夏志杰

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢），武漢，430074

導(dǎo)語 2017年連入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)量首次超過全球人口數(shù)量，人類社會從此進入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代將是一個人與人、人與機器、機器與機器全面互聯(lián)的社會。以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代為代表的信息革命將像工業(yè)革命一樣，帶來人類社會生產(chǎn)力的又一次飛速提高。由機械工業(yè)出版社于2018年出版的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：體系與技術(shù)》一書介紹了互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷史，定義了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)，描述了互聯(lián)網(wǎng)的4大關(guān)鍵技術(shù)，討論了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代的挑戰(zhàn)與發(fā)展。本文概述了該書的主要論點。

1 互聯(lián)網(wǎng)的前世今生

從20世紀(jì)60年代開始發(fā)展起來的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過計算機網(wǎng)絡(luò)，將全球的計算設(shè)備連接起來。通過計算機網(wǎng)絡(luò)，信息可以在非?？斓臅r間內(nèi)傳遞到全球的任何一個角落，從而使得人類的交流不再受到空間的限制。20世紀(jì)90年代互聯(lián)網(wǎng)的普及與應(yīng)用，標(biāo)志著人類社會正式從工業(yè)社會進入信息社會。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與普及，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)逐步成為人們生活中的一個不可缺少的部分。

1.1 互聯(lián)網(wǎng)的起源與關(guān)鍵技術(shù)突破

最初關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)的概念是麻省理工學(xué)院李克里德在《人機共生》和《以計算機為通訊工具》的論文中提出來的。英國國家物理實驗室唐納德·戴維斯、蘭德公司保羅·巴蘭和麻省理工學(xué)院倫納德·克蘭羅克各自創(chuàng)立了分組交換理論，解決了計算機網(wǎng)絡(luò)信息的傳遞方法。

人類在1965年第一次將兩臺計算機遠(yuǎn)程連接起來。羅倫斯·羅伯茨和托馬斯·梅里爾一起把位于麻省的TX-2計算機用一條低速撥號電話線連接到加利福尼亞的Q-32計算機。這個實驗表明計算機可以很好地一起工作、運行程序并在必要時從遠(yuǎn)程機器上檢索數(shù)據(jù)。1968年，羅倫斯·羅伯茨提交了研究報告《資源共享的計算機網(wǎng)絡(luò)》，其中著力闡述的就是讓“阿帕”的電腦達(dá)到互相連接，從而使大家分享彼此的研究成果。根據(jù)這份報告組建的國防部“高級研究計劃網(wǎng)”就是著名的“阿帕網(wǎng)”。

為了連接不同系統(tǒng)的大型計算機，為數(shù)據(jù)傳輸提供路由功能，科學(xué)家在計算機網(wǎng)絡(luò)連接線和大型計算機之間插入一種被稱為“接口信息處理機”的設(shè)備來專門負(fù)責(zé)處理網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)傳輸。接口信息處理機解決了不同操作系統(tǒng)的計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸問題。1969年8月，接口信息處理機由BBN公司的弗蘭克·哈特領(lǐng)導(dǎo)的一個小組在增強版的Honeywell DDP-516計算機上開發(fā)成功。1969年9月在加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校安裝了首臺接口信息處理機，并與計算機主機連接起來。1969年10月，第二臺接口信息處理機在斯坦福研究所安裝。兩臺接口信息處理機通過一條50 kbit/s的鏈路將加州大學(xué)洛杉磯分校和斯坦福研究所的大型計算機相連接，通過分組交換原理，成功地交換了人類歷史上的第一個數(shù)據(jù)包“LO”。1972年10月，在華盛頓希爾頓酒店召開的國際計算機通信大會上，阿帕網(wǎng)進行了首次公開演示。大約40臺不同種類和型號的終端連到一個終端接口處理器，后者又通過兩條50 kbit/s的線路接入阿帕網(wǎng)。與會者受邀上前使用運行在全國各地的計算機上的各種各樣的程序。這向計算機和通信產(chǎn)業(yè)界展示了分組交換網(wǎng)絡(luò)的可行性，并使很多人確信一個新的產(chǎn)業(yè)即將產(chǎn)生。ARPANET從此開始建立并運行起來，并不斷有新的計算機主機被添加到阿帕網(wǎng)中。

