第三节　全联网（物联网2.0）

当前，物联网的发展进入了一个新时期，也就是物联网2.0时代或全联网时代。在英文中，物联网一般以“internet of things（iot）”表示，即internet和things的第一个字母均为小写，以表示这样的物联网很多，不具有唯一性；而全联网则以“The Internet of Things（IOT）”表示，除Internet和Things的第一个字母均为大写之外，前面还加了一个定冠词“The”，用以表示这个物联网是世界上唯一的物联网，即全联网。在中文的表述方法中，一般没有大小写之分，为了明确地说明讨论的物联网是第二代的物联网，用全联网一词可以比较好地区分物联网1.0和物联网2.0。

全联网将是一个一体化集成的，人、机、物无处不在和始终在线的，世界上最大的超巨系统。从图1-2中可以看出，人是指计算机化的人；机是指各种形态的计算机，包括主机、微机、智能手机等，它们互相连接组成互联网；物是指物-物相连组成物联网。人、机、物三者共同构成了全联网。如果说物联网1.0只是互联网应用向物的延伸，那么全联网则不只是一个物-物互联的网络或宽带生态系统，而会成为一个全球经济社会活动日常运行的基础设施和系统。全联网是构造一个人工智能驱动的世界的切入点，是大数据、云计算、人工智能赖以持续发展的基础，对数字经济和经济社会转型带来的效益最为显著，影响最为直接和深远。

实际上，思科系统公司的未来学家Dave Evans在2013年就提出了万物互联的概念（Internet of Everything，IOE）[4]。他认为，万物互联网是四维的，即人、物、数据，以及包含人、物、数据在内的“过程”。实际上，人和物是不会直接连在网络上的，真正连在网络上的是人和物的数据，“过程”不是独立存在的，而是储存在计算机或计算机网络系统之中的数据。因此，从数据角度看，全联网是三维的，即人、机和物的数据。

任何人、机、物都可以成为全联网底层网络的接口。有专家估计，全联网需要联结500亿～100万亿件物体，并跟踪它们的动态。就个人而言，与自身相关的物体为1000～5000件。美国公布的《2016—2045年新兴科技趋势报告》明确了20项未来30年最值得关注的科技发展趋势，其中排名第一的就是全联网。

一、全联网发展的3个核心环节

全联网发展的3个核心环节可以概括为物、联、网。

（一）物

物必须具备传感、计算（数据处理）和联网3个功能。尽管物的复杂性有所不同，但都必须在不同程度上实现数字化、网络化和智能化，成为智能产品。传感是指物具备必需的信息采集能力，包括环境的各种物理数据，并支持必要的产品自身数据和信息的汇集及传送；计算是指拥有自己的操作系统，并能实现产品设计中定义的各种计算功能，从数据分析到高端计算的人工智能；联网要求物拥有自动接入互联网或物联网的能力，并按照需求具备边缘计算（Edge Computing）能力。

从全联网对物的要求来看，几乎所有的、传统工业化制造的物（产品）都应拥抱信息化的改造，在实现产品计算机化的同时，抓住发展智能产品的机遇。

产品计算机化和智能产品将对经济社会的发展和转型产生巨大而深刻的影响。庞大的新品种芯片和软件需求，将刺激包括智能芯片在内的各种芯片和软件产业的大发展；联网功能的实现，使产品成为网络空间的新成员和数量更为庞大的终端群体，将极大地刺激物联网、固定宽带和移动宽带的快速发展；应用的急剧扩张，将对云计算、云存储和云服务提出巨大需求，刺激云计算、雾计算（Fog Computing）产业快速扩张；各种各样的应用将生成更多的大数据平台，催生更多的大数据分析和服务市场，激励大数据产业的发展。

（二）联

原有的互联网接入方式和基于云计算的大数据处理方式显然不够用了，为了减少“云端”和通信“管道”的负担，需要按照物“联”网的需求特征，在“云”与“端”之间建立起中间层，即所谓的雾计算和边缘计算层，进行联网数据的预处理。

2012年，思科系统公司引入了“雾计算”这个新的技术概念及模式，用以简化在全联网中向分布广泛的物理设备发送无线数据的处理及传输。思科系统公司将雾计算定义为将云计算和服务扩展到网络边缘的范畴。与“云”类似，雾计算也为最终用户提供数据、计算、存储和应用服务；但区别于“云”的是，“雾”的地理分布比“云”更接近最终用户。雾计算对密集的用户数据提供“移动”服务支持，雾计算的数据服务托管就在网络边缘的用户附近，或者就在终端设备（如机顶盒或接入点）上完成。雾计算大大减少了云服务中出现的数据处理延迟，从而提高了服务质量，满足全联网应用中需要实时控制延迟的工业自动化、运输、传感器和执行器网络，以及大数据分析和分布式数据采集等需求。

边缘计算是在雾计算的概念和技术模型的基础上发展出来的。二者都是要解决各行各业在发展全联网过程中产生的联网和数据处理的巨大需求。边缘计算将数据处理功能从集中控制的云服务器下放到距数据源更近的设备上；数据不需要被发送到远程的云或其他集中式系统上进行处理，因此大大地提高了数据的传输速度、质量和安全性，降低了维护成本，减轻了网络的负担。

