物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)理論與實(shí)踐研究劉海濤項(xiàng)目

1、物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)理論與實(shí)踐研究一、項(xiàng)目名稱(chēng)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)理論與實(shí)踐研究首席科學(xué)家：劉海濤中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所起止年限：201 1.1至2013.3依托部門(mén)：江蘇省科技廳二、預(yù)期目標(biāo)1. 總體目標(biāo)本項(xiàng)目針對(duì)解能電網(wǎng)等物聯(lián)網(wǎng)的重大應(yīng)用需求和特征，以構(gòu)建感知互動(dòng)、口治高效和 安全可信的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)為目標(biāo)，以物聯(lián)網(wǎng)的非確定、高混雜和強(qiáng)關(guān)聯(lián)特征為出發(fā)點(diǎn)，開(kāi)展 相關(guān)皋礎(chǔ)理論研究，分析并揭示物理空間和信息空間的復(fù)雜耦合關(guān)聯(lián)機(jī)理，提出物聯(lián)網(wǎng)在 自治機(jī)理、融合決策處理、可信軟件建模與方法和系統(tǒng)優(yōu)化等方血的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù), 建立物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)、安全、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)等基礎(chǔ)架構(gòu)，探索物聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)路線(xiàn)，在物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)

2、 科學(xué)問(wèn)題研究上取得重要突破，建立物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)理論體系，相關(guān)研究成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水 平，推動(dòng)我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，力爭(zhēng)主導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化和 規(guī)?；瘧?yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，并帶動(dòng)信息領(lǐng)域和相關(guān)交叉學(xué)科領(lǐng)域研究工作的開(kāi)展， 為我國(guó)在以物聯(lián)網(wǎng)為標(biāo)志的信息領(lǐng)域新浪潮中占據(jù)有利和主動(dòng)地位奠定重要基礎(chǔ)。2. 預(yù)期目標(biāo)（1）建立物聯(lián)網(wǎng)信息空間和物理空間的關(guān)聯(lián)模型，提岀物聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)表征的基礎(chǔ)理論和 方法；建立可擴(kuò)展的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體系；設(shè)計(jì)涵蓋安全協(xié)議、授權(quán)認(rèn)證和密鑰管理的物聯(lián)網(wǎng) 安全架構(gòu)；建立面向演進(jìn)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連、服務(wù)、管理和軟件體系架構(gòu)，形成相對(duì)完備的 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系；（2）建立物聯(lián)網(wǎng)的

3、分布式自治模型；提出物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的高效覺(jué)察機(jī)制、自適應(yīng)的 終端標(biāo)識(shí)分配和資源動(dòng)態(tài)配置機(jī)制、支持容侵容錯(cuò)的高效自愈合和自保護(hù)機(jī)制、自治子網(wǎng) 間的協(xié)同管理機(jī)制，以及可增量部署的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合機(jī)制，形成體系化的物聯(lián)網(wǎng)自治理論 和方法；（3）提出物聯(lián)網(wǎng)信息處理架構(gòu)和基于語(yǔ)義的服務(wù)模型及相關(guān)機(jī)制；提出混雜信息融合 的方法，以及關(guān)系鏈的挖掘、建立、維護(hù)和使用方法；形成面向服務(wù)的主動(dòng)決策與控制交 互模型，提岀針對(duì)多粒度異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)語(yǔ)義信息與決策需求的逆向解析方法，實(shí)現(xiàn)高效的分 層主動(dòng)處理與融合；（4）形成與國(guó)際接軌的先進(jìn)水平的物聯(lián)網(wǎng)可信軟件設(shè)計(jì)方法理論，提供一套邏輯系統(tǒng) 刻畫(huà)方法，構(gòu)建建模語(yǔ)言，擴(kuò)展與完善分析

4、與驗(yàn)證技術(shù)，同吋創(chuàng)建可信軟件分析驗(yàn)證平臺(tái), 為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與驗(yàn)證提供可信保障；（5）針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的感知互動(dòng)、虛實(shí)交融、異構(gòu)攵雜等特性，研究物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)資源、月艮 務(wù)和決策的耦合機(jī)理，通過(guò)在感知、傳輸、決策控制等各個(gè)層次上的自?xún)?yōu)化及跨層優(yōu)化調(diào) 度，設(shè)計(jì)一整套符合物聯(lián)網(wǎng)特性的系統(tǒng)優(yōu)化機(jī)制；（6）提出面向物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用的理論驗(yàn)證方法和評(píng)估體系；搭建具有開(kāi)放性、通用 性的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)；建立智能電網(wǎng)行業(yè)內(nèi)配用環(huán)節(jié)互動(dòng)和與智能家居、電動(dòng)汽車(chē)等 行業(yè)間服務(wù)融合的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用驗(yàn)證系統(tǒng)。3本項(xiàng)目的具體考核指標(biāo)（1）建立物聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)模型，提出物聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)表征方法，提出一套可擴(kuò)展的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí) 體系，建立物聯(lián)網(wǎng)

5、的架構(gòu)體系；（2）提出物聯(lián)網(wǎng)分布式分級(jí)的自治模型，提出一系列物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景覺(jué)察、自配置與優(yōu)化、 白愈合與白保護(hù)、子網(wǎng)協(xié)作管理以及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合方法；（3）提出物聯(lián)網(wǎng)信息處理架構(gòu)和基于語(yǔ)義的服務(wù)模型，提擊混雜信息融合、服務(wù)關(guān)系 鏈挖掘方法和主動(dòng)決策機(jī)制；提出支持分層主動(dòng)處理與融合的逆向解析方法；（4）提出一套物聯(lián)網(wǎng)可信軟件設(shè)計(jì)方法理論和分析與驗(yàn)證方法，建立可信軟件分析驗(yàn) 證平臺(tái)；（5）研究物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)資源、服務(wù)和決策的耦合機(jī)理，提出一系列的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化理 論、技術(shù)與方法，為物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模應(yīng)用提供技術(shù)支撐；（6）提出一套物聯(lián)網(wǎng)的理論驗(yàn)證和評(píng)估方法，搭建物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)和面向智能電 網(wǎng)等重大需求的物聯(lián)網(wǎng)

6、綜合應(yīng)用驗(yàn)證系統(tǒng)。本項(xiàng)目的知識(shí)產(chǎn)權(quán)成果的預(yù)期目標(biāo)以完成高水平的研究論文、發(fā)明專(zhuān)利和標(biāo)準(zhǔn)提案為 主，具體目標(biāo)為：發(fā)表高水平國(guó)內(nèi)外期刊和重要國(guó)際會(huì)議論文40 50篇，其中對(duì)物聯(lián)網(wǎng)發(fā) 展產(chǎn)生重大彫響的論文5篇，申請(qǐng)和獲得國(guó)內(nèi)外發(fā)明專(zhuān)利15項(xiàng)，完成專(zhuān)著1本；牽頭制 定物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)24項(xiàng)，參與制定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)；培養(yǎng)研究生50名。三、研究方案1. 學(xué)術(shù)思路本項(xiàng)目緊密結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的重大應(yīng)用需求和系統(tǒng)特性，以構(gòu)建感知互動(dòng)、白治高效和安 全可信的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)為目標(biāo)，以物聯(lián)網(wǎng)的非確定、高混雜和強(qiáng)關(guān)聯(lián)特征為出發(fā)點(diǎn)，開(kāi)展相 關(guān)基礎(chǔ)理論和方法的研究。具體地說(shuō)，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)所存在的強(qiáng)關(guān)聯(lián)性、高度混雜性和非確定性等特征，以

