物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全球億萬種物品之間的互連，將不同行業(yè)、不同地域、不同應(yīng)用、不同領(lǐng)域的物理實(shí)體按其內(nèi)在關(guān)系緊密地關(guān)聯(lián)在一起，對小到螺絲、鉛筆，大到飛機(jī)、輪船等巨量物體進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)與互動。物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)社會活動和人們生活方式的變革，被預(yù)言為繼互聯(lián)網(wǎng)之后新的全球信息化產(chǎn)業(yè)浪潮，受到各國政府、企業(yè)和學(xué)術(shù)界的廣泛重視。

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從信息技術(shù)角度看，物聯(lián)網(wǎng)是指具有感知和智能處理能力的可標(biāo)識的物體，基于標(biāo)準(zhǔn)的可互操作的通信協(xié)議，在寬帶移動通信、下一代網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算平臺等技術(shù)的支撐下，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(jìn)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(yù)或無需人工干預(yù)條件下感知事件、觸發(fā)動作和生成服務(wù)，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(wǎng)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(shí)現(xiàn)人、機(jī)、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(wǎng)并不是單純的，它包括信息的感知、傳輸、處理決策、服務(wù)等多個方面，呈現(xiàn)出自身顯著的特點(diǎn);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(biāo)進(jìn)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(shí)世界各種物體現(xiàn)象的普遍感知;其次是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)體間的泛在互聯(lián)，表現(xiàn)在各種物體經(jīng)由多種接入模式實(shí)現(xiàn)異構(gòu)互聯(lián)，也突出表現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)不僅包括互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)等公共網(wǎng)絡(luò)，還包括電網(wǎng)和交通網(wǎng)等專用網(wǎng)絡(luò)，錯綜復(fù)雜，形成"網(wǎng)中網(wǎng)"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(wǎng)中從感知到傳輸?shù)經(jīng)Q策應(yīng)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(wǎng)中大量的物體和物體之間的關(guān)聯(lián)和互動。物體互動經(jīng)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(wǎng)不同于感知信息收集的傳感器網(wǎng)絡(luò)，也不同于信息傳輸?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)。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(shí)現(xiàn)從感知、處理到控制的循環(huán)過程。其系統(tǒng)架構(gòu)如何構(gòu)成，采用什么樣的體系結(jié)構(gòu)，現(xiàn)已成為物聯(lián)網(wǎng)研究的核心問題之一。

1.物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算

目前大部分人士都認(rèn)同將物聯(lián)網(wǎng)分成三個層次，一個是應(yīng)用層，還有一個網(wǎng)絡(luò)層，還有感知層。未來的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該是一個由云+端組成的一個龐大網(wǎng)絡(luò)，隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模部署，各種終端就像藍(lán)海一樣，分布到各種各樣基礎(chǔ)設(shè)施上收集信息，在通過各種網(wǎng)絡(luò)將這些信息發(fā)送到云端進(jìn)行計(jì)算和處理，經(jīng)過計(jì)算和處理的信息最后到了應(yīng)用層為不同的領(lǐng)域各種各樣行的支撐服務(wù)。

人類通過各種信息感應(yīng)、探測、識別、定位、跟蹤和監(jiān)控等手段和設(shè)備實(shí)現(xiàn)對物理世界的"感、知、控"，這一環(huán)節(jié)稱為物聯(lián)網(wǎng)的"前端";而基于互聯(lián)網(wǎng)計(jì)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(wǎng)的"后端"。當(dāng)下無論學(xué)術(shù)界還是工業(yè)界，目光普遍聚焦在物聯(lián)網(wǎng)的"前端"，但物聯(lián)網(wǎng)的"后端"也同樣重要。從"后端"看，物聯(lián)網(wǎng)可以看做是一個基于互聯(lián)網(wǎng)的、以提高物理世界的運(yùn)行、管理、資源使用效率等水平為目標(biāo)的大規(guī)模信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備實(shí)時感應(yīng)、高度并發(fā)、自主協(xié)同和涌現(xiàn)效應(yīng)等特征。

云計(jì)算為眾多用戶提供了一種新的高效率計(jì)算模式，兼有互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的便利、廉價和大型機(jī)的能力。它的目的是將資源集中于互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)中心，由這種云中心提供應(yīng)用層、平臺層和基礎(chǔ)設(shè)施層的集中服務(wù)，以解決傳統(tǒng)IT系統(tǒng)零散性帶來的低效率問題。云計(jì)算是信息化發(fā)展進(jìn)程中的一個階段，強(qiáng)調(diào)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(fù)擔(dān)，提高數(shù)據(jù)中心的效率。云計(jì)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(rèn)為是支撐物聯(lián)網(wǎng)"后端"的最佳選擇，云計(jì)算為物聯(lián)網(wǎng)提供后端處理能力與應(yīng)用平臺。筆者認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)"后端"建設(shè)應(yīng)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(yīng)充分利用良好的前期基礎(chǔ)，重視價值牽引作用，在特定領(lǐng)域的典型應(yīng)用和行業(yè)云上有所突破。

