給物聯(lián)網(wǎng)插上人工智能的翅膀

給物聯(lián)網(wǎng)插上“人工智能”的翅膀

文／吳文琦物聯(lián)網(wǎng)的雛形形成于1999年，其一般定義是：把所有物品通過射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)(GPS)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)(WSIS)上，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005:物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出“物聯(lián)網(wǎng)”概念。報(bào)告指出，無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、[來自WWW.]從房屋到紙巾都可以通過因特網(wǎng)主動(dòng)進(jìn)行交換。射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。時(shí)至2011年，這一切正在加速成為現(xiàn)實(shí)。物聯(lián)網(wǎng)就在人們身邊信息化應(yīng)用于人類社會(huì)的初級(jí)目標(biāo)，鎖定在人與人之間的聯(lián)系和溝通，這樣一個(gè)發(fā)展目標(biāo)歷經(jīng)結(jié)繩記事、活字印刷、無線電傳輸及至目前階段網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，已經(jīng)基本得以實(shí)現(xiàn)。而未來的信息化會(huì)朝什么方向走？當(dāng)前產(chǎn)業(yè)界眾口一詞的說法是——物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)在國(guó)際上又稱為傳感網(wǎng)，它借助于電子信息技術(shù)，將物體嵌入微型感應(yīng)芯片，使其智能化，再結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使人與物體、物體與物體之間實(shí)現(xiàn)“交流對(duì)話”。物聯(lián)網(wǎng)作為信息化應(yīng)用廣度的拓展和深度的挖掘，在人們身邊已經(jīng)比比皆是。當(dāng)司機(jī)出現(xiàn)操作失誤時(shí)汽車會(huì)自動(dòng)報(bào)警，公文包會(huì)提醒主人忘帶了什么東西，衣服會(huì)“告訴”洗衣機(jī)對(duì)顏色和水的要求等等。耐克公司推出的Nike+跑步鞋，通過植入傳感器跟蹤跑步信息，然后發(fā)送到使用者的iPod上。該產(chǎn)品還有自己的社交網(wǎng)絡(luò)，可以自動(dòng)發(fā)至Twitter，還可以發(fā)送狀態(tài)更新至Facebook。同樣，不用五花大綁在各種儀器上，你一舉一動(dòng)的數(shù)據(jù)都能被電腦監(jiān)測(cè)到。弗吉尼亞理工大學(xué)發(fā)明了一種可以感知運(yùn)動(dòng)的褲子，通過織布機(jī)把電線和纖維織到一起。每動(dòng)一下，嵌入在纖維里的傳感器可以測(cè)量褲子的速度、旋轉(zhuǎn)度和彈性，然后把信號(hào)發(fā)送至電腦上。上面說到的“人機(jī)交互”例子，有人會(huì)嗤之以鼻：“小兒科兒！”那么，來關(guān)注下物聯(lián)網(wǎng)的“大手筆”。我國(guó)很早就開始了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的相關(guān)研究和應(yīng)用試點(diǎn)的探索。RFID是物聯(lián)網(wǎng)感知層最重要的技術(shù)之一。2004年，我國(guó)啟動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)的重要應(yīng)用——無線射頻識(shí)別RFID的行業(yè)應(yīng)用試點(diǎn)工程，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城市交通、建筑等領(lǐng)域初見成效，如遍布30個(gè)試點(diǎn)城市的“一卡通”工程應(yīng)用等。截至2009年10月，全國(guó)224個(gè)城市發(fā)卡量近1.7億張。其實(shí)，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層共同構(gòu)成的龐大的社會(huì)信息系統(tǒng)，是一個(gè)涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)、社會(huì)與生活各個(gè)領(lǐng)域的無所不包的龐大的產(chǎn)業(yè)鏈。人們對(duì)其存在、發(fā)展的“前世今生和來世”有著極其濃厚的興趣，物聯(lián)網(wǎng)改變我們生活的深層次原因不僅是簡(jiǎn)單“互聯(lián)”，而是其強(qiáng)大的智能化的趨勢(shì)造就的技術(shù)生命力和商業(yè)價(jià)值。插上智能的“翅膀”物聯(lián)網(wǎng)的工作原理如今已成為IT技術(shù)領(lǐng)域的“常識(shí)”：感知層采集的信息經(jīng)過傳輸層傳輸，再由應(yīng)用層把感知和傳輸來的信息進(jìn)行分析和處理，做出正確的控制和決策，實(shí)現(xiàn)智能化的管理、應(yīng)用。其實(shí)，人類對(duì)這類應(yīng)用的憧憬早在工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代來臨之際，就已“蠢蠢欲動(dòng)”。