7、三個(gè)科 學(xué)問(wèn)題為屮心，從六個(gè)課題方向開(kāi)展相關(guān)研究。首先，在對(duì)物理空間和信息空間耦合關(guān)聯(lián) 機(jī)理深入分析和表征的基礎(chǔ)上，開(kāi)展統(tǒng)一的標(biāo)識(shí)、安全、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)等架構(gòu)體系的研究。 結(jié)合耦合關(guān)聯(lián)性和架構(gòu)體系，在系統(tǒng)管理、信息處理和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)層面上，重點(diǎn)研究高混雜 條件下物聯(lián)網(wǎng)的場(chǎng)景覺(jué)察機(jī)制，以及自配置、自愈合、自保護(hù)、自?xún)?yōu)化的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，提出分 布式的系統(tǒng)自治管理機(jī)理和方法；研究并提出一套針對(duì)混雜信息融合、關(guān)系鏈挖掘、主動(dòng) 決策與互動(dòng)，及可信數(shù)據(jù)與隱私保護(hù)的策略和方法；研究物聯(lián)網(wǎng)可信軟件設(shè)計(jì)的理論和方 法，提出與之相適應(yīng)的建模理論、推理方法和驗(yàn)證技術(shù)；在系統(tǒng)優(yōu)化層面，建立一套全新 的跨域資源調(diào)度和分配機(jī)制，以保

8、障物聯(lián)網(wǎng)在非確定環(huán)境下的應(yīng)用服務(wù)需求。同吋，開(kāi)展 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的性能評(píng)佔(zhàn)理論和測(cè)試方法的研究，研發(fā)實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)和應(yīng)用驗(yàn)證系統(tǒng)，進(jìn)而 探索物聯(lián)網(wǎng)跨行業(yè)應(yīng)用的模式。木項(xiàng)目堅(jiān)持“理論密切聯(lián)系實(shí)際“的研究思路，以應(yīng)用需求為牽引，深入研究物聯(lián)網(wǎng)的 基礎(chǔ)理論和方法，力爭(zhēng)數(shù)年內(nèi)在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)理論研究和標(biāo)準(zhǔn)制定方面達(dá)到國(guó)際水準(zhǔn)，并 在部分重要研究點(diǎn)上達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)和相關(guān)學(xué)科的發(fā)展提供強(qiáng)有力的 基礎(chǔ)理論支持。2. 技術(shù)途徑在具體的研究工作中，本項(xiàng)目將緊密結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的特征，采用如下的技術(shù)途徑：（1）在物聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)模型研究中，通過(guò)剝離不同物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景作用因素的非本質(zhì)性差 異，対實(shí)體進(jìn)行抽象，重點(diǎn)分析

9、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)體在不同作用域的關(guān)聯(lián)關(guān)系，選取合適的數(shù)學(xué)方 法對(duì)關(guān)聯(lián)關(guān)系及其動(dòng)態(tài)行為進(jìn)行描述，建立物理空間和信息空間耦合的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型、動(dòng) 態(tài)行為模型和反饋?zhàn)饔媚Ｐ?。在物?lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)研究屮，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)緊密相關(guān)的m2 m、 rfid、usn、網(wǎng)格計(jì)算和云計(jì)算等系統(tǒng)的體系架構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)劣勢(shì)進(jìn)行深入分析，結(jié)合最新國(guó) 際國(guó)內(nèi)體系架構(gòu)相關(guān)標(biāo)進(jìn)，提煉物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)核心要素，分析要素i'可的相關(guān)性，研究物 聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)體系；（2）在物聯(lián)網(wǎng)的自治機(jī)理和異構(gòu)融合研究中，擬參考生態(tài)學(xué)和社會(huì)學(xué)中復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的自 治策略，首先研究多粒度分級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)分布式自治模型；其次，從物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)融合與互聯(lián) 互通的場(chǎng)景分析和應(yīng)用需求出發(fā)，研究

10、物聯(lián)網(wǎng)的場(chǎng)景感知機(jī)制，實(shí)現(xiàn)終端或子網(wǎng)屬性、狀 態(tài)和功能角色的互發(fā)現(xiàn)和語(yǔ)義互操作協(xié)議；在此基礎(chǔ)上，基于群體智能或遺傳演進(jìn)算法， 研究復(fù)雜動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下啟發(fā)式適應(yīng)性的自配置與優(yōu)化方法，以及基于快速預(yù)警和冗余資源的 口愈合與口保護(hù)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)子網(wǎng)內(nèi)的自治目標(biāo)；進(jìn)一步，應(yīng)用生態(tài)群落模型或經(jīng)濟(jì)調(diào) 控模型，研究物聯(lián)子網(wǎng)間的協(xié)作管理機(jī)制，達(dá)到不同子網(wǎng)間的資源共享和合理調(diào)控。同時(shí), 針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)中存在的問(wèn)題，利用多?；蛩淼罊C(jī)制，設(shè)計(jì)可增量部署的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合機(jī) 制；（3）在物聯(lián)網(wǎng)的混雜信息融合和決策研究中，針對(duì)信息在采集和傳輸過(guò)程中需要同時(shí) 進(jìn)行解能處理和決策，借鑒主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)思想，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)終端規(guī)模和信息流規(guī)模，

11、提出基于 聯(lián)邦、多級(jí)、主動(dòng)機(jī)制的物聯(lián)網(wǎng)信息處理系統(tǒng)架構(gòu)，建立信息融合、處理與決策控制的分 層統(tǒng)一語(yǔ)義模型，以及應(yīng)用多層知識(shí)結(jié)構(gòu)與基于語(yǔ)義的方法，建立面向領(lǐng)域的分析模型與 基于語(yǔ)義的服務(wù)模型。綜合運(yùn)用粗糙集理論、模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等理論和技術(shù)，研究融 合與挖掘的集成方案以及實(shí)時(shí)挖掘算法；數(shù)據(jù)建模和數(shù)據(jù)挖掘擬從時(shí)空數(shù)據(jù)入手，由上而 下挖掘物物關(guān)系鏈；通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)語(yǔ)義信息與決策需求的逆向解析與任務(wù)分解，研究適應(yīng)主 動(dòng)感知的分層的協(xié)作處理與決策機(jī)制。通過(guò)在物聯(lián)網(wǎng)分層統(tǒng)一語(yǔ)義模型屮擴(kuò)展隱私保護(hù)語(yǔ) 義屬性，對(duì)指定的私密信息進(jìn)行隱藏方式或銷(xiāo)毀方式的信息遮掩，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)信息的隱私 保護(hù)；（4）在物聯(lián)網(wǎng)的可信軟件

