核心提示：無論是物聯網三要素(感知行)
，還是智慧地球3i
，CPS的3C，實際上都是在講一件事：人、機
、物的和諧發展。這對嵌入式係統的要求是什麼?　——中國計算機學會微機專業委員會嵌入式學組組長、複旦大學的陳章龍教授

   1012的大市場

　　在1999年物聯網概念就開始提出，實際上就是互聯網向物聯網的轉移
，要上物聯網的設備是1012數量級，非常巨大。但我們現在的Internet網的利用率該產品還很低，隻有2%~5%。目前嵌入式設備需要聯成網絡

，但嵌入式設備一般無瀏覽器，需要建立信息平台

，實現低端和高端的連接。

　　與物聯網相關的熱詞

　　感知中國、物聯網、智慧地球
、CPS(Cyber-Physical System
，信息融合物理係統)等與傳感網絡相關的詞彙最近很熱……

　　物聯網的概念最早是從RFID(射頻識別)技術這個領域來的
，1999年專門做RFID的EPC global前身——麻省理工Auto-ID中心提出。它當時指每一個物品上都貼一個電子標簽，這樣通過後台信息係統構成一個借助於Internet、所有物品都能互相聯係起來的一個物聯網。但是這個概念當年並沒有太多人關注，真正受到關注是從2005年ITU(國際電信聯盟)重新定義了物聯網的概念。它主要是從信息和通信的角度去考慮，集中在三個“Any”(anytime、anyplace
、anyone)去獲取信息。從此概念能看出，RFID技術、傳感器技術以及嵌入式智能技術是物聯網的基礎部分，即底層技術。

　　物聯網的發展主要是2008年IBM從商業角度提出所謂的“智慧地球”。物聯網有三大層


，底層是感知層
，中間是網絡層，上層是應用層。基於此，智慧地球的核心技術有三個i：instrument，傳感技術(物聯化);interconnected(互聯化);intelligent(智能化)。

　　目前
，學術界流行一個詞CPS。我們人類社會生活在兩個世界上，一個是信息世界
，一個是物理世界。信息世界跟物理世界的融合

，就稱為CPS。中國計算機學會微機專業委員會嵌入式學組組長

、複旦大學的陳章龍教授一年前開始研究CPS，但是他和IBM和Intel等公司去探討時，這些商用公司說他們知道CPS

，但現在不會去做CPS
，因為做CPS風險很大。CPS實際上就是信息和物理係統的融合，即三個C：1
，把物理設備Computer化;2，通過通訊(Communication)和後台連起來;3，Control。這不是把CPSdanduchailikailaiyigeyigedexitong
，congkongzhicengmianlaikan，shizhenggedeyigedaxitong。zheyangyilai，womendejisuanjijiuyaoyouyigebiangengxingdegeming，yinweiwomenjisuanjichulideshishuzide、離散的、跟時間無關的對象，而現在如果是CPS，處理的對象則是模擬的、連續的、跟時間相關的，那麼所有的理論、語言都要配套重來。所以美國也是首先在自然資金裏麵展開這個方麵的探索工作。

　　溫家寶總理2009年8月到無錫考察時，提出重視發展“感知中國”。目前要做的工作是三個方麵：把傳感係統和3G中的TD技術結合起來;在國家重大科技專項中，加快推進傳感網的發展;盡快建立中國的傳感信息中心。

　　不僅感，還要知、行

　　陳章龍教授認為，“感知中國”的感知耐人尋味，“感”是傳感器通過RFID對信息的采集和傳輸;關鍵是“知”，就是要通過處理計算，並返回去，才會產生真正的價值。

　　無線傳感器網絡在國內已經炒了十年，現在重新拿出來
，我們一定要認真考慮以前的十年炒無線傳感器網絡為什麼沒有“量變成質變”?因為我們隻發展了“感”，還沒有去“知”。

　　中國科學院自動化所的關強博士提出要重視“知”和“行”。物聯網的架構包括幾層：基礎層
、傳輸層，還有執行
，即所謂感知的“知”和行動的“行”
，控製、中間件
、公共信息服務，最後結合到具體的應用去。

   嵌入式的機遇

　　無論是物聯網三要素(感知行)
，還是智慧地球3i，CPS的3C，實際上都是在講一件事：人、機
、物的和諧發展。這對嵌入式係統的要求是什麼?陳章龍教授認為：

   第一要多功能化
、低功耗
、微(wei)型(xing)化(hua)，這(zhe)些(xie)已(yi)經(jing)都(dou)在(zai)做(zuo)了(le)，比(bi)如(ru)無(wu)線(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)結(jie)點(dian)的(de)智(zhi)能(neng)彙(hui)集(ji)，傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)設(she)計(ji)趨(qu)向(xiang)一(yi)體(ti)化(hua)。由(you)於(yu)嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)無(wu)處(chu)不(bu)在(zai)，有(you)的(de)可(ke)做(zuo)得(de)很(hen)小(xiao)，例(li)如(ru)智(zhi)能(neng)灰(hui)塵(chen)，它(ta)裏(li)麵(mian)的(de)一(yi)些(xie)軟(ruan)件(jian)
，即(ji)嵌(qian)入(ru)式(shi)軟(ruan)件(jian)也(ye)需(xu)要(yao)很(hen)小(xiao)。

