什么是物联网

物联网 (IoT) 将人机交互转变为广泛且广泛分布的框架。通过连接各种“事物”和“对象”——智能手机、灯、工业机器、可穿戴设备、远程传感器和配备RFID 标签的物理对象——有可能推动仅在几十年前还无法想象的进步。

物联网——作为连接设备的庞大网络的广义术语——已经进入商业和生活的主流。它现在用作更先进的人机交互的结构。它涵盖了从家用恒温器和可穿戴设备到农业、建筑甚至城市的跟踪系统和智能系统的所有内容。

今天，几乎没有任何技术存在于物联网领域之外。自动驾驶汽车、制造机器人、环境监测、供应链跟踪、运输系统和远程医疗设备只是由于物联网而发生根本性变化的几个领域。

移动电话公司爱立信报告称，目前全球约有 290 亿台物联网设备在使用。企业越来越多地转向物联网来推动创新、削减成本、提高安全性和促进更大的可持续性。

毫不奇怪，全球 COVID-19 大流行进一步加速了物联网技术的采用。对自动化和非接触式系统的需求成倍增加。其中包括支持远程工作的框架以及各种健康扫描仪、接触者追踪系统、众包和数字支付。有效地使用物联网，引入了匹配或超过人类能力的系统和框架。

物联网简史

物联网的工作原理

数据驱动物联网

物联网意味着业务

物联网有多安全?

与物联网相关的道德和隐私问题

物联网：互联世界正在形成

物联网简史

从最早的计算开始，连接设备和系统就可以提供价值。它们允许机器和人类以更有用和更高效的方式进行交互。物联网的起源可以追溯到 1969 年，当时一群杰出的研究人员开发了ARPAnet(当今互联网的前身)。在接下来的三年里，各种计算、网络和无线协议开始形成，并成为物联网的基础。

1999 年，麻省理工学院的 Kevin Ashton引入了“物联网”一词。当时，这个概念主要集中在添加到物理对象上的 RFID 标签上。然而，在世纪之交之后，有两件事证明是变革性的。在 2000 年代初期，亚马逊推出了 AWS 云。它为收集、管理和共享数据提供了一个敏捷灵活的框架。六年后，苹果发布了第一款 iPhone。它支持复杂的应用程序并启用始终在线的实时连接。

到 2008 年，物联网达到了一个里程碑。连接的设备比世界上的人还多。在随后的几年中，传感器、连接性和人工智能(AI) 的进一步发展推动了日益复杂且易于使用的物联网解决方案。与此同时，联盟和标准的出现，使得互联世界的价值最大化变得更加容易。

在过去的几年中，物联网以惊人的速度成熟。专为物联网设计的传感器和微芯片已经出现，软件和人工智能/机器学习已经进步，供应商推出了一系列提供更强大功能的解决方案。

物联网的工作原理

连接无数设备，虽然是一个看似简单的概念，但极具挑战性。物联网设备必须在许多不同的情况和场景中发挥作用。它们必须与其他数字技术以及遗留系统交互，同时依赖不同的通信标准和协议。在许多情况下，物联网设备必须支持多种标准和协议。

物联网的基础是互联网协议(IP) 和传输控制协议(TCP)。这些标准源自 ARPAnet，现在是 Internet 和 Web 的一部分，用作在各种传感器、设备和系统之间建立虚拟连接的底层协议。

物联网设备连接到物联网网关或收集数据的边缘设备。现代物联网由位于开放系统互连(OSI) 模型中的七个基本层组成。其中包括：

物理层

数据链接

网络

传输机制

会话层

表示层

软件应用

物理和数据链路层决定了设备如何连接到物联网。这可以包括电缆、蓝牙或 Wi-Fi。数据链路层通过媒体访问控制 (MAC) 地址识别连接的设备。

网络层，也称为 Internet 层，将数据包路由到 Internet 协议 (IP) 地址。今天，互联网协议第 6 版 (IPv6) 提供了先进的网络识别和控制，使物联网保持运行。

传输层支持跨一组物联网设备和其他系统的端到端通信。它提高了可靠性，缓解了拥塞，并确保数据包以正确的顺序完好无损地到达。

会话、表示和应用层处理跨应用消息传递和数据交换。

供应商和其他人使用广泛的物联网协议来满足每一层的特定需求。其中包括各种通信技术，例如 5G 和 LTE、蓝牙、近场通信 (NFC)、LAN、RFID、ZigBee、Wi-Fi、低功耗广域网 (LPWAN)、广域网 (WAN) 和城域网 (男人)。

