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物联网:展望和挑战

时间:2024-02-27 12:34:20 技术突破

  小时候,我们对看似日常的物体着迷,这些物体原来是魔术。童话,传说和神话的英雄通常会在一些魔法物品的帮助下,通常会遇到他们所面临的困难,这些魔术的隐藏力无违反了自然法则。

  在现代流行文化中,这种主题也许是迪斯尼电影中最好的体现,在迪斯尼电影中,无生命的物体成为有源于主角的有众生的众生。主要指数可能是幻想曲中“巫师的学徒”序列中的扫帚,它们自己全部扫地;想到的其他例子是《白雪公主》中的魔镜或《美女与野兽》中的会说话的烛台,时钟和茶杯。

  “任何足够先进的技术都与魔术无法区分。”亚瑟·克拉克(Arthur C. Clarke)广泛引用的主张似乎特别适合?这个上下文。在较早的时候,我们将在文化上解释为魔术现在是一个现实,是由世界各地技术人员设计,计划,记录和运营的现实。我们的魔术扫帚是家庭清洗机器人。我们的魔镜是智能手机,配备了互联网搜索引擎,它们与全知的orac相似,在Ersatz人的声音中大声回答我们的问题。我们家用电器的价值越来越多地在于他们的嵌入式电子设备和软件,从而使它们能够从事各种各样的行为,使他们成为智能的预选赛。

  实际上,上面使用的魔术物品一词是由大卫·罗斯(David Rose)创造的概念,这是该领域最活跃的创新者之一:“附魔对象”。

  凯文·阿什顿(Kevin Ashton)在1999年提出了物联网一词。互联网。这种见解的新内容是,到目前为止,互联网上可用的信息几乎是由人(新闻,文章,评论)或计算机化系统(飞行信息,股票价格)而不是实际物理物品所产生的。

  物联网的想法是,我们周围的事物 - 家用电器,车辆,衣服,软饮料罐,甚至是我现在正在敲击这些单词的街头长凳 - 都应该成为一流的互联网公民,并生产和消费信息由其他事物,人或其他系统产生。

  每个技术进步都应以某种方式向前发展。

  那么物联网对我们人类有什么作用?与互联网联系的事物如何使我们的生活更加幸福,更好或更长?

  在讨论中,我将返回几次由任何数量的研究项目针对的简单示例:智能椅子。聪明的椅子看起来像是一个普通的椅子,但是背面和座椅掩盖了一套不断跟踪用户姿势的小型传感器。然后,一个无线模块将姿势数据发送到一组服务器,在其中存储和分析数据的模式,以告诉我们保姆是否具有良好的姿势,在同一位置上花费太长,或者不需要足够的休息时间。这些信息可以帮助智能椅子的用户改善她的姿势并缓解她的背部麻烦。当一些智能椅子检测出一种不健康的坐姿时,它们会振动,促使用户几乎无意识地学习和采用良好的姿势。

  这个示例的关键是,椅子的价值主张已经发生了至关重要的转移:它不再仅仅是家具;它是一种旨在防止下背部疼痛的医疗装置。

  这可能是物联网最有希望的功能,它通过在云中提供Internet连接性和数据处理能力来创建新的,不同和增强的价值主张的能力。

  物联网使事情变得聪明。向我们开放的视野与新的和闻所未闻一样宽。当传统的物理对象获得Internet访问时,我们可以期望看到什么样的混合动力车?全新的经济流程可能会出现。制造商可能会免费赠送智能椅子,因为它将其业务模型基于返回健康监控的月费,从出售商品转移到服务订阅。聪明,全知的事物如何帮助人们?

  为什么现在?

  尽管魔术对象的观念自上古以来就已经存在于人类文化中,但直到现在才偶然地开始变得真实。造成这种情况的主要原因是:电子零件变得越来越小,更便宜;世界与通信相互联系;人们采用了数字生活方式。

  将物体连接到互联网并赋予其新价值主张所需的电子产品价格较低,使生产此类商品的利润使其有利可图,而较小的组件尺寸使将它们隐藏在产品中的可行性使其可行用户不认为它是笨重的。现在,流行的服装标签销售产品,可让您使用跑鞋鞋底下的微型电子设备来监视跑步性能 - 沿着智能手机应用程序可以查看统计数据。但是,降低成本和小型化使这成为可能。

  全球连接性 - 现在在发达世界中无处不在的Wi-Fi网络,或超过2G,3G或4G移动网络 - 允许连接到Internet的对象,以与使其聪明的关联服务保持联系。例如,Ambient雨伞是2007年设计的网络连接的雨伞,它将与天气预报的服务器联系起来,以找出在接下来的几个小时内是否有用 - 如果这样,它会通过发出光照来巧妙地提醒用户。。

