物聯(lián)網(wǎng)的研究與開發(fā)存在一些有爭議的話題，其中一個就是：物聯(lián)網(wǎng)是否具有自身的技術(shù)架構(gòu)？針對這個話題，存在多種不同的觀點。一種“物聯(lián)網(wǎng)無技術(shù)論”觀點認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)僅僅是現(xiàn)有技術(shù)的集成，沒有自身的技術(shù)架構(gòu)；另一種“物聯(lián)網(wǎng)泛技術(shù)論”觀點認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遍布應(yīng)用信息技術(shù)的各行各業(yè)，涉及到信息技術(shù)研究和開發(fā)的各個領(lǐng)域。本文認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)雖然具有計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)、控制和電子等方面技術(shù)特征，但現(xiàn)有這些技術(shù)的簡單集成無法構(gòu)成一個靈活、高效、實用的物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)是在融合現(xiàn)有計算機、網(wǎng)絡(luò)、通信、電子和控制等技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過進一步的研究、開發(fā)和應(yīng)用，形成自身的技術(shù)架構(gòu)。

　　物聯(lián)網(wǎng)還是一種新技術(shù)，雖然國際電信聯(lián)盟（ITU）在2005年就提出了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)［1］，描繪了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的美好場景，并且預(yù)測這項技術(shù)可以推動全球的發(fā)展，特別是推動發(fā)展中國家的發(fā)展。但迄今為止并沒有研究和開發(fā)成功完整的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，ITU定義的物聯(lián)網(wǎng)目前并沒有實現(xiàn)。局部范圍內(nèi)某些具有物聯(lián)網(wǎng)特征的系統(tǒng)并不是真正意義上的物聯(lián)網(wǎng)，具有某種感知物品信息的系統(tǒng)也不是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)尚處于研究和開發(fā)階段，這個階段討論物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)必定存在某些主觀的推測。這些推測是否正確，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都可能存在一定的疑慮，可能產(chǎn)生某些學(xué)術(shù)觀點方面爭論。但爭論的結(jié)果應(yīng)該能夠較為準(zhǔn)確地把握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的客觀規(guī)律，減少戰(zhàn)略性的失誤，加速中國物聯(lián)網(wǎng)研究和開發(fā)的進程。

　　1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分類方法

　　物聯(lián)網(wǎng)是一項正在研究和開發(fā)的系統(tǒng)，目前并不存在ITU定義的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，即客觀上目前并不存在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)。本文介紹的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)也僅僅是基于目前對物聯(lián)網(wǎng)認(rèn)識的一種推測，為了保證這種推測的客觀性和合理性，本節(jié)將介紹這種推測的過程以及對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分類的方法。

　　根據(jù)我們研究的結(jié)論［2］，物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品到物品（T2T）、人到物品（H2T）、人到人（H2H）之間的互連。T2T、H2T、H2T這3個層面的互連是物聯(lián)網(wǎng)不可缺少的，單純物品與物品之間的互連并不構(gòu)成一個物聯(lián)網(wǎng)，單純在局部范圍之內(nèi)連接某些物品也不構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)一定是由物品可以自然連接的因特網(wǎng)。這里有兩個概念是在討論物聯(lián)網(wǎng)中不可忽略的：其一，物聯(lián)網(wǎng)一定屬于未來因特網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)一定是未來網(wǎng)絡(luò)社會的基礎(chǔ)設(shè)施，即物聯(lián)網(wǎng)一定可以自然擴展到全球的系統(tǒng)；其二，物聯(lián)網(wǎng)中物品的連接一定是“自然連接”，也就是保留了物品在物理世界中時間和空間特性的連接。如果我們把某些物品連接上網(wǎng)，既無法確定這個物品當(dāng)前的位置，也無法確定該物品的狀態(tài)信息屬于什么時刻的，則這樣連接物品的網(wǎng)絡(luò)不屬于物聯(lián)網(wǎng)。

　　由于人類目前還沒有研究成功真正的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，所以，對于物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成也有不同的說法。我們把物聯(lián)網(wǎng)的組成架構(gòu)稱為物聯(lián)網(wǎng)的概念模型，不同物聯(lián)網(wǎng)的概念模型可以產(chǎn)生不同的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)。根據(jù)我們對物聯(lián)網(wǎng)概念模型的研究［3］，物聯(lián)網(wǎng)概念模型已經(jīng)無法采用傳統(tǒng)的分層模型進行描述。我們采用了物品、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用三維模型建立了物聯(lián)網(wǎng)的概念模型，構(gòu)成由信息物品、自主網(wǎng)絡(luò)、智能應(yīng)用為構(gòu)件的物聯(lián)網(wǎng)概念模型，如圖1所示。這種物聯(lián)網(wǎng)三維概念模型在每個維度內(nèi)還是可以采用分層模型描述，例如，自主網(wǎng)絡(luò)本身可以由分層模型描述。