云計(jì)算是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展帶來的一種新型計(jì)算和服務(wù)模式，它是通過分布式計(jì)算和虛擬化技術(shù)建設(shè)數(shù)據(jù)中心或超級計(jì)算機(jī)，以租賃或免費(fèi)方式向技術(shù)開發(fā)者或企業(yè)客戶提供數(shù)據(jù)存儲、分析以及科學(xué)計(jì)算等服務(wù)。廣義上講，云計(jì)算是指廠商通過建立網(wǎng)絡(luò)服務(wù)集群，向多種客戶提供硬件租賃、數(shù)據(jù)存儲、計(jì)算分析和在線服務(wù)等不同類型的服務(wù)。云計(jì)算的主要服務(wù)形式有以亞馬遜公司為代表的基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)，以Saleforce為代表的平臺即服務(wù)，以及以微軟代表的軟件即服務(wù)等。

云計(jì)算的"云"就是存在于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)器集群上的服務(wù)器資源，包括硬件資源(如服務(wù)器、存儲器和處理器等)和軟件資源(如應(yīng)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(wǎng)發(fā)送一條請求信息，"云端"就會有成千上萬的計(jì)算機(jī)為你提供需要的資源，并把結(jié)果反饋給發(fā)送請求的終端。每個提供云計(jì)算服務(wù)的公司，其服務(wù)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(diào)度采用分布式和虛擬化技術(shù)。云計(jì)算強(qiáng)調(diào)終端功能的弱化，通過功能強(qiáng)大的"云端"給需要各種服務(wù)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(jì)算、存儲等信息服務(wù)。

2.物聯(lián)網(wǎng)和海計(jì)算

海計(jì)算通過在物理世界的物體中融入計(jì)算與通信設(shè)備以及智能算法，讓物物之間能夠互連，在事先無法預(yù)知的場景中進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)物物之間的交互作用。海計(jì)算一方面通過強(qiáng)化融入在各物體中的信息裝置，實(shí)現(xiàn)物體與信息裝置的緊密融合，有效地獲取物質(zhì)世界信息;另一方面通過強(qiáng)化海量的獨(dú)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(jì)算、自反饋的海計(jì)算功能。海計(jì)算的本質(zhì)是物物之間的智能交流，實(shí)現(xiàn)物物之間的交互。云計(jì)算是服務(wù)器端的計(jì)算模式，而海計(jì)算代表終端的大千世界，海計(jì)算是物理世界各物體之間的計(jì)算模式。

簡言之，海計(jì)算模式倡導(dǎo)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(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)節(jié)能高效充分利用局部性原理，可以有效地縮短物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)直徑，即覆蓋從感知、傳輸、處理與智能決策，到控制的路徑，從而降低能耗，提高效率。

(2)通用結(jié)構(gòu)通過引入融入信息裝置的"自主物體"，有利于產(chǎn)生通用的、可批量重用的物聯(lián)網(wǎng)部件和技術(shù)，這是信息產(chǎn)業(yè)主流產(chǎn)品的必備特征。

(3)分散式結(jié)構(gòu)海計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)調(diào)分散式結(jié)構(gòu)，較易消除單一控制點(diǎn)、單一瓶頸和單一故障點(diǎn)，擴(kuò)展更加靈活。群體智能使得海計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)更能適應(yīng)需求和環(huán)境變化。

實(shí)時信息系統(tǒng)一般而言，實(shí)時信息系統(tǒng)(Real-timeInformationSystem，RIS)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(shè)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(shí)時信息可以由實(shí)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(shí)時信息系統(tǒng)建設(shè)的一個重要原則是保證系統(tǒng)的開放性，以促進(jìn)實(shí)時信息的采集與共享。

(1)物理實(shí)時信息采集

針對物理世界的實(shí)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(shè)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(wǎng)上仍然保持時效性的實(shí)時信息進(jìn)行采集。物聯(lián)網(wǎng)中大多采用自動采集的方式。自動采集是指利用各種采集設(shè)備，針對某一目標(biāo)主體連續(xù)實(shí)時地采集信息。常見的采集設(shè)備包括物理傳感器、化學(xué)傳感器、生物傳感器、射頻識別標(biāo)簽以及識別設(shè)備、全球定位系統(tǒng)設(shè)備等。在物聯(lián)網(wǎng)中，把所標(biāo)記的物體的相關(guān)信息事先寫入射頻識別標(biāo)簽，通過標(biāo)簽接收閱讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)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(shí)時信息。