  最后,围绕我们存在的各个方面的数字生活方式,使网络连接的事物能够摆脱人类对新颖性和变化的障碍 - 也许我们人类易于摆姿势的最大障碍 - 并逐渐成为日常的一部分生活。因为我们每天都使用以互联网驱动的服务(在线新闻,社交媒体,电子商务),所以我们不抗拒这样的观念:环境中的某些对象也会参与该生态系统的一种使我们更轻松的生活的一种方式。

  现在,让我们讨论物联网已经在社会上发挥作用的一些方式。

  智慧和智慧

  维基百科是人类的主要成就之一,尽管现在可能还不如最终被广泛认可。这是一个以上200多种语言的信息存储库,使知识接近世界各地数百万的人,包括否则在如此短的时间内将信息分配到其社区中的地区。Wikipedia内容是根据Wikipedia标语中体现的开放性和自由来编写和保持最新的,并由世界各地的自由撰写,“任何人都可以编辑的免费百科全书”,以创建有史以来最大的知识存储库。

  现在,让我们尝试可视化Wiki概念如何在特定位置(例如城市)中应用于物联网。智慧将是有关城市知识的存储库,在该城市中,它内部的物理物体(街名家具,污染传感器,交通信号灯,垃圾车,绿色区域灌溉系统)将创建和更新内容,以符合随着时间的流逝所感知的变化。因此,“每日污染水平”网页将通过在给定的区域中的特定时间内通过污染和颗粒物传感器不断更新;“天气信息”页面将通过在城市公园和花园中部署的温度,风,阳光和降雨传感器进行更新。然后,交通管制系统将提及这两个页面,以确定给定区域中污染水平上升之间的相互关系,该区域中嵌入道路表面的传感器跟踪的车辆交通和天气数据,以便采取交通规划决策这改善了社区的生活质量。

  Wikicity概念与Wikipedia没有什么不同。唯一的区别在于谁生产和消耗信息 - 现在是与互联网连接的物理对象,创建了有关给定环境的知识存储,以增强彼此的功能并在将其视为一个整体上时变得更聪明。“智慧,任何人都可以编辑的自由城市。”

  一些现实生活中的城市已经在实验上部署了智能传感器的网络,以创建自我意识和相应适应的有源城市:智能城市趋势。主要示例包括Smart Santander(西班牙),阿姆斯特丹Smart City(荷兰)和Songdo IBD(韩国)。这些举措中的许多都得到了大型软件和设备公司的支持,这些公司选择进行战略性竞标,以开发连接城市可以为其公民提供的增值服务。

  量化的自我

  “您无法管理自己不衡量的东西。”这种引用 - 归因于美国统计学家威廉·爱德华兹·戴明(William Edwards Deming)或现代公司管理哲学的创始人彼得·德·德鲁克(Peter F. Drucker)已成为当今最受关注的管理序言之一。

  当我们拥有有关给定现象的数字和其他信息,并且我们还拥有正确解释数据的知识和技术时,我们可以确定影响该现象的因素并采取行动以获得所需的结果。

  企业始终应用此原则,分析和跨价值链中的数据 - R&D,采购,制造过程,分销和售后服务 - 创建以最低可能的可能值提供最高价值的产品和服务成本。价值链的每个领域都有质量管理机制,可以连续收集信息以进行前后或实时分析,这是可能的。

  那个人呢?我们可以在日常生活中做同样的事情吗?我们可以跟踪有关我们的日常活动的所有数据(呼吸,步行,进食,呼吸)以分析我们的习惯吗?我们如何使用分析结果?

  在过去的十年中,这些问题已成为科学界的热门话题。多亏了全面的连通性以及电子产品的规模和价格降低(我们上面提到的),我们现在可以拥有住在家里的间谍设备,或者躲在我们的衣服上,以收集有关我们的数据更准确地了解了我们的生活方式。

  量化的自我趋势已经以流行的商业产品的形式出现,这些商业产品表现出是物联网的标志的对象/服务二元性。触发是物理对象,它从用户的环境中收集数据;然后,该对象将数据发送到在线平台,即服务的家中,该平台解释信息,将其与其他来源集成以增强价值,并以用户友好的形式报告。

  许多最近的创业公司都跳上了量化的自潮流,以销售带有内置加速度计的腕带或夹子,您可以佩戴,以监视您的体育锻炼水平。该设备检测到您是站立,步行还是跑步。全天捕获的数据被发送到相关应用程序,然后告诉您您的日常体育锻炼是否会燃烧足够的卡路里;作为回应,您可能会设定自己的目标,例如每周两天上班或进行更多日常锻炼以改善指标。

