给物联网插上人工智能的翅膀

给物联网插上“人工智能”的翅膀

文／吴文琦物联网的雏形形成于1999年，其一般定义是：把所有物品通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统(GPS)、激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上，国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》，正式提出“物联网”概念。报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、[来自WWW.]从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。时至2011年，这一切正在加速成为现实。物联网就在人们身边信息化应用于人类社会的初级目标，锁定在人与人之间的联系和沟通，这样一个发展目标历经结绳记事、活字印刷、无线电传输及至目前阶段网络时代，已经基本得以实现。而未来的信息化会朝什么方向走？当前产业界众口一词的说法是——物联网。物联网在国际上又称为传感网，它借助于电子信息技术，将物体嵌入微型感应芯片，使其智能化，再结合无线网络技术，使人与物体、物体与物体之间实现“交流对话”。物联网作为信息化应用广度的拓展和深度的挖掘，在人们身边已经比比皆是。当司机出现操作失误时汽车会自动报警，公文包会提醒主人忘带了什么东西，衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水的要求等等。耐克公司推出的Nike+跑步鞋，通过植入传感器跟踪跑步信息，然后发送到使用者的iPod上。该产品还有自己的社交网络，可以自动发至Twitter，还可以发送状态更新至Facebook。同样，不用五花大绑在各种仪器上，你一举一动的数据都能被电脑监测到。弗吉尼亚理工大学发明了一种可以感知运动的裤子，通过织布机把电线和纤维织到一起。每动一下，嵌入在纤维里的传感器可以测量裤子的速度、旋转度和弹性，然后把信号发送至电脑上。上面说到的“人机交互”例子，有人会嗤之以鼻：“小儿科儿！”那么，来关注下物联网的“大手笔”。我国很早就开始了物联网产业的相关研究和应用试点的探索。RFID是物联网感知层最重要的技术之一。2004年，我国启动了物联网的重要应用——无线射频识别RFID的行业应用试点工程，在农业、工业、城市交通、建筑等领域初见成效，如遍布30个试点城市的“一卡通”工程应用等。截至2009年10月，全国224个城市发卡量近1.7亿张。其实，物联网是一个由感知层、网络层和应用层共同构成的庞大的社会信息系统，是一个涉及国民经济各行各业、社会与生活各个领域的无所不包的庞大的产业链。人们对其存在、发展的“前世今生和来世”有着极其浓厚的兴趣，物联网改变我们生活的深层次原因不仅是简单“互联”，而是其强大的智能化的趋势造就的技术生命力和商业价值。插上智能的“翅膀”物联网的工作原理如今已成为IT技术领域的“常识”：感知层采集的信息经过传输层传输，再由应用层把感知和传输来的信息进行分析和处理，做出正确的控制和决策，实现智能化的管理、应用。其实，人类对这类应用的憧憬早在工业自动化时代来临之际，就已“蠢蠢欲动”。难道爱迪生在发明电灯时，不希望电灯“日落而亮、日出而熄”，或是能随着一声“开灯”而点亮吗？但通讯技术瓶颈造成将传感器和执行机构的隔离，即便能够实现连通，在联网技术未能将这种连通成本降低到能激励人们广泛使用的水平也是行不通的。而随着网络技术的突飞猛进，使数据能在传感器、计算机和执行机构之间自由流动。具有革命性意义的是，物品既可以感知环境，又可以相互通讯时，并迅速对其做出响应，有的甚至可以在基本无人干预的情况下工作。这种智能“基因”有赖于人工智能在计算机上的实现，也决定着物联网的“成长特性”。人工智能有二种不同的方式：一种是采用传统的编程技术，使系统呈现智能的效果，而不考虑所用方法是否与人或动物机体所用的方法相同，这种方法叫工程学方法（Engineeringapproach）。另一种是模拟法（Modelingapproach），它不仅要看效果，还要求实现方法也和人类或生物机体所用的方法相同或相类似。