從信息技術角度看，物聯(lián)網是能夠把具有感知和 智能處理能力的可標識物體，用基于標準的可互操作 的通信協(xié)議，在寬帶移動通信、下一代網絡和云計算 平臺等技術支撐下，獲取和處理物體自身或周圍環(huán)境 的狀態(tài)信息，對事件及其發(fā)展及時做出判斷，提供對 物體進行管理和控制的決策依據(jù)，從而形成信息獲取、 物體管理和控制的全球性信息系統(tǒng)。物體能夠在人類 直接干預或無需人工干預條件下感知事件、觸發(fā)動作 和生成服務，通過協(xié)同的感知和互動來影響甚至控制 事件向有利的方向發(fā)展。物聯(lián)網充分體現(xiàn)了物理世界 和信息空間的深度融合，使人類可以融入到一體化的 智能生態(tài)環(huán)境中，實現(xiàn)人、機、物的協(xié)同統(tǒng)一。

作為嶄新的綜合性信息系統(tǒng)，物聯(lián)網并不是單純 的，它包括信息的感知、傳輸、處理決策、服務等多 個方面，呈現(xiàn)出自身顯著的特點。首先是對客觀物理 世界的全面感知，它不僅表現(xiàn)在對單一的現(xiàn)象或目標 進行多方面的觀察獲得綜合的感知數(shù)據(jù)，也表現(xiàn)在 對現(xiàn)實世界各種物體現(xiàn)象的普遍感知；其次是物聯(lián)網 實體間的泛在互聯(lián)，表現(xiàn)在各種物體經由多種接入模 式實現(xiàn)異構互聯(lián)，也突出表現(xiàn)在物聯(lián)網不僅包括互聯(lián) 網、電信網等公共網絡，還包括電網和交通網等專用 網絡，錯綜復雜，形成“網中網”的形態(tài)；第三是智 慧的信息處理和決策，它體現(xiàn)在物聯(lián)網中從感知到傳 輸?shù)經Q策應用的信息流，并最終為控制提供支持，也 廣泛體現(xiàn)出物聯(lián)網中大量的物體和物體之間的關聯(lián)和 互動。物體互動經過從物理空間到信息空間，再到物 理空間的過程，形成感知、傳輸、決策、控制的開放 式的循環(huán)。

物聯(lián)網不同于感知信息收集的傳感器網絡，也 不同于信息傳輸?shù)幕ヂ?lián)網。它包含億萬種多樣的物體， 承載和處理巨海量的感知信息，容納各種模式的接 入和通信模式，實現(xiàn)從感知、處理到控制的循環(huán)過程。 其系統(tǒng)架構如何構成，采用什么樣的體系結構，現(xiàn)已 成為物聯(lián)網研究的核心問題之一。

1  物聯(lián)網和云計算

工信部電子工業(yè)標準化研究所張輝介紹，目前大 部分人士都認同將物聯(lián)網分成三個層次，一個是應用 層，還有一個網絡層，還有感知層。未來的物聯(lián)網應 該是一個由云+端組成的龐大網絡，隨著傳感器網絡 大規(guī)模部署，各種終端就像藍海一樣，分布到各種各 樣基礎設施上收集信息，再通過各種網絡將這些信息 發(fā)送到云端進行計算和處理，經過計算和處理的信息 最后到了應用層為不同的領域各種各樣行的支撐服務。

人類通過各種信息感應、探測、識別、定位、跟 蹤和監(jiān)控等手段和設備來實現(xiàn)對物理世界的“感、知、 控”，這一環(huán)節(jié)稱為物聯(lián)網的“前端”；而基于互聯(lián)網 計算的涌現(xiàn)智能以及對物理世界的反饋和控制稱為物

聯(lián)網的“后端”當下無論學術界還是工業(yè)界，目光普 遍聚焦在物聯(lián)網的“前端”，但物聯(lián)網的“后端”也同 樣重要。從“后端”看，物聯(lián)網可以看作是一個基于 互聯(lián)網的、以提高物理世界的運行、管理、資源使用 效率等水平為目標的大規(guī)模信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備實 時感應、高度并發(fā)、自主協(xié)同和涌現(xiàn)效應等特征。

