什么是物聯網

物聯網 (IoT) 將人機交互轉變為廣泛且廣泛分布的框架。通過連接各種“事物”和“對象”——智能手機、燈、工業機器、可穿戴設備、遠程傳感器和配備RFID 標簽的物理對象——有可能推動僅在幾十年前還無法想象的進步。

物聯網——作為連接設備的龐大網絡的廣義術語——已經進入商業和生活的主流。它現在用作更先進的人機交互的結構。它涵蓋了從家用恒溫器和可穿戴設備到農業、建筑甚至城市的跟蹤系統和智能系統的所有內容。

今天，幾乎沒有任何技術存在于物聯網領域之外。自動駕駛汽車、制造機器人、環境監測、供應鏈跟蹤、運輸系統和遠程醫療設備只是由于物聯網而發生根本性變化的幾個領域。

移動電話公司愛立信報告稱，目前全球約有 290 億臺物聯網設備在使用。企業越來越多地轉向物聯網來推動創新、削減成本、提高安全性和促進更大的可持續性。

毫不奇怪，全球 COVID-19 大流行進一步加速了物聯網技術的采用。對自動化和非接觸式系統的需求成倍增加。其中包括支持遠程工作的框架以及各種健康掃描儀、接觸者追蹤系統、眾包和數字支付。有效地使用物聯網，引入了匹配或超過人類能力的系統和框架。

物聯網簡史

物聯網的工作原理

數據驅動物聯網

物聯網意味著業務

物聯網有多安全?

與物聯網相關的道德和隱私問題

物聯網：互聯世界正在形成

物聯網簡史

從最早的計算開始，連接設備和系統就可以提供價值。它們允許機器和人類以更有用和更高效的方式進行交互。物聯網的起源可以追溯到 1969 年，當時一群杰出的研究人員開發了ARPAnet(當今互聯網的前身)。在接下來的三年里，各種計算、網絡和無線協議開始形成，并成為物聯網的基礎。

1999 年，麻省理工學院的 Kevin Ashton引入了“物聯網”一詞。當時，這個概念主要集中在添加到物理對象上的 RFID 標簽上。然而，在世紀之交之后，有兩件事證明是變革性的。在 2000 年代初期，亞馬遜推出了 AWS 云。它為收集、管理和共享數據提供了一個敏捷靈活的框架。六年后，蘋果發布了第一款 iPhone。它支持復雜的應用程序并啟用始終在線的實時連接。

到 2008 年，物聯網達到了一個里程碑。連接的設備比世界上的人還多。在隨后的幾年中，傳感器、連接性和人工智能(AI) 的進一步發展推動了日益復雜且易于使用的物聯網解決方案。與此同時，聯盟和標準的出現，使得互聯世界的價值最大化變得更加容易。

在過去的幾年中，物聯網以驚人的速度成熟。專為物聯網設計的傳感器和微芯片已經出現，軟件和人工智能/機器學習已經進步，供應商推出了一系列提供更強大功能的解決方案。

物聯網的工作原理

連接無數設備，雖然是一個看似簡單的概念，但極具挑戰性。物聯網設備必須在許多不同的情況和場景中發揮作用。它們必須與其他數字技術以及遺留系統交互，同時依賴不同的通信標準和協議。在許多情況下，物聯網設備必須支持多種標準和協議。

物聯網的基礎是互聯網協議(IP) 和傳輸控制協議(TCP)。這些標準源自 ARPAnet，現在是 Internet 和 Web 的一部分，用作在各種傳感器、設備和系統之間建立虛擬連接的底層協議。

物聯網設備連接到物聯網網關或收集數據的邊緣設備。現代物聯網由位于開放系統互連(OSI) 模型中的七個基本層組成。其中包括：

物理層

數據鏈接

網絡

傳輸機制

會話層

表示層

軟件應用

物理和數據鏈路層決定了設備如何連接到物聯網。這可以包括電纜、藍牙或 Wi-Fi。數據鏈路層通過媒體訪問控制 (MAC) 地址識別連接的設備。

網絡層，也稱為 Internet 層，將數據包路由到 Internet 協議 (IP) 地址。今天，互聯網協議第 6 版 (IPv6) 提供了先進的網絡識別和控制，使物聯網保持運行。

傳輸層支持跨一組物聯網設備和其他系統的端到端通信。它提高了可靠性，緩解了擁塞，并確保數據包以正確的順序完好無損地到達。

會話、表示和應用層處理跨應用消息傳遞和數據交換。

供應商和其他人使用廣泛的物聯網協議來滿足每一層的特定需求。其中包括各種通信技術，例如 5G 和 LTE、藍牙、近場通信 (NFC)、LAN、RFID、ZigBee、Wi-Fi、低功耗廣域網 (LPWAN)、廣域網 (WAN) 和城域網 (男人)。

