物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展最初的技術(shù)成熟度曲線只是基于已部署和潛在傳感器的數(shù)量增加。如今，我們可以展望未來，探討一些重要的成功因素。物聯(lián)網(wǎng)的未來趨勢(shì)包括物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，會(huì)給最終客戶帶來經(jīng)濟(jì)效益。還有一個(gè)趨勢(shì)是電池使用壽命更長，能持續(xù)數(shù)年。在任何無線物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸都會(huì)消耗電力。因此，通過智能分區(qū)使感知和處理發(fā)生在邊緣節(jié)點(diǎn)，并且通過本地決策使得(在更零星或更短的期間)數(shù)據(jù)量減小，從而為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)帶來顯著增值。最后，未來的關(guān)鍵要素是安全可靠運(yùn)行的能力。因此，對(duì)于成功的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)來說，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)將轉(zhuǎn)向關(guān)鍵性能指標(biāo)，如可信傳感器和系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)間。分析師預(yù)測(cè)，低成本開發(fā)系統(tǒng)現(xiàn)在正處于期望膨脹的峰值期(Peak of inflated expectations)。我預(yù)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)將在一年內(nèi)充斥大眾市場(chǎng)，在接下來的二至五年內(nèi)，差異化或?qū)I(yè)化的高精度傳感器和模擬信號(hào)鏈將成為主流，真正將物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)推向未來。

圖1a.疊加了低成本開發(fā)板數(shù)據(jù)點(diǎn)的技術(shù)成熟度曲線

圖1b.全球三次數(shù)字化浪潮

優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)的重要性

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有一個(gè)關(guān)鍵流程是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。簡(jiǎn)單地說，這一轉(zhuǎn)換完成得越好，那么數(shù)據(jù)就越有用。硅技術(shù)創(chuàng)新了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換和對(duì)周圍世界的解讀，它通過檢測(cè)、測(cè)量、解譯和連接技術(shù)在現(xiàn)實(shí)與數(shù)字世界之間架起橋梁。

圖2.從傳感器到云

最有效的物聯(lián)網(wǎng)部署方案是能夠利用這些數(shù)據(jù)來決定變化。而最佳變化就是為最終客戶帶來最大價(jià)值，如更高的效率或更高的安全性——例如在工廠中，機(jī)器學(xué)習(xí)不僅能識(shí)別將來何時(shí)可能需要對(duì)機(jī)器進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)，還要能識(shí)別細(xì)節(jié)，達(dá)到更高的識(shí)別水平，以確定需要采取何種行動(dòng)(例如，識(shí)別電機(jī)中特定滾珠軸承的磨損情況)。

因此，任何物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的第一階段都是檢測(cè)、測(cè)量，然后將實(shí)時(shí)信號(hào)轉(zhuǎn)換為分析數(shù)據(jù)。這一階段完成得怎樣將為后續(xù)成功與否奠定基礎(chǔ)。如果輸入錯(cuò)誤的信息數(shù)據(jù)，那么從任何物聯(lián)網(wǎng)分析云平臺(tái)得到的結(jié)果也將是錯(cuò)誤的。因此，最成功的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)要具備其他系統(tǒng)無法達(dá)到的測(cè)量與報(bào)告水平。

這種改善測(cè)量與報(bào)告的需求使得優(yōu)質(zhì)硬件至關(guān)重要。近期的Gartner報(bào)告持同樣觀點(diǎn)。報(bào)告認(rèn)為低成本物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)板正快速進(jìn)入泡沫破裂的幻滅期(trough of disillusionment)。這可能是由可用的低成本開發(fā)平臺(tái)的數(shù)量過多造成的。但是，我認(rèn)為這更可能是由于我們更加關(guān)注更具挑戰(zhàn)性的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，它們更具實(shí)際經(jīng)濟(jì)價(jià)值。這些應(yīng)用所依賴的數(shù)據(jù)結(jié)果，粗略測(cè)量根本無法支持。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)和云之間分區(qū)