難道愛迪生在發(fā)明電燈時(shí)，不希望電燈“日落而亮、日出而熄”，或是能隨著一聲“開燈”而點(diǎn)亮嗎？但通訊技術(shù)瓶頸造成將傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的隔離，即便能夠?qū)崿F(xiàn)連通，在聯(lián)網(wǎng)技術(shù)未能將這種連通成本降低到能激勵(lì)人們廣泛使用的水平也是行不通的。而隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，使數(shù)據(jù)能在傳感器、計(jì)算機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間自由流動(dòng)。具有革命性意義的是，物品既可以感知環(huán)境，又可以相互通訊時(shí)，并迅速對(duì)其做出響應(yīng)，有的甚至可以在基本無人干預(yù)的情況下工作。這種智能“基因”有賴于人工智能在計(jì)算機(jī)上的實(shí)現(xiàn)，也決定著物聯(lián)網(wǎng)的“成長(zhǎng)特性”。人工智能有二種不同的方式：一種是采用傳統(tǒng)的編程技術(shù)，使系統(tǒng)呈現(xiàn)智能的效果，而不考慮所用方法是否與人或動(dòng)物機(jī)體所用的方法相同，這種方法叫工程學(xué)方法（Engineeringapproach）。另一種是模擬法（Modelingapproach），它不僅要看效果，還要求實(shí)現(xiàn)方法也和人類或生物機(jī)體所用的方法相同或相類似。有甚者模擬人類或生物的遺傳-進(jìn)化機(jī)制，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則是模擬人類或動(dòng)物大腦中神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)方式。采用前一種方法，需要人工詳細(xì)規(guī)定程序邏輯，在已有的實(shí)踐中被多次采用，商務(wù)智能就是典型一例。在這一新型的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)形態(tài)中，信息的爆炸式激增又產(chǎn)生了對(duì)能夠處理和控制信息的新技術(shù)的強(qiáng)烈需求，商務(wù)智能就是新的信息技術(shù)在商務(wù)分析中的有效利用。從不同的數(shù)據(jù)源（就包含物聯(lián)網(wǎng)的感知信息）收集的數(shù)據(jù)中提取有用的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清理以保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量，將數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換、重構(gòu)后存入數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)或數(shù)據(jù)集市（這時(shí)數(shù)據(jù)變?yōu)樾畔ⅲ缓髮ふ液线m的查詢、報(bào)告和分析工具和數(shù)據(jù)挖掘工具對(duì)信息進(jìn)行處理（這時(shí)信息變?yōu)檩o助決策的知識(shí)），最后將知識(shí)呈現(xiàn)于用戶面前，轉(zhuǎn)變?yōu)闆Q策。模擬法人工智能應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)方向是專家系統(tǒng)，這是一種模擬人類專家解決領(lǐng)域問題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，不但采用基于規(guī)則的推理方法，而且采用了諸如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法與技術(shù)。根據(jù)專家系統(tǒng)處理的問題的類型，把專家系統(tǒng)分為解釋型、診斷型、調(diào)試型、維修型、教育型、預(yù)測(cè)型、規(guī)劃型、設(shè)計(jì)型和控制型等10種類型。與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的應(yīng)用就很多了，例如血液凝結(jié)疾病診斷系統(tǒng)、電話電纜維護(hù)專家系統(tǒng)、花布圖案設(shè)計(jì)和花布印染專家系統(tǒng)等等。另一個(gè)方向?yàn)槟Ｊ阶R(shí)別，就是通過計(jì)算機(jī)用數(shù)學(xué)技術(shù)方法來研究模式的自動(dòng)處理和判讀。用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)模式（文字、聲音、人物、物體等）的自動(dòng)識(shí)別，是開發(fā)智能機(jī)器的一個(gè)最關(guān)鍵的突破口，也為人類認(rèn)識(shí)自身智能提供線索。計(jì)算機(jī)識(shí)別的顯著特點(diǎn)是速度快、準(zhǔn)確性和效率高，識(shí)別過程與人類的學(xué)習(xí)過程相似，可使物聯(lián)網(wǎng)在“識(shí)別端”——信息處理過程的起點(diǎn)就具有智能性，保證物聯(lián)網(wǎng)上的每個(gè)非人類結(jié)點(diǎn)也有了“自覺行為”。開源、節(jié)流、環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)以傳感器驅(qū)動(dòng)、輔之人工智能的新型業(yè)務(wù)模式能夠創(chuàng)造卓越的價(jià)值，推動(dòng)整個(gè)人類社會(huì)共同繁榮，推動(dòng)民生，造福于民。