12、設(shè)計(jì)方法研究中，擬針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)可信軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題， 首先提出可信軟件設(shè)計(jì)方法理論；在此理論的基礎(chǔ)之上結(jié)合傳統(tǒng)邏輯系統(tǒng)，創(chuàng)建新的邏輯 刻畫(huà)系統(tǒng)和建模語(yǔ)言；最后通過(guò)擴(kuò)充現(xiàn)有的分析與驗(yàn)證方法，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)可信軟件的分析 與驗(yàn)證技術(shù)。在邏輯系統(tǒng)的構(gòu)造方面，可以通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的itl （區(qū)間時(shí)態(tài)邏輯）、dc （時(shí)段 演算）等邏輯系統(tǒng)的擴(kuò)充，使其能充分地描述物聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)。在建模語(yǔ)言的描述方面， 對(duì)以往進(jìn)程代數(shù)系統(tǒng)進(jìn)行改造，增加表現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)特性的構(gòu)造符，特別在時(shí)間的刻畫(huà)機(jī)制、 時(shí)間頻率的描述方面。在分析與驗(yàn)證技術(shù)的研究方面，考慮到物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的壞境因素， 增加時(shí)間和連續(xù)性的描述，對(duì)模型檢查和定理證明技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)充

13、；（5）為了實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)性能的整體優(yōu)化，首先，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化理論模型，包 括完整的資源主體和競(jìng)爭(zhēng)主體形式化描述，以及定義系統(tǒng)資源分配公平合理基本準(zhǔn)則的公 理系統(tǒng)；其次，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的信息感知、數(shù)據(jù)傳輸、決策控制，基于競(jìng)爭(zhēng)或分布式協(xié)作調(diào) 度的思想，分別采用時(shí)空頻相關(guān)性分析、虛擬mimo、機(jī)會(huì)傳輸、組合優(yōu)化等理論與技術(shù), 在物聯(lián)網(wǎng)信息處理的各層次上實(shí)施優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)一整套而向?qū)崟r(shí)可靠服務(wù)需求的系統(tǒng)優(yōu)化機(jī) 制；最后，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的sz雜性，分析物聯(lián)網(wǎng)各層各類(lèi)資源的耦合內(nèi)容、形式以及相應(yīng)的 耦合強(qiáng)度，通過(guò)解耦變換、博弈、約束優(yōu)化等理論和技術(shù)，研究設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)跨層優(yōu)化 機(jī)制和算法；（6）在物聯(lián)網(wǎng)的測(cè)試驗(yàn)

14、證與應(yīng)用示范系統(tǒng)的研究屮，首先，研究物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)性能指 標(biāo)和評(píng)估體系，以及測(cè)試?yán)碚撆c方法；其次，借鑒已有傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)試平臺(tái)和下一代網(wǎng)絡(luò) 測(cè)試平臺(tái)的構(gòu)建方法，充分考慮對(duì)大規(guī)模應(yīng)用環(huán)境的支持以及對(duì)各種應(yīng)用場(chǎng)景的通用化和 可擴(kuò)展性需求，利用網(wǎng)絡(luò)重編程、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)測(cè)試和評(píng)估工具，搭建通 用性物聯(lián)網(wǎng)測(cè)試平臺(tái)。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范方面，基于可標(biāo)準(zhǔn)化的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系，通過(guò)建 立涵蓋不同等級(jí)變電站（所）、線(xiàn)路，以及所轄全部低壓用戶(hù)的智能電網(wǎng)行業(yè)內(nèi)配用環(huán)節(jié)互 動(dòng)和與智能家居、電動(dòng)汽車(chē)等行業(yè)間服務(wù)融合的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用驗(yàn)證系統(tǒng)，對(duì)項(xiàng)目研究過(guò)程中 提出的混雜物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)理論和方法進(jìn)行原理性驗(yàn)證。3. 創(chuàng)新點(diǎn)與特

15、色本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)與特色體現(xiàn)在理論基礎(chǔ)與模型、關(guān)鍵機(jī)理研究、實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用驗(yàn)證3個(gè) 層而，具體如下：（1）在理論基礎(chǔ)與模型方面提出以多作用域?qū)嶓w耦合為核心的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)模型，通過(guò)模型的動(dòng)態(tài)行為機(jī)制研究實(shí) 現(xiàn)物理空間和信息空間融合的有效表征；建立面向演進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系；（2）在關(guān)鍵機(jī)理研究方面運(yùn)用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)理論到物聯(lián)網(wǎng)的組織管理屮，提出自適應(yīng)的場(chǎng)景感知和資源配置的分布 式管理機(jī)制，并具有自愈合和自保護(hù)的功能，在此基礎(chǔ)上提出層次式多粒度的物聯(lián)子網(wǎng)間 的協(xié)同管理；基于分層統(tǒng)一語(yǔ)義模型，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)混雜信息的高效融合、復(fù)雜關(guān)系鏈的快速挖掘、 主動(dòng)服務(wù)和互動(dòng)控制；采用精化理論指導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)可信軟件的設(shè)計(jì)；引進(jìn)時(shí)、空和

16、物等相關(guān)特性算子建立物聯(lián) 網(wǎng)邏輯系統(tǒng)，基于進(jìn)程代數(shù)與utp理論建立系統(tǒng)行為模型，形成物聯(lián)網(wǎng)可信軟件分析與驗(yàn) 證體系；在形式化理論和公理化系統(tǒng)建模的基礎(chǔ)上，運(yùn)用等價(jià)解耦變換，簡(jiǎn)化復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化 問(wèn)題，然后基于博弈、約束優(yōu)化等理論和技術(shù)加以求解，提出一整套符合物聯(lián)網(wǎng)特性的系 統(tǒng)優(yōu)化機(jī)制和算法。（3）在實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用驗(yàn)證方面提出了理論評(píng)估、實(shí)驗(yàn)測(cè)試和應(yīng)用驗(yàn)證相結(jié)合的跨行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)驗(yàn)證體系。4. 可行性分析本項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容、學(xué)術(shù)思路和技術(shù)途徑具有良好的可推進(jìn)性。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研發(fā)了機(jī)場(chǎng) 防入侵、太湖監(jiān)測(cè)和智能電網(wǎng)等多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的特性和需求具有深入了解。項(xiàng) 目團(tuán)隊(duì)從承擔(dān)的國(guó)家重大項(xiàng)目需求屮凝練了本項(xiàng)目的科

17、學(xué)問(wèn)題和研究?jī)?nèi)容，并提出了切實(shí) 可行的研究思路和技術(shù)途徑。以物聯(lián)網(wǎng)的信息處理和融合研究為例，研究?jī)?nèi)容的設(shè)置充分 考慮了物聯(lián)網(wǎng)信息處理與應(yīng)用的過(guò)程與特點(diǎn)，首先針対物理網(wǎng)絡(luò)固有的層次化及層間差異, 研究分層統(tǒng)一的模型（包括系統(tǒng)模型、數(shù)據(jù)模型、分析模型和服務(wù)模型），進(jìn)而研究具體的 融合挖掘方法、關(guān)系鏈發(fā)現(xiàn)方法、情境推理方法。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，且已具有良好的合作基礎(chǔ)，團(tuán)隊(duì)由所國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)科研 機(jī)構(gòu)、高等院校和國(guó)家重點(diǎn)行業(yè)應(yīng)用企業(yè)組成，團(tuán)隊(duì)成員包括2名院士、20余名研究員/ 教授等高級(jí)研究人員和其它中青年學(xué)術(shù)骨干，具備國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的學(xué)術(shù)影響力，研究隊(duì)伍組織 合理，梯隊(duì)健全。項(xiàng)目推薦的首席科學(xué)家劉海濤研

