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你知道吗?在万维网(www)之前物联网就已经出现了

作者: 2015-11-02 09:25:02 浏览:185

物联网被认为是既移动互联网之后的又一次能够改变人们生活的浪潮。而其实你知道吗?不仅在移动互联网之前,甚至在「万维网」(World Wide Web)出现之前,「物联网」(Internet of Things)就已经出现了。最早的物联网雏形起源于20世纪末期的英国剑桥大学。

在 1991 年,剑桥大学计算机实验室(University of Cambridge Computer Lab)的一群研究人员曾经尝试在实验室内打造出一个用于共享咖啡壶状态的监控系统,以解决研究人员来到位于走廊的咖啡壶旁边却发现咖啡壶仍处于空置状态的尴尬情况。通过使用一台摄像机、一张用于截取图像卡片以及一款在「摩托罗拉 68000」系列计算机上运行的虚拟机系统,研究人员用传感器搭建了一个用以显示咖啡壶状态的网络。在刚开始的时候,研究人员将这个网络设置成一款基于「X-Windows」协议的应用。直至 1993 年,人们才将这款咖啡壶服务器便转化成「HTTP」协议,这套咖啡壶监控系统也一跃成为了互联网的明星。很快这套系统就被接入了更多带有传感器的物件当中,例如热水浴缸等。

今天,数以百万计的设备会通过互联网来表达它们所见到、听到和感觉到的东西。得益于成本低廉的嵌入式系统,现在物联网的实现无需再借助虚拟机系统或者运行 Windows 系统的计算机等设备。目前有数十亿设备正在通过网络与其他设备进行沟通,它们完全颠覆人们对于「计算机」的概念。这些物联网设备通过发送遥感信息和其他设备进行交流,它们能够接收到近在咫尺的软件所发送的指令,也能捕捉到远在千里的服务器所发送的信息。如今软件和传感器在很大程度上接手了人类的工作,因为和人类相比,它们高效、便捷而且成本低廉。

这些物联网事物正在改变我们和实体世界之间的互动方式,现在我们可以和电视机进行交流,它们之所以能够听懂我们的指令,原因在于电视机的内部嵌入了传感器和声音处理芯片,因此它们可以通过云网络对指令进行处理。我们在路上驾驶汽车的时候,传感器可以通过收集我们手机上的数据以对路况进行评估。我们还可以通过移动应用来对汽车进行解锁。现在的健康设备会收集我们的数据并发送给医生,我们的智能手表可以收集我们的脉搏信息并将其发送给其他人。对于现代社会而言,数字化的世界变得越来越实体化。

智能手机的兴起至现在仅仅经历了八年时间,这股智能手机浪潮将我们带入到一个实时连接的新时代,目前网络设备的数量已经超过了地球的总人数。一些人估计在未来五年内网络设备的总数将会达到人类总数的 7 倍以上,届时连网的传感器以及行业机器人等设备的数量将达 500 亿个。

计算能力的成本被大大降低,网络连接的成本也变得低廉甚至是免费,新的软件和芯片也使得连接变得越来越容易。在这样的环境下,政府、公司甚至是个人都可以获得关于物联网事物的详尽信息,这些机构或个人也可以通过一定的方式使事物实现自动化。在未来,我们将会活在万物互联的世界中。

然而,就目前的情况而言,如果我们不能及时解决当下存在的问题,物联网的前景必将受到影响。当事物开始全面物联化时,人们势必会对其安全性、隐私性和可靠性存在疑虑。因此,当身边所有的事物都处于相互连接的状态时,我们的社会秩序将产生怎样的变化呢?

物联网的爆发上升时期

 

 

物联网的使命在于使所有事物智能化。例如,由「Nest Labs」出品的可以连接网络的恒温器、摄像头以及烟雾报警器等产品无疑可以让家居生活变得更加节能、安全。物联网技术是「智能城市」、「小型建筑」以及「智能工厂」等项目的关键,传感器制造商、网络公司以及大型技术咨询公司等机构将会在物联网进程中如鱼得水,所有公司都希望能够从物联网的蛋糕中分一杯羹。尽管有时候智能化的事物或许和传感器的关系更加密切,但这些事物通常需要依托远程的云服务器或者数据库来处理信息和控制行动。