有甚者模拟人类或生物的遗传-进化机制，人工神经网络则是模拟人类或动物大脑中神经细胞的活动方式。采用前一种方法，需要人工详细规定程序逻辑，在已有的实践中被多次采用，商务智能就是典型一例。在这一新型的经济和社会形态中，信息的爆炸式激增又产生了对能够处理和控制信息的新技术的强烈需求，商务智能就是新的信息技术在商务分析中的有效利用。从不同的数据源（就包含物联网的感知信息）收集的数据中提取有用的数据，对数据进行清理以保证数据的质量，将数据经转换、重构后存入数据仓库或数据集市（这时数据变为信息），然后寻找合适的查询、报告和分析工具和数据挖掘工具对信息进行处理（这时信息变为辅助决策的知识），最后将知识呈现于用户面前，转变为决策。模拟法人工智能应用于物联网的一个方向是专家系统，这是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统，不但采用基于规则的推理方法，而且采用了诸如人工神经网络的方法与技术。根据专家系统处理的问题的类型，把专家系统分为解释型、诊断型、调试型、维修型、教育型、预测型、规划型、设计型和控制型等10种类型。与物联网相结合的应用就很多了，例如血液凝结疾病诊断系统、电话电缆维护专家系统、花布图案设计和花布印染专家系统等等。另一个方向为模式识别，就是通过计算机用数学技术方法来研究模式的自动处理和判读。用计算机实现模式（文字、声音、人物、物体等）的自动识别，是开发智能机器的一个最关键的突破口，也为人类认识自身智能提供线索。计算机识别的显著特点是速度快、准确性和效率高，识别过程与人类的学习过程相似，可使物联网在“识别端”——信息处理过程的起点就具有智能性，保证物联网上的每个非人类结点也有了“自觉行为”。开源、节流、环保物联网以传感器驱动、辅之人工智能的新型业务模式能够创造卓越的价值，推动整个人类社会共同繁荣，推动民生，造福于民。那么，在很长一段时间内，产业将在增进物联网智能性的外在条件上下足功夫：物联网的关键结点就是其公众支撑平台，标准化、规范化的通讯模块，以及物联网的网关产品，更多物品中被嵌入传感器，从而获得了通讯能力等等。然而，人们也应该清楚认识到，再智能的物联网也是为人类服务的，需依靠创造新的业务模式来彰显其价值，使得技术的经济性得到社会认同。智能物联网对于公众的贡献不仅要节流，而且能开源，更要环保。开源。通过物联网将收集的数据作为自动化和控制的基础，利用人工智能的分析转换为可通过网络反馈给执行机构的指令，然后由执行机构来改变流程。形成从数据到自动操作的闭环控制系统，可以提高生产率，因为有了人工智能自动调节的系统，就使许多人工干预变得没有必要。节流。当对运营环境中的危险因素持续不断地进行监测，或物品本身可以采取纠正措施，以避免损害发生时，就能降低风险和成本。环保。应用物联网海量集成技术、细化污染源监控系统全方位架构、强化数字环境管理，将带来环境管理模式重大转变。智能物联网的开源、节流和环保往往是三位一体体现的，以各种行业解决方案呈现出来的。例如：在农业生产方面，与遥感卫星和地面传感器收集的数据无线联接的精密农机设备，可以考虑作物的生长条件，并调整农田各个不同部分的种植方式——例如，对那些需要更多营养的地块增加施肥量。工业生产方面，通过供应链运送产品时，利用传感器跟踪安放在产品上的RFID（无线射频识别）标签，从而改进库存管理，同时降低运营资金和物流成本。医疗卫生方面，传感器和数据联网提供了以相对较低的成本，实时监测病人行为和症状的可能性，使医生能够更好地诊断疾病，并制订专门的治疗方案。形如药丸的微型摄像机已能穿过人体的消化道，并传回数千幅图像，以查明疾病的来源。社区服务方面，智能楼宇中，具有人员实时管理，能耗数据采集，室内环境舒适度自动控制，数据显示、统计、分析和预警，能耗设备控制等功能，从而实现建筑的节能降耗。此类案例，不胜枚举。总体应用模式可归纳为智能感知环境、对行为的跟踪、综合各种信息进行决策、进一步优化流程、配置资源。均需要人工智能的支撑将物联网的感知-决策-反馈的流程得以优化，对我们的生产、生活方式有了颠覆性的改变。大胆展望物联网的未来：由于科技进步的脚步从来没有停止过，智能型物联网的支撑技术将不断完善，无线网络技术的进步，以及通讯协议的进一步标准化，使人们有可能在几乎