　　第二，嵌入式係統要網絡化。假如現在就把互聯網複製到物聯網，這在技術上是行不通的，因為我們麵向對象是數據，是連續的、動態的、是非結構化的。所以瀏覽就不能簡單地設為嵌入式瀏覽器，因此需要在低端和高端之間建立信息中間件，OSGi (Open Service Gateway initiative)應運而生(圖2)，是開放性的機構，專門針對汽車電子、家庭網絡、移動設備和工業環境等特定領域的互聯網中間件的應用。例如，OSGi聯盟專門成立了一個名為汽車專家組(Vehicle Expert Group)的特別機構，為OSGi在汽車電子領域的應用製定規範 。

　　關強博士從RFID應ying用yong角jiao度du介jie紹shao了le嵌qian入ru式shi的de發fa展zhan機ji會hui。他ta說shuo，很hen多duo案an例li是shi通tong過guo一yi定ding的de技ji術shu手shou段duan來lai實shi現xian從cong終zhong端duan到dao終zhong端duan，一yi般ban來lai說shuo是shi閉bi環huan應ying用yong。閉bi環huan隻zhi在zai一yi個ge特te定ding的de範fan圍wei或huo是shi應ying用yong領ling域yu之zhi內nei
，還hai達da不bu到dao開kai環huan，譬pi如ru公gong共gong領ling域yu的de信xin息xi服fu務wu。因yin為wei實shi際ji上shang物wu聯lian網wang的de發fa展zhan受shou製zhi於yu應ying用yong模mo式shi，如ru果guo要yao做zuo到dao開kai環huan

，會hui麵mian臨lin複fu雜za的de問wen題ti：要找怎樣的一種商業模式
、基礎設施由誰掏錢。

　　歐洲一家專門研究物聯網、智能係統集成的協會對物聯網的預測是四個階段：

　　• 2010年之前從RFID技術角度去討論;

　　• 2010到2015年電子標簽、傳感器網絡實現更深層次的信息交互;

　　• 2015到2020年實現互聯物品智能化;

　　• 2020年實現全麵的智能化。

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　　技術層包括以下幾類(圖3)：RFID標簽、讀寫器等基礎設備，還有傳感器
、傳感器網絡、傳感設備。傳輸層(這也是ITU重新定義物聯網的原因)主要是在網絡層考慮
，從網絡技術、通信技術去考慮。我國提出利用3G去傳輸物聯網，但這裏還是涉及許多問題，比如信息終端
，還有現在的操作係統，像中國移動推出的OMS操作係統，如果真正涉及到基礎設施，還有工業以太網、交通
、離散控製領域等特殊的網絡，當然基礎設施上還有一些軟件的工作
，比如中間件、中間件的功能
、實時信息處理、海量的數據怎麼處理。如果實現物聯網應用，一定要正開環，因為開環要為公共服務，涉及到更多的問題。

　　目前
，物聯網相關標準還很多，但總體上，與理想的物聯網標準還差得很遠。

　　那麼RFID與嵌入式係統之間的關係如何?關強認為
，首先是射頻前端的特殊設計;再一個就是嵌入式係統設計方麵，主要是把RFID作為一個組成部分。RFID產品的嵌入式係統設計看起來難度不大，因為隻要RFID讀寫設備是固定式設備，基本上基於嵌入式Linux平台

，主流產品目前是國外廠商實力較強，本土產品的操作係統還待完善。

　　應形成本土戰略

　　到此看來本文就該結束，但本國家863計劃信息技術領域專家組組長
、beijinghangkonghangtiandaxuexiaochanghuaijinpengyuanshitichubuyaochengweiguowailiniandeshiyanchang，yinggaitansuozijitesezhilu。tazhichu

，wulianwanghezhihuidiqiushimeiguorentichude，shifouzheciwomenzaiweimeiguozuozhujie
，zhujieqifazhandehelixing
，hezhongguochengweiqiyigejudadeyingyongshifan、產業化開動前期的一個試點?

