核心提示：無論是物聯網三要素(感知行)，還是智慧地球3i，CPS的3C
，實際上都是在講一件事：人、機、物的和諧發展。這對嵌入式係統的要求是什麼?　——中國計算機學會微機專業委員會嵌入式學組組長

、複旦大學的陳章龍教授

   1012的大市場

　　在1999年物聯網概念就開始提出
，實際上就是互聯網向物聯網的轉移
，要上物聯網的設備是1012數量級，非常巨大。但我們現在的Internet網的利用率該產品還很低，隻有2%~5%。目前嵌入式設備需要聯成網絡
，但嵌入式設備一般無瀏覽器，需要建立信息平台，實現低端和高端的連接。

　　與物聯網相關的熱詞

　　感知中國
、物聯網
、智慧地球
、CPS(Cyber-Physical System
，信息融合物理係統)等與傳感網絡相關的詞彙最近很熱……

　　物聯網的概念最早是從RFID(射頻識別)技術這個領域來的，1999年專門做RFID的EPC global前身——麻省理工Auto-ID中心提出。它當時指每一個物品上都貼一個電子標簽，這樣通過後台信息係統構成一個借助於Internet、所有物品都能互相聯係起來的一個物聯網。但是這個概念當年並沒有太多人關注，真正受到關注是從2005年ITU(國際電信聯盟)重新定義了物聯網的概念。它主要是從信息和通信的角度去考慮
，集中在三個“Any”(anytime
、anyplace、anyone)去獲取信息。從此概念能看出，RFID技術、傳感器技術以及嵌入式智能技術是物聯網的基礎部分，即底層技術。

　　物聯網的發展主要是2008年IBM從商業角度提出所謂的“智慧地球”。物聯網有三大層，底層是感知層，中間是網絡層，上層是應用層。基於此
，智慧地球的核心技術有三個i：instrument，傳感技術(物聯化);interconnected(互聯化);intelligent(智能化)。

　　目前，學術界流行一個詞CPS。我們人類社會生活在兩個世界上
，一個是信息世界
，一個是物理世界。信息世界跟物理世界的融合
，就稱為CPS。中國計算機學會微機專業委員會嵌入式學組組長、複旦大學的陳章龍教授一年前開始研究CPS，但是他和IBM和Intel等公司去探討時，這些商用公司說他們知道CPS，但現在不會去做CPS，因為做CPS風險很大。CPS實際上就是信息和物理係統的融合，即三個C：1，把物理設備Computer化;2

，通過通訊(Communication)和後台連起來;3，Control。這不是把CPS單(dan)獨(du)拆(chai)離(li)開(kai)來(lai)一(yi)個(ge)一(yi)個(ge)的(de)係(xi)統(tong)，從(cong)控(kong)製(zhi)層(ceng)麵(mian)來(lai)看(kan)
，是(shi)整(zheng)個(ge)的(de)一(yi)個(ge)大(da)係(xi)統(tong)。這(zhe)樣(yang)一(yi)來(lai)

，我(wo)們(men)的(de)計(ji)算(suan)機(ji)就(jiu)要(yao)有(you)一(yi)個(ge)變(bian)更(geng)性(xing)的(de)革(ge)命(ming)
，因(yin)為(wei)我(wo)們(men)計(ji)算(suan)機(ji)處(chu)理(li)的(de)是(shi)數(shu)字(zi)的(de)、離散的、跟時間無關的對象，而現在如果是CPS，處理的對象則是模擬的
、連續的、跟時間相關的
，那麼所有的理論、語言都要配套重來。所以美國也是首先在自然資金裏麵展開這個方麵的探索工作。

　　溫家寶總理2009年8月到無錫考察時
，提出重視發展“感知中國”。目前要做的工作是三個方麵：把傳感係統和3G中的TD技術結合起來;在國家重大科技專項中
，加快推進傳感網的發展;盡快建立中國的傳感信息中心。