　　我們最初也試圖采用了分層模型構(gòu)造物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)以及實現(xiàn)模型，但得出結(jié)果是一個較為零散的、需要進一步分類的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)模型。這從理論上可以說明，物聯(lián)網(wǎng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，無法采用二維分層模型構(gòu)造其邏輯模型。事實上，現(xiàn)在有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)研究和開發(fā)中存在的一些有爭議的問題都是由于物聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜性造成的。采用物聯(lián)網(wǎng)三維概念模型，可以部分解釋這些爭議。由于從字面理解，物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的最大差異在于“物品”，所以，目前與物品相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用都可以被納入到物聯(lián)網(wǎng)的范疇。有些物品聯(lián)網(wǎng)技術(shù)僅僅是一個局部的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，無法滿足大范圍、自然連接網(wǎng)絡(luò)的需求；有些物品應(yīng)用技術(shù)僅僅適用于現(xiàn)有信息技術(shù)對物品管理的應(yīng)用，無法構(gòu)成一種T2T連接的應(yīng)用系統(tǒng)。本文討論的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是適用于物聯(lián)網(wǎng)三維概念模型的技術(shù)。

　　2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)

　　按照物聯(lián)網(wǎng)三維概念模型，物聯(lián)網(wǎng)由信息物品、自主網(wǎng)絡(luò)和智能應(yīng)用3個部分構(gòu)成。這3個部分有其各自技術(shù)架構(gòu)。這三類技術(shù)構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)，如圖2所示。即物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)由信息物品技術(shù)、自主網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能應(yīng)用技術(shù)構(gòu)成。

　　信息物品技術(shù)主要指物品的標(biāo)識、傳感和控制技術(shù)，也就是指現(xiàn)有的數(shù)字化技術(shù)。信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)屬于物理世界與網(wǎng)絡(luò)世界融合的接口技術(shù)。目前國際上研究的網(wǎng)絡(luò)化物理系統(tǒng)（CPS）［4］就是屬于信息物品技術(shù)。如果把人也看作是一個物品，則信息物品技術(shù)也包括了佩戴式計算裝置技術(shù)。

　　歐洲物聯(lián)網(wǎng)研究者一般把射頻標(biāo)識（RFID）技術(shù)、近距離通信（NFC）、無線傳感器和執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)（WSAN）作為構(gòu)成連接現(xiàn)實世界與數(shù)字世界的基本技術(shù)［5］，北美研究網(wǎng)絡(luò)化物理系統(tǒng)（CPS）的研究者通常把嵌入式系統(tǒng)作為現(xiàn)實世界與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的基本技術(shù)。這種差異源于研究角度的差異。

　　本文認(rèn)為，RFID技術(shù)屬于物品標(biāo)識技術(shù)，NFC屬于物品感知類技術(shù)，WSAN屬于物品感知和控制類技術(shù)。如果需要實現(xiàn)物品感知和控制，都需要運用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。

　　物聯(lián)網(wǎng)還涉及到自主網(wǎng)絡(luò)，自主網(wǎng)絡(luò)就是具備自管理能力的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，自管理能力具體表現(xiàn)為自配置、自愈合、自優(yōu)化、自保護能力［6］。從物聯(lián)網(wǎng)未來應(yīng)用需求看，需要擴展現(xiàn)有自主網(wǎng)絡(luò)的定義，使得自主網(wǎng)絡(luò)具備自控制能力。物聯(lián)網(wǎng)中的自主網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括自主管理技術(shù)和自主控制技術(shù)。自主網(wǎng)絡(luò)管理類技術(shù)包括：網(wǎng)絡(luò)自配置技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)自愈合技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)自優(yōu)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)自保護技術(shù)，自主網(wǎng)絡(luò)控制類技術(shù)包括：基于空間語義的控制技術(shù)、基于時間語義的控制技術(shù)。

　　支撐物聯(lián)網(wǎng)的自主網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是具有自主網(wǎng)絡(luò)能力的因特網(wǎng)。這樣，自主網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)該是具有自主網(wǎng)絡(luò)能力的因特網(wǎng)技術(shù)。這種技術(shù)屬于下一代因特網(wǎng)技術(shù)。下一代因特網(wǎng)技術(shù)將把“任何時間、任何地點傳遞任何類型信息”的理念擴展到“任何時間、任何地點，連接任何物品，傳遞任何類型信息”，并且未來的因特網(wǎng)傳遞的大量信息是來自于物品的信息，這就需要因特網(wǎng)具有自配置、自愈合、自優(yōu)化和自保護的自主管理能力，以及具有時間語義和空間語義處理的自主控制能力。