从消费者的角度分析,Nest Labs 的产品缺失成功捕捉到了大众的眼球,但目前处于上风的物联网产品无疑是可穿戴设备,尽管「Apple Watch」等备受瞩目的产品并没有取得预期的效果。「和苹果公司的其他硬件设备相比,Apple Watch 在市场上所取得的进展确实处于劣势。尽管如此,但 Apple Watch 还是成功地在一些使用案例上找到了自己的定位。」埃森哲(Accenture)旗下设计咨询公司「Fjord」的首席客户官(Chief Client Officer)兼创始人马克 · 柯蒂斯(Mark Curtis)说道。柯蒂斯推测在接下来两到三年内手环类的可穿戴设备可以在完全脱离智能手机的情况下独立运作。「在那个时候,可穿戴设备和身边事物之间的互动会变得更加频繁。「柯蒂斯表示。

对于可穿戴设备而言,健康领域是一个显而易见的适用领域,因为可穿戴设备可以在人们无下意识行动的时候收集各项数据。「一个很好的例子是我们的糖尿病监测平台。」柯蒂斯说道,「要对患者进行监测,平台需要在设备和数据之间设置恰当的连接,这种连接的设置无疑是非常复杂的。当然,倘若患者没有一个智能手表,这一切都将沦为空谈。」

出于各种原因,政府往往希望能对物联网收集的数据进行分析,因为这种做法不论是对服务的基础同步还是针对紧急情况的应急响应,甚至对税收的收集都将大有裨益。「我们可以将车行道和人行道上的交通灯视为联网的传感器。」美国雷声公司(Raytheon)网络安全和特别任务部门的首席技术官迈克 · 戴利(Michael Daly)说道,「你可以从其中看到交通灯变化的次数以及人们在等待中所消耗的时间,并据此对交通流量进行调整。」

除了政府以外,企业也对接入物联网的数据深感兴趣。目前越来越多的公司正针对物联网设备的嵌入式技术以及网络连接对于企业的系统以及产品的提升效果进行实验。美国国家仪器公司(National Instruments)的执行副总裁埃里克 · 思达克罗夫(Eric Starkloff)认为,企业最关心的是物联网对仪器操作的提升效果。「企业一直在寻找能够预警预警系统事故或者能够使操作更具效率的标的物。」思达克罗夫说道,「目前只有少数工业系统具备网络化的遥感数据收集功能。」思达克罗夫还补充道,在未来五年内最具增长潜力的无疑是「非新建」(Brown Field)模式下的应用。这类应用可以将工厂、精炼厂、办公楼以及其他实体厂区的现存硬件升级为具备物联网特性的智能化硬件。

制造型企业时很早便开始使用物联网,通用电气公司(General Electric)已经成功将自己庞大的内部网络改进成具备物联网特性的智能网络,现在他们可以从所有的产品中收集收据,例如燃气涡轮发动机和火车头等。由于物联网是「未来工厂」的概念中极为重要的一环,飞机制造商「空客公司」(Airbus)正在国家仪器公司的帮助下试图将物联网整合到自身的智能化加工及机械化系统当中,空客公司所采用的是人和机器协同运作的生产方式。

空客公司希望通过借助物联网的力量确保公司在生产制造环节的准确性,同时他们也希望具备物联网性质的内部系统可以监测出潜在问题。「在现阶段,他们在组装飞机时大部分还是依赖人力上的操作。他们希望使工具智能化,因为智能化工具可以感知到铆钉等材料是否已经安装到位。」思达克罗夫说道,「要实现这样的效果,分析追踪系统需要和生产流程紧密联系,而不能通过云端的方式接入。他们的设备需要在本地的环境中进行频繁的数据交换,智能化加工系统需要和眼镜等智能化可穿戴设备相互连接。」

在一定程度上,早于 90 年代开始波音公司(Boeing)便一直在尝试通过「扩增实境」技术(Augmented Reality)实现空客公司当前的愿景。波音公司所采取的方式和通用电气软件公司(GE Software)于今年早期所展示的通过扩增实境技术整合物联网的模式非常相似。在这种模式下的生产环境中,接收到视觉提示的技术人员会被引导至需要接受调整的设备。但空客公司却计划利用物联网来实现由人工操控的工具和机械化系统之间的交流,两者可以通过本地网络传输数据,进而达到协同作业的效果。

美国国防部(Department of Defense)也针对物联网的应用作出了类似的设计,他们计划通过物联网提升士兵的表现。配备有嵌入式可穿戴系统的士兵可以转化为国防部网络的一个节点,系统可以追踪士兵的健康状况并大幅度提升士兵的战斗表现。除了囊括无人战斗机和其他传感器的网络之外,军方还开发了一款联网的头盔传感器,这款传感器可以侦察震荡打击的强度。通过美国国防部高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency)的一系列研究项目和其他实验项目,美国军方持续针对可穿戴技术进行开发。在未来,美国军方的士兵可以和多个系统进行联网。

