第六节 物联网
1. 大生态系统——万物互联
我们都知道，这个世界上存在多种生态系统，比如，自然是一种生态系统，人类是一种生态系统，工业是一种生态系统，信息产业也是一种生态系统，每种生态系统都有自己的循环结构，生生不息，并不断地趋向平衡。虽然这些生态系统都在向前推进，但是系统与系统之间比较独立。
直到现在，在物联网发展下，这些系统将打破原来的界限，走向共融，共同组建一个更包容的“大生态系统”，也就是万物互联。物联网是工业4.0非常重要的组成部分，这也就是为什么我们说工业4.0不仅是一场工业革命，而且是一场社会革命的原因。
在未来，人、花草、机器、手机、交通工具、家居用品等，世界上几乎所有的东西都会被连接在一起，超越了空间和时间的限制。国际电信联盟早在2005年于报告中曾描绘“物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会“提醒”主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等；当装载超重时，汽车会自动提示超载了多少，同时它还会显示出空间还有多少剩余，轻重货物该如何搭配；当快递人员卸货时，一只货物包装可能会大叫“你扔疼我了”，或者说“亲爱的，请你不要太野蛮，可以吗？”……
当时各项产业还相对初级，这些描述显得有点神乎其神了，但现在看来，这些预想不到十年内都可能会实现。其实物联网之所以可以实现人和物的沟通，先是得益于“传感器”技术的不断进步。
2. 传感器——世界的神经末梢
工业4.0首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。
在以往，人们是依靠感觉器官从外界获取信息，然后再经过大脑进行分析。但是人们自身的感觉器官的功能是有限的，而人们需要改造的对象却越来越宏大、抽象。比如，我们宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到瞬间反应等，此外，我们还需要开拓新能源、新材料、超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等各种极端物质，而这些只依靠人的感官能力是远远不够的。
传感器是一种检测装置，它能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为数据信息或其他形式输出给另外一方，从而使对方感知到相关信息。可以说，传感器的产生就是为了延伸人类的五官功能，所以传感器又被称为“电五官”。
物联网之所以可以牵动各行各业的神经，就是人们正尽力把“传感器”嵌入到机器、家居、交通、医疗等各种设备中，甚至包括宇宙开发、海洋探测、文物保护等领域都将遍布它的影子，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，人类触及到的每一个角落都会用到传感器，因为它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
由于部署了海量的传感器，每个传感器都是一个信息源，相当于一个触觉，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同，传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性采集环境信息，不断更新数据，通过互联网把这些大数据管理起来，再通过能力超级强大的中心计算机群，比如云计算，对其中的人、机器、设备进行实时管理，实现人类与物理系统的整合，由此人类的生产方式和生活可以更加精细、准确和动态化，达到万物合一的智能状态。
所以，传感器就是物联网的神经末梢，它不仅是人类感知外界的核心元件，也是万物互相感知的核心元件，科技越发展，传感器的敏感度就越高。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。各类传感器的大规模部署和应用，覆盖范围包括智能工业、智能安保、智能家居、智能运输、智能医疗等。这就相当于给世界布置了一套神经系统，有了这套神经系统，整个世界被赋予了更大的灵性。
物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用，系统铺设了3万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。
我们都知道工业4.0是智能化生产，那么机器与机器之间，机器与产品之间就需要完成一种沟通，这也要依靠传感器的作用。另外，每一个生产环节都要用各种传感器来监测和控制，使机器工作一直处于最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多优良的传感器，工业4.0也就失去了基础。
显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致在该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。
人类这种对“智慧”的渴望，带来了传感器研究的春天和市场的繁荣。全球对于传感器的需求呈现爆发性增长。我国传感器市场从2004年的154.3亿元人民币增长到2007年的307.8亿元，2013年的市场突破了1300亿元，2014年约合人民币1624.4亿元，2015年，预计我国传感器需求量可达260亿只，远超国内各行业平均增长率。其辐射和带动作用不可估量。
2014年发布的《中国传感器产业发展白皮书》称未来5年是中国传感器市场快速发展的5年，汽车电子、信息通信成为增长最快的典型应用市场，流量传感器、压力传感器、温度传感器仍将占据市场的主要份额。
在长三角地区集中了全国半数的传感器企业，中国传感器的蓬勃发展，给工业4.0的发展打下了一定的物质基础。
3. 物联网——“厚德载物”