与雾计算设备可以放在从“边缘”到“云”二者之间的任何地理位置不同，边缘计算设备需放在距数据源临近的位置。无论雾计算还是边缘计算，二者都不是用来替代云计算的，而是在全联网的情况下，与云计算互为补充的一种分布式计算形态。

（三）网

据预测，到2030年将有1250亿个联网设备，大约每1秒钟就有127台设备首次联网。可以预计，全联网的规模将是现有互联网的数十倍。如此大规模的网络扩容，意味着必须对现有的网络进行一系列重大改造和创新。这个网络必将成为新一代的，覆盖全球的，连接人、机、物的基础数据网络，从网络协议到网络设备，都要进行重新改造和定义，成为未来新型基础设施的主要建设内容。

二、全联网带来的重大变革

（一）重构全球的信息网络结构

由于全联网发展所产生的强大的实时数据处理和计算需求，比云计算这种集中式计算的发展更受学术界和产业界关注的是分布式计算，特别是雾计算和边缘计算的发展。雾计算和边缘计算的发展带来了重大的技术创新和产业发展机遇。

全联网的发展，正在构造一个由云计算、雾计算和边缘计算构成的，全球一体化的分布式计算架构体系，进而重构全球的信息网络结构。

全联网与互联网有很大的相似性，都是一个没有“主”的系统。既没有人“主管”这个系统，也没有这个系统的“顶层设计”。当前，全球一系列的重大技术创新活动都围绕全联网展开，竞争非常激烈。可以说，全联网就是“下一代互联网”。

（二）信息化走向社会化和分子化

全联网有望成为未来人类政治、经济、社会和文化等一切活动的基本平台。全联网及其带来的人工智能驱动的世界有两个基本特征：一个特征是信息化走向社会化，即构造一个全球化的社会大系统，实现全球人、机、物的互联互通，这与以前的信息化总是围绕一个单位、一个部门、一个行业和一个地域展开截然不同；另一个特征是信息化走向分子化，即全球任何一个具有互联互通价值的人、机、物都需要实现数据（信息）感知、智能计算、自动识别和联网的功能。

（三）产品计算机化和智能产品成为时代潮流

计算机技术发明的初衷是科学计算，后来发展为支持人类各种业务活动的信息处理和传播，即业务计算。随着基于互联网的社交平台和社会网络的发展，社会计算渗入人们的生活中。现在，计算机技术已经渗透到各种产品领域，提升人类各种生产和消费活动的水平和质量，产品计算成为发展潮流。产品计算和产品智能化的核心是在产品中植入不同形态的计算机系统，即嵌入式系统。

从图1-3中可以看到，相对科学计算、业务计算和社会计算，产品计算的数量级至少以百亿计。可以预见，随着全联网的发展，产品计算不仅将成为发展数字经济非常重要、极具代表性的技术，还会是十分有效、可以很快见到效益的抓手，最终形成一个庞大的产业链，如穿戴设备、智能硬件等。

近年来，企业界开始以前瞻性的眼光超前布局，发展各种物联网专用器件，不但越来越小型化，而且低成本化、标准化、规范化、内置化。物联网也可能借助前瞻性的眼光加快发展和普及应用，逐渐走向预置化。

三、全联网是我国信息化发展的重大机遇

全联网是将全球的人、机、物连接在一起的一张大网，其规模之大，全球无网可比。全联网带来了大系统、大平台和大数据；带来了对云计算、雾计算和边缘计算的新的巨大需求；带来了人工智能发展的技术基础，即大数据和云计算平台；还带来了网络服务业的创新发展。其所涉及的技术，从高端芯片到各种软件，从新一代网络到云计算、雾计算和边缘计算，从大数据到人工智能，种类繁多，无论简单还是复杂、一般还是高端，均可在不同的应用中找到其发展的空间。数不尽的各种应用，开发成本由低廉到高昂，范围很宽，效益显著，可以为全社会、全产业提供广阔的创新和创业空间，真正做到“八仙过海，各显神通”，具有显著的“全民性”。百亿级物的联网，无疑将推动智能产品的大发展，激励传统产品的智能化升级改造和产业转型。

全联网正在成为一股引领全球新一轮信息化发展的大潮，有可能掀起新一轮的信息技术革命，重塑人们工作、生活和学习的方式，提高效率和品质，推动人类社会的文明发展再向前迈进一大步。

这股全联网发展的大潮，对于我国，意义极为重大而深远。与以往几十年信息化发展的一个又一个浪潮相比，这股大潮的独特之处在于：我国最有可能引领这个大潮在全球的发展，而且全球信息化的发展第一次赋予了我国这样的机会。第一，我国已经在技术和产业方面积累了雄厚的技术基础和人才队伍，具备了引领这场以应用发展为主要目标的新一轮信息化大潮的能力；第二，我国拥有广泛的物联网应用和庞大的物联网市场，具有无可比拟的市场优势；第三，作为世界第二大经济体，我国有充裕的国家财政和社会资金支持全联网的应用、技术和产业的发展；第四，全联网的发展将极大地推动我国经济结构的调整、产业的转型、增长方式的转变和剩余劳动力的转移，发展全联网会成为中央和地方政府的强烈意愿，使我国巨大的制度优势得以发挥。