在由美国陆军训练与条令司令部(Training and Doctrine Command)最新赞助的会议中,一些科学家曾经针对植入式传感器的可能性作出过讨论,体内的传感器可以在士兵无意识的情况下传送关于士兵的信息。美国陆军训练与条令司令部的情报部门主管托马斯 ·F· 格雷科(Thomas F. Greco)表示,物联网技术和可穿戴传感器结合到一起后可以使我们的感知变得更准确,战场上模棱两可的局面将会大大减少,指挥官也可以对部队的行为了然于胸。但格雷科也表示这类数据将会影响士兵的秩序和纪律。「一定程度上的模糊本来就是人际关系中的润滑剂。「他说道,」当你获取了关于对方所有的信息和数据之后,你和对方之间的关系必将受到影响。」

物联网中,整个世界都在注目

这一点和许多个人隐私倡导者针对物联网所提出的问题非常相似。在 2013 年,联邦贸易委员会曾(Federal Trade Commission)针对物联网技术开展过一次研讨会,与会人员曾经就收集个人敏感信息所可能造成的影响发起过警示。

「例如个人地理位置、理财账号及健康情况等信息。当你不间断地希望收集个人爱好、位置以及身体情况等个人信息时,问题就出现了,因为另一个没有直接参与信息收集的主体也可以通过别的方式来推断出相关信息。在物联网的世界里,即便是一件小小的设备所能手机起来的信息量也是惊人的,一个与会者曾表示即便仅有 10,000 名以内的用户选择使用某公司的物联网家具智能化产品,这些设备每天可以获得的离散信息量可达 1.5 亿条,设备每隔 6 秒就可以针对每个家庭收集一次信息。」

对于可穿戴设备而言,个人隐私更加是一个不容小觑的问题。柯蒂斯说道:「人们会在公众场合使用可穿戴设备以表达自己对潮流和风格的理解,但与此同时,可穿戴设备或许会从用户身上收集一些极度隐私的信息。因此,用户所显示的或许正是关于自己最为隐私的一面,例如我们的会话、人际关系和健康状况等。和可以随时关闭塞到口袋中的手机不同,可穿戴设备是目前我们最亲近、最乐意向外界展示的设备。由于可穿戴设备存在着这么一个悖论,因此在进行设计的时候我们必须注意把控好个人隐私和公开信息之间的界限。」

 

 

一些个人隐私问题可以通过设计来解决,柯蒂斯曾经高度赞扬苹果公司为了保护用户隐私所选择的设计方案:他们会利用脉动传感器以检测智能手表是否已经被摘除(摘除后的智能手表需要重新输入密码才能激活),而且当检测到用户的视线没有集中在手表上时,智能手表的屏幕将会自动关闭。

「没有一款智能设备是孤立的,所有的这些设备都在收集着大量关于我们的数据。即便是一些看似无伤大雅的信息(例如个人健康数据等)也可能会被有目的地利用。例如关于你每天所行走的步伐数据就可以用于推断你是谁、你会到那些地方以及你的出行方式等等。」雷声公司的戴利说道。

在一些情况下,这些信息的收集有其正面意义。例如针对个人健康状况及地理位置的追踪可以让我们在地震时检测到人员的安危情况以及所处的地理位置。但一旦这些信息被持续收集及存储,我们将有可能面对巨大的隐私危机。「个人信息有被泄露的危险,届时被泄漏的可不仅仅是我们所行走的公里数等无伤大雅的数据,因为个人医疗记录等令人难堪的信息也有可能被一并泄露。」柯蒂斯说道,「在缺少恰当管控措施的情况下,第三方有可能会不经意地泄露用户的个人信息。许多人对于和医生分享自己的健康状况或许并不介怀,可是当人们的健康数据被保险公司获悉时,他们或许会对这种泄露行为心生愤懑。」

戴利补充称鉴于物联网设备会保存及传输大量数据,因此我们或许应该界定这些设备应该在多长的时间限度内收集用户的信息,以及对于过期的数据设备应该以何种方式进行删除。

针对这类问题,从一开始就界定好哪些数据不应该纳入被收集的范围内将会使解决问题变得事半功倍。尽管不是每一款设备都如空客公司在工厂所安装的一般已经作好提前设置,但负责收集数据的系统在进行数据收集时可以先行分析哪些数据对于分析而言更具价值。