传感器是物联网的先决条件，而“互联”仍是物联网的核心。物体的信息收集之后，必须实时准确地传递出去，而且这里的信息数量是极其庞大的，只有收集能力还远远不够，还必须具备高级的分析能力。所以，在传感器收集信息之后，再由云计算、模式识别等各种智能技术分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，再传输给其他物体，对物体实施智能控制。应该说，物联网的工作系统比互联网、移动互联网更复杂。因为物联网的多样化，而且虚实结合，数据与物体互动，时而有形、时而无形，所以用“厚德载物”形容移动互联网很合适，因为它是依靠信息的力量去改变实物。
下面是物联网让生活更智能的几个例子。
在农业方面，美国威斯康辛州的古巴城有一名农场主叫Matt Schweigert，他拥有7000 英亩的玉米和大豆，他还有25 辆拖拉机等生产工具，这些生产工具都是带有GPS的传感器，它们可以帮助Matt Schweigert分辨种子密度、喷洒肥料数量，以及成熟日期和产量。而传感器获得了大量数据只需要上传到云端进行分析即可实施相应的操作。
在医疗方面，在物联网的帮助下，供病人使用的健康监测和可穿戴设备变得十分流行，它们能够把病人的生命体征数据实时发给医护人员。这类联网设备包括血糖仪、体重秤、心率和超声波监测器。医院能够更快、更准确地收集、记录和分析数据，这有助于医护人员进行诊断和治疗，护理水平也必然会大大改善。此外，老年人也越来越关注可穿戴设备，因为在紧急情况下，他们只需要按下按钮，就能及时通知医护人员。
在制造业方面，如今，全球工厂已有数十亿台无线设备和感应器联网。某面包公司King’s Hawaiian现在生产的面包量是之前的两倍，因为该公司在新工厂中安装了11台联网机器，使得员工可以实时查看数据，再结合历史数据就可以监控生产，而且该系统与互联网相连，又实现了远程监管。
在零售业方面，很多商品开始使用射频识别标签，这种标签与条形码的原理类似，当然它们可用于无线环境中，实体店使用这种标签就能有效地追踪库存，并持续更新商品信息，销售助理也能够立刻给出建议，这让实体店在与网店的竞争中占据了优势。
所谓“密度越来越大”是指随着技术发展，生活中的技术产品会呈现密度更大、技术集成水平更高的趋势。在业内，在相同空间内甚至更小空间内载入更多技术和功能，已经成为竞争的关键之一。这意味着今后的硬件设备会越来越小，功能却会越来越强大。不仅手机、平板计算机会更加轻薄，就连电视机、显示器也会在具备更多功能的同时薄如蝉翼。
在2015年的CES展台上，哪怕一个纽扣也能成为一个物联网中的数据记录仪，比如CES展上最新推出的ConnectedCycle，智能自行车踏板内置了GPS模块和运动传感器，用户通过手机应用即可追踪其所在的位置，同时还可以获得速度、行走距离、海拔等运动数据。
欧、美、日、韩的企业都把目光关注到物联网市场。在2015年的CES展上可以看到，很多科技巨头对待物联网的态度从“畅想”开始走向“落地”。
三星CEO BooKeunYoon在主题演讲中谈到了打造生态链的重要性，并发布了两款最新的物联网传感器：一款是可以测出二十多种气味的传感器；另一款是可以测出3D距离的传感器。这暗示着三星未来会推出更多革命性的产品，另外，三星已宣布在2020年之前将旗下的所有产品联网。
在CES主题演讲中，英特尔发布了一款为物联网可穿戴设备开发的新芯片。科再奇说，物联网和可穿戴设备的发展意味着2015年将是“下一个消费技术浪潮的开端”。智能机器人将是未来物联网的核心元素，将改变人类的生活。
苹果则充分利用智能手机的优势，开发出数个杀手锏级别的应用，通过应用商店让用户不费力气地搜寻、购买和安装这些应用，并确保开发者可以切切实实地赚到钱。应用商店的横空出世，使智能手机从独立的产品演变成“大生态系统”的中心。此外，苹果还在悄然推进其HomeKit智能家居平台。
谷歌旗下的Nest公司已经推出了数个物联网设备，具有自学习能力的温控器和烟雾探测器，可以将信息随时随地地发送到用户的手机上。
4. 互联网将消失
大道至简，无论是互联网还是物联网，虽然发展过程很复杂，但是它们的系统越完善整体就越“简单”。因为过程变成了一个瞬间，而规则会变得越来越清晰。
未来的世界里，每一件物体都有传感器，都有一个单独的IP，一切物体都可控、交流、定位，协同工作。在此理论上，我们提出了智能交通、智慧城市、智能家居、智能消防等多个领域的概念，都是以物联网作为基础的。
比如，你开着智能汽车，当前面有障碍物而你没有发现时，汽车就会自动提醒你，因为障碍物上面有传感器，当汽车距离障碍物到一定距离时，障碍物就会提醒汽车发出警示。于是我们可以想象一下，未来世界上的每一件物体都有传感器，就可以互相识别和协作，那么整个社会的秩序就不再单纯以人的意志为转移，而是会遵守各种客观的秩序。当然这种秩序和规则也是人制定的，但是这其中某些人为的干扰会越来越少，也就是说整个社会将更加规范，因此意料之外的事情会越来越少。在未来，只要是情理之中，就会在意料之中！
因此，物联网不仅将整个世界组建了一个社会性的“大生态系统”，而且这个系统的规则会更加清晰明了，所谓的“主观”情况干扰会越来越少。我们知道与“人”打交道是一件最复杂的事情，因为人的七情六欲会时刻影响一个人的行为，“人性”在很多时候往往是一种阻碍。但是在未来，人和物、物和物之间的主要沟通将依靠数据，这是一种很客观的东西，它将会遵守我们已经制定好的规则，这也会帮助人们省去不少烦恼。
谷歌执行董事长预言：“我可以非常直接地说，互联网将消失。未来将有数量巨大的IP地址、传感器、可穿戴设备以及你感觉不到却与之互动的东西，无时无刻伴随着你。设想下你走入房间，房间会随之变化，有了你的允许和所有这些东西，你将与房间里发生的一切进行互动。世界将变得非常个性化、非常互动化和非常、非常有趣。”
也许正如ARM创始人兼CTO Mike Muller所说：“互联网提供了一种简洁之美，你可通过同一个网络浏览器找到并控制你的灯泡，而不必知道或在意正在使用的是Wifi还是3G。”物联网也需要这种简洁的力量，简洁到你会感觉不到它的存在。
物联网来自于互联网，但是超脱于互联网，这也就是一种大网无网的状态。