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网络的本质:从M2M到物联网任何信息系统的价值

时间:2023-03-20 13:37:21 科技观察

都在于“信息价值环”。在技??术层面,“信息环”建设一直处于变革发展状态。当我们抽象地理解实现“信息环”的技术时,我们就可以从信息环的发展趋势中看到网络的未来。前文说明:本文涉及的内容比较多,很多概念我在之前的文章中都提到过。我列出了其中比较重要的关键字。读者如需加深理解,可进一步阅读我之前的文章:《信息环》、《信息价值环》:见《物联网的价值之一:是因为信息成“环”》《收件人的不对称沟通》、《唧唧》:见《边缘网络接入方式,特别向你上传过的那张纸条》《共享单车》:见《为什么说物联网技术是门语言》《语义化》:见《为什么说物联网技术是门语言》技术组合演化:见《想理解物联网,先从“技术本质”入手》《汇聚流》、《价值流》:见《先理解这些概念,再说你懂物联网》1。自动化设备的信息环路即使没有网络,自动化设备也可以实现自身与物理世界之间“感知采集-计算控制-执行操作”的信息环路。设备能够自主调整周围的物理环境(也称为“物理交互”),可以影响事物的进程,并“启发”现实世界根据其目标进行改变。自主决策控制能力使设备自动运行,无需人为操纵和干预,大大提高了各行业的生产效率。对于自动化设备来说,信息处理的本质是形成一个“真实世界-虚拟世界”的控制信息回路。工程师通过系统地组装各种机械零件和电子元件来制造自动化设备。设备中的主要信息处理模块包括:传感器、控制器、计算器(存储器)、执行器。如果生产应用环境比较稳定,设备操作对象的状态简单,决策逻辑不复杂,那么计算器和控制器可以共存于同一个芯片或计算模块;如果情况复杂,则需要单独的计算器(内存)来实现复杂的逻辑计算。图参考:《中兴通讯技术》February2011?Issue1-《从云计算到海计算:论物联网的体系结构》其次,M2M设备的信息环路自动化可以在相对稳定的环境下独立运行,但通常不能脱离专属的生产环境。设备对动态环境的适应性较低,无法与外界交互实现更复杂的逻辑功能。此外,如果设备出现故障或生产过程出现问题,监管人员仍需留在现场进行监控和维护,不利于企业的成本控制和效率提升。如果设备运行的状态信息,以及环境和其他生产资料的状态可以通过网络传输到一个集中的平台进行监管,并通过这个中央平台反向控制设备的运行,那么它将不仅可以提高生产效率,设备适应性也可以降低人员成本,提高资产管理效率。因此,诞生了“M2M(机器对机器)”的概念。从字面上看,“M2M”是指“机器之间的连接”,但从常见的应用形式来看,“M2M”主要是基于“两个终端”连接的应用:“终端”设备和“云端”应用。一般的“端到端”M2M系统解决方案是指企业资产通过M2M设备或模块通过无线/有线通信连接到一个集中管理的应用平台。一方面,通过M2M设备采集企业资产(机器、工具、耗材等)的各种状态信息,传输至管理应用平台;另一方面,管理应用平台也可以向M2M设备下发操作指令,控制相应的设备。图参考:《从M2M到物联网(架构、技术及应用)》---机械工业出版社企业资产:纯机械设备或生产原材料,可通过M2M设备上的传感设备实时检测其物理化学状态;而一些具有计算能力的大容量生产设备,可以通过增加通信模块连接到集中管理平台;此外,还可以通过M2M设备上的环境检测传感器检测并上报各种影响生产的环境信息。M2M的应用使员工免去了很多奔波,降低了企业资产管理成本,提高了系统的适应能力,甚至形成了许多新的商业模式和市场领域。在M2M应用中,数据的传输形成一个大而长的信息环,使系统用户能够获取设备信息,控制设备的运行。3、M2M应用的服务开放:信息环的解耦但是,从更高的层次来看,M2M应用还是有不足的,最大的问题就是应用的复用性不强。在M2M应用系统中,自上而下的各个功能单元都处于“紧耦合”状态。整个系统通常是一个专门开发的应用程序,涉及的数据和终端设备一般不具备共享的条件;设备与设备、系统与系统不能相互服务。这种由单个应用程序“独占”设备功能和信息数据的模式通常称为“烟囱”或“栅栏”应用程序。1、M2M系统中“服务器”和“客户端”的一体化设计早期,M2M应用的用户通常比较集中,要么是企业内部员工,要么是产业链上下游的合作伙伴。由于该系统的使用人数并不多,且仅供专业团队使用,因此操控的输入输出设备相对集中。因此,M2M应用中的两个关键部分:服务器(云端)和控制(客户端)通常集成在一起或通过内部网络连接到服务器。它们在软件部分形成紧耦合状态,无法区分系统中的连接层次(运行端和服务器端)。而且,M2M应用系统不会对公众用户开放,也不需要在互联网上部署公共应用门户。如果专业人员需要远程进入系统进行操作,可以在远程操作终端(电脑)上安装专用的企业VPN连接软件,通过互联网建立专用的数据隧道,确保使用安全。