18、究員具有物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域相關(guān)項(xiàng)目豐富的領(lǐng) 導(dǎo)和組織經(jīng)驗(yàn)及深厚的技術(shù)積累，何積豐院士在精化理論方面的工作被歐洲理論計(jì)算機(jī)界 譽(yù)為“軟件工程的里程碑“，劉韻潔院士在互聯(lián)網(wǎng)流量工程和操作維護(hù)管理等方面的工作得 到了全球業(yè)界的認(rèn)同和采納，人才隊(duì)伍優(yōu)熱為項(xiàng)目的實(shí)施奠定良好的基礎(chǔ)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域具有豐富的前期研究積累。本團(tuán)隊(duì)近年來(lái)承擔(dān)了國(guó)家973 課題如”可生存的海暈信息系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)理論氣“無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)研究 ",國(guó)家發(fā)改委項(xiàng)目如”基于ipv6無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)“以及數(shù)十項(xiàng)相關(guān)的國(guó)家自然 科學(xué)基金、86 3、國(guó)家科技支撐項(xiàng)日，取得了豐富的研究成果，獲得多項(xiàng)國(guó)家和省部

19、級(jí)獎(jiǎng) 勵(lì)。近年來(lái)有多篇高質(zhì)量的論文發(fā)表，在sigcomm、m obicoms mob ihoc、infoc om、 mobisys 與 icnp 等國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議和 ieee/acm trans.on networ kings ieee trans, on mobile com puting、iee e trans, o n wireless communica tions 等頂級(jí)國(guó)際期刊上發(fā)表數(shù)十篇 相關(guān)論文，在部分研究方向具備國(guó)際先進(jìn)水準(zhǔn)。特別是，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員單位正牽頭制定傳 感網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)國(guó)內(nèi)標(biāo)進(jìn)，在國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定上亨有重要話(huà)語(yǔ)權(quán)，為本項(xiàng)目相關(guān)研究 成果的標(biāo)準(zhǔn)化工作提供不可多得的

20、條件。項(xiàng)冃團(tuán)隊(duì)具有優(yōu)良的研究條件，研發(fā)了多種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的示范系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)傳感器 網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試平臺(tái)和系列工具、射頻標(biāo)簽測(cè)試平臺(tái)等直接的實(shí)驗(yàn)或測(cè)試環(huán)境；擁有大暈的通 信和網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試儀器和設(shè)備。項(xiàng)目組成員單位擁有國(guó)家高性能計(jì)算川心、傳感技術(shù)聯(lián)合國(guó) 家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、微系統(tǒng)技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、信息安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、移動(dòng)通信國(guó)家 重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、智能技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、集成電路與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中科院 無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)和通信重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和上海市高可信計(jì)算重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等多個(gè)實(shí)驗(yàn)，擁有國(guó)網(wǎng)信通 公司提供的國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)示范資源，為項(xiàng)目的研究和驗(yàn)證提供了良好的支持。綜上所述，本項(xiàng)目研究在技術(shù)途徑、申請(qǐng)團(tuán)隊(duì)、前期積累

21、和科研條件方面均具有良好 的可行性，為項(xiàng)目的順利推進(jìn)和取得重大突破提供了良好的基礎(chǔ)。5. 課題設(shè)置本項(xiàng)n的課題設(shè)置將圍繞項(xiàng)目的總體冃標(biāo)，針對(duì)三個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和六項(xiàng)重點(diǎn)研究?jī)?nèi) 容，結(jié)合參與研究單位的優(yōu)勢(shì)，將研究?jī)?nèi)容和任務(wù)進(jìn)行分解?？傮w上，所有的課題圍繞科 學(xué)問(wèn)題構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，涵蓋六項(xiàng)重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，部分研究?jī)?nèi)容將在多個(gè)課題中從不同的角 度研究，突出創(chuàng)新與特色。各個(gè)課題之間相互關(guān)聯(lián)，在保持課題獨(dú)立性的同吋，共同促進(jìn) 項(xiàng)目的進(jìn)展。本項(xiàng)目具體分解為以下六個(gè)課題，即課題1：物聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)表征與體系架構(gòu)研究；課題2：物聯(lián)網(wǎng)的異構(gòu)融合和自治機(jī)理研究；課題3：物聯(lián)網(wǎng)混雜信息融合與決策研究課題4：物聯(lián)網(wǎng)可信軟件設(shè)計(jì)理

22、論與方法研究課題5：物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化機(jī)理研究；課題6：物聯(lián)網(wǎng)驗(yàn)證與應(yīng)用示范研究。課題設(shè)置、科學(xué)問(wèn)題與總體目標(biāo)的關(guān)系圖如圖2所示。課題1物聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)表征與體系架構(gòu)是本項(xiàng)目的總體課題，將為其他課題的開(kāi)展奠定架 構(gòu)和理論模型基礎(chǔ)。課題2物聯(lián)網(wǎng)的異構(gòu)融合和自治機(jī)理、課題3物聯(lián)網(wǎng)混雜信息融合與 決策、課題4物聯(lián)網(wǎng)可信軟件設(shè)計(jì)理論與方法在課題1的基礎(chǔ)上，分別研究系統(tǒng)自治機(jī)理、 信息處理和軟件設(shè)計(jì)方法，課題5物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化機(jī)理在課題2、3、4的基礎(chǔ)上研究整系 統(tǒng)的優(yōu)化機(jī)理，課題6主要為上述課題研究成果提供測(cè)試和綜合應(yīng)用驗(yàn)證平臺(tái)。6個(gè)課題 間互為關(guān)聯(lián)、互為依托。本項(xiàng)目每個(gè)課題設(shè)置課題負(fù)責(zé)人1名，負(fù)責(zé)課題計(jì)劃、實(shí)施

23、、監(jiān)督和考核等工作，同 時(shí)課題參與單位指定1名參與單位責(zé)任人，負(fù)責(zé)該單位的課題實(shí)施，并配合完成課題的計(jì) 劃、實(shí)施、監(jiān)督和考核等工作。課題負(fù)責(zé)人和課題參與單位責(zé)任人組成課題工作小組，對(duì) 項(xiàng)目總體工作組負(fù)責(zé)。本項(xiàng)目6名課題負(fù)責(zé)人組成項(xiàng)目總體工作組，在總體單位和首席科學(xué)家的領(lǐng)導(dǎo)下，負(fù) 責(zé)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施情況進(jìn)行監(jiān)督，協(xié)調(diào)項(xiàng)目各課題的研究工作，理順課題研究?jī)?nèi)容的關(guān)聯(lián) 關(guān)系，解決項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的分工合作問(wèn)題，確保項(xiàng)目有序展開(kāi)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)。 課題1：物聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)表征與體系架構(gòu)研究課題設(shè)置的思路：本課題的設(shè)置主要針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的強(qiáng)關(guān)聯(lián)性、非確定性、高混雜性等特征，闔繞物聯(lián)網(wǎng) 關(guān)聯(lián)模型、標(biāo)識(shí)體系、安全架構(gòu)與架構(gòu)