  几乎所有基于传感器的网络连接产品(例如健康跟踪腕带)的关键签名之一是它们“使无形可见”揭示了始终存在但从未有过测量的数据。

  新一代的可穿戴传感器可以比作显微镜的发明:突然之间,全新的信息世界打开,一门新科学,您是研究人员,您自己的习惯和行为是正在研究的主题。

  量化的自我类别中的其他消费品包括网络连接的浴室秤,可让您监控饮食习惯并设定减肥目标,睡眠跟踪器,可帮助您识别睡眠障碍,运动鞋,以监控您的表现以及建议您可以改善的方式以及可穿戴的项链微型- 当您度过日常生活时,会定期进行捕捉的菜单,以便后来您可以记住自己在做什么。

  一个特别好的例子是一个设备,它显示了物联网的三个独特功能。空气质量鸡蛋是一种个人空气质量传感器,可测量自己家外的污染水平。此外,您可以与其他鸡蛋用户一起工作,以创建跟踪整个城市空气质量变化模式的地图。

  空气质量鸡蛋可以很好地分类为量化的自我和智能城市类别,但是它具有第三个特征,使其变得更加有趣 - 它为用户提供了作为一个社区合作的方式,这使他们的信息更多有价值的。

  物联网与大数据的重叠(以如此庞大的数量和如此复杂的程度捕获的数据,它可以抵抗常规分析技术)和开放数据(任何人可以通过任何人进行分析的公共数据)是鼓励新一代分析服务的兴起,能够在似乎与彼此无关的因素之间找到违反直觉的相互关系。

  但是,与网络连接产品的设计师面临着一个重大的技术挑战:如何使设备自动化。虽然您每天或多或少都能给手机充电带来带来的不便,但每天将同样的关注放在另外五到十个设备上是一个负担。毕竟,总点是设备在寻找我们,而不是相反。现在,必须想到“我需要为我的智能鞋子充电”或“我应该把雨伞置于待机模式”会让您愚蠢。”

  我们仍然看到技术的不断向前移动,但是电信和电子智能设备具有能源成本,这与给定设备的智能和交流程度成正比,这是我们附魔物体的两个关键好处。每单位容量,低功率的微处理器和节能Wi-Fi模块的电池构成了当今的研究战场的景观,将回答该问题的未来产品线用户将采用的问题。

  一些智能设备,尤其是可穿戴设备和户外设备,可以从其环境中自然地收获足够的能量,以长期保持自给自足。最广泛的例子是使用光伏电池产生太阳能的城市和林区的环境传感器。然而,更多令人震惊的是可穿戴设备(例如,运动鞋和设备),可以消除由于使用时运动和屈曲而在材料本身中积累的能量。这些少量的能量足以在很大程度上扩展设备的能源寿命。矛盾的是,您使用该产品的越多,对它充电所需的越少,效果就越好。

  筹码沉默的权利

  2009年6月18日,欧盟委员会发布了一份名为“物联网:欧洲行动计划”的文件。这份十页的报告包含了有关互联产品提供的战略机会,以改善欧洲公民的生活质量并支持工业发展。然而,引起媒体关注的是,委员会提出了一些关于政府当局在高度传感世界中的作用的有趣而新颖的想法。

  到处都可以连接到互联网的对象显然应该让我们停下来。网络恐怖分子可以在网络连接的公用事业,车辆和家用电器上度过现场吗?在这里,不仅仅是我们将丢失的信息;物理资产和系统将被破坏。

  谁控制,谁有权访问有关在我们城市和房屋中被传感器捕获的个人的所有信息?在人们,连接的对象及其相关服务之间进行相互关系的新的道德和法律框架应该是什么?

  为了回答这些问题,欧洲委员会建议对被捕获的个人数据的隐私和保护,潜在风险的识别以及制定监视物联网范式的委员会和论坛的持续监督。委员会特别强调一种称为“筹码的寂静”的行动。

  所谓的筹码沉默的权利表达了一个人有权断开连接的想法,并让传感器网络停止捕获和监视其活动。国家安全自然需要一定的最低监督水平。但是,委员会论文的要旨是,当我们受到如此众多的对象监控,我们甚至可能以使我们能够正确行使我们的权利的方式对其进行监控。

  以明显无害的产品(例如网络连接电视机)为例。显然,这是一个很好的产品,因为我们可以访问世界上任何地方创建的几乎无限的内容。但是,您可能没有意识到的是,您的电视使用数据(您在观看什么,在什么时间范围内,多久存储)存储在线上?平台,可用于建立您的行为模式,娱乐偏好甚至政治取向的用户概况。所有这些都是关于您的个人信息。