　　承載物品信息傳遞的因特網(wǎng)已經(jīng)不再是傳統(tǒng)意義上的因特網(wǎng)，它必須保證查詢物品狀態(tài)信息具有時間標(biāo)記和空間標(biāo)記，操縱物品的指令必須是具有時間和空間語義的指令。這就要求承載物品信息傳遞的因特網(wǎng)具有與物理世界關(guān)聯(lián)的時鐘體系和坐標(biāo)體系，這是下一代因特網(wǎng)必須擴展的能力。這類因特網(wǎng)我們稱為物理化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（PCS）。物聯(lián)網(wǎng)不僅需要側(cè)重于物品端的CPS技術(shù)，同時還需要側(cè)重于虛擬網(wǎng)絡(luò)世界端的PCS技術(shù)。

　　本文認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展將改變學(xué)術(shù)界和工業(yè)界對下一代網(wǎng)和下一代互聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識，一定會打破因特網(wǎng)僅僅是端到端的數(shù)據(jù)傳輸管道的觀點［7］，真正把當(dāng)前對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究推進到下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究的軌道上。

　　物聯(lián)網(wǎng)把現(xiàn)代社會的人和物都包羅在系統(tǒng)中，所以，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用涉及到社會的各行各業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可以分成：交通與后勤類應(yīng)用、醫(yī)療類應(yīng)用、智能環(huán)境類應(yīng)用、個人與社會類應(yīng)用，以及未來類應(yīng)用。這里未來類應(yīng)用是指在目前尚不具備部署條件的應(yīng)用，包括機器人出租車、智慧城市等；交通與后勤類應(yīng)用包括物流和倉儲管理，軌道交通、公路和航空的輔助駕駛系統(tǒng)，面向公共交通工具、基于個人標(biāo)識自動繳費的移動購票系統(tǒng)，環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，以及電子導(dǎo)航地圖；醫(yī)療類應(yīng)用包括醫(yī)療對象的跟蹤、身份標(biāo)識和驗證、身體癥狀感知，以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；智能環(huán)境類應(yīng)用包括舒適的家庭/辦公環(huán)境的智能控制，工廠的智能控制，博物館和體育館的智能控制應(yīng)用；個人與社會類應(yīng)用包括人與人之間實時交互網(wǎng)絡(luò)、物品軌跡或人的行蹤的歷史查詢、遺失物品查找，以及防盜等應(yīng)用。

　　這些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中特有的技術(shù)是智能應(yīng)用技術(shù)，其中包括智能數(shù)據(jù)融合和智能決策控制技術(shù)。智能數(shù)據(jù)融合技術(shù)包括基于策略的數(shù)據(jù)融合、基于位置的數(shù)據(jù)融合、基于時間的數(shù)據(jù)融合、基于語義的數(shù)據(jù)融合；智能決策控制技術(shù)包括基于智能算法的決策、基于策略的決策、基于知識的決策，這些決策技術(shù)需要數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、知識生成、知識更新、知識檢索等技術(shù)的支撐。

　　智能應(yīng)用技術(shù)涉及到傳統(tǒng)的人工智能方面的理論和算法，并且融入了現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的智能控制理論和方法，這類技術(shù)的研究和開發(fā)，有可能突破桎梏人工智能發(fā)展的理論障礙，使得人類進入智能化時代。

　　3 結(jié)束語

　　本文在討論物聯(lián)網(wǎng)的定義以及物聯(lián)網(wǎng)三維概念模型的基礎(chǔ)上，提出了一個包括信息物品、自主網(wǎng)絡(luò)和智能應(yīng)用三類技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)，論述了單純依賴信息物品類技術(shù)無法構(gòu)成一個真正意義上的物聯(lián)網(wǎng)，強調(diào)了物聯(lián)網(wǎng)的研究和開發(fā)必須重視滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求的自主網(wǎng)絡(luò)和智能應(yīng)用技術(shù)的研究和開發(fā)，特別是應(yīng)該重視支持時間語義和空間語義的、具有自主能力的下一代因特網(wǎng)的研究和開發(fā)。

　　本文僅僅是在目前的物聯(lián)網(wǎng)認(rèn)識階段提出了一些關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)概念、原理和技術(shù)架構(gòu)的個人觀點，不代表所在研究團隊的觀點，僅供中國物聯(lián)網(wǎng)研究和開發(fā)領(lǐng)域的同行參考。

　　4 參考文獻

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