物联网为嵌入式系统带来机遇

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  核心提示:无论是物联网三要素(感知行),还是智慧地球3i,CPS的3C,实际上都是在讲一件事:人、机、物的和谐发展。这对嵌入式系统的要**什么? ——中国计算机学会微机专业委员会嵌入式学组组长、复旦大学的陈章龙教授

  1012的大市场

  在1999年物联网概念就开始提出,实际上就是互联网向物联网的转移,要上物联网的设备是1012数量级,非常巨大。但我们现在的Internet网的利用率该产品还很低,只有2%~5%。目前嵌入式设备需要联成网络,但嵌入式设备一般无浏览器,需要建立信息平台,实现低端和**的连接。

  与物联网相关的热词

  感知中国、物联网、智慧地球、CPS(Cyber-Physical System,信息融合物理系统)等与传感网络相关的词汇*近很热……

  物联网的概念*早是从RFID(射频识别)技术这个领域来的,1999年专门做RFID的EPC global前身——麻省理工Auto-ID中心提出。它当时指每一个物品上都贴一个电子标签,这样通过后台信息系统构成一个借助于Internet、所有物品都能互相联系起来的一个物联网。但是这个概念当年并没有太多人关注,真正受到关注是从2005年ITU(国际电信联盟)重新定义了物联网的概念。它主要是从信息和通信的角度去考虑,集中在三个“Any”(anytime、anyplace、anyone)去获取信息。从此概念能看出,RFID技术、传感器技术以及嵌入式智能技术是物联网的基础部分,即底层技术。

  物联网的发展主要是2008年IBM从商业角度提出所谓的“智慧地球”。物联网有三大层,底层是感知层,中间是网络层,上层是应用层。基于此,智慧地球的核心技术有三个i:instrument,传感技术(物联化);interconnected(互联化);intelligent(智能化)。

  目前,学术界流行一个词CPS。我们人类社会生活在两个世界上,一个是信息世界,一个是物理世界。信息世界跟物理世界的融合,就称为CPS。中国计算机学会微机专业委员会嵌入式学组组长、复旦大学的陈章龙教授一年前开始研究CPS,但是他和IBM和Intel等公司去探讨时,这些商用公司说他们知道CPS,但现在不会去做CPS,因为做CPS风险很大。CPS实际上就是信息和物理系统的融合,即三个C:1,把物理设备Computer化;2,通过通讯(Communication)和后台连起来;3,Control。这不是把CPS单独拆离开来一个一个的系统,从控制层面来看,是整个的一个大系统。这样一来,我们的计算机就要有一个变更性的**,因为我们计算机处理的是数字的、离散的、跟时间无关的对象,而现在如果是CPS,处理的对象则是模拟的、连续的、跟时间相关的,那么所有的理论、语言都要配套重来。所以美国也是首先在自然资金里面展开这个方面的探索工作。

  温**总理2009年8月到无锡考察时,提出重视发展“感知中国”。目前要做的工作是三个方面:把传感系统和3G中的TD技术结合起来;在国家重大科技专项中,加快推进传感网的发展;尽快建立中国的传感信息中心。

  不仅感,还要知、行

  陈章龙教授认为,“感知中国”的感知耐人寻味,“感”是传感器通过RFID对信息的采集和传输;关键是“知”,就是要通过处理计算,并返回去,才会产生真正的价值。

  无线传感器网络在国内已经炒了十年,现在重新拿出来,我们一定要认真考虑以前的十年炒无线传感器网络为什么没有“量变成质变”?因为我们只发展了“感”,还没有去“知”。

  中国科学院自动化所的关强博士提出要重视“知”和“行”。物联网的架构包括几层:基础层、传输层,还有执行,即所谓感知的“知”和行动的“行”,控制、中间件、公共信息服务,*后结合到具体的应用去。

  嵌入式的机遇

  无论是物联网三要素(感知行),还是智慧地球3i,CPS的3C,实际上都是在讲一件事:人、机、物的和谐发展。这对嵌入式系统的要**什么?陈章龙教授认为:

  **要多功能化、低功耗、微型化,这些已经都在做了,比如无线传感器的结点的智能汇集,传感器的设计趋向一体化。由于嵌入式系统无处不在,有的可做得很小,例如智能灰尘,它里面的一些软件,即嵌入式软件也需要很小。

  **,嵌入式系统要网络化。假如现在就把互联网复制到物联网,这在技术上是行不通的,因为我们面向对象是数据,是连续的、动态的、是非结构化的。所以浏览就不能简单地设为嵌入式浏览器,因此需要在低端和**之间建立信息中间件,OSGi (Open Service Gateway initiative)应运而生(图2),是开放性的机构,专门针对汽车电子、家庭网络、移动设备和工业环境等特定领域的互联网中间件的应用。例如,OSGi联盟专门成立了一个名为汽车专家组(Vehicle Expert Group)的特别机构,为OSGi在汽车电子领域的应用制定规范 。

  关强博士从RFID应用角度介绍了嵌入式的发展机会。他说,很多案例是通过一定的技术手段来实现从终端到终端,一般来说是闭环应用。闭环只在一个特定的范围或是应用领域之内,还达不到开环,譬如公共领域的信息服务。因为实际上物联网的发展受制于应用模式,如果要做到开环,会面临复杂的问题:要找怎样的一种商业模式、基础设施由谁掏钱。

  欧洲一家专门研究物联网、智能系统集成的协会对物联网的预测是四个阶段:

  • 2010年之前从RFID技术角度去讨论;

  • 2010到2015年电子标签、传感器网络实现更深层次的信息交互;

  • 2015到2020年实现互联物品智能化;

  • 2020年实现**的智能化。