24、體系等開(kāi)展研究，以建立物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)理論和架構(gòu) 體系為目標(biāo)，力爭(zhēng)在物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)聯(lián)模型、系統(tǒng)架構(gòu)等方面取得相關(guān)的理論成果。研究?jī)?nèi)容：（1）物聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)模型與表征；（2）可擴(kuò)展物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體系；（3）物聯(lián)網(wǎng)安全架構(gòu)；（4）面向演進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系研究目標(biāo)：建立物理空間和信息空間的關(guān)聯(lián)模型與表征方法；提出可擴(kuò)展的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體系和方 法；建立有效的物聯(lián)網(wǎng)安全架構(gòu)；形成相對(duì)完備的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互連、服務(wù)、管理和軟件等 架構(gòu)體系，為物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)體系制定和分析設(shè)計(jì)奠定理論基礎(chǔ)。承擔(dān)單位：中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、北京郵電大學(xué)、清華大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人：劉海濤主要學(xué)術(shù)骨干：劉韻潔、王營(yíng)冠、黃韜、李丹經(jīng)費(fèi)比例：課題

25、2：物聯(lián)網(wǎng)的界構(gòu)融合和自治機(jī)理研究課題設(shè)置的思路：本課題主要研究物聯(lián)網(wǎng)的口治模型，以及場(chǎng)景察覺(jué)、資源配置和優(yōu)化、口愈合和自保 護(hù)等機(jī)理，研究物聯(lián)網(wǎng)的自治子網(wǎng)間的協(xié)作管理和具有可增量部署特征的物聯(lián)網(wǎng)的異構(gòu)網(wǎng) 絡(luò)融合機(jī)制，形成物聯(lián)網(wǎng)的自治理論和方法。研究?jī)?nèi)容：（1）物聯(lián)網(wǎng)的自治模型；（2）高混雜條件下物聯(lián)網(wǎng)的場(chǎng)景覺(jué)察機(jī)理；（3）非確定條件下物聯(lián)網(wǎng)的自配置與優(yōu)化機(jī)理；（4）復(fù)雜動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下物聯(lián)網(wǎng)的自愈合與自保護(hù)機(jī)理；（5）自治子網(wǎng)間協(xié)作管理機(jī)理；（6）可增量部署的物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合機(jī)制。研究目標(biāo)：建立物聯(lián)網(wǎng)的自治模型，提岀物聯(lián)網(wǎng)的場(chǎng)景覺(jué)察機(jī)制、標(biāo)識(shí)分配和資源分配機(jī)制、自 愈合與自保護(hù)機(jī)制、子網(wǎng)協(xié)作管理

26、機(jī)制，以及可增量部署的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合機(jī)制等，形成體 系化的物聯(lián)網(wǎng)自治理論和方法。承擔(dān)單位：中國(guó)科學(xué)院軟件研究所、清華大學(xué)、華東師范大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：孫利民主要學(xué)術(shù)骨干：朱明華、康爍、周新運(yùn)、秦偉俊經(jīng)費(fèi)比例：課題3：物聯(lián)網(wǎng)混雜信息融合與決策研究課題設(shè)置的思路：本課題圍繞物聯(lián)網(wǎng)信息融合與決策服務(wù)需求，以解決混雜條件下信息融合與決策、數(shù) 據(jù)處理的隱私保護(hù)等問(wèn)題為目標(biāo)，研究物聯(lián)網(wǎng)在信息采集、融合和決策控制等過(guò)程屮信息 的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，對(duì)多源異構(gòu)信息進(jìn)行多層次匯聚、處理、融合和決策。研究?jī)?nèi)容：（1）物聯(lián)網(wǎng)信息處理與服務(wù)模型；（2）物聯(lián)網(wǎng)混雜信息融合；（3）物聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜關(guān)系鏈挖掘；（4）物聯(lián)網(wǎng)主動(dòng)決策與互動(dòng)控制；（

27、5）物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理的隱私保護(hù)。研究目標(biāo)：揭示物聯(lián)網(wǎng)混雜信息融合、復(fù)雜關(guān)系鏈挖掘、主動(dòng)決策與互動(dòng)控制的一般規(guī)律，捉出 具有可信驗(yàn)證和隱私保護(hù)能力的物聯(lián)網(wǎng)主動(dòng)決策和互動(dòng)控制方法，建立滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)語(yǔ)義信 息融合與決策需求的逆向解析方法。承擔(dān)單位：南京郵電大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、無(wú)錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院課題負(fù)責(zé)人：楊震主要學(xué)術(shù)骨干：沈蘇彬、楊庚、吳蒙、張建秋經(jīng)費(fèi)比例：課題4：物聯(lián)網(wǎng)可信軟件設(shè)計(jì)理論與方法研究課題設(shè)置的思路：本課題基于物聯(lián)網(wǎng)壞境中的連續(xù)世界與離散計(jì)算的結(jié)合性、實(shí)時(shí)性、可預(yù)測(cè)性、動(dòng)態(tài) 演化性等特征，建立物聯(lián)網(wǎng)可信軟件的設(shè)計(jì)方法及相應(yīng)的推理機(jī)制，研究形式化描述方法 和推理理論，為物聯(lián)網(wǎng)可信軟件系統(tǒng)分析與建

28、模的研究提供數(shù)學(xué)模熨和驗(yàn)證手段，支持物 聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的分析和驗(yàn)證。研究?jī)?nèi)容：（1）物聯(lián)網(wǎng)可信軟件設(shè)計(jì)方法；（2）物聯(lián)網(wǎng)可信軟件推理理論；（3）物聯(lián)網(wǎng)可信軟件建模方法；（4）物聯(lián)網(wǎng)可信軟件分析與驗(yàn)證技術(shù)。研究目標(biāo)：形成與國(guó)際接軌的先進(jìn)水平的物聯(lián)網(wǎng)可信軟件設(shè)計(jì)方法理論、提供一套邏輯系統(tǒng)刻畫(huà) 方法、構(gòu)建建模語(yǔ)言、擴(kuò)展與完善分析與驗(yàn)證技術(shù)，同時(shí)建立可信軟件分析驗(yàn)證平臺(tái)，為 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與驗(yàn)證提供可信保障。承擔(dān)單位：華東師范大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院軟件研究所課題負(fù)責(zé)人：何積豐主要學(xué)術(shù)骨干：朱惠彪、曾振柄、郭建、皇甫偉經(jīng)費(fèi)比例：課題5：物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化機(jī)理研究課題設(shè)置的思路：本課題的設(shè)置主要是在物聯(lián)網(wǎng)自治管理、

29、信息融合處理和軟件設(shè)計(jì)的研究基礎(chǔ)上，進(jìn) 一步從感知、傳輸、信息處理和決策控制等多個(gè)層次出發(fā)，研究物聯(lián)網(wǎng)在非確定及混雜異 構(gòu)環(huán)境下的系統(tǒng)優(yōu)化機(jī)理，通過(guò)運(yùn)用解耦、i専弈、約束優(yōu)化等理論和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的物 理、通信及計(jì)算等資源的優(yōu)化利用，以達(dá)到系統(tǒng)性能的整體提升。研究?jī)?nèi)容：（1）面向可靠感知的物聯(lián)網(wǎng)多級(jí)優(yōu)化機(jī)制；（2）物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)頻譜的優(yōu)化調(diào)度與分配機(jī)制；（3）非確定環(huán)境下的物聯(lián)網(wǎng)可靠數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制；（4）面向信息決策的物聯(lián)網(wǎng)資源協(xié)同優(yōu)化機(jī)制；（5）物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)跨層優(yōu)化機(jī)制。研究目標(biāo)：面向?qū)崟r(shí)可靠等系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)，針對(duì)非確定的物理、通信及計(jì)算環(huán)境，設(shè)計(jì)一整套符 合物聯(lián)網(wǎng)特性的系統(tǒng)優(yōu)化機(jī)制，通過(guò)在感知、傳輸