云計算為眾多用戶提供了一種新的、高效率的計 算模式，兼有互聯(lián)網服務的便利、廉價和大型機的 能力。它的目的是將資源集中于互聯(lián)網上的數(shù)據(jù)中心， 由這種云中心提供應用層、平臺層和基礎設施層的集 中服務，以解決傳統(tǒng)IT系統(tǒng)零散性帶來的低效率問題。 云計算是信息化發(fā)展進程中的一個階段，強調信息資 源的聚集、優(yōu)化、動態(tài)分配和回收，旨在節(jié)約信息化 成本、降低能耗、減輕用戶信息化的負擔，提高數(shù)據(jù) 中心的效率。云計算出現(xiàn)的初衷是解決特定大規(guī)模數(shù) 據(jù)處理問題，因此它被業(yè)界認為是支撐物聯(lián)網“后端” 的最佳選擇，云計算為物聯(lián)網提供后端處理能力與應 用平臺。筆者認為物聯(lián)網“后端”建設應從互聯(lián)和行 業(yè)云做起。在研究全面和理想化戰(zhàn)略體系的同時，應 充分利用良好的前期基礎，重視價值牽引作用，在特 定領域的典型應用和行業(yè)云上有所突破。

云計算是互聯(lián)網發(fā)展帶來的一種新型計算和服 務模式，它是通過分布式計算和虛擬化技術建設數(shù)據(jù) 中心或超級計算機，以租賃或免費方式向技術開發(fā)者 或企業(yè)客戶提供數(shù)據(jù)存儲、分析以及科學計算等服 務。廣義上講,云計算是指廠商通過建立網絡服務集群, 向多種客戶提供硬件租賃、數(shù)據(jù)存儲、計算分析和在 線服務等不同類型的服務。云計算的主要服務形式有 以亞馬遜公司為代表的基礎設施即服務，以Saleforce 為代表的平臺即服務，以及以微軟代表的軟件即服務等。

云計算的“云”就是存在于互聯(lián)網的服務器集群 上的服務器資源，包括硬件資源(如服務器、存儲器 和處理器等)和軟件資源(如應用軟件、集成開發(fā)環(huán) 境等)。本地終端只需要通過互聯(lián)網發(fā)送一條請求信息, “云端”就會有成千上萬的計算機為你提供需要的資 源，并把結果反饋給發(fā)送請求的終端。每個提供云計 算服務的公司，其服務器資源分布在相對集中的世界 上少量幾個地方，對資源基本采用集中式的存放管理, 而資源的分配調度采用分布式和虛擬化技術。云計算 強調終端功能的弱化，通過功能強大的“云端”給需 要各種服務的終端提供支持。如同用電用水一樣，我 們可以隨時隨地獲取計算、存儲等信息服務。

2  物聯(lián)網和海計算

海計算(Sea Computing)就是通過在物理世界 的物體中融入計算與通信設備以及智能算法，讓物與 物之間能夠互連，在事先無法預知的場景中進行判斷, 實現(xiàn)物與物之間的交互作用。海計算一方面可通過強 化融入在各物體中的信息裝置，實現(xiàn)物體與信息裝置 的緊密融合，從而有效地獲取物質世界信息；另一方 面，可通過強化海量的獨立個體之間的局部即時交互 和分布式智能，使物體具備自組織、自計算、自反饋 的海計算功能。海計算的本質是物與物之間的智能交 流，實現(xiàn)物與物之間的交互。云計算是服務器端的計 算模式，而海計算代表終端的大千世界，海計算是物 理世界各物體之間的計算模式。

簡言之，海計算模式倡導由多個融入了信息裝置、 具有一定自主性的物體，通過局部交互而形成具有群 體智能的物聯(lián)網系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

節(jié)能高效，而且充分利用局部性原理，可以 有效地縮短物聯(lián)網的業(yè)務直徑，可覆蓋從感知、傳輸、 處理與智能決策直到控制的路徑，從而降低能耗，提 高效率；

通用結構通過引入融入信息裝置的“自主物 體”，有利于產生通用的、可批量重用的物聯(lián)網部件和 技術，這是信息產業(yè)主流產品的必備特征；

分散式結構海計算物聯(lián)網強調分散式結構， 較易消除單一控制點、單一瓶頸和單一故障點，擴展 更加靈活。群體智能使得海計算物聯(lián)網更能適應需求 和環(huán)境變化。

在一般情況下，實時信息系統(tǒng)(Real - time Information System, RIS)可由信息采集、信息傳輸和 信息處理三個子系統(tǒng)組成。信息采集子系統(tǒng)由各種類 型的采集設備所組成，如傳感器、射頻識別和視頻、 音頻圖像采集器等。用戶以有線或無線的方式連接系 統(tǒng)，實時信息可以由實時信息系統(tǒng)根據(jù)用戶個性需求 主動推送，也可以是用戶主動發(fā)出請求后等待接收信 息。實時信息系統(tǒng)建設的一個重要原則是保證系統(tǒng)的 開放性，以促進實時信息的采集與共享。