巴博·卡恩于1972年提出了開放式架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)想。1973年9月卡恩與溫特·瑟夫發(fā)布了傳輸控制協(xié)議TCP，其中網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的不同通過使用一個公用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議而隱藏起來，并且可靠性由主機保證而不是像阿帕網(wǎng)由網(wǎng)絡(luò)保證。由于網(wǎng)絡(luò)的作用減小到最小的程度，就有可能將不同的網(wǎng)絡(luò)連接到一起。喬恩·珀思泰1977年8月對TCP協(xié)議進行了改進，他建議把TCP的逐跳功能部分轉(zhuǎn)為一個單獨的協(xié)議，稱為互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。而后瑟夫和珀思泰撰寫了分割TCP的規(guī)范，這導(dǎo)致最初的TCP重組為兩個協(xié)議，簡單的IP只針對單個數(shù)據(jù)包的尋址和轉(zhuǎn)發(fā)，而獨立的TCP關(guān)注服務(wù)功能，例如流量控制和丟失數(shù)據(jù)包的恢復(fù)。1980年美國國防部采用TCP/IP作為組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，并在1983年1月1日把ARPANET遷移到TCP/IP。從此，TCP/IP就成為互聯(lián)網(wǎng)通信的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

分組交換協(xié)議、接口信息處理機與TCP/IP協(xié)議是計算機網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的三個主要技術(shù)突破。通過阿帕網(wǎng)的建設(shè)，互聯(lián)網(wǎng)的先賢們解決了互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的技術(shù)難題，積累了互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)驗。

1.2 學(xué)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)時代（1970年～1990年）

當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)的開拓者通過ARPANET的建設(shè)解決了計算機網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)難題，提出了分組交換協(xié)議、接口信息處理機與TCP/IP協(xié)議后，在美國和歐洲，許多計算機的網(wǎng)絡(luò)被建設(shè)并互聯(lián)起來。其中最重要且最具深遠(yuǎn)影響的是1985年由美國國家科學(xué)基金會（National Science Foundation）建立的NSFNET。它開始時以56 kbit/s的鏈路將五個超級計算機站點互聯(lián)起來，1988年鏈路升級到了T1，1990年又升級到了T3。NSFNET連接很快遍布了美國全國的大學(xué)和企業(yè)。

互聯(lián)網(wǎng)開始時是為大學(xué)和研究部門的研究者設(shè)計和建立的。因為NSFNET主干網(wǎng)規(guī)定所有連接到其上的網(wǎng)絡(luò)只支持研究和教育的用途，我們把這個互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的黎明時代稱為“學(xué)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)”時代。在“學(xué)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)”時代，互聯(lián)網(wǎng)上的主要應(yīng)用包括：①電子郵件；②遠(yuǎn)程登錄（Telnet）；③文件傳輸（FTP）。

互聯(lián)網(wǎng)的一個關(guān)鍵理念是，它不是只為一個應(yīng)用程序設(shè)計的，而是作為通用的基礎(chǔ)設(shè)施，可以在其上孕育新的應(yīng)用程序。TCP和IP所提供服務(wù)的通用、開放的特點使這一理念變成現(xiàn)實。

學(xué)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)時代為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)將計算機連接起來。信息可以通過互聯(lián)網(wǎng)在瞬間傳遞到地球的另一端，用戶可以遠(yuǎn)程登陸地球另一端的計算機。學(xué)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)時代互聯(lián)網(wǎng)的主要特征為：①通過互聯(lián)網(wǎng)，計算機被互相連接起來；②信息傳遞打破了時間與空間的限制，可以在相連的網(wǎng)絡(luò)里，從地球一端瞬間傳遞到另一端；③互聯(lián)網(wǎng)上只有文字，沒有圖形頁面，必須輸入命令才能使用；④互聯(lián)網(wǎng)被用于研究和教育，禁止用于商業(yè)用途；⑤互聯(lián)網(wǎng)是一個供科學(xué)家和工程師使用的工具，使用人員比較少。

1.3 大眾互聯(lián)網(wǎng)時代（1991年～2016年）

20世紀(jì)90年代初的兩項技術(shù)突破改變了互聯(lián)網(wǎng)只是科學(xué)家和工程師使用的工具的狀況，使得互聯(lián)網(wǎng)走出象牙塔，走進普通百姓的家中?；ヂ?lián)網(wǎng)也開始進入人人連接的大眾互聯(lián)網(wǎng)時代。

（1）HTTP協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。1990年12月25日蒂姆·伯納斯-李在歐洲核子研究組織成功利用互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了HTTP客戶端與服務(wù)器的第一次通信。HTTP協(xié)議的使用，使得信息的組織發(fā)生了革命性的變化。網(wǎng)頁取代文件成為信息組織的基本單元。網(wǎng)頁上的重要內(nèi)容通過超文本鏈接而相互連接起來，使得知識的組織從樹形結(jié)構(gòu)變?yōu)槠叫薪Y(jié)構(gòu)，從此改變了人們獲取信息與知識的方式。