云技術(shù)支持采用擴(kuò)展的多個(gè)信號(hào)鏈，包括分析功能和大數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主要是需要在邊緣節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)高智能——這源于多種因素，包括將所有數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆频膸挷蛔?或更準(zhǔn)確地說：無誤差傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸速率限制)，或延遲問題，即節(jié)點(diǎn)所需的行動(dòng)速度意味著系統(tǒng)無法等待從云端傳回響應(yīng)。因此，需要在節(jié)點(diǎn)、中間網(wǎng)關(guān)和云中有多個(gè)控制回路。云能夠?yàn)榇罅總鞲衅髡蠑?shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)調(diào)整邊緣設(shè)置。麥肯錫認(rèn)為，實(shí)際使用的云數(shù)據(jù)只有1%，此外，安全性威脅也意味著將數(shù)據(jù)保持在本地更有優(yōu)勢(shì)。

圖3.邊緣節(jié)點(diǎn)智能，當(dāng)前與未來

傳感器中實(shí)施智能分區(qū)和嵌入算法可以在源頭實(shí)時(shí)解讀最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。嵌入智能傳感器和云端的算法能夠超越硅芯片做出更深的數(shù)據(jù)解讀。事實(shí)上，這使得預(yù)測(cè)未來系統(tǒng)行為成為可能。在任務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用中能否加速采用物聯(lián)網(wǎng)解決方案取決于構(gòu)建安全系統(tǒng)的能力，而智能分區(qū)就可以做到。

云計(jì)算通過大量傳感器初步讀數(shù)間的這種聯(lián)系，并根據(jù)時(shí)間、位置和其他傳感器將各種不同的傳感器讀數(shù)相關(guān)聯(lián)，從中獲得見解。這包含兩部分：檢測(cè)數(shù)據(jù)變化的能力(例如，機(jī)器性能的漂移)，以及創(chuàng)建現(xiàn)實(shí)物體(如電機(jī))或系統(tǒng)的一個(gè)軟件模型“數(shù)字孿生”的能力。這些數(shù)字孿生可用于主動(dòng)修復(fù)設(shè)備或規(guī)劃生產(chǎn)流程。這是對(duì)未來幾年傳感器爆炸式增長的部分展望，也是將軟件和服務(wù)貨幣化的能力。

對(duì)物聯(lián)網(wǎng)至關(guān)重要的最后一部分是創(chuàng)建無線網(wǎng)絡(luò)。絕大多數(shù)聯(lián)網(wǎng)對(duì)象會(huì)利用射頻和微波頻率以無線方式連接回云端。運(yùn)行方式多種多樣，運(yùn)行范圍由短至長，數(shù)據(jù)速率由低到高。有些設(shè)備可能數(shù)月或數(shù)年不通信，而有些設(shè)備則需要跨關(guān)鍵業(yè)務(wù)安全網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。許多傳感器節(jié)點(diǎn)也會(huì)通過電池或能量采集器自行供電，因此高效率運(yùn)行將是關(guān)鍵。通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)于根據(jù)各種需求從傳感器到云的情報(bào)傳輸至關(guān)重要。

圖4.可靠的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)

但可靠運(yùn)行將是成功實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的最關(guān)鍵要素。所有這些不同的需求都會(huì)非常重視通信網(wǎng)絡(luò)，以便實(shí)現(xiàn)傳感器到云的情報(bào)傳輸。在惡劣的環(huán)境中(如由金屬和混凝土建造的工廠)，可靠的運(yùn)行能力尤其具有挑戰(zhàn)性?？蛻糇钚枰氖堑统杀?、低功耗、低延遲的技術(shù)。他們同時(shí)希望傳感器布局能夠不受限制地?cái)U(kuò)展。不依賴無線協(xié)議創(chuàng)建可靠網(wǎng)絡(luò)就是使用替代路徑和通道來克服干擾，從而保持這種高可靠性。