这些技术中的每一种都支持不同的功能。例如，RFID 可以将跟踪芯片连接到物理物品上——从医院的医疗设备到包含食品或药品的托盘。ZigBee 和称为 Z-Wave 的类似协议使用网状网络传输数据——即使在蜂窝或有线连接不可用时也是如此。

但是，通常可以通过低功耗无线个人局域网 (6LoWPAN) 上的 IPv6 链接和组合不同的技术，例如低功耗蓝牙、Z-Wave 和 804.15.4，这是一种支持低功耗无线电通信的开放标准。互联网。

物联网设备收集的大部分数据都流式传输到云端或在Edge和 Fog 系统中进行管理，这些系统可以存储并有时处理远离中央服务器或云的数据。该模型可以引入数字孪生、智能制造和智能城市等系统所需的更先进的实时功能。

数据驱动物联网

物联网的核心是一个传感系统。这个互联世界的“眼睛、耳朵、鼻子和手指”存在于各种设备、传感器和芯片中。他们收集提供洞察力、自动化、人工智能和其他功能的数据。今天的物联网传感器可以检测运动和运动、温度、压力、气体和化学物质浓度、磁场和电场、光、声音等等。

例如，这使得确定桥梁或隧道何时需要维修、如何优化地铁或火车网络的性能以及何时发生特定事件成为可能。在后一种情况下，如果有人进入未经授权的空间，运动传感器可能会打开安全摄像头。

物联网还可以帮助保持机器运转、支持互联医疗保健、提高供应链可见性、个性化媒体内容，以及帮助管理基础设施和设备，例如储罐和运输车辆。

传感器收集的所有数据还可以识别出人类眼睛和思想之外的模式和趋势。例如，物联网可以帮助信用卡公司身份欺诈，冰淇淋制造商知道哪些口味在不同地区更受欢迎，以及医疗保健提供者发现导致疾病的因素。

近年来，由于连接的气象站逐块提供数据，天气预报变得更加准确。在许多情况下，房主和企业安装连接的气象站，数据由物联网聚合并用于生成更精细的预测。这些数据使农民、进口商、物流公司和许多其他人受益。

地理位置是连接所有数据点的关键因素。它使以更深入的方式和上下文理解数据成为可能，但它还支持更高级的功能，允许 E-ZPass 收费系统或 Lyft 等公司发挥其魔力。可能性几乎是无穷无尽的。借助物联网地理定位数据，识别汽车、踏板车或污染物，并覆盖服务、支付和解决方案突然成为可能。

当然，对于希望从物联网中获取最大价值的组织来说，一个关键的考虑因素是确保数据的准确性。最大的挑战之一围绕着如何组合数据以及要排除哪些数据。数据科学家必须确保软件和其他工具在正确的时间提取正确的数据，正确排序，并以产生有意义结果的方式组合。

当数据正确组装和排序时，就有可能获得动作、动作、事件、行为和条件的高度精细的快照。这可以帮助企业开发更具弹性和动态的定价模型、高度准确的预测性维护框架、更智能的采购和供应链等等。随着组织对所有这些数据进行切片、切块、处理和分析——通常通过机器学习 (ML) 和深度学习 (DL) 技术——有价值的洞察力、信息和知识随之而来。

物联网意味着业务

据世界经济论坛称，物联网是第四次工业革命的一部分。各种数字技术的融合实现了精准农业、智能工厂、数字双胞胎、全自动车辆和机器人、自动化仓库和杂货店以及全新的商业模式，这在物联网存在之前是不可能的。

数字双胞胎是一个特别引人注目的解决方案。这些系统通常从建筑物、道路、储罐、发动机、制造设备、产品和众多其他来源中提取数据，创建虚拟模型或实际产品、服务和系统的“双胞胎”。在这个模拟空间中，可以探索各种选项和场景，并在更深层次上了解性能和可能的结果。

接入越来越多的标准、协议和API，物联网系统可以以越来越复杂的方式进行连接和互连。可以利用与人工智能和自动化相交的更广泛的技术平台。AWS、谷歌、思科、微软、IBM、SAP 等供应商越来越多地提供物联网和工业物联网(IIoT) 平台，这些平台结合了各种功能并提供即插即用功能。

这些供应商平台现在包括用于自动配置、数据收集、云和边缘存储、远程设备管理、分析和机器学习、策略执行和安全的高度集成工具。其中许多系统具有高度可扩展性，其中许多包含为特定垂直行业(如制造、医疗保健、金融和运输)设计的模板和功能。

这会在几个领域带来潜在收益：工人安全、生产正常运行时间、产品质量、法规遵从性、运营效率、物理安全等等。IoT 和 IIoT 一起可以提供对企业外部条件的可见性。

如今，物联网平台已成为小型和大型企业的宝贵资源。它们减少并在某些情况下消除了从头开始组装物联网框架的需要，并将人员和财务资源用于维护和更新连接的技术和业务框架的任务。

另请参阅：顶级数字化转型公司

物联网有多安全?

