云计算与物联网的结合方式及面临问题 核心提示：云计算带来的高效率的运算模式可以为物联网提供良好的应用基础。没有云计算的发展，物联网也就不能顺利实现，而物联网的发展又推动了云计算技术的进步，因为只有真正与物联网结合后，云计 算才算是真正意义上从概念走向应用，两者缺一不可。
物联网的四大组成部分：感应识别、网络传输、管理服务和综合应用，其中中间两个部分就会利用到云计算，特别是管理服务这一项。因为这里有海量的数据存储和计算的要求，使用云计算可能是最省钱的一种方式。
云计算促进物联网和互联网的智能融合，从而构建 IBM 智慧地球。物联网和互联网的 融合，需要更高层次的整合，需要更透彻的感知，更安全的互联互通，更深入的智能化。这 同样也需要依靠高效的、动态的、可以大规模扩展的技术资源处理能力，而这正是云计算模 式所擅长的。同时，云计算的创新型服务交付模式，简化服务的交付，加强物联网和互联网 之间及其内部的互联互通，可以实现新商业模式的快速创新，促进物联网和互联网的智能融合。
云计算与物联网的结合方式我们可以分为以下几种： 一是单中心，多终端。此类模式中，分布范围的较小各物联网终端 （传感器、摄像头或 3G 手机等），把云中心或部分云中心做为数据/处理中心，终端所获得信息、数据统一由云 中心处理及存储，云中心提供统一界面给使用者 *** 作或者查看。
这类应用非常多，如小区及家庭的监控、对某一高速路段的监测、幼儿园小朋友监管以 及某些公共设施的保护等都可以用此类信息。这类主要应用的云中心，可提供海量存储和统 一界面、分级管理等功能，对日常生活提供较好的帮助。
物联网是泛在网发展的物联阶段。
泛在网是信息社会发展的最高目标，物联网是泛在网的初级和必然发展阶段。
从泛在网的内涵来看，首先关注的是人与周边事物的和谐交互，各种感知设备与无线网络不过是沟通的手段。最终的泛在网形态上，既有互联网的部分，也有物联网的部分，同时还有一部分属于智能系统（推理、情境建模、上下文处理、业务触发）的范畴。
由于涵盖了物与人的关系，因此泛在网的内涵的更大一些。
物联网应用领域
1、智能家居
智能家居是利用先进的计算机技术，运用智能硬件（氦氪wifi、Zigbee、蓝牙、NB-iot等），物联网技术，通讯技术，将与家具生活的各种子系统有机的结合起来，通过统筹管理，让家居生活更舒适，方便，有效，与安全。
2、智慧交通
智慧交通，是将物联网、互联网、云计算为代表的智能传感技术、信息网络技术、通信传输技术和数据处理技术等有效地集成，并应用到整个交通系统中，在更大的时空范围内发挥作用的综合交通体系。智慧交通是以智慧路网、智慧出行、智慧装备、智慧物流、智慧管理为重要内容，以信息技术高度集成、信息资源综合运用为主要特征的大交通发展新模式。
1物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机——Networked Coke Machine。
21999年在美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出物联网(Inter of Things)这个概念；是1999年MIT Auto-ID中心的Ashton教授在研究RFID时最早提出来的。
提出了结合物品编码、RFID和互联网技术的解决方案。
当时基于互联网、RFID技术、EPC标准，在计算机互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Inter of things”（简称物联网），这也是在2003年掀起第一轮华夏物联网热潮的基础。
传感网是基于感知技术建立起来的网络。
中科院早在1999年就启动了传感网的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些适用的传感网。
1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。
32003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。
42005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布《ITU互联网报告2005：物联网》，引用了“物联网”的概念。
物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。
报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。
射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。
根据ITU的描述，在物联网时代，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器，人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。
物联网概念的兴起，很大程度上得益于国际电信联盟2005 年以物联网为标题的年度互联网报告。
然而，ITU的报告对物联网缺乏一个清晰的定义。
虽然目前国内对物联网也还没有一个统一的标准定义，但从物联网本质上看，物联网是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升，将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用，使人与物智慧对话，创造一个智慧的世界。
物联网技术被称为是信息产业的第三次革命性创新。