  连接到互联网下载固件更新和用餐计划的厨房机器人可以捕获使用数据,以支持推断您家中有多少人,您喜欢吃的食物以及与之相关的心脏病风险- 最终可能被用作提高人寿保险的理由。

  因此,我们将物联网中的某些商业产品描述为范式的间谍,以跟踪我们所做的一切。好处是,他们可以发现隐藏的数据“使无形可见”,并帮助我们获取有关环境和自己的知识。不利的一面是,因为这些设备捕获了高度个人的信息(可以通过社交媒体可以交叉引用有关您的其他数据,因此有必要采取严格的步骤并紧急通过法律以保护个人的隐私并给予他们充分的措施有效决定该信息会发生什么的权利。

  民主化:开源和制造商运动

  在物联网框架中推动新概念和探索的另一个趋势是推论高度可访问且易于学习的开发平台的兴起,这些平台不需要技术资格或数月的培训来创建自己的连接物体。

  最受欢迎的平台是Arduino,它是由Massimo Banzi和David Cuartielles在意大利互动设计学院领导的团队于2005年创建的。因为它很便宜 - 基本版本的价格约为20欧元,并且易于编程和使用,因此Arduino迅速吸引了互动设计师,艺术家和业余爱好者,他们发现使用该平台的实验更有趣,更易于学习,并且LED领导更快的原型循环。

  开源平台在促进共享专业知识和资源的开发人员兴起的兴起中的影响已经被充分理解并广泛应用于软件领域。但是Arduino是第一个为硬件做同样的质量平台,该机芯被称为开源硬件。Arduino的开放性和特定体系结构鼓励出现自身的新变体以及附加组件和配件(被称为盾牌),使您可以通过将不同的部件安装在一起,就像您在玩耍一样,使您迅速制作出功能齐全的小工具原型乐高集合。

  而且,众所周知,由于互联网是最大的数据和服务来源,因此自然的假设是,许多可用的盾牌旨在为Arduino提供蓝牙,以太网,Wi-Fi,2G或3G连接性。因此,创建一个物理对象,该物理对象捕获环境数据并将其上传到在线服务器,或者朝相反的方向上删除网络数据,以通过轻晕,声音或移动来影响用户的物理环境即使没有没有电子专业知识的人,包括青少年和儿童也很容易做到。

  Arduino和类似网络连接的快速原型制作平台已证明是产品设计师和艺术家的特殊福音。现在,他们第一次可以便宜地产生一个概念的物理体现,而在他们只能在脑海中描绘出来之前。Bubblino是一个吹泡泡机器人,它在Twitter上寻找某个关键字,并且每次使用该词时都会吹泡泡。Goodnight Lamp包括两个或多个配对的灯,可以通过同时照明来使生活在不同地方的人们保持联系,从而增强他们的情感联系。Readiymate由连接的动画纸张和雕塑组成,这些雕塑以您选择在线活动(例如传入的电子邮件或股票价格移动)的任何方式移动。Isouvenir是本文的作者我创建的纪念品2.0。每当社交媒体上有人说他们在纪念品所描绘的地方或遗产地点时,它都会亮起并嗡嗡作响,从而使传统对象充满一种全球性感。

  制造商运动对围绕网络连接概念的创建的技术民主化。

  DIY或自己动手做的是数十年历史的运动,它主张您应该以自己的主动性制作或修理商品的想法,而不仅是为了省钱,而且主要是(主要是),以了解它们的工作方式并因此获取能够设计自己的个人变体,并具有商业版本不提供的功能。制造商运动是一种DIY变体,它采用技术来创建具有电子智能的个性化对象,并且很多时候,互联网连接。低成本,快速的原型制作平台(例如上述Arduino)是追求这种爱好的一种方式。许多用户自豪地将他们采取的各种步骤上传到创建家庭温度和湿度监测系统的各个步骤,或根据Internet服务器提供的天气预报以不同颜色点亮的灯。

  制造商很有趣,因为他们的爱好是基于用户社区的,这些用户社区再次自由地分享了他们的专业知识,对吸引特定利基的敏锐创新思想和产品概念进行了实验,甚至产生了其发明的商业变体,从而使当地经济受益。制造商的道德与大规模的企业投资在制造吐出大量工业化商品方面相反。制造商要做的是为传统市场范围之外的客户生态位创建个性化的,几乎是手工制作的技术产品。