這些技術中的每一種都支持不同的功能。例如，RFID 可以將跟蹤芯片連接到物理物品上——從醫院的醫療設備到包含食品或藥品的托盤。ZigBee 和稱為 Z-Wave 的類似協議使用網狀網絡傳輸數據——即使在蜂窩或有線連接不可用時也是如此。

但是，通常可以通過低功耗無線個人局域網 (6LoWPAN) 上的 IPv6 鏈接和組合不同的技術，例如低功耗藍牙、Z-Wave 和 804.15.4，這是一種支持低功耗無線電通信的開放標準。互聯網。

物聯網設備收集的大部分數據都流式傳輸到云端或在Edge和 Fog 系統中進行管理，這些系統可以存儲并有時處理遠離中央服務器或云的數據。該模型可以引入數字孿生、智能制造和智能城市等系統所需的更先進的實時功能。

數據驅動物聯網

物聯網的核心是一個傳感系統。這個互聯世界的“眼睛、耳朵、鼻子和手指”存在于各種設備、傳感器和芯片中。他們收集提供洞察力、自動化、人工智能和其他功能的數據。今天的物聯網傳感器可以檢測運動和運動、溫度、壓力、氣體和化學物質濃度、磁場和電場、光、聲音等等。

例如，這使得確定橋梁或隧道何時需要維修、如何優化地鐵或火車網絡的性能以及何時發生特定事件成為可能。在后一種情況下，如果有人進入未經授權的空間，運動傳感器可能會打開安全攝像頭。

物聯網還可以幫助保持機器運轉、支持互聯醫療保健、提高供應鏈可見性、個性化媒體內容，以及幫助管理基礎設施和設備，例如儲罐和運輸車輛。

傳感器收集的所有數據還可以識別出人類眼睛和思想之外的模式和趨勢。例如，物聯網可以幫助信用卡公司身份欺詐，冰淇淋制造商知道哪些口味在不同地區更受歡迎，以及醫療保健提供者發現導致疾病的因素。

近年來，由于連接的氣象站逐塊提供數據，天氣預報變得更加準確。在許多情況下，房主和企業安裝連接的氣象站，數據由物聯網聚合并用于生成更精細的預測。這些數據使農民、進口商、物流公司和許多其他人受益。

地理位置是連接所有數據點的關鍵因素。它使以更深入的方式和上下文理解數據成為可能，但它還支持更高級的功能，允許 E-ZPass 收費系統或 Lyft 等公司發揮其魔力。可能性幾乎是無窮無盡的。借助物聯網地理定位數據，識別汽車、踏板車或污染物，并覆蓋服務、支付和解決方案突然成為可能。

當然，對于希望從物聯網中獲取最大價值的組織來說，一個關鍵的考慮因素是確保數據的準確性。最大的挑戰之一圍繞著如何組合數據以及要排除哪些數據。數據科學家必須確保軟件和其他工具在正確的時間提取正確的數據，正確排序，并以產生有意義結果的方式組合。

當數據正確組裝和排序時，就有可能獲得動作、動作、事件、行為和條件的高度精細的快照。這可以幫助企業開發更具彈性和動態的定價模型、高度準確的預測性維護框架、更智能的采購和供應鏈等等。隨著組織對所有這些數據進行切片、切塊、處理和分析——通常通過機器學習 (ML) 和深度學習 (DL) 技術——有價值的洞察力、信息和知識隨之而來。

物聯網意味著業務

據世界經濟論壇稱，物聯網是第四次工業革命的一部分。各種數字技術的融合實現了精準農業、智能工廠、數字雙胞胎、全自動車輛和機器人、自動化倉庫和雜貨店以及全新的商業模式，這在物聯網存在之前是不可能的。

數字雙胞胎是一個特別引人注目的解決方案。這些系統通常從建筑物、道路、儲罐、發動機、制造設備、產品和眾多其他來源中提取數據，創建虛擬模型或實際產品、服務和系統的“雙胞胎”。在這個模擬空間中，可以探索各種選項和場景，并在更深層次上了解性能和可能的結果。

接入越來越多的標準、協議和API，物聯網系統可以以越來越復雜的方式進行連接和互連。可以利用與人工智能和自動化相交的更廣泛的技術平臺。AWS、谷歌、思科、微軟、IBM、SAP 等供應商越來越多地提供物聯網和工業物聯網(IIoT) 平臺，這些平臺結合了各種功能并提供即插即用功能。

這些供應商平臺現在包括用于自動配置、數據收集、云和邊緣存儲、遠程設備管理、分析和機器學習、策略執行和安全的高度集成工具。其中許多系統具有高度可擴展性，其中許多包含為特定垂直行業(如制造、醫療保健、金融和運輸)設計的模板和功能。

這會在幾個領域帶來潛在收益：工人安全、生產正常運行時間、產品質量、法規遵從性、運營效率、物理安全等等。IoT 和 IIoT 一起可以提供對企業外部條件的可見性。

如今，物聯網平臺已成為小型和大型企業的寶貴資源。它們減少并在某些情況下消除了從頭開始組裝物聯網框架的需要，并將人員和財務資源用于維護和更新連接的技術和業務框架的任務。

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物聯網有多安全?