一个不便的事实是物联网本身并不安全。因为它由各种协议、标准和供应商组成，任何进入高度互联世界的企业都必须采取充分的预防措施并制定强有力的保障措施。此外，随着组织积累大量物联网设备(有时达到数百万)，安全挑战成倍增加。

数据泄露和勒索软件攻击已达到流行程度，这已不是什么秘密。在大流行期间，问题变得更加严重。随着越来越多的连接设备出现，潜在的差距和故障也在增加。更糟糕的是，传统的安全工具不一定能保护物联网设备和数据。

部分安全挑战还集中在物联网设备的构建方式以及它们使用的操作系统和软件上。不幸的是，设备供应商经常使用不适合当今环境的传统 BIOS 和操作系统标准。许多人也不提供定期补丁和更新来解决安全漏洞和其他问题。

犯罪分子已经接管了连接互联网的婴儿监视器，强占智能冰箱和电视机，并获得了汽车和医疗设备的使用权。

最终，物联网安全必须解决三个主要领域：

验证

设备身份验证越来越多地围绕验证设备、网关、用户、服务和应用程序的协议，例如 X.509。X.509 加密标准使用自签名或授权签名的公钥证书来验证网络上的身份。

加密

加密通常包含网络加密的无线保护访问 2 (WPA2) 标准。

端口保护

端口保护技术围绕禁用运行物联网设备不需要的端口或确保它们受到防火墙保护。

幸运的是，越来越多的供应商专注于物联网安全。他们正在为这个高度连接的商业世界引入更加集成和简化的安全性。

与物联网相关的道德和隐私问题

人们也越来越关注隐私和道德。随着数据变得更加互联和相互关联，挑战和风险都在增加。2018 年生效的欧盟通用数据保护条例(GDPR) 对处理涉及欧洲公民的数据的组织引入了严格的规则、规定和处罚。

2020 年，加州出台了一项新法律《加州消费者隐私法》 (CCPA)，要求制造商在物联网设备中加入“合理”的安全功能。它还为在加利福尼亚开展业务的公司引入了标准，以及对违规和数据泄露的处罚。重大违规可能导致每次违规罚款 2,500 美元至 7,500 美元，并由加州总检察长办公室采取行动。

然而，这些担忧并不仅限于法律法规。隐私专家和越来越多的公众对如何收集和使用面部识别数据、医疗保健数据和其他形式的物联网数据提出了越来越多的意见。因此，依赖物联网的企业必须仔细研究几个关键领域和工具，包括：

数据个性化

数据去识别和重新识别

数据持久化

物联网：互联世界正在形成

对于大多数组织而言，袖手旁观并等待物联网成熟不再是可行的选择。物联网和工业物联网现在就在这里，它们是各种形式和规模的企业的宝贵工具。由于互联技术，金融、制造业、农业、建筑、能源、交通和医疗保健等多元化行业正在发生巨大变化。

咨询公司 McKinsey & Co.报告称，到 2023 年，全球物联网连接设备的数量预计将增加到 430 亿台，比 2018 年增长近三倍。该公司还指出，物联网是决定哪些公司表现出色的一个越来越关键的因素并产生增长和新的收入来源。

更重要的是，传感器技术和其他物联网组件正变得更便宜、更强大。当组织将这些组件与强大的 5G、云、边缘和雾技术相结合时，物联网的力量会进一步成倍增加，并且对组织的价值也会增长。添加增强现实、虚拟现实、机器人技术和各种形式的人工智能通常会释放出新的、引人注目的商业模式。

机会不会止于企业的四面墙。世界经济论坛发现，84% 的现有物联网部署解决或有能力推进联合国的可持续发展目标。随着组织制定和推进可持续发展计划并以积极的碳减排目标为目标，物联网将在衡量进展、发现差距和实现目标方面发挥关键作用。

可以肯定的是，物联网是一切的核心，因为企业希望通过创新、削减成本、新功能和服务以及改善与业务合作伙伴和客户的互动来实现现代化并获得优势。物联网最终是关于美元和良好的商业意识。将其有效发挥作用的企业见证了过去无法实现的规模的创新和转型。这些企业实现了数字化转型的全部承诺。