　　通tong常chang來lai說shuo，如ru果guo你ni自zi己ji提ti出chu了le一yi個ge新xin概gai念nian，想xiang堅jian持chi下xia來lai也ye許xu比bi較jiao難nan
，但dan是shi他ta們men有you了le我wo們men說shuo我wo們men也ye曾zeng經jing想xiang過guo了le
，這zhe樣yang再zai拿na來lai更geng容rong易yi得de到dao支zhi持chi
，尤you其qi在zai特te定ding的de應ying用yong服fu務wu範fan圍wei內nei。所suo以yi當dang時shi863小組在規劃時認為，要借鑒國外的發展模式，再結合我們自己的重大的問題、重大的任務來進行謀劃。我們需要思考三件事：第一

，一種發展的暢想，能否在重大技術
、產生重大突破的機會沒有到來之前
，我國有可能引領並堅持一些方向，也許最後還能形成國際社會的趨勢;dier，zaixinxijishuweilaifazhandangzhong，jianliyichunjishuqudongweizhude
，jieheyiyingyongweichuangxinmoshidezhezhonghudongfangshi，yexuzaizuijinwunianshenzhishiniandangzhong
，zhongdayingyongdetupoduiyunyuhetuijinjishudefazhandailaijihui
，jutitixianjiushizaiwangluohetongxunjishushang。zuihou，xuyaozoucongcanyudaozhudaodemoshi。

　　五年十年後麵臨互聯網應用大突破

　　對於網絡化，很多國內外專家和產業界有一個共識，到2020年(nian)前(qian)後(hou)，信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)將(jiang)會(hui)遭(zao)遇(yu)到(dao)漸(jian)進(jin)式(shi)改(gai)進(jin)難(nan)以(yi)持(chi)續(xu)發(fa)展(zhan)的(de)重(zhong)大(da)障(zhang)礙(ai)

，或(huo)者(zhe)另(ling)一(yi)種(zhong)解(jie)釋(shi)是(shi)
，十(shi)年(nian)之(zhi)內(nei)在(zai)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)領(ling)域(yu)
，想(xiang)要(yao)在(zai)技(ji)術(shu)上(shang)取(qu)得(de)重(zhong)大(da)突(tu)破(po)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)比(bi)較(jiao)小(xiao)。而(er)另(ling)一(yi)種(zhong)機(ji)會(hui)孕(yun)育(yu)著(zhe)重(zhong)大(da)技(ji)術(shu)突(tu)破(po)的(de)，就(jiu)是(shi)應(ying)用(yong)當(dang)中(zhong)新(xin)模(mo)式(shi)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)大(da)規(gui)模(mo)應(ying)用(yong)技(ji)術(shu)
、集成性技術或係統集群技術的突破
，它的重要性將會凸顯。而再往後發展的20年當中
，可能出現信息科學在一些基礎的微電子、電路、體係結構、模型
、算法和重大係統帶來的突破，但這時一定是重大應用所彙聚的係統級的技術和基礎研究的新突破。

　　所以總體上
，在多核、高並行、網絡化
、海hai量liang多duo元yuan化hua這zhe樣yang發fa展zhan的de模mo式shi下xia，怎zen樣yang來lai建jian立li新xin的de發fa展zhan空kong間jian就jiu給gei我wo們men帶dai來lai了le思si考kao。因yin為wei計ji算suan技ji術shu麵mian臨lin的de新xin的de技ji術shu牆qiang在zai五wu年nian走zou不bu動dong，諸zhu如ru摩mo爾er定ding律lv
、還有存儲牆
、軟件的複雜性牆、數(shu)據(ju)的(de)規(gui)模(mo)牆(qiang)還(hai)有(you)功(gong)耗(hao)等(deng)一(yi)係(xi)列(lie)的(de)問(wen)題(ti)。也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)過(guo)去(qu)在(zai)我(wo)們(men)過(guo)度(du)關(guan)注(zhu)係(xi)統(tong)複(fu)雜(za)性(xing)的(de)時(shi)候(hou)
，開(kai)始(shi)關(guan)注(zhu)了(le)人(ren)如(ru)何(he)作(zuo)為(wei)一(yi)種(zhong)重(zhong)要(yao)的(de)方(fang)式(shi)和(he)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)結(jie)合(he)，來(lai)降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)，變(bian)成(cheng)今(jin)後(hou)作(zuo)為(wei)應(ying)用(yong)發(fa)展(zhan)當(dang)中(zhong)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)內(nei)容(rong)。同(tong)時(shi)在(zai)軟(ruan)件(jian)的(de)可(ke)信(xin)
、數據的不確定、以(yi)及(ji)情(qing)感(gan)感(gan)知(zhi)等(deng)等(deng)有(you)很(hen)多(duo)的(de)問(wen)題(ti)。在(zai)這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)中(zhong)，最(zui)突(tu)出(chu)的(de)是(shi)信(xin)息(xi)化(hua)和(he)兩(liang)化(hua)融(rong)合(he)麵(mian)臨(lin)的(de)應(ying)用(yong)牆(qiang)
，怎(zen)樣(yang)把(ba)應(ying)用(yong)牆(qiang)推(tui)倒(dao)來(lai)看(kan)到(dao)另(ling)一(yi)個(ge)世(shi)界(jie)，使(shi)那(na)些(xie)牆(qiang)來(lai)直(zhi)接(jie)服(fu)務(wu)。

　　總之，如何為這五年十年做好準備?這是擺在所有人麵前的機遇和挑戰。