一個不便的事實是物聯網本身并不安全。因為它由各種協議、標準和供應商組成，任何進入高度互聯世界的企業都必須采取充分的預防措施并制定強有力的保障措施。此外，隨著組織積累大量物聯網設備(有時達到數百萬)，安全挑戰成倍增加。

數據泄露和勒索軟件攻擊已達到流行程度，這已不是什么秘密。在大流行期間，問題變得更加嚴重。隨著越來越多的連接設備出現，潛在的差距和故障也在增加。更糟糕的是，傳統的安全工具不一定能保護物聯網設備和數據。

部分安全挑戰還集中在物聯網設備的構建方式以及它們使用的操作系統和軟件上。不幸的是，設備供應商經常使用不適合當今環境的傳統 BIOS 和操作系統標準。許多人也不提供定期補丁和更新來解決安全漏洞和其他問題。

犯罪分子已經接管了連接互聯網的嬰兒監視器，強占智能冰箱和電視機，并獲得了汽車和醫療設備的使用權。

最終，物聯網安全必須解決三個主要領域：

驗證

設備身份驗證越來越多地圍繞驗證設備、網關、用戶、服務和應用程序的協議，例如 X.509。X.509 加密標準使用自簽名或授權簽名的公鑰證書來驗證網絡上的身份。

加密

加密通常包含網絡加密的無線保護訪問 2 (WPA2) 標準。

端口保護

端口保護技術圍繞禁用運行物聯網設備不需要的端口或確保它們受到防火墻保護。

幸運的是，越來越多的供應商專注于物聯網安全。他們正在為這個高度連接的商業世界引入更加集成和簡化的安全性。

與物聯網相關的道德和隱私問題

人們也越來越關注隱私和道德。隨著數據變得更加互聯和相互關聯，挑戰和風險都在增加。2018 年生效的歐盟通用數據保護條例(GDPR) 對處理涉及歐洲公民的數據的組織引入了嚴格的規則、規定和處罰。

2020 年，加州出臺了一項新法律《加州消費者隱私法》 (CCPA)，要求制造商在物聯網設備中加入“合理”的安全功能。它還為在加利福尼亞開展業務的公司引入了標準，以及對違規和數據泄露的處罰。重大違規可能導致每次違規罰款 2,500 美元至 7,500 美元，并由加州總檢察長辦公室采取行動。

然而，這些擔憂并不僅限于法律法規。隱私專家和越來越多的公眾對如何收集和使用面部識別數據、醫療保健數據和其他形式的物聯網數據提出了越來越多的意見。因此，依賴物聯網的企業必須仔細研究幾個關鍵領域和工具，包括：

數據個性化

數據去識別和重新識別

數據持久化

物聯網：互聯世界正在形成

對于大多數組織而言，袖手旁觀并等待物聯網成熟不再是可行的選擇。物聯網和工業物聯網現在就在這里，它們是各種形式和規模的企業的寶貴工具。由于互聯技術，金融、制造業、農業、建筑、能源、交通和醫療保健等多元化行業正在發生巨大變化。

咨詢公司 McKinsey & Co.報告稱，到 2023 年，全球物聯網連接設備的數量預計將增加到 430 億臺，比 2018 年增長近三倍。該公司還指出，物聯網是決定哪些公司表現出色的一個越來越關鍵的因素并產生增長和新的收入來源。

更重要的是，傳感器技術和其他物聯網組件正變得更便宜、更強大。當組織將這些組件與強大的 5G、云、邊緣和霧技術相結合時，物聯網的力量會進一步成倍增加，并且對組織的價值也會增長。添加增強現實、虛擬現實、機器人技術和各種形式的人工智能通常會釋放出新的、引人注目的商業模式。

機會不會止于企業的四面墻。世界經濟論壇發現，84% 的現有物聯網部署解決或有能力推進聯合國的可持續發展目標。隨著組織制定和推進可持續發展計劃并以積極的碳減排目標為目標，物聯網將在衡量進展、發現差距和實現目標方面發揮關鍵作用。

可以肯定的是，物聯網是一切的核心，因為企業希望通過創新、削減成本、新功能和服務以及改善與業務合作伙伴和客戶的互動來實現現代化并獲得優勢。物聯網最終是關于美元和良好的商業意識。將其有效發揮作用的企業見證了過去無法實現的規模的創新和轉型。這些企業實現了數字化轉型的全部承諾。