那么，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)業(yè)將在增進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)智能性的外在條件上下足功夫：物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)就是其公眾支撐平臺(tái)，標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的通訊模塊，以及物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，更多物品中被嵌入傳感器，從而獲得了通訊能力等等。然而，人們也應(yīng)該清楚認(rèn)識(shí)到，再智能的物聯(lián)網(wǎng)也是為人類服務(wù)的，需依靠創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)模式來彰顯其價(jià)值，使得技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性得到社會(huì)認(rèn)同。智能物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于公眾的貢獻(xiàn)不僅要節(jié)流，而且能開源，更要環(huán)保。開源。通過物聯(lián)網(wǎng)將收集的數(shù)據(jù)作為自動(dòng)化和控制的基礎(chǔ)，利用人工智能的分析轉(zhuǎn)換為可通過網(wǎng)絡(luò)反饋給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的指令，然后由執(zhí)行機(jī)構(gòu)來改變流程。形成從數(shù)據(jù)到自動(dòng)操作的閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以提高生產(chǎn)率，因?yàn)橛辛巳斯ぶ悄茏詣?dòng)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，就使許多人工干預(yù)變得沒有必要。節(jié)流。當(dāng)對(duì)運(yùn)營(yíng)環(huán)境中的危險(xiǎn)因素持續(xù)不斷地進(jìn)行監(jiān)測(cè)，或物品本身可以采取糾正措施，以避免損害發(fā)生時(shí)，就能降低風(fēng)險(xiǎn)和成本。環(huán)保。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)海量集成技術(shù)、細(xì)化污染源監(jiān)控系統(tǒng)全方位架構(gòu)、強(qiáng)化數(shù)字環(huán)境管理，將帶來環(huán)境管理模式重大轉(zhuǎn)變。智能物聯(lián)網(wǎng)的開源、節(jié)流和環(huán)保往往是三位一體體現(xiàn)的，以各種行業(yè)解決方案呈現(xiàn)出來的。例如：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，與遙感衛(wèi)星和地面?zhèn)鞲衅魇占臄?shù)據(jù)無線聯(lián)接的精密農(nóng)機(jī)設(shè)備，可以考慮作物的生長(zhǎng)條件，并調(diào)整農(nóng)田各個(gè)不同部分的種植方式——例如，對(duì)那些需要更多營(yíng)養(yǎng)的地塊增加施肥量。工業(yè)生產(chǎn)方面，通過供應(yīng)鏈運(yùn)送產(chǎn)品時(shí)，利用傳感器跟蹤安放在產(chǎn)品上的RFID（無線射頻識(shí)別）標(biāo)簽，從而改進(jìn)庫(kù)存管理，同時(shí)降低運(yùn)營(yíng)資金和物流成本。醫(yī)療衛(wèi)生方面，傳感器和數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)提供了以相對(duì)較低的成本，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)病人行為和癥狀的可能性，使醫(yī)生能夠更好地診斷疾病，并制訂專門的治療方案。形如藥丸的微型攝像機(jī)已能穿過人體的消化道，并傳回?cái)?shù)千幅圖像，以查明疾病的來源。社區(qū)服務(wù)方面，智能樓宇中，具有人員實(shí)時(shí)管理，能耗數(shù)據(jù)采集，室內(nèi)環(huán)境舒適度自動(dòng)控制，數(shù)據(jù)顯示、統(tǒng)計(jì)、分析和預(yù)警，能耗設(shè)備控制等功能，從而實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能降耗。此類案例，不勝枚舉?？傮w應(yīng)用模式可歸納為智能感知環(huán)境、對(duì)行為的跟蹤、綜合各種信息進(jìn)行決策、進(jìn)一步優(yōu)化流程、配置資源。均需要人工智能的支撐將物聯(lián)網(wǎng)的感知-決策-反饋的流程得以優(yōu)化，對(duì)我們的生產(chǎn)、生活方式有了顛覆性的改變。大膽展望物聯(lián)網(wǎng)的未來：由于科技進(jìn)步的腳步從來沒有停止過，智能型物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)將不斷完善，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，以及通訊協(xié)議的進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化，使人們有可能在幾乎