30、、決策控制等各個(gè)層次上的自?xún)?yōu)化及跨 層優(yōu)化調(diào)度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體性能的優(yōu)化目標(biāo)。承擔(dān)單位：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、東南大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：黃劉生主要學(xué)術(shù)骨干：張宏海、謝海勇、王橋、邢凱經(jīng)費(fèi)比例：課題6：物聯(lián)網(wǎng)驗(yàn)證與應(yīng)用示范研究課題設(shè)置的思路：本課題主要針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)跨領(lǐng)域跨行業(yè)應(yīng)用特征及相關(guān)成果測(cè)試與驗(yàn)證需求，研究物聯(lián) 網(wǎng)系統(tǒng)的驗(yàn)證理論和方法，通過(guò)構(gòu)建智能電網(wǎng)行業(yè)內(nèi)配用環(huán)節(jié)互動(dòng)和與智能家居、電動(dòng)汽 車(chē)等行業(yè)間服務(wù)融合的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用驗(yàn)證系統(tǒng)，驗(yàn)證物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)、自治機(jī)理、信息融合 與決策、可信軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)優(yōu)化等基礎(chǔ)理論和方法。研究?jī)?nèi)容：（1）物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的驗(yàn)證理論和評(píng)估方法；（2）物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)；（3）面向互動(dòng)

31、和融合的應(yīng)用驗(yàn)證系統(tǒng)。研究目標(biāo)：提出面向物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用的理論驗(yàn)證方法和評(píng)估體系；搭建具有開(kāi)放性、通用性的 物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)；建立智能電網(wǎng)行業(yè)內(nèi)配用環(huán)節(jié)互動(dòng)和與智能家居、電動(dòng)汽車(chē)等行業(yè) i'可服務(wù)融合的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用驗(yàn)證系統(tǒng)，為其它課題的相關(guān)研究成果的驗(yàn)證與測(cè)試提供支撐。承擔(dān)單位：無(wú)錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院、國(guó)網(wǎng)信息通信有限公司、北京郵電大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：劉建明主要學(xué)術(shù)骨干：李書(shū)芳、李祥珍、沈杰、陳晰經(jīng)費(fèi)比例：四、年度計(jì)劃研究?jī)?nèi)容預(yù)期目標(biāo)第一年研究物聯(lián)網(wǎng)特征與共性需求；關(guān)聯(lián)模型、對(duì)擴(kuò)展標(biāo)識(shí)體系和網(wǎng)絡(luò)互連體系架構(gòu); 研究高混雜條件下的場(chǎng)景覺(jué)察機(jī)制；研究物聯(lián)網(wǎng)信息處理系統(tǒng)架構(gòu)和數(shù)據(jù)融合方法；研究 物

32、聯(lián)網(wǎng)軟件設(shè)計(jì)方法學(xué)；研究面向可靠感知的物聯(lián)網(wǎng)多級(jí)優(yōu)化機(jī)制和無(wú)線(xiàn)頻譜的優(yōu)化調(diào)度 與分配機(jī)制；研究物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)驗(yàn)證理論和評(píng)估方法；完成物聯(lián)網(wǎng)特征與共性需求調(diào)研；提出關(guān)聯(lián)模型、可擴(kuò)展標(biāo)識(shí)體系和網(wǎng)絡(luò)互連體系架構(gòu)；提出場(chǎng)景覺(jué)察機(jī)制和方法；提出物聯(lián)網(wǎng)信息處理系統(tǒng)架構(gòu)和數(shù)據(jù)融合方法；提出面向可靠感知的物聯(lián)網(wǎng)多級(jí)優(yōu)化機(jī)制和無(wú)線(xiàn)頻譜的優(yōu)化調(diào)度與分配機(jī)制；物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)驗(yàn)證理論和評(píng)估方法；論文1015篇；專(zhuān)利46項(xiàng)；第二年研究物聯(lián)網(wǎng)表征方法及體系、安全和服務(wù)體系架構(gòu)；研究非確定條件下物聯(lián)網(wǎng) 的自配置與優(yōu)化機(jī)理，以及動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下容錯(cuò)和自愈合機(jī)理；研究基于語(yǔ)義分析和理解的物 聯(lián)網(wǎng)服務(wù)模型及決策機(jī)制、數(shù)據(jù)融合方法和關(guān)系鏈挖掘方

33、法；研究物聯(lián)網(wǎng)可信軟件推理理 論與建模方法；研究物聯(lián)網(wǎng)可靠數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制和資源協(xié)同優(yōu)化機(jī)制；研究物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試 平臺(tái)及方法；提岀物聯(lián)網(wǎng)表征方法及體系、安全和服務(wù)體系架構(gòu)；提出非確定條件下物聯(lián)網(wǎng)的自配置與優(yōu)化方法，以及動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下容錯(cuò)和自愈合方法； 提出基于語(yǔ)義分析和理解的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)模型及決策機(jī)制、數(shù)據(jù)融合方法和關(guān)系鏈挖掘 方法；提出物聯(lián)網(wǎng)可信軟件推理理論與建模方法；提出物聯(lián)網(wǎng)對(duì)靠數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制和資源協(xié)同優(yōu)化機(jī)制；提出物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)及方法；論文1520篇；專(zhuān)利58項(xiàng)；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1-2項(xiàng)；第三年研究物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理和軟件體系架構(gòu)，以及物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系的演進(jìn)；研究自治 子網(wǎng)間協(xié)作管理，以及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合機(jī)制；

34、研究關(guān)系鏈挖掘方法和主動(dòng)決策與控制交互模 型、分層主動(dòng)處理與融合；研究可信軟件分析與驗(yàn)證技術(shù)方法；研究物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)跨層優(yōu)化 機(jī)制；研究面向互動(dòng)和融合的應(yīng)用驗(yàn)證系統(tǒng)； 提出物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理和軟件體系架構(gòu)，以 及物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系的演進(jìn)策略；提出自治子網(wǎng)間協(xié)作管理，以及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合機(jī)制及方法；提出關(guān)系鏈挖掘方法和主動(dòng)決策與控制交互模型、分層主動(dòng)處理與融合方法；提出可信軟件分析與驗(yàn)證技術(shù)方法；提出物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)跨層優(yōu)化機(jī)制及方法；提出面向互動(dòng)和融合的應(yīng)用驗(yàn)證系統(tǒng)方法及構(gòu)建；論文1520篇；專(zhuān)利58項(xiàng)；專(zhuān)著1本；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)12項(xiàng)；五、研究?jī)?nèi)容1擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題由于物理空間和信息空間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)性、非確定性和高度混雜