　　不僅感，還要知



、行

　　陳章龍教授認為，“感知中國”的感知耐人尋味
，“感”是傳感器通過RFID對信息的采集和傳輸;關鍵是“知”
，就是要通過處理計算
，並返回去，才會產生真正的價值。

　　無線傳感器網絡在國內已經炒了十年，現在重新拿出來，我們一定要認真考慮以前的十年炒無線傳感器網絡為什麼沒有“量變成質變”?因為我們隻發展了“感”，還沒有去“知”。

　　中國科學院自動化所的關強博士提出要重視“知”和“行”。物聯網的架構包括幾層：基礎層
、傳輸層，還有執行，即所謂感知的“知”和行動的“行”
，控製、中間件、公共信息服務，最後結合到具體的應用去。

   嵌入式的機遇

　　無論是物聯網三要素(感知行)，還是智慧地球3i，CPS的3C，實際上都是在講一件事：人、機、物的和諧發展。這對嵌入式係統的要求是什麼?陳章龍教授認為：

   第一要多功能化
、低功耗、weixinghua
，zhexieyijingdouzaizuole，biruwuxianchuanganqidejiediandezhinenghuiji，chuanganqideshejiquxiangyitihua。youyuqianrushixitongwuchubuzai，youdekezuodehenxiao，liruzhinenghuichen，talimiandeyixieruanjian，jiqianrushiruanjianyexuyaohenxiao。

　　第二
，嵌入式係統要網絡化。假如現在就把互聯網複製到物聯網，這在技術上是行不通的，因為我們麵向對象是數據，是連續的

、動態的
、是非結構化的。所以瀏覽就不能簡單地設為嵌入式瀏覽器
，因此需要在低端和高端之間建立信息中間件，OSGi (Open Service Gateway initiative)應運而生(圖2)，是開放性的機構，專門針對汽車電子、家庭網絡、移動設備和工業環境等特定領域的互聯網中間件的應用。例如，OSGi聯盟專門成立了一個名為汽車專家組(Vehicle Expert Group)的特別機構
，為OSGi在汽車電子領域的應用製定規範 。

　　關強博士從RFID應ying用yong角jiao度du介jie紹shao了le嵌qian入ru式shi的de發fa展zhan機ji會hui。他ta說shuo
，很hen多duo案an例li是shi通tong過guo一yi定ding的de技ji術shu手shou段duan來lai實shi現xian從cong終zhong端duan到dao終zhong端duan，一yi般ban來lai說shuo是shi閉bi環huan應ying用yong。閉bi環huan隻zhi在zai一yi個ge特te定ding的de範fan圍wei或huo是shi應ying用yong領ling域yu之zhi內nei
，還hai達da不bu到dao開kai環huan，譬pi如ru公gong共gong領ling域yu的de信xin息xi服fu務wu。因yin為wei實shi際ji上shang物wu聯lian網wang的de發fa展zhan受shou製zhi於yu應ying用yong模mo式shi，如ru果guo要yao做zuo到dao開kai環huan
，會hui麵mian臨lin複fu雜za的de問wen題ti：要找怎樣的一種商業模式、基礎設施由誰掏錢。

　　歐洲一家專門研究物聯網、智能係統集成的協會對物聯網的預測是四個階段：

　　• 2010年之前從RFID技術角度去討論;

　　• 2010到2015年電子標簽
、傳感器網絡實現更深層次的信息交互;

　　• 2015到2020年實現互聯物品智能化;

　　• 2020年實現全麵的智能化。

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　　技術層包括以下幾類(圖3)：RFID標簽、讀寫器等基礎設備，還有傳感器、傳感器網絡
、傳感設備。傳輸層(這也是ITU重新定義物聯網的原因)主要是在網絡層考慮，從網絡技術、通信技術去考慮。我國提出利用3G去傳輸物聯網，但這裏還是涉及許多問題，比如信息終端，還有現在的操作係統，像中國移動推出的OMS操作係統，如果真正涉及到基礎設施，還有工業以太網、交通
、離散控製領域等特殊的網絡，當然基礎設施上還有一些軟件的工作
，比如中間件、中間件的功能、實時信息處理、海量的數據怎麼處理。如果實現物聯網應用，一定要正開環，因為開環要為公共服務，涉及到更多的問題。