(2)實(shí)時信息處理

實(shí)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(shí)時信息收集、數(shù)據(jù)規(guī)整、實(shí)時場景重構(gòu)和數(shù)據(jù)挖掘等步驟，其中分類實(shí)時信息包括可視信息、音頻信息及其它物理量或化學(xué)量。實(shí)時場景重構(gòu)技術(shù)是實(shí)時信息處理研究領(lǐng)域的一個重要課題。實(shí)時場景重構(gòu)技術(shù)是指通過一定數(shù)量的實(shí)時信息采集設(shè)備(包括無線手持設(shè)備和固定的視頻圖像采集設(shè)備)采集信息，并用采集到的分類實(shí)時信息進(jìn)行信息源的場景重構(gòu)。實(shí)時場景重構(gòu)的實(shí)現(xiàn)涉及到分類實(shí)時信息的收集和逆向建模技術(shù)。

(3)實(shí)時信息發(fā)布

實(shí)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(jīng)過處理后轉(zhuǎn)化成采集指令，信息源采集設(shè)備將采集到的信息傳回給用戶;Push模型一般是由信息源采集設(shè)備采集到實(shí)時信息，并經(jīng)過處理后，根據(jù)用戶的個性需求，有選擇地傳送。

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

海計(jì)算(SeaComputing)是2009年8月18日，通用汽車金融服務(wù)公司董事長兼首席執(zhí)行官molina，在2009技術(shù)創(chuàng)新大會上所提出的全新技術(shù)概念。海計(jì)算為用戶提供基于互聯(lián)網(wǎng)的一站式服務(wù)，是一種最簡單可依賴的互聯(lián)網(wǎng)需求交互模式。用戶只要在海計(jì)算輸入服務(wù)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(yīng)用或內(nèi)容資源提供商處理，最終返回給用戶相匹配的結(jié)果。與云計(jì)算的后端處理相比，海計(jì)算指的是智能設(shè)備的前端處理。

物聯(lián)網(wǎng)具有顯著的異構(gòu)性、混雜性和超大規(guī)模等特點(diǎn)。異構(gòu)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(wǎng)絡(luò)共存于物聯(lián)網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)之間在通信協(xié)議、信息屬性、應(yīng)用特征等多個方面存在差異性，并形成混雜的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)或"網(wǎng)中網(wǎng)"形態(tài);混雜性表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)形態(tài)和組成的異構(gòu)混雜性，多信息源的并發(fā)混雜性，場景、服務(wù)和應(yīng)用的混雜性等多個方面;物聯(lián)網(wǎng)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(jī)、物的綜合信息系統(tǒng)，其規(guī)模之大無所不包。

物聯(lián)網(wǎng)的上述特點(diǎn)決定了感知層數(shù)據(jù)的特性，即異構(gòu)的、混雜的、大規(guī)模的實(shí)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(diǎn)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(nèi)才有意義，如果不在這個地點(diǎn)或過了這個時間，數(shù)據(jù)的意義可能就不大了。如中關(guān)村大街的交通相關(guān)信息，這些交通信息通過很多節(jié)點(diǎn)實(shí)時采集，是大數(shù)據(jù)量的隨時間不斷采樣的實(shí)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(dāng)時的詳細(xì)擁塞或停車信息等，以便及時掌握交通動態(tài)，調(diào)整行車路線或停止地方。其他地方的人們可能不關(guān)心這個區(qū)域的交通信息，或僅僅只需要了解大概情況，實(shí)時性要求也不是很高，如了解中關(guān)村大街的歷史交通信息等。另外，物聯(lián)網(wǎng)的物體之間需要協(xié)同交互，對事件及時做出反應(yīng)，這就需要實(shí)時性采集、處理和控制，如在中關(guān)村大街上前后行駛的兩輛車需要實(shí)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(dāng)前場景下局部空間內(nèi)車輛之間實(shí)時通信和決策處理。

為此，我們針對物聯(lián)網(wǎng)這些數(shù)據(jù)的特性提出了啞鈴式的存儲和計(jì)算模式。大量的感知信息在采集和使用的本地進(jìn)行存儲，經(jīng)過處理后的中間或最后結(jié)果存儲在互聯(lián)網(wǎng)上(后端)，放到云中的數(shù)據(jù)中心。感知信息的預(yù)處理、判斷和決策等信息處理主要在當(dāng)前場景下的前端完成，必要的需要大運(yùn)算量的計(jì)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(wǎng)絡(luò)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(shí)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(shí)時性的交互處理，如果通過互聯(lián)網(wǎng)或云計(jì)算來做出處理和決定，就不能滿足很多實(shí)時性的應(yīng)用;更重要的是能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模的擴(kuò)展性。物聯(lián)網(wǎng)一定是分布式的系統(tǒng)，局部空間內(nèi)的高度動態(tài)自治管理才有利于擴(kuò)展性。

智能化的前端具有存儲、計(jì)算和通信能力，能在局部場景空間內(nèi)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(yīng)，具有高度的動態(tài)自治性。海計(jì)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(wǎng)系統(tǒng)，就如同海水滴形成大海一樣。

本文題目：萬物互聯(lián)時代，物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算、海計(jì)算之間存在什么樣的關(guān)系？
URL網(wǎng)址：http://jinyejixie.com/article42/segec.html

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