(1)服务器端:功能锚“物”的特征和功能的数字化定义:在一个集中的平台上,设备、环境、材料在生产和使用过程中的物理特性、运行状态、运行过程,根据应用需要完全数字化定义。设备的功能在虚拟数字空间中被映射成一个完整的字符序列和软件程序。信息应用的数字化定义:在中心化平台上,“云”的信息处理能力(大数据分析、视频呈现、数据搜索、数据库存储等)也被数字化定义。这样就把“端”和“云”的能力集中在一个统一的平台上,实现数字化呈现,形成完整的功能集。在M2M应用系统中,必须有一些核心计算节点集中实现两种能力的数字映射,即具有一套完整的应用功能。两种能力中,一种是“改变现实的能力(终端)”,另一种是“信息处理能力(云端)”。这些核心节点被称为应用的“功能锚点”,可以提供完整的“应用服务”。(2)客户端:M2M系统功能的使用者在M2M应用中,用户使用系统的“信息交互”方式,即通过输入输出终端(如键盘、鼠标、显示器等)作为“controlterminal"),可与M2M应用系统进行指令交互,在核心计算节点(功能锚点)调用终端设备的功能,实现对现实世界的改造。在应用过程中,用户通过控制终端(输入输出设备)向应用系统发送操作命令,被称为应用的“刺激源”。2、“服务端”与“客户端”分离,导致“信息环”解耦。在互联网思维和软件产业进步浪潮的影响下,M2M应用逐渐向“对外开放,对内解耦”的方向发展。原有应用通过平台侧开发标准的软件接口,可以向整个互联网开放功能。用户可以通过互联网接口(入口)获取系统中的数据和终端设备提供的服务。这就是目前最常见的物联网应用模式——“共享”商业模式。在这个模型中,存在三个“端”:客户端、服务器端(云端)和设备端(终端)。设备终端是企业资产,由云服务监控管理。云服务将终端设备的功能打包成商业服务,在互联网上向用户开放。用户只需通过互联网登录云服务构建的应用平台即可。以“租赁”的形式使用企业的终端设备。从信息连接的角度来看,物联网的“三端”应用与以往的M2M应用有着巨大的区别。这种差异就是信息环的“解耦”。如今的互联网共享应用如雨后春笋般涌现,将“服务”与“用户”割裂开来。大众用户使用手机(客户端)通过互联网登录应用服务器,应用服务器提供统一、规范的租赁服务。服务器首先对用户进行认证,计费并记录使用情况。服务器在验证用户资格后,将终端设备的使用权下发给用户。用户使用完设备(终端)后,解除使用权,并与服务器租用完成结算。租用服务结束后,终端又进入空闲状态,等待下一个用户。在终端共享的过程中,客户端和服务器之间会形成无数临时的“激励环”。用户的消费意向在手机端形成“激励信息”,激活服务器端的服务程序。服务器通过携带控制信息的“执行环”向终端发送指令,赋予用户终端使用权(如共享单车的短信解锁流程)。从连接的角度看,共享服务通过两个信息环路实现物联网对公众的商业应用:临时的激励环路和长期的执行环路。“激励环”是用户为获得服务而建立的临时连接。环主要包括用户的服务请求消息和服务器的反馈信息。公众用户可以从用户端在互联网上建立“激励环”。“执行环”是企业管控终端设备的数据连接。这个环路中的信息包括:设备、环境状态信息、设备控制指令、软件升级补丁、应用日志等。“执行环路”类似于M2M连接,是企业服务系统之间的专用连接云和企业资产。连接包含了一系列信息交互标准,规范了与“物”相关的生产、经营、管理、运营等流程,让企业可以管理运营资产,用户可以使用设备服务。3、“服务端”特征分类信息环的逐步解耦,使“服务端(平台)”脱颖而出。需要为广大用户建立一个“激励环”,为企业内部应用提供能力;为企业自有资产建立“执行环”,将生产流程和资产设备映射到系统服务器中,数字化定义企业的技术和体验。“服务器”作为中介,起着承前启后的作用,是物联网服务间生态系统形成的关键。共享应用平台可以看作是一个面向应用的“物联网中间件平台”。从服务平台的开放程度来看,主要分为三种:完全封闭,系统所有用户均为企业内部部门和员工,不对外提供服务和能力;有限开放(又称“封闭市场”),除内部使用外,还向有业务往来、业务合作的企业或用户提供应用服务;完全开放(又称“开放市场”),服务平台在互联网上开放功能接口,不对用户做任何默认身份限制,服务向公众开放。这类似于互联网上的门户网站,海量用户可以随心所欲地抓取和使用。(注:“完全开放”指的是用户范围,不是所有的应用功能。企业内部的资产管理、业务分析、专家平台等运营开发应用不会对外开放)服务器(IoT平台)可以部署在开放的互联网或专用网络上。但是,基于“物联网”的本质定义,只有当服务器部署(暴露)在互联网上,即应用的“功能锚点”部署在互联网上时,才具有一定的开放程度(有限开放、完全开放),才是真正的物联网应用。在标准的物联网应用中,“物”的功能会通过服务器暴露在互联网上,服务器通过“执行环”对“物”进行控制和管理,并通过其互联网接口传递给外部用户。【本文为专栏作家汪峰原创文章,转载请联系作者获得授权】点此阅读更多该作者好文