加快物联网应用和布局的进度

对于工业化用户而言,减少数据流或许并不是一个它们需要纳入考虑的问题,因为它们通常不会和外界的互联网有着太深入的接触。对于工业化用户而言,它们需要的或许只是低阶版本的物联网。工业化用户仅需将工厂的本地网络和其他工业化系统进行联系,私人的广域网根本就不在它们的考虑范围内。之所以会出现这样的结果,一方面是工业化用户对网络的安全性有着严苛的要求,另一方面则是希望确保系统的可靠性。

「要在工业化用户中提升应用的深度和广度,物联网供应商需要对网络的可靠性进行升级。」网络服务商阿卡迈(Akamai)的首席分析师克里斯 · 亚历山大(Kris Alexander)说道,「工业化用户对网络的可靠性有着很高的要求,如果物联网的整合让它们在一年内遇上 4 次故障停工,那是全然不可接受的结果。」但如果公司希望将物联网技术整合到自己的生产过程中,它们将会选择互联网和物联网相结合的模式以降低成本。

针对工业化用户低延时、高速度的物联网需求,相关部门正在实施全新的网络标准。那些在以太网(Ethernet)和网际协议(Internet Protocol)技术的基础上建立的系统在不久后将会进入到工厂的内部。「高时效网络」(Time Sensitive Networking)是一个以时间同步为导向的网络标准,这个标准一直处于「电气与电子工程师协会」(Institute of Electrical and Electronics Engineers)和致力于专业质量音频发展的联盟组织「AVnu Alliance」的关注下,该标准适用于我们从通用电气公司的实验室中所看到的许多物联网应用。除了适用于工业化物联网应用以外,许多汽车生产商也对高时效网络标准产生了浓郁的兴趣。「汽车生产商对高时效网络标准抱有强烈的兴趣,因为这些厂商希望能够在网际协议的基础上控制汽车。」思达克罗夫说道。

尽管工业化物联网和传统的物联网相比有所欠缺,但对工业化用户而言,带宽始终是一个负担。思达克罗夫表示,要从物联网设备中收集用于进行深度分析的传感数据,企业需要将信息分解成更便于分析和使用的形式,而要做到这一点则需要在前沿进行许多分析工作。当遥感数据来自数以百万计的用户设备时,企业需要对所收集的数据进行筛选,这样做除了可以保护用户的隐私外,也有助于维持系统的可靠性。

其中一个可供选择的路径是反转的内容传输网络,内容提供者会利用「MapReduce」功能或者其他大数据处理架构针对数据进行前置处理,然后再将经过处理的数据交给物联网应用进行分析。阿卡迈公司在内部采取的就是这种方法,目前阿卡迈公司正在试验如何将其转化成一项针对物联网应用的服务。「今天我们拥有应用编程接口(REST APIs),我们可以使用该接口为企业进行数据检索。我们正在探索可供第三方将数据导入该系统的方式。」亚历山大说道。借助于分布式数据收集网络,目前阿卡迈公司每年可以收集 1.2 艾字节的数据。

「如果数据的来源仅为数千款设备,更好地选择是依托亚马逊公司(Amazon)的网络服务搭建属于自己的服务。但目前阿卡迈公司内部所使用的服务足以支持数十万款设备的数据反馈活动。我们正在和有兴趣使用我们的网络以收集数据的汽车公司进行接洽。「亚历山大说道。

还有一个问题是,你应该如何通过网络对数以百万计的设备进行升级呢?亚历山大表示阿卡迈公司已经在汽车产业上取得了成功,他们在去年曾经为 4,000 万辆汽车进行了软件升级。

一些新兴的技术正在让物联网的连接变得更加可靠,即将到来的 5G 移动宽带标准将会把移动设备的延时控制在一毫秒以内。为了保障设备的可靠性,自动驾驶汽车等终极物联网设备需要一个低延时、可靠的数据连接环境。

不论物联网设备所使用的是第几代无线宽带技术,它们使用的都是基于网际协议的网络连接。但安全研究人员曾经利用斯普林特(Sprint)公司的网络成功入侵吉普自由光车型(Jeep Cherokee)的车载连接系统,进而控制整台汽车的网络。显而易见,以移动网络为基础的物联网设备也存在一定的安全隐患。安全问题或许是物联网所面对的问题中性质最为严重的一个了,因为针对物联网系统所发起的攻击有可能会对现实世界产生深远的影响。

 

 