物联网的本质概括起来主要体现在三个方面：一是互联 征，即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络；二是识别与通信特征，即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信（M2M）的功能；三是智能化特征，即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。
52008年后，为了促进科技发展，寻找经济新的增长点，各国 开始重视下一代的技术规划，将目光放在了物联网上。
在中国，同年11月在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会“知识社会与创新20”提出移动技术、物联网技术的发展代表着新一代信息技术的形成，并带动了经济社会形态、创新形态的变革，推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新（创新20）形态的形成，创新与发展更加关注用户、注重以人为本。
而创新20形态的形成又进一步推动新一代信息技术的健康发展。
62009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新 投资新一代的智慧型基础设施。
当年，美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点；
2009年2月24日2009IBM论坛上，IBM大中华区首席执行官钱大群公布了名为“智慧的地球”的最新策略。
此概念一经提出，即得到美国各界的高度关注，甚至有分析认为IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略，并在世界范围内引起轰动。
IBM认为，IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成物联网。
在策略发布会上，IBM还提出，如果在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，不仅仅能够在短期内有力的 经济、促进就业，而且能够在短时间内为中国打造一个成熟的智慧基础设施平台。
IBM希望“智慧的地球”策略能掀起“互联网”浪潮之后的又一次科技产业革命。
IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个重要的观点，认为计算模式每隔15年发生一次变革。
这一判断像摩尔定律一样准确，人们把它称为“十五年周期定律”。
1965年前后发生的变革以大型机为标志，1980年前后以个人计算机的普及为标志，而1995年前后则发生了互联网革命。
每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大动荡和变化。
而互联网革命一定程度上是由美国“信息高速公路”战略所催熟。
20世纪90年代，美国克林顿 计划用20年时间,耗资2000亿-4000亿美元,建设美国国家信息基础结构，创造了巨大的经济和社会效益。
而今天，“智慧的地球”战略被不少美国人认为与当年的“信息高速公路”有 许多相似之处，同样被他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。
该战略能否掀起如当年互联网革命一样的科技和经济浪潮，不仅为美国关注，更为世界所关注。
在IBM《智慧地球赢在中国》计划书中，IBM为中国量身打造了六大智慧(601519,股吧)解决方案：“智慧电力”、“智慧医疗”、“智慧城市”、“智慧交通”、“智慧供应链”和“智慧银行”。随着我国发展物联网、云计算热潮的不断升温，IBM在“智慧的计算”、“智慧的数据中心”等方面也投入了更多的研发力量，并积极与国内相关机构寻求合作。2009年以来，IBM的这些智慧解决方案，已经陆续在我国各个层面得以推进。据不完全统计，仅智慧城市一项，我国就有数百个城市正在或即将与IBM开展合作。
技术路径选择问题。
从技术层面看，我国在发展与“智慧地球”密切相关的传感器、云计算等物联网技术方面，面临着两种选择：一是完全采用IBM公司的“智慧地球”技术和产品，这将可能导致我国相关技术自主研发能力的丧失；二是依靠自己的力量，发展我国自己的智慧系统（或称“智慧中国”），从而掌握“智慧中国”构建的主动权。但现实情况是，虽然我国在研发方面已经具备了较好的发展基础，且物联网研究也与国际同步，但在核心技术的突破方面还远远不够。
在高端传感器方面，我国的生产能力严重缺乏，现有的传感器灵敏度较低，直接影响传感器的作用距离；在与云计算密切相关的云计算基础架构等方面，我国各研发机构的关注程度也很不足，核心电子器件、高端通用芯片和大型系统软件等，仍过多依靠购买国外的成品；我国在核心晶片制造工艺和技术方面也很不成熟；中间件、开发环境和应用软件开发等也普遍薄弱。此外，我国应用层研发的起步也较晚，且大部分分散于低端层次。因此，如何发展中国的智慧系统，到底选择哪一条技术发展路径，我国确实面临着相当程度的技术风险。
重复建设和市场风险问题。
当前，我国与“智慧地球”直接相关的物联网、云计算等产业规模持续增大，一些重点城市在发展物联网、云计算过程中，通常依据自己对“智慧”的理解，以及自身城市建设的需求进行布局。目前，我国有上百个地区提出建设“智慧城市”，30多个省市将物联网作为产业发展重点，80%以上城市将物联网列为主导产业，已经出现了明显过热的发展苗头。有专家对这种“一拥而上”的重复建设现象，纷纷表达出担忧，认为当前过热的物联网、云计算和“智慧城市”等的建设，将有可能导致新的产能过剩。