（2）網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。伯納斯-李使用HTTP協(xié)議創(chuàng)建萬維網(wǎng)并設(shè)計制作出世界上第一個網(wǎng)頁瀏覽器，稱為WorldWideWeb。同時，他也設(shè)計了世界上第一個網(wǎng)頁服務(wù)器，稱為CERN httpd，創(chuàng)建了世界上的第一個網(wǎng)站Info.cern.ch。真正使得網(wǎng)絡(luò)瀏覽器廣為使用的是1993年由馬克·安居森發(fā)布的Mosaic以及其后由其領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)的網(wǎng)景瀏覽器（Netscape Navigator）。Mosaic是互聯(lián)網(wǎng)歷史上第一個獲普遍使用和能夠顯示圖片的網(wǎng)頁瀏覽器。網(wǎng)頁瀏覽器的產(chǎn)生，改變了人們連接互聯(lián)網(wǎng)的方式。人們不再需要記憶長串的數(shù)字和復(fù)雜的命令，而是可以通過使用統(tǒng)一的瀏覽器進入網(wǎng)站，從網(wǎng)頁上點擊鏈接而獲取信息。Mosaic和網(wǎng)景瀏覽器的普遍使用，使得互聯(lián)網(wǎng)走下象牙塔，成為普通大眾生活中不可或缺的工具。

盡管互聯(lián)網(wǎng)開始是為學(xué)術(shù)用途而設(shè)計的，商業(yè)網(wǎng)絡(luò)被拒絕接入全美范圍的網(wǎng)絡(luò)，人們一直關(guān)注如何使用商業(yè)的力量來促進互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。1992年，NSF修改了NSFNET的接入原則，允許商業(yè)機構(gòu)在“間接有利于研究和教育”的條件下接入NSFNET。從此大量商業(yè)性網(wǎng)絡(luò)開始接入NSFNET的主干網(wǎng)。1993年，NSF提出通過網(wǎng)絡(luò)接入點的多主干網(wǎng)結(jié)構(gòu)而不是以前的中央主干網(wǎng)結(jié)構(gòu)。從此商用主干網(wǎng)之間可以相互連接，形成了新型的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，大量的商業(yè)應(yīng)用也隨之產(chǎn)生。

大眾互聯(lián)網(wǎng)時代的主要應(yīng)用包括：門戶網(wǎng)站、資訊搜索、網(wǎng)絡(luò)社交、電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)游戲、網(wǎng)絡(luò)教育。大眾互聯(lián)網(wǎng)時代與學(xué)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)時代的一個主要區(qū)別在于，互聯(lián)網(wǎng)走入了大眾的生活，成為人們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€重要組成部分。由于智能手機等移動終端的發(fā)展，人們通過互聯(lián)網(wǎng)可以保持隨時隨地的連接。截止2016年，全球互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)超30億，中國高達(dá)6.68億。

在大眾互聯(lián)網(wǎng)時代，互聯(lián)網(wǎng)的主要特征是：①人與人通過互聯(lián)網(wǎng)被連接起來，人與人的交流打破了時間與空間的限制；②知識可以非常便捷地被獲取，需要哪些知識有時比知識本身變得更為重要；③社會開始去中心化，每個人都可以成為資訊的發(fā)布者；④消費者與提供商更直接聯(lián)系，中間環(huán)節(jié)被去除，交易成本降低，交易更加便捷。

1.4 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代（2017年至今）

據(jù)市場研究公司Gartner預(yù)計，2017年連入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)量將達(dá)到84億，首次超過全球人口數(shù)量。這標(biāo)志著互聯(lián)網(wǎng)將主要用來連接智能物體，使得2017年將被記載為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的元年。據(jù)Intel預(yù)測，到2020年全世界將會有超過500億臺設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)并實現(xiàn)互相連接。預(yù)計在不久的將來，所有的智能物體將會被接入互聯(lián)網(wǎng)，將會形成一個人與人、人與機器、機器與機器全面互聯(lián)的社會。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代的特點是：通過互聯(lián)網(wǎng)連接人與智能物體；通過應(yīng)用物體感知技術(shù)獲取智能物體的工業(yè)數(shù)據(jù)；通過互聯(lián)網(wǎng)將工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺；通過平臺上的大數(shù)據(jù)分析工具對工業(yè)數(shù)據(jