《智能物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》AIoT導(dǎo)論-第1章課件

智能物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論吳功宜

吳英編著第1章

IoT的形成

1.1IoT產(chǎn)生的社會(huì)背景1.1.1比爾·蓋茨《未來之路》與IoT

比爾·蓋茨在描述自己住所的未來發(fā)展前景時(shí)說：我的房子用木材、玻璃、水泥、石頭建成，我的房子也是用芯片和軟件建成的微處理器芯片和存儲(chǔ)器的安裝，以及控制它們運(yùn)行的軟件，這些都會(huì)在最近幾年里隨著信息高速公路進(jìn)入數(shù)百萬個(gè)家庭1.1.2RFID/EPC與IoT

能夠提供更細(xì)致、更精確的產(chǎn)品信息，并能夠?qū)崿F(xiàn)物流過程高度自動(dòng)化的射頻標(biāo)簽RFID技術(shù)受到人們的重視。當(dāng)RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合在一起時(shí)，可以構(gòu)成全世界物品信息實(shí)時(shí)共享的IoT。在RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合方面最有代表性的研究是由美國(guó)麻省理工學(xué)院MITAuto-ID實(shí)驗(yàn)室完成的。1999年Auto-ID實(shí)驗(yàn)室提出的依托產(chǎn)品電子代碼EPC標(biāo)準(zhǔn)的基本概念。EPC研究的核心思想是：為每一個(gè)產(chǎn)品，而不是每一類產(chǎn)品分配一個(gè)唯一的電子標(biāo)識(shí)符-EPC碼。EPC碼可以存儲(chǔ)在RFID標(biāo)簽的芯片中。通過無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，RFID讀寫器可以通過非接觸的方式自動(dòng)采集到EPC碼。連接在互聯(lián)網(wǎng)中的服務(wù)器可以完成與EPC碼對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品相關(guān)信息的檢索。1.1.3ITU互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展研究報(bào)告與IoT2005年11月，ITU在突尼斯舉行的“信息社會(huì)峰會(huì)”上發(fā)布了第7個(gè)研究報(bào)告-《TheInternetofThings》1.1.4智慧地球與IoT

智慧地球=互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)將大量的傳感器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并通過超級(jí)計(jì)算機(jī)和云計(jì)算組成物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)“人-機(jī)-物”的深度融合智慧地球不是簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)“鼠標(biāo)”加“水泥”的數(shù)字化與信息化，而是需要進(jìn)行更高層次的整合，實(shí)行“透徹地感知、廣泛地互通互聯(lián)、智慧地處理”“智慧地球”報(bào)告讓“IoT”的概念與產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃浮出水面，各國(guó)政府都認(rèn)識(shí)到發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的重要性，在2010年前后紛紛從國(guó)家科技發(fā)展戰(zhàn)略的高度，制定了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃1.2IoT產(chǎn)生的技術(shù)背景

1.2.1普適計(jì)算與IoT

計(jì)算能力的“無處不在”與計(jì)算設(shè)備的不可見普適計(jì)算主要的技術(shù)特征

信息空間與物理空間的融合

以人為本與自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)普適計(jì)算與IoT從研究目標(biāo)到技術(shù)特征、工作模式都有很多相似之處普適計(jì)算研究方法與研究成果對(duì)于IoT有著重要的借鑒與啟示作用IoT的出現(xiàn)使得我們?cè)趯?shí)現(xiàn)普適計(jì)算的道路上前進(jìn)了一大步普適計(jì)算與IoT關(guān)系