35、性等，在物聯(lián)網(wǎng)分析設(shè)計(jì)、 運(yùn)維優(yōu)化等各個(gè)層面還存在著諸多的挑戰(zhàn)和困難，現(xiàn)有的理論和方法難以應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)， 大量的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題亟待解決，迫切需要全面深入的分析物理空i'可和信息空間的耦合機(jī)理, 探明物聯(lián)網(wǎng)的自治機(jī)理，深入挖掘感知互動(dòng)的機(jī)制和方法及安全對(duì)信的保障機(jī)制，尋找系 統(tǒng)內(nèi)在的優(yōu)化機(jī)制，認(rèn)識(shí)未來(lái)發(fā)展需求趨勢(shì)和演進(jìn)規(guī)律等，為物聯(lián)網(wǎng)在社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域 的前面應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。因此，本項(xiàng)目將圍繞物聯(lián)網(wǎng)重要特性和重大需求，以構(gòu)建感知互動(dòng)、自治高效和安全 可信的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)為目標(biāo)，以物聯(lián)網(wǎng)的非確定性、高混雜性和強(qiáng)關(guān)聯(lián)性為出發(fā)點(diǎn)，重點(diǎn)解 決三方面的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題：一、物理空間和信息空間的復(fù)雜耦合關(guān)聯(lián)

36、；二、高混雜感知互 動(dòng)系統(tǒng)的自治機(jī)理；三、虛實(shí)交融的物化安全可信保障。擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題如圖1所 示科學(xué)問(wèn)題1：物理空間和信息空間的復(fù)雜耦合關(guān)聯(lián)物理空間和信息空間存在的內(nèi)在復(fù)雜耦合關(guān)聯(lián)是物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)特征之一，貫穿在物聯(lián) 網(wǎng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組織管理、感知交互、決策控制等全過(guò)程。物聯(lián)網(wǎng)所涉及的物理空間和信息空間的耦合關(guān)聯(lián)極為復(fù)雜。首先，連續(xù)的具有時(shí)空屬 性的物理空間、與離散的無(wú)時(shí)空維度的信息空問(wèn)具有極大的差異性，信息空間和物理空間 屬性耦合關(guān)聯(lián)的分析和描述極為困難；英次，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)存在著普遍的高度混雜性和非確 定性，如目標(biāo)環(huán)境、傳感器屈性、終端類(lèi)型、網(wǎng)絡(luò)形態(tài)、信息處理方式、應(yīng)用服務(wù)需求等, 各因素緊

37、密耦合且關(guān)聯(lián)復(fù)雜，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)共性建模、統(tǒng)一描述和系統(tǒng)設(shè)計(jì)等帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。 另外，物聯(lián)網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)物理空間和信息空間的感知互動(dòng)，涉及環(huán)境、感知、網(wǎng)絡(luò)、處理、月艮 務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)和作用域的協(xié)同處理和反饋，而英內(nèi)在耦合關(guān)聯(lián)的表征是上述協(xié)作機(jī)制的基 礎(chǔ)。由于目前缺乏對(duì)物理空間和信息空間耦合關(guān)聯(lián)問(wèn)題的深入研究，現(xiàn)有的信息感知和決 策方法等通常面向單一的應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用目標(biāo)，與物聯(lián)網(wǎng)跨行業(yè)、規(guī)?；膽?yīng)用需求形成 鮮明矛盾。通過(guò)對(duì)物理空間和信息空間耦合關(guān)聯(lián)問(wèn)題的深入分析，并挖掘和表征其中耦合 對(duì)象、耦合形式、耦合程度、耦合作用等問(wèn)題，是實(shí)現(xiàn)物理空間和信息空間全面融合的基 礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題之一。科學(xué)問(wèn)題2：高混雜感知互動(dòng)系

38、統(tǒng)的自治機(jī)理物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)物理空i'可和信息空間的感知互動(dòng)，高效靈活地為用戶(hù)提供智慧服務(wù)?；?人工參與或現(xiàn)有系統(tǒng)管理運(yùn)行方式難以應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜的應(yīng)用挑戰(zhàn)及動(dòng)態(tài)多樣的影響因素, 在客觀(guān)上要求物聯(lián)網(wǎng)以口治的方式運(yùn)行，在減少或避免人工參與的條件下口動(dòng)地實(shí)現(xiàn)物聯(lián) 網(wǎng)的組織管理、資源配置和故障處理等功能。物聯(lián)網(wǎng)感知互動(dòng)的運(yùn)行模式、高度混雜的系統(tǒng)組成、非確定的運(yùn)行場(chǎng)景對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的自 治提出了巨大的挑戰(zhàn)。面向物理空間和信息空間感知互動(dòng)的運(yùn)行模式對(duì)物聯(lián)網(wǎng)自治的實(shí)時(shí) 性、可靠性等要求極為嚴(yán)格。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)存在高度的混雜性特征，諸如終端類(lèi)型多樣、數(shù) 量巨大，感知屬性、特征、控制與處理方法等差異巨大，則使得物聯(lián)網(wǎng)

39、自治的運(yùn)行場(chǎng)景和 待處理因素極為復(fù)雜多樣。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不僅包括海量的網(wǎng)絡(luò)元素， 還包括現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)和電信網(wǎng)等公共網(wǎng)絡(luò)，以及各應(yīng)用領(lǐng)域的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)，其通信協(xié) 議各不相同，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)終端和子網(wǎng)的組織協(xié)同提出很大挑戰(zhàn)。物聯(lián) 網(wǎng)的應(yīng)用需求和運(yùn)行場(chǎng)景存在高度的非確定性，如物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用目標(biāo)、服務(wù)質(zhì)量和資源需 求隨時(shí)間和物理壞境的動(dòng)態(tài)變化，移動(dòng)過(guò)程中終端及子網(wǎng)之間存在不確定的復(fù)雜關(guān)聯(lián)，物 聯(lián)網(wǎng)自身運(yùn)行過(guò)程屮也存在終端和資源的動(dòng)態(tài)變化其至故障，上述特性要求物聯(lián)網(wǎng)自治屮 必需考慮資源的動(dòng)態(tài)變化和多種類(lèi)型的異常狀況。物聯(lián)網(wǎng)自治管理是其運(yùn)行的基礎(chǔ)，為物聯(lián)網(wǎng)信息的感知、交互、處

40、理和決策提供重要 支撐，因而高混雜感知互動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的自治機(jī)理是亟待解決的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題?？茖W(xué)問(wèn)題3：虛實(shí)交融的物化安全可信保障物聯(lián)網(wǎng)的安全可信不僅涉及到信息空間屮信息傳輸、處理和數(shù)據(jù)自身的安全可信，更 為重要的是物理空間屮人量物理實(shí)體決策操作的安全可信以及物理實(shí)體所攜帶數(shù)據(jù)的安全 可信，并對(duì)系統(tǒng)行為可預(yù)測(cè)性和可靠性提出了更高的要求。物理空間和信息空間的耦合關(guān)聯(lián)使得物聯(lián)網(wǎng)面臨更為多樣復(fù)雜的安全可信威脅，物聯(lián) 網(wǎng)混雜性和非確定性也對(duì)其安全對(duì)信帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)終端能力差異巨大，脆弱終 端存在著計(jì)算能力與安全可信算法資源消耗z間的矛盾。物聯(lián)網(wǎng)不僅具有頻繁的移動(dòng)性， 通信連接具有高度動(dòng)態(tài)性，而終端或子