  对象/服务二元性驱动的业务模型

  正如早期部分中所表明的示例所示,范式范式对新企业和商业模式构成了一些挑战,但也带来了机会世界。除了RFID和NFC(近场通信)标签(物联网的最早实现)之外,这些机会是对象/服务双重性的固有的,这是网络连接产品的标志。为了返回智能椅子的榜样,智能椅子制造商可以被视为从“制造和出售椅子”转向“出售下背部健康监控服务”,这项服务是由椅子触发的,可以被录用或在用户订阅处于活动状态时资助。价值主张,与客户的关系以及传达产品的方式的转变是巨大的,因此业务变得完全不同。

  该策略已经在常规环境中使用 - 移动电话部分或完全由固定服务合同,有线电视订阅(包括Converter Box Rental的租金)以及一些安排,其中一些来自中期和高端汽车的经常性收入来自每月费用以获取车辆信息和制造商监视的费用。

  网络连接的设备是服务的理想设置,即将价值主张从物理对象转移到在线服务的过程。这种方法的关键优点是,尽管物理对象一旦掌握在消费者的手中,但可以随时调整和改进其相关的在线服务。这扩展了产品的寿命(定义为整个对象/服务包),并提高了用户所感知的价值,后者见证了产品如何满足其需求,并因此将其视为更聪明的。

  为了返回我们先前的智能椅子示例,制造商可以参考一个和相同的物理对象(椅子)以不同的速度进行下背部监控的几个不同的服务水平:客户可能是家庭办公室用户,或中小型企业,或可能想生成匿名详细报告的大公司,这些报告被发送给职业风险预防部门和员工本身,以便他们可以采取纠正措施。

  通过构建大量数据,制造商(或服务提供商)可以为每种用户类型获取使用指标,以确定每个客户的价值,并相应地调整其服务范围和定价计划,而无需修改物理椅:只有其服务器提供的分析和报告服务才需要重新编程。

  服务过程涉及两个关键的好处。

  首先,提供商获得了持续的指标,以表征客户使用该服务的方式。在常规的环境中,一旦椅子到达购买者,使用的方式才能以客户调查的形式追溯,或者对特定批次的特定问题进行投诉。但是现在,该对象一直在监视,制造商有更多的信息可以使用。举一个例子,例如,烤箱的制造商可以在烤箱使用情况下获取匿名数据 - 例如,用礼物和奖品图的数据培养用户,因此可以更好地了解各种人群(年轻夫妻群)如何使用其产品。,有孩子的家庭,地理差异等)。然后,这些信息可以作为开发新的,特别针对的烤箱的基础,并以更准确的定价来反映为给定市场领域贡献价值的功能。

  其次,由于该产品的大多数智能都在云中,并且像其他任何基于Internet的服务一样,可以轻松地更改和调整,而无需直接参与用户,因此可以通过更快的迭代周期来进化产品。例如,对于智能椅子,可以为愿意为特定类型的数据支付更多的用户开发新的高级报告。用于开发与产品相关的新服务的迭代周期可以在几周或几个月内推出,几乎没有成本 - 它们比物理组件的开发周期要快得多,便宜得多。

  物联网没有一个市场。相反,范式适用于广泛的部门和市场,包含物流和运输管理,连接的家具和电器,农业监测系统,智能服装和配饰,玩具,娱乐和艺术品。到本十年末,预测从20到500亿种产品连接到互联网。所有这些都基于对象/服务二重性。所有这些都旨在使我们的生活更轻松。

  结论

  1874年,法国工程师团队建立了一个传感器系统,允许对蒙特·布兰克(Mont Blanc)的天气和雪深度条件进行远程监控。

  在2013年,您可以使用智能手机来估计过去的跑步或骑自行车中燃烧的卡路里。接下来,您可以乘坐汽车,这将为您提供基于交通密度和最便宜的服务站的最佳途径。在开车时,您可以向冰箱提供语音命令,使其产生库存,并建议您使用可用成分的今天烹饪平衡,健康的食谱。到达二十分钟前,远程触发家中的中央供暖。

  这两种情况通过一百多年的间隔和几次技术革命进行了分开。本文中提到的所有产品都是示例,或者即将成为现实,尽管其中许多尚未在大规模上采用或彼此集成。我们仅目睹智能网络连接产品历史上的早期阶段。领先的许多挑战 - 安全性和隐私,产品能源和维护需求,导致产品/用户/制造商关系的新产品/人员关系模型以及反映对象/服务二元性的新业务模型。

  迷人物体的魔力终于成为现实。附魔对象在这里。他们在这里留下来。他们在这里为我们提供帮助,打开了引人入胜的新视野。

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