2.1  實時物理信息采集

針對物理世界的實時信息采集方式，可以分為直 接采集和間接采集。直接采集是指利用各種采集設備 直接從物理世界的信源采集信息，包括自動采集、人 工采集和混合采集；而間接采集是指針對事先被上傳

到互聯(lián)網上仍然保持時效性的實時信息進行采集。物 聯(lián)網中大多采用自動采集方式。自動采集是指利用各 種采集設備，針對某一目標主體連續(xù)實時地采集信息。 常見的采集設備包括物理傳感器、化學傳感器、生物 傳感器、射頻識別標簽以及識別設備、全球定位系統(tǒng) 設備等。在物聯(lián)網中，把所標記的物體的相關信息事 先寫入射頻識別標簽，通過標簽接收閱讀器發(fā)出的射 頻信號，憑借感應電流所獲得的能量將存儲在芯片中 的物體信息發(fā)出，這樣閱讀器就能采集物體信息，并 以此判定物體的位置和數(shù)量等實時信息。

2.2  實時信息處理

實時信息處理是指把原數(shù)據(jù)加工成信息的一個過 程，涉及分類實時信息收集、數(shù)據(jù)規(guī)整、實時場景重 構和數(shù)據(jù)挖掘等步驟，其中分類實時信息包括可視信 息、音頻信息及其它物理量或化學量。實時場景重構 技術是實時信息處理研究領域的一個重要課題。實時 場景重構技術是指通過一定數(shù)量的實時信息采集設備 （包括無線手持設備和固定的視頻圖像采集設備）采集 信息，并用采集到的分類實時信息進行信息源的場景 重構。實時場景重構的實現(xiàn)涉及到分類實時信息的收 集和逆向建模技術。

2.3  實時信息發(fā)布

實時信息分發(fā)模型包括Pull和Push兩種模型。 Pull模型一般是由用戶主動發(fā)起信息請求，請求經過 處理后再轉化成采集指令，然后由信息源采集設備將 采集到的信息傳回給用戶；ush模型一般是由信息源 采集設備采集到實時信息，并經過處理后，根據(jù)用戶 的個性需求，有選擇地傳送。

此外，實時信息系統(tǒng)還有若干技術問題需要解決, 如：信息精準度問題、傳遞延遲以及隱私問題等。

海計算是在2009年8月18日，由通用汽車金融 服務公司董事長兼首席執(zhí)行官Molina在2009技術創(chuàng) 新大會上提出的一種全新技術概念。海計算可為用戶 提供基于互聯(lián)網的一站式服務，是一種最簡單、可依 賴的互聯(lián)網需求交互模式。用戶只要在海計算輸入服 務需求，系統(tǒng)就能明確識別這種需求，并將該需求分 配給最優(yōu)的應用或內容資源提供商處理，最終返回給 用戶相匹配的結果。與云計算的后端處理相比，海計 算指的是智能設備的前端處理。

物聯(lián)網具有顯著的異構性、混雜性和超大規(guī)模等 特點。異構性表現(xiàn)在不同制造商、不同擁有者、不同 類型、不同級別、不同范疇的對象網絡共存于物聯(lián)網 中，網絡之間在通信協(xié)議、信息屬性、應用特征等多 個方面存在差異性，并形成混雜的異構網絡或“網中 網”形態(tài)；混雜性表現(xiàn)在網絡形態(tài)和組成的異構混雜 性，多信息源的并發(fā)混雜性，場景、服務和應用的混 雜性等多個方面；物聯(lián)網是物理世界與信息空間的深 度融合系統(tǒng)，是涉及全球的人、機、物的綜合信息系統(tǒng)， 其規(guī)模之大無所不包。

物聯(lián)網的上述特點決定了感知層數(shù)據(jù)的特性，即 異構的、混雜的、大規(guī)模的實時流感知數(shù)據(jù)。同時， 感知數(shù)據(jù)還具有一個顯著特點就是時空特性，就是感 知數(shù)據(jù)在特定時間和特定空間內才有意義，如果不在 這個地點或過了這個時間，數(shù)據(jù)的意義可能就不大了。 如中關村大街的交通相關信息，這些交通信息通過很 多節(jié)點實時采集，是大數(shù)據(jù)量的隨時間不斷采樣的實 時流信息。這些信息誰需要？是在這個區(qū)域的人車才 真正需要了解當時的詳細擁塞或停車信息等，以便及 時掌握交通動態(tài)，調整行車路線或停止地方。其他地 方的人們可能不關心這個區(qū)域的交通信息，或僅僅只 需要了解大概情況，實時性要求也不是很高，如了解 中關村大街的歷史交通信息等。另外，物聯(lián)網的物體 之間需要協(xié)同交互，對事件及時做出反應，這就需要 實時性采集、處理和控制，如在中關村大街上前后行 駛的兩輛車需要實時交互，既要保持暢通行駛，又要 通過保持一定的車距來保證安全性，這就需要在當前 場景下局部空間內車輛之間實時通信和決策處理。