1.2.2CPS與IoT

1.CPS基本概念CPS是一個(gè)綜合計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)與物理世界的復(fù)雜系統(tǒng)，通過計(jì)算技術(shù)、通信技術(shù)與智能技術(shù)的協(xié)作，實(shí)現(xiàn)信息世界與物理世界的緊密融合CPS是將計(jì)算和通信能力嵌入到傳統(tǒng)的物理系統(tǒng)中，形成集計(jì)算、通信與控制于一體的下一代智能系統(tǒng)信息物理融合系統(tǒng)（Cyber-PhysicalSystems，CPS）自動(dòng)泊車系統(tǒng)自動(dòng)泊車的過程第一階段：車位識(shí)別第一步，利用超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)車位識(shí)別功能第二步，利用圖像傳感器實(shí)現(xiàn)車位調(diào)節(jié)功能第二階段：軌跡生成第三階段：軌跡控制通過執(zhí)行實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速指令，車輛機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)控制方向盤的轉(zhuǎn)向角與車輛速度，進(jìn)而控制車輛的泊車過程設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)泊車系統(tǒng)需要用到的技術(shù)CPS的主要技術(shù)特征“感”是指多種傳感器的協(xié)同感知物理世界的狀態(tài)信息。“聯(lián)”是指連接物理世界與信息世界的各種對(duì)象，實(shí)現(xiàn)信息交互?！爸笔侵竿ㄟ^對(duì)感知信息的智能處理，正確、全面地認(rèn)識(shí)物理世界?！翱亍笔侵父鶕?jù)正確的認(rèn)知，確定控制策略，發(fā)出指令，指揮執(zhí)行器處理物理世界的問題CPS研究與IoT之間的關(guān)系CPS研究的目標(biāo)與IoT發(fā)展方向是一致的CPS與IoT都會(huì)催生大量智能設(shè)備與智能系統(tǒng)CPS的理論、技術(shù)研究的成果對(duì)IoT有著重要的啟示與指導(dǎo)作用世界萬事萬物，凡存在皆聯(lián)網(wǎng)凡聯(lián)網(wǎng)皆計(jì)算；凡計(jì)算皆智能

1.3IoT形成與發(fā)展的過程

1.3.1IoT的形成過程

從互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)的形成與發(fā)展過程1.3.2我國(guó)IoT技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展

2010年10月，在國(guó)務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》中，明確將物聯(lián)網(wǎng)列為我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一在2011年發(fā)布的《“十二五”規(guī)劃綱要》、2015年發(fā)布的《“十三五”規(guī)劃綱要》，以及2013年發(fā)布的《國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中長(zhǎng)期規(guī)劃（2012-2030年）》，2016年發(fā)布的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020）》，2016年發(fā)布的《國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》，2017年發(fā)布的《物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》中，都對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了規(guī)劃，明確了物聯(lián)網(wǎng)研究的關(guān)鍵技術(shù)、重點(diǎn)發(fā)展的應(yīng)用領(lǐng)域，以及服務(wù)保障體系的建設(shè)全球IoT設(shè)備接入數(shù)量統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)數(shù)值（單位：億個(gè)）1.3.3IoT對(duì)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)

促進(jìn)學(xué)科交叉融合帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型滲透到各行各業(yè)1.4IoT技術(shù)特征1.4.1IoT提供行業(yè)性、專業(yè)性與區(qū)域性的服務(wù)1.4.2IoT數(shù)據(jù)主要

通過自動(dòng)感知方式

獲取

1.4.3IoT是可反饋、可控制的“閉環(huán)”系統(tǒng)

1.4.4IoT是虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界的結(jié)合

1.4.5IoT面臨更嚴(yán)峻的網(wǎng)絡(luò)安全問題

本章小結(jié)IoT發(fā)展具有深厚的社會(huì)與技術(shù)發(fā)展背景。全球信息化為IoT的發(fā)展提供原動(dòng)力；信息學(xué)科三大支柱-計(jì)算、通信和感知的融合，為IoT的發(fā)展奠定理論基礎(chǔ)；普適計(jì)算與CPS技術(shù)的研究，為IoT技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展指出方向。IoT描述世界上的萬事萬物在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都可以方便地實(shí)現(xiàn)“人-機(jī)-物”融合的發(fā)展前