　　目前
，物聯網相關標準還很多，但總體上
，與理想的物聯網標準還差得很遠。

　　那麼RFID與嵌入式係統之間的關係如何?關強認為
，首先是射頻前端的特殊設計;再一個就是嵌入式係統設計方麵，主要是把RFID作為一個組成部分。RFID產品的嵌入式係統設計看起來難度不大，因為隻要RFID讀寫設備是固定式設備，基本上基於嵌入式Linux平台，主流產品目前是國外廠商實力較強，本土產品的操作係統還待完善。

　　應形成本土戰略

　　到此看來本文就該結束，但本國家863計劃信息技術領域專家組組長、北(bei)京(jing)航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)大(da)學(xue)校(xiao)長(chang)懷(huai)進(jin)鵬(peng)院(yuan)士(shi)提(ti)出(chu)不(bu)要(yao)成(cheng)為(wei)國(guo)外(wai)理(li)念(nian)的(de)實(shi)驗(yan)場(chang)，應(ying)該(gai)探(tan)索(suo)自(zi)己(ji)特(te)色(se)之(zhi)路(lu)。他(ta)指(zhi)出(chu)，物(wu)聯(lian)網(wang)和(he)智(zhi)慧(hui)地(di)球(qiu)是(shi)美(mei)國(guo)人(ren)提(ti)出(chu)的(de)，是(shi)否(fou)這(zhe)次(ci)我(wo)們(men)再(zai)為(wei)美(mei)國(guo)做(zuo)注(zhu)解(jie)
，注(zhu)解(jie)其(qi)發(fa)展(zhan)的(de)合(he)理(li)性(xing)，和(he)中(zhong)國(guo)成(cheng)為(wei)其(qi)一(yi)個(ge)巨(ju)大(da)的(de)應(ying)用(yong)示(shi)範(fan)、產業化開動前期的一個試點?

　　通(tong)常(chang)來(lai)說(shuo)
，如(ru)果(guo)你(ni)自(zi)己(ji)提(ti)出(chu)了(le)一(yi)個(ge)新(xin)概(gai)念(nian)
，想(xiang)堅(jian)持(chi)下(xia)來(lai)也(ye)許(xu)比(bi)較(jiao)難(nan)

，但(dan)是(shi)他(ta)們(men)有(you)了(le)我(wo)們(men)說(shuo)我(wo)們(men)也(ye)曾(zeng)經(jing)想(xiang)過(guo)了(le)，這(zhe)樣(yang)再(zai)拿(na)來(lai)更(geng)容(rong)易(yi)得(de)到(dao)支(zhi)持(chi)，尤(you)其(qi)在(zai)特(te)定(ding)的(de)應(ying)用(yong)服(fu)務(wu)範(fan)圍(wei)內(nei)。所(suo)以(yi)當(dang)時(shi)863小組在規劃時認為
，要借鑒國外的發展模式，再結合我們自己的重大的問題、重大的任務來進行謀劃。我們需要思考三件事：第一
，一種發展的暢想，能否在重大技術、產生重大突破的機會沒有到來之前，我國有可能引領並堅持一些方向，也許最後還能形成國際社會的趨勢;第di二er，在zai信xin息xi技ji術shu未wei來lai發fa展zhan當dang中zhong，建jian立li以yi純chun技ji術shu驅qu動dong為wei主zhu的de
，結jie合he以yi應ying用yong為wei創chuang新xin模mo式shi的de這zhe種zhong互hu動dong方fang式shi，也ye許xu在zai最zui近jin五wu年nian甚shen至zhi十shi年nian當dang中zhong，重zhong大da應ying用yong的de突tu破po對dui孕yun育yu和he推tui進jin技ji術shu的de發fa展zhan帶dai來lai機ji會hui，具ju體ti體ti現xian就jiu是shi在zai網wang絡luo和he通tong訊xun技ji術shu上shang。最zui後hou，需xu要yao走zou從cong參can與yu到dao主zhu導dao的de模mo式shi。

