其使用的要求也越來越嚴格,例如,開始采用物聯網技術的工業控制系統需要很多附加功能才能可靠地持續運行,否則企業可能會面臨中斷和重大收入損失的風險。因此,需要獨特的技術來支持現實世界中的物聯網實施。
      而這正是我們、將要討論的核心物聯網技術,它們旨在克服這些挑戰,使物聯網更安全、更快、更實用,以支持這些獨特的用例。
          1、多媒體物聯網
          物聯網中的多媒體是指涉及使用圖形、媒體、視頻、視覺和成像數據在邊緣獲得洞察力的物聯網應用,例如,這可能包括零售業中基于云的銷售點(POS)、智慧城市中用于監控的網絡攝像頭、工業甚至醫療成像中的人機界面。此類應用通常在特定硬件上運行,以加速多媒體解碼和編碼,以便實時提供流暢的服務和用戶體驗。
          2、邊緣人工智能
          物聯網中的多媒體也為計算機視覺和視覺分析奠定了基礎,這是邊緣人工智能的一個子集。邊緣人工智能在邊緣使用機器學習模型來實時提供智能見解。
          您可能知道的一些熱門示例,如工業中基于視覺的質量控制、智慧城市中的實時道路交通管理、醫學影像診斷、實時預測分析等。物聯網中的這些可能性正在開啟一個自動化技術的新時代,預計將在未來十年大幅提高工業生產力和安全性。
          然而,機器學習模型確實需要一定的計算能力才能正常運行,尤其是在我們今天所擁有的復雜的協同卷積或遞歸神經網絡的情況下。因此,使用 GPU 或用于邊緣機器學習的專用硬件可以顯著提高邊緣人工智能解決方案的有效性。
          3、實時計算
          物聯網系統在動態環境中工作,需要執行實時計算并實時提供輸出——例如,想想航空、交通、機器人、工業自動化,在這些領域,即使是一瞬間也能產生巨大的影響。
          這些物聯網應用就是我們所說的“時間敏感型應用”,這意味著設備內部和設備之間的數據傳遞和網絡通信需要以預先定義的延遲及時發生,以便計算任務作為一個整體在可接受的時間范圍內以優化的方式完成。
          實現有效實時計算的努力包括用于確定性網絡的時間敏感網絡 (TSN) 等標準,以及英特爾的時間協調計算 (TCC) 技術等硬件,這些技術可以優化和分配計算資源以實現實時計算。
          4、功能安全(工業安全)
          物聯網設備也被大量用于增強工業環境中的安全性,即所謂的功能安全。功能安全是指使用主動系統作為故障保護裝置,防止電子故障或人為錯誤。功能安全的一個常見特征可能是,如果檢測到異常的性能指標,則自動停用工業機械。
          5、物聯網安全
          鑒于物聯網系統的分布式和互聯性,如果沒有足夠的安全保護措施,單個設備就可能成為漏洞點。然后,對單個設備的網絡攻擊可以通過現有連接在整個網絡中快速傳播,這可能會對系統造成重大破壞,甚至更糟——使其完全癱瘓。
          物聯網安全是一個極其重要且相關的發展領域,它旨在保護設備、網絡連接及其傳輸的數據。此類措施包括諸如加密芯片之類的硬件或諸如加密通信協議之類的軟件。
          6、物聯網的可管理性
          最先進的物聯網系統可以在單個網絡中承載多達數千臺設備和成倍增加的連接數。隨著解決方案的不斷擴展,監控、訪問和維護設備可能會成為一項重大挑戰。因此,物聯網的可管理性是一個非常重要的考慮因素。
          大規模物聯網可管理性功能使您不僅可以監測設備運行狀況,而且還可以遠程訪問、更新或修復它們,從而實現輕松管理。這將通過降低成本和提高生產效率來改進手動管理流程。此外,通過更好的訪問,還可以及時提供安全更新,以進一步增強物聯網系統的安全性。
          三、物聯網的六大趨勢
          1. IoMT 繼續擴展
          隨著對免提健康解決方案的需求增加,COVID-19 大流行加速了醫療物聯網 (IoMT) 的采用。 2021 年,64% 的美國家庭報告說使用了這些服務,其中 43% 打算在疫情結束后繼續使用這些服務。這些指標導致 2022 年 IoMT 持續增長。
      例如,可穿戴健康監測將變得越來越普遍,以擴展家庭治療。醫院將使用物聯網連接來跟蹤資源和執行遠程預約。即使在流行病過去之后,這些模式仍將繼續增加,以使醫療保健更容易獲得。
          2. 安全仍然是重點
          隨著物聯網的普及,其安全漏洞也越來越令人擔憂。在交通高峰期,違規連接的汽車可能會導致大約 3,000 人死亡。隨著越來越多的物聯網設備的生產和網絡犯罪的增加,安全將成為重中之重。
      物聯網制造商將包括更多內置的安全保護措施,例如用于無線更新的秘密計算和驗證機制。為了補充該更新,安全提供商將提供額外的物聯網特定服務。漏洞不會完全消失,但會減少。
          3. 5G 推動 IIoT 增長
          這些技術最具潛力的應用之一是工業物聯網 (IIoT)。同時,當前網絡的低容量和過長的延遲阻礙了它們的部署。 2022 年 5G 的到來將改變這一切。
          目前有 480 億個聯網設備,給現有網絡帶來壓力。由于 5G 更快的速度、更低的延遲和更大的容量,工業設施將能夠將 IIoT 擴展到其他位置。整個工廠可能會轉變為統一的、相互關聯的實體。
          4. 物聯網提供供應鏈彈性
          企業在 2020 年至 2021 年期間受到供應鏈中斷的影響。因此,更多企業將物聯網連接集成到其物流運營中。遠程跟蹤將為企業提供所需的透明度,以便在干擾發生之前檢測和響應。
      此外,這些設備收集的數據可能會被輸入復雜的算法,然后可以提供可操作的見解。這些改進將使供應鏈顯著更加強大,但如果沒有更多的物聯網使用,它們將無法實現。因此,供應鏈物聯網可能會興起。
          5. 邊緣計算增長
          隨著物聯網網絡的擴展,它們將為另一項不可避免的創新鋪平道路:邊緣計算。邊緣計算有可能使自動駕駛汽車更加實用,同時還可以解決當今的許多帶寬、安全性和云可靠性問題。盡管有這些優勢,但它今天仍然是一種利基技術,但隨著物聯網的擴展,這種情況將會改變。
          隨著物聯網安全性和處理能力的提高,邊緣計算將變得更加可靠和可擴展。隨著智慧城市基礎設施的普及,這項技術可能會開始影響消費者應用。
          6. 可穿戴設備達到新高度
          可穿戴設備是最主流的消費物聯網領域之一,預計這一趨勢將持續到 2022 年以后??纱┐髟O備目前以智能手表和腕帶為主,但未來將顯著多樣化。智能戒指、智能眼鏡、鏈接織物和物聯網 ID 標簽已經上市并將起飛。
      2016 年至 2019 年間,聯網可穿戴設備的數量翻了兩番多,這一趨勢將因更多樣化的產品而加速??纱┐髟O備將有助于提高殘障人士的可及性,增加增強現實 (AR) 應用程序,并幫助公司到 2022 年減少工傷等。
          總之,未來是萬物智能互聯的世界,物聯網前景遼闊,相信在以高通為代表的產業各方共同推動下,物聯網還將在眾多領域創造出更大價值,讓我們的生活變得更加美好。
          文章來源:信息新報,物聯之家網,中關村在線,賢集網


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