41、網(wǎng)也可能在某些時(shí)間與物聯(lián)網(wǎng)其他部分?jǐn)嚅_(kāi)連接， 增加了訪(fǎng)問(wèn)控制、授權(quán)、認(rèn)證的難度。物聯(lián)網(wǎng)是超大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，組成形態(tài)復(fù)雜，終端和 子網(wǎng)的異構(gòu)性使得跨域跨子網(wǎng)的可信安全具有極大的技術(shù)難度。物聯(lián)網(wǎng)中大量邏輯或物理 實(shí)體基于網(wǎng)絡(luò)相互連接，物理實(shí)體可能被偷竊屏蔽或轉(zhuǎn)移，帶來(lái)了新的安全威脅，容易造 成個(gè)人隱私、商業(yè)機(jī)密和國(guó)家設(shè)施信息的泄露。對(duì)信軟件是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)行為可預(yù)測(cè)性和可 靠性的保障，而現(xiàn)有軟件模型和方法無(wú)法表達(dá)物聯(lián)網(wǎng)虛實(shí)交融的特征，連續(xù)世界與離散計(jì) 算結(jié)合性、實(shí)時(shí)性和多維性，均難以用現(xiàn)有的可信方法描述。物聯(lián)網(wǎng)將直接影響物理世界，安全可信是物聯(lián)網(wǎng)必需具備的基本要求。以物化特征表 現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)安全可信保障問(wèn)

42、題是研究屮嶄新課題，也是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展必須解決的基礎(chǔ)性科學(xué) 問(wèn)題。2.主要研究?jī)?nèi)容圍繞上述的三個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，本項(xiàng)目將從以下六個(gè)主要方面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)理論和 方法開(kāi)展研究。（一）物聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)表征與體系架構(gòu)針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的感知互動(dòng)以及非確定性和混雜性特征，從物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)聯(lián)表征和體系架構(gòu) 基本問(wèn)題出發(fā)，在關(guān)聯(lián)模型與表征、標(biāo)識(shí)體系、安全架構(gòu)和體系框架等方面展開(kāi)研究，具 體包括以下研究?jī)?nèi)容：（1）物聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)模型與表征：基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)體抽象和實(shí)體i'可作用關(guān)系數(shù)學(xué)描述，建 立物理和信息空間多元異構(gòu)實(shí)體間的關(guān)聯(lián)模型；面向物聯(lián)網(wǎng)非確定性環(huán)境，研究多重關(guān)聯(lián) 的動(dòng)態(tài)特征和描述方法；研究實(shí)際物理關(guān)聯(lián)和抽象信息關(guān)聯(lián)的匹配

43、機(jī)制，建立物聯(lián)網(wǎng)表征 方法及體系；（2）可擴(kuò)展物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體系：研究適合大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)的名字空間結(jié)構(gòu)與解析體系； 研究標(biāo)識(shí)編碼方法，探討合理的標(biāo)識(shí)生命周期管理機(jī)制；研究安全、高效和可擴(kuò)展的統(tǒng)一 物體標(biāo)識(shí)體系；（3）物聯(lián)網(wǎng)安全架構(gòu)：分析物聯(lián)網(wǎng)的安全需求與安全框架，研究物聯(lián)網(wǎng)安全架構(gòu)以及 資源高效的安全協(xié)議；研究物聯(lián)網(wǎng)跨網(wǎng)的分層的認(rèn)證策略和協(xié)議；研究物聯(lián)網(wǎng)分級(jí)的密鑰 分配、密鑰協(xié)商等密鑰管理方案；（4）面向演進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系：研究異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連體系架構(gòu)、服務(wù)體系架構(gòu)、系 統(tǒng)管理體系架構(gòu)、可信軟件體系架構(gòu)，建立面向演進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系。（二）物聯(lián)網(wǎng)的異構(gòu)融合和自治機(jī)理面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)多樣性以及網(wǎng)

44、絡(luò)和終端互聯(lián)方式存在的高度異構(gòu)性特點(diǎn)， 研究物聯(lián)網(wǎng)的自治模型和場(chǎng)景察覺(jué)機(jī)理，在此基礎(chǔ)上研究物聯(lián)網(wǎng)的自配置、自?xún)?yōu)化、自愈 合、自保護(hù)機(jī)理，進(jìn)而考察不同自治子網(wǎng)間的協(xié)同管理，以及可增量部署的異構(gòu)融合機(jī)制。 具體的研究?jī)?nèi)容包括：（1）物聯(lián)網(wǎng)的自治模型：基于物聯(lián)網(wǎng)管理鏈需求，研究管理單元的自組織機(jī)制；研 究管理鏈中物聯(lián)網(wǎng)管理信息的交互方式；研究物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的自治管理模型；（2）高混雜條件下物聯(lián)網(wǎng)的場(chǎng)景察覺(jué)機(jī)理：研究高混雜的物聯(lián)網(wǎng)終端屬性、狀態(tài)和 功能角色的規(guī)范化描述；研究動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下物聯(lián)網(wǎng)終端間的屈性、狀態(tài)和功能角色的相互發(fā) 現(xiàn)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)終端間的互察覺(jué)；研究基于多源多粒度的互察覺(jué)信息的物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景分析方法;

45、（3）非確定條件下物聯(lián)網(wǎng)的自配置與優(yōu)化機(jī)理：而向物聯(lián)網(wǎng)超大規(guī)模的非確定性部 署，研究物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)的自動(dòng)分配機(jī)制；研究在跨子網(wǎng)移動(dòng)的場(chǎng)景下物聯(lián)網(wǎng)自組織管理；結(jié) 合感知互動(dòng)的應(yīng)用特性，研究物聯(lián)網(wǎng)的分布式的拓?fù)渥越M織和資源自配置方法；面向物聯(lián) 網(wǎng)應(yīng)用需求特征和動(dòng)態(tài)運(yùn)行場(chǎng)景，研究物聯(lián)網(wǎng)的資源協(xié)同調(diào)整策略和優(yōu)化機(jī)制；（4）復(fù)雜動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下物聯(lián)網(wǎng)的自愈合與自保護(hù)機(jī)理：研究面向感知交互的物聯(lián)網(wǎng)多 類(lèi)型的故障產(chǎn)生模式和故障分析方法；研究復(fù)雜動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下的物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視 方法和故障發(fā)現(xiàn)機(jī)制；針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)感知交互需求和故障發(fā)生模式，研究物聯(lián)網(wǎng)的容侵容錯(cuò) 機(jī)理；在故障出現(xiàn)的條件下，研究物聯(lián)網(wǎng)基于協(xié)作的快速自愈合機(jī)制；（5）自治子網(wǎng)間協(xié)作管理機(jī)理：研究物聯(lián)網(wǎng)自治子網(wǎng)間的標(biāo)識(shí)映射、統(tǒng)一資源訪(fǎng)問(wèn) 和協(xié)作管理模型與架構(gòu)；研究子網(wǎng)間的管理信息交互機(jī)制；研究多個(gè)口治物聯(lián)子網(wǎng)間的資 源調(diào)度與協(xié)作管理方法；（6）可增量部署的物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合機(jī)制：研究異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)融合的可增量部 署機(jī)理；研究可擴(kuò)展的