此外，我国发展物联网、云计算等智慧系统，也面临着我国市场被跨国公司垄断的风险。IBM公司的研发实力和对中国的发展战略，以及中国巨大的经济发展需求，都为 IBM“智慧地球”抢占中国市场提供了新的机遇。仅以 2011年统计为例，IBM在中国市场就已连续12年蝉联整体服务器市场全国排名第一，连续12年蝉联中国UNIX服务器市场第一，连续 8年蝉联中国外部存储系统市场全国第一。IBM公司2012年计划：将通过创新和务实的战略，帮助中国企业和政府机构提升云计算、业务分析与优化、智慧的商务、智慧的城市、高端系统/智慧的运算等关键能力，并要在重点行业、中型企业、区域拓展和公司建设等领域寻求突破，以实现发展转型和“智慧的成长”。
海量数据管理与信息安全问题。
IBM“智慧地球”战略在我国的实施，必将引发深层次的国家信息安全风险，这一点需要引起我们的高度重视。“智慧地球”所倡导的“更全面的互联互通”，目标是要实现国家层面乃至全球基础设施甚至自然资源的互联互通。而这种互联互通，则极有可能为某些跨国大公司借助技术手段，掌控全球范围的各种资源提供便利。
就海量数据管理来看，目前我国数据中心的产业规模已跃居全球第一，随着物联网未来在国家电网、交通、物流、家居、医疗、农业、国防军事等众多领域的广泛应用，必将产生更多的数据，而对这些海量数据的分析和管理，也将变得越来越重要。因此，虽然物联网、云计算乃至“智慧地球”具有广阔的应用前景和巨大的市场规模，但其存在的可靠性、安全性等方面的问题，目前还没有有效的解决办法。有专家认为，以我国现有的信息安全防护体系，实在难以保证事关国家安全的敏感信息不外泄，我国所面临的国家信息安全风险必将越来越严峻。
关键词：物联网，RFID
一、概念
物联网（Internet of Things）这个概念最早由麻省理工的Auto-ID中心在1999年提出，其基本想法是将RFID和其他传感器相互连接，形成RFID架构的分布式网络。
欧洲委员会[1]提出“物联网是未来因特网的综合部分之一，可以被定义为一个动态的全球网络基础。基于标准的和互 *** 作的通信协议，无论物理的还是虚拟的“物”均有身份、物理属性和虚拟特质，具备自配置能力且使用智能接口，可以无缝地集成到信息网络中去。”
本文认为，物联网实质上是将真实世界映射到虚拟世界的过程：真实世界中的事物，通过传感器采集一定的数据，在虚拟世界中形成与之对应的事物。“相关物体可能在虚拟电子空间中被创造出来，源于物理物体空间，且与物理空间的物体有关联。”[2]传感器采集到数据的详细程度，将影响到该事物在虚拟世界中的抽象程度。在虚拟世界中，对该事物最简单也最重要的描述是物体提供了一个ID用于识别（如使用RFID标签），最详细的描述则是真实世界中该事物的所有属性和状态均可在虚拟世界中被观察到。进一步的，在虚拟世界中对该物体做出控制，则可通过物联网改变真实世界中该物体的状态。对于一个真实的事物，其所需的各种应用与 *** 作，只需在虚拟世界中对与之对应的虚拟事物进行应用和 *** 作，即达到目的。
这样将会对世界带来巨大的改变：实地实时监测和控制一个事物的成本是高昂的，通过物联网，所有事物都将在虚拟世界中被找到，以较低的成本被监测和控制，从而实现4A（anytime, any place, anyone, anything）[3]连接。虚拟世界提供了对所有事物的实时追踪的可能，所有的信息都不是孤立的，这将为各种海量运算和分析提供了最基础和最重要的信息源。真实世界存在于某一时刻，而当物联网发展到能将真实世界中的所有事物都映射到虚拟世界中时，无数个某一时刻的世界汇集起来，在虚拟世界中将形成一个可以追溯的历史，如同过去以纸质保存历史事件的发生，将来将以电子数据对所有事物进行全息描述的形式存储世界的历史。
二、体系架构
目前, 物联网还没有一个广泛认同的体系结构，最具代表性的物联网架构是欧美支持的EPCglobal和日本的UID物联网系统。EPC系统由EPC 编码体系、射频识别系统和信息网络系统3 部分组成。UID 技术体系架构由泛在识别码(uCode)、泛在通信器、信息系统服务器、和ucode 解析服务器等4部分构成。EPCglobal 和UID上只是RFID 标准化的团体，离全面的“物联网”体系架构相去甚远。
美国的IBM公司在2008年提出“智慧的地球”这一与物联网概念相近的概念，并提出通过INSTRUMENTED，INTERCONNECTED和INTELLIGENT这三个层面来实现智慧地球。在文献基础上，本文提出了物联网体系架构。
1、智能物体层：通过传感器捕获和测量物体相关数据，实现对物理世界的感知。同时具备局部的互动性，需要一定的存储和计算能力。
2、数据传输层：以有线或无线的方式实现无缝、透明、安全的接入，提供并实施编码、认知、鉴权、计费等管理。
3、信息关联层：通过云计算实施对海量数据的存储和管理、数据处理与融合，屏蔽其异质性与复杂性，形成一个与真实世界对应的虚拟世界。
4、应用服务层：从虚拟世界中提取信息，提供丰富的面向服务的应用。如智能交通、智能电网、智能医疗等等。
需要指出的是，数据由底部的传感器通过网络到达应用服务层面，而实际上，在服务应用层面，各个中心、用户可以反向的通过网络由执行器对物体进行控制。
在该体系结构中，感知层面的各种传感器、执行器都是具体的，随着技术的发展会不断升级，新设备不断引入物联网。而服务应用层的各种需求也是不断提出的，并不是一层不变的。若是每个具体的服务应用和传感设备都形成一个独立的网络，最后可能形成许多套特殊的网络，这不利于推广和不便于维护。因此这需要物联网的网络层有一定前瞻性，物体设备层可以变化，服务应用层可以变化，但它们都是通过一个普适的网络进行连接，这个网络可以在一定的时间内保持稳定。
三、面临的挑战
1、统一标准