為此，我們針對物聯(lián)網的這些數(shù)據(jù)特性提出了啞 鈴式的存儲和計算模式。大量的感知信息在采集和使 用的本地進行存儲，經過處理后的中間或最后結果存 儲在互聯(lián)網上（后端），放到云中的數(shù)據(jù)中心。感知信 息的預處理、判斷和決策等信息處理主要在當前場景 下的前端完成，必要的需要大運算量的計算才通過“云 端”的數(shù)據(jù)中心來處理。只有這樣,才能節(jié)省通信帶寬， 否則網絡很難傳輸這么多的感知數(shù)據(jù)；才能節(jié)省存儲 空間，數(shù)據(jù)中心再大也難存下實時流的原始感知數(shù)據(jù)， 也沒有必要存儲原始感知數(shù)據(jù)；才能滿足實時性的交 互處理，如果通過互聯(lián)網或云計算來做出處理和決定， 就不能滿足很多實時性的應用；更重要的是能夠滿足 物聯(lián)網的大規(guī)模的擴展性。物聯(lián)網一定是分布式的系 統(tǒng)，局部空間內的高度動態(tài)自治管理才有利于擴展性。

中科院現(xiàn)在提出“海計算”這個新的計算模式的 實質，就是把智能推向前端。智能化的前端具有存儲、 計算和通信能力，能在局部場景空間內前端之間協(xié)同

感知和判斷決策，對感知事件及時做出響應，具有高 度的動態(tài)自治性。海計算的每個“海水滴”就是全球 的每個物體，它們具有智能，能夠協(xié)助感知互動。億 萬種物體組成物聯(lián)網系統(tǒng)，就如同海水滴形成大海一 樣。

3  海計算與云計算的聯(lián)系與區(qū)別

海計算和云計算同屬于物聯(lián)網的范疇，它們之間 可以通過物聯(lián)網聯(lián)系起來。云計算一般是服務器端的 計算模式，而海計算代表終端的大千世界，海計算是 物理世界各物體之間的計算模式。表1所列是海計算 和云計算之間的聯(lián)系與區(qū)別。

據(jù)工信部電子工業(yè)標準化研究所張輝介紹，當初 提出IPv6概念的時候，就提到了要為地球上每一粒 沙子分配一個地址的狂想，這樣的網絡所收集到的 信息是驚人的，如果將這種信息量全丟給云端來計算, 也是不現(xiàn)實的。因此提出一個海計算，就是要讓各種 終端進行簡單的信息處理，再匯總到云端，這就需要 智能傳感器。然而，現(xiàn)在國內傳感器的技術水平比國 外要落后10 - 15年，工藝水平落后15 ~ 20年，裝備 水平落后20 ~ 25年，可靠性指標低1~ 2個數(shù)量級， 基本性能指標落后3~5年。

表1海計算和云計算之間的聯(lián)系與區(qū)別

目前傳感器的成本還很高，需要不斷降低成本且 能跟芯片一起集成制造，能實現(xiàn)簡單的處理并將處理 后的物理信號放到后臺服務系統(tǒng)，到那個時候，物聯(lián) 網才會真正到來。雖然現(xiàn)在有人提出云計算，但我們 不能把所有的傳感器信息都放到云端去計算，所以還 需要“海計算”來輔助，要讓90%的基礎信息在傳感 器海里面處理，云只負責處理從'?！敝姓舭l(fā)的復雜信息。

在海計算中，用戶可置身于龐大的網絡中發(fā)布和 獲取信息（數(shù)據(jù)），該網絡為用戶提供解決方案，并將 用戶的計算機處理工程交由該網絡當中的每個計算機, 通過優(yōu)化分配的方式，讓該網絡中的計算機分擔處理 并建立聯(lián)系，返回結果，為用戶提供強大的運算服務。 海計算主要為用戶提供基于互聯(lián)網的一站式服務，是 一種最簡單、可依賴的互聯(lián)網需求交互模式。它的實 現(xiàn)，關鍵在于龐大的網絡、共享機制以及協(xié)調（優(yōu)化 分配）機制的建立。