物联网存在被黑客入侵的风险

你只需用搜索引擎进行简单的搜索动作即可明白物联网系统存在着多大的被入侵风险。你仅需环顾身边一周便可以发现安保摄像头、婴儿监测摄像头等安全保障措施少得可怜的网络摄像头,还有媒体设备的操控界面、高压交流电(High Voltage Alternating Current)系统、城市交通管理系统以及各种各样的家居路由器等。当然,这些看似在互联网环境中「裸奔」的设备并不一定会轻易被黑客入侵,但万一黑客成功入侵其中一样设备,他们要进入到其他设备便易如反掌。

这些设备不仅会通过网络进行虚拟交流,在一些案例中,某些内置了网络连接功能的设备在进行沟通活动时甚至会给现实世界带来影响:例如加快离心分离器的旋转速度、给门解锁或者上锁、打开加热器、使汽车的刹车失效等。让设备连接到网络并不意味着设备势必会被入侵,但和网络取得连接的设备有可能存在一定的安全隐患,特别是当设备被连接到公众网络时,其中一些设备甚至有可能存在可供黑客利用的安全漏洞。和人们所使用的日常设备不同,为物联网设备设计补丁是一件非常复杂的事情。

「一方面,供应商并不愿意长期为低端设备提供服务支持。如果我所售卖的是一款用于打开车库闸门的开门器,那么我在很可能不会为这款开门器提供长期的硬件更新服务,想要厂商长时间提供免费服务并不是一个可行的方案。智能手表和健康监控器等智能化设备也存在着类似的情况。因此想要提升产品的安全性,你只能通过购买下一代产品来实现。但在这种情况下我们将会拥有大量被搁置的联网设备,你或许已经将它们遗忘在家里的某个角落,这些被遗忘的设备有可能会成为安全敞口。」戴利说道。一些入侵行为的目的并不是为了盗取用户数据,而是通过设备发送垃圾邮件或者进行分散式阻断攻击(distributed denial of service attacks),现在在家庭路由器中已经发生过类似的案例。

另一个安全敞口出现在安全升级节奏相对较慢的工业领域。「工业化企业针对报废设备的处理方式非常不一致。工业化设备和消费性电子产品最大的区别在于升级周期。在工业化环境中,监测高压交流电系统冷却情况的数据中心由一方进行监测,这些冷却设备投入使用的周期非常长,有的甚至能达 80 年之久。因此,监测技术的进展往往要比更换设备的步伐要快得多。你该如何对这类建筑进行升级呢?因此在工业领域中并不存在升级周期的说法,只有维护周期。」思达克罗夫说道。

「有些系统连接的甚至是一些不能中断的事物。例如在面对电网系统的时候,我们不可能随意对其进行升级,更不可能在每周二为其打一次补丁。」戴利补充道。

曲折但光明的未来

工业化的物联网系统不论对于企业自身还是它们的客户而言都存在着引发财务危机的风险。在万物互联的环境中,黑客只需入侵高压交流电系统便可以轻易入侵到目标的网络之中。一旦黑客成功潜入和交通管理或者其他政府职能相关的系统当中,他们可能会引发重大的社会混乱。

「试想一下,要是交通灯出现了异常,整个社会将会受到多大影响?」戴利表示,「如果我们正处于紧急情况当中,交通灯的失灵有可能会导致饮水供应车未能及时进入到社区。一旦公共系统出现了问题,大规模的供应链断裂事件必将发生。」

即便是在网络已经诞生了 20 年的今天,安全事故仍然在个人计算机领域屡屡发生,安全问题似乎很难在短期内得到根治。因此,物联网的未来取决于设备开发商和服务提供商将如何应对这类挑战。

物联网未来还取决于政府针对深受公众关注的隐私问题的回应,其近来针对网络化汽车和无人飞行器的回应还仅仅是一个开始。伴随着云计算以及欧盟数据「安全港」等事物的出现,物联网设备的未来将会变得更加风云莫测。

尽管困难重重,但我们仍然有理由相信物联网设备将会以我们不能预见的方式引发全新的互联网服务浪潮,正如智能手机的出现便使曾经以个人电脑为主导的世界转化成一个以移动智能化设备为主导的世界。「和智能手机的轨迹相比,可穿戴设备目前所取得的进展确实相对较慢。但我坚信可穿戴设备在未来五年内将会得到广泛的应用。以印度为代表的发展中国家将会以我们难以预见的方式实现可穿戴设备的大规模应用,届时可穿戴设备将会超越智能手机成为最具代表性的物联网设备,正如目前在非洲移动支付技术已经超越了电脑支付技术一样。」

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