物联网其实就是利用物体上的传感器和嵌入式芯片，将物质的信息传递出去或接收进来，通过传感网络实现本地处理，并联入到互联网中去。由于涉及到不同的传感网络之间的信息解读，所以必需有一套统一的技术协议与标准，而且主要是集中在互联上，而不是传感器本身的技术协议。现在很多所谓的物联网标准，实际上还是将物联网作为一种独立的工业网络来看待的具体技术标准，而应对互联需要的技术协议，才是真正实现物联网的关键。
2、安全、隐私
在物联网中所有“事物”都连接到全球网络，彼此间相互通信，这也带来了新的安全和隐私问题，例如可信度，认证，以及事物所感知或交换到的数据的融合。人和事物的隐私应该得到有效保障，以防止未授权的识别和攻击。安全与隐私这个问题，是人类社会的问题，不论是物联网还是其他技术，都是面临这两个问题。因此，不仅要从物联网内部的技术上做出一定的控制，而且要从外部的法规环境上作出一定的司法解释和制度完善。
参考文献
1 Commission, IDE, Internet of things Strategic Research Roadmap 2009
2 CASAGRAS Final Report: RFID and the inclusive model for the Internet of things 2010
3 ITU Internet Reports 2005: The Internet of Things 2005, ITU
互联网将信息传递给人，人是有智能的，看到信息后，可以通过获得的信息，作出判断然后指导下一步做什么。
当万物互联之后，一个设备获得一个信息之后，这个设备如果没有智能的话，它不能决定下一步做什么，如果最后还由人来判断下一步如何 *** 作的话，设备与人的交互，并由人决定的速度，将制约物物相连的价值。
所以物联网的设备需要通过智能，处理获得的信息，并决定下一步做什么。
而根据物联网的几个提出机构看，智能都是起到关键的作用。
2009年的物联网热，最初是IBM提出的智慧地球的战略，核心是智能！
1、通过机理模型，包括理论模型集，如自动化理论，流体力学模型；逻辑模型集，逻辑框架、流程步骤，管理时序；部件模型集；工艺模型集，故障模型集；仿真模型集。
2、将人的经验固化在系统中。
3、通过数据驱动模型：包括数据分析，机器学习，控制系统。
其中机器学习，神经网络就是人工智能的方式。
而且机理模型相对于由人工智能创造的智能的比例是非常小的，未来的人工智能将帮助人类找到未来很多未知的模型。
1国际电信联盟的定义：2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS） 上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念。报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。
根据ITU的描述，在物联网时代，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器，人类在信息与通信世界里将获 得一个新的沟通维度，从任何时间任何地点的人与人之间的沟通 连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。
2美国IBM“智慧地球”为代表的定义：
2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，IBM 首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。
2009年2月24日消息，IBM大中华区首席执行官钱大群在2009IBM论坛上公布了名为“智慧的地球”的最新策略。
此概念一经提出，即得到美国各界的高度关注，甚至有分析认为IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略，并 在世界范围内引起轰动。IBM认为，IT产业下一阶段的任务 是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、 供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形 成物联网。
3EPC基于“RFID”的物联网定义
物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。
4我国中科院基于传感网的物联网定义：
随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过一定 的组织和通信方式构成的网络，是传感 网，又叫物联网。
5电信运营商的物联网
中国物联网的整体架构就是要基于RFID、GPRS和高速宽带的无处不在的网络。
现在运营商的责任在于找到每一个物，匹配相应的终端和网络，同时引入 产业链上下游，形成完善的物联网体 系。”
按照上述定义，目前比较流行，能够被各方所接受的物联网定义为：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光 扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任 何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通 讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和 管理的一种网络。目的是让所有的物品都与网 络连接在一起，方便识别和管理。其核心是将 互联网扩展应用于我们所生活的各个领域。
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