海就是一個擁有共享機制、協(xié)調機制的龐大網絡, 每一個用戶都置身于海中，每一個用戶都將自己的工 程分擔在海上，也分擔海要求的一部分運算任務。海 計算之所以能夠實現(xiàn)，是因為每一臺計算機的運算能 力都沒有充分的發(fā)揮,CPU的運行能力不會穩(wěn)定，而 會波動，在很多時候，CPU是負擔很小的，但是在某 些時候,CPU又在超負荷運算。實際上，這對CPU的 壽命也是有害的。通過海的優(yōu)化配置，可以讓每一臺 計算機的CPU運算都穩(wěn)定在一個最健康的狀態(tài)。

海計算與云計算的不同在于：在海計算中，用戶 猶如置身于海中，而在云計算中，用戶要通過線纜（或 者其他）連接到云上;用戶在海計算中需要承擔任務， 而在云計算中則不承擔任務。因此，在海計算中，用 戶不需要為運算付費，而在云計算中，用戶需要向云 服務提供商支付一定的報酬（該報酬也許是你的注意 力）。在海計算中，用戶本身置身于海中，因此不需要 一個框來鏈接，只需要一個開放的搜索工具。

搜索工具是一個來自于海的解決方案，像其他的 解決方案一樣，這些方案都來自于海，是開源的，并 且是免費提供的。所有的解決方案都是海所共有的， 用戶不需要在本地安裝或者下載。更多的，?？蔀橛?戶提供信息的接入服務，用戶可以通過海發(fā)布自己的 在線直播、文學創(chuàng)作等等。

海是安全的。更加可貴的是，海是公共的，不是 私有的，也不是資本的。那么，人們是不是會因此而 貪戀便宜？需知道權利和義務是統(tǒng)一的。那么海的接 入應該有一定的要求和門檻（比如CPU和存儲器的要 求），有接入的把關人。那么把關人應該由誰擔當？當 然應該由海來擔當。海應該擁有這樣的功能，它能審 核用戶，并做出是否為其接入的決定。

4  云海結合

早在2009年，騰訊和阿里巴巴也在構建類似“云 計算”和“框計算”的概念，騰訊的計劃命名為“海計算”, 阿里巴巴的計劃命名為“風計算”。相對于騰訊，阿里 巴巴等傳統(tǒng)互聯(lián)網和Techword計劃聯(lián)合人人網、豆 瓣網等web2.0網站，推出地球上最大的web2.0信 息碎片整合平臺，計劃命名為“片計算”，片計算能整 合人們在日常生活中留下的有價值的信息碎片。

5  結束語

總而言之，不管是云計算、海計算、框計算還是 風計算，物聯(lián)網以其涉及全球物體（包括人）規(guī)模及 其應用需求和感知層數(shù)據(jù)的特性，決定了物聯(lián)網的架 構需要“云”和“?！毕嘟Y合。一方面，在局部應用場 景中，感知數(shù)據(jù)存儲在局部現(xiàn)場，智能前端在協(xié)同感 知的基礎上，通過實時交互共同完成事件判斷、決策 等處理，及時對事件做出反應。另一方面，云計算的'云” 的后端需要提供面向全球的存儲和處理服務。物聯(lián) 網的各種前端把處理的中間或最后結果存儲到云的后 端。前端在本地處理過程中，有時也需要后端的存儲 信息和處理能力的支持，及時發(fā)送服務請求獲得云的 后端支持。這具有良好的擴展性，既滿足前端實時交互, 又滿足全球物體的互聯(lián)互動。2011年5月19日，工信 部楊學山部長在云計算大會上提到的三點：第一要充 分認識發(fā)展云計算的重要性和必要性。第二要遵循規(guī) 律。要循序漸進，符合規(guī)律。第三要充分發(fā)揮比較優(yōu)勢, 形成發(fā)展合力。物聯(lián)網發(fā)展?jié)摿o限，但物聯(lián)網的實 現(xiàn)并不僅僅是技術方面的問題，建設物聯(lián)網的過程涉 及到若干規(guī)劃、管理、協(xié)調、合作等方面的問題，還 涉及到標準和安全保護等方面的問題，這需要一系列 相應的配套政策和規(guī)范的制定和完善。盡管目前物聯(lián) 網的應用和研究取得了長足的進步，并得到國家層面 的高度重視，但就目前的技術水平而言還面臨眾多挑 戰(zhàn)。此外，物聯(lián)網在不同行業(yè)中的應用各不相同，因此應將行業(yè)知識與物聯(lián)網技術充分集成和融合，使物 聯(lián)網更好地為人們的生產生活服務。

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