　　五年十年後麵臨互聯網應用大突破

　　對於網絡化，很多國內外專家和產業界有一個共識，到2020年(nian)前(qian)後(hou)，信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)將(jiang)會(hui)遭(zao)遇(yu)到(dao)漸(jian)進(jin)式(shi)改(gai)進(jin)難(nan)以(yi)持(chi)續(xu)發(fa)展(zhan)的(de)重(zhong)大(da)障(zhang)礙(ai)，或(huo)者(zhe)另(ling)一(yi)種(zhong)解(jie)釋(shi)是(shi)，十(shi)年(nian)之(zhi)內(nei)在(zai)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)領(ling)域(yu)，想(xiang)要(yao)在(zai)技(ji)術(shu)上(shang)取(qu)得(de)重(zhong)大(da)突(tu)破(po)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)比(bi)較(jiao)小(xiao)。而(er)另(ling)一(yi)種(zhong)機(ji)會(hui)孕(yun)育(yu)著(zhe)重(zhong)大(da)技(ji)術(shu)突(tu)破(po)的(de)，就(jiu)是(shi)應(ying)用(yong)當(dang)中(zhong)新(xin)模(mo)式(shi)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)大(da)規(gui)模(mo)應(ying)用(yong)技(ji)術(shu)、集成性技術或係統集群技術的突破
，它的重要性將會凸顯。而再往後發展的20年當中，可能出現信息科學在一些基礎的微電子
、電路、體係結構、模型、算法和重大係統帶來的突破，但這時一定是重大應用所彙聚的係統級的技術和基礎研究的新突破。

　　所以總體上，在多核、高並行、網絡化
、海(hai)量(liang)多(duo)元(yuan)化(hua)這(zhe)樣(yang)發(fa)展(zhan)的(de)模(mo)式(shi)下(xia)
，怎(zen)樣(yang)來(lai)建(jian)立(li)新(xin)的(de)發(fa)展(zhan)空(kong)間(jian)就(jiu)給(gei)我(wo)們(men)帶(dai)來(lai)了(le)思(si)考(kao)。因(yin)為(wei)計(ji)算(suan)技(ji)術(shu)麵(mian)臨(lin)的(de)新(xin)的(de)技(ji)術(shu)牆(qiang)在(zai)五(wu)年(nian)走(zou)不(bu)動(dong)，諸(zhu)如(ru)摩(mo)爾(er)定(ding)律(lv)、還有存儲牆、軟件的複雜性牆、數shu據ju的de規gui模mo牆qiang還hai有you功gong耗hao等deng一yi係xi列lie的de問wen題ti。也ye就jiu是shi說shuo過guo去qu在zai我wo們men過guo度du關guan注zhu係xi統tong複fu雜za性xing的de時shi候hou，開kai始shi關guan注zhu了le人ren如ru何he作zuo為wei一yi種zhong重zhong要yao的de方fang式shi和he係xi統tong進jin行xing結jie合he
，來lai降jiang低di係xi統tong的de複fu雜za性xing
，變bian成cheng今jin後hou作zuo為wei應ying用yong發fa展zhan當dang中zhong一yi個ge重zhong要yao的de內nei容rong。同tong時shi在zai軟ruan件jian的de可ke信xin
、數據的不確定、yijiqingganganzhidengdengyouhenduodewenti。zaizhexiewentizhong，zuituchudeshixinxihuahelianghuaronghemianlindeyingyongqiang，zenyangbayingyongqiangtuidaolaikandaolingyigeshijie
，shinaxieqianglaizhijiefuwu。

　　總之，如何為這五年十年做好準備?這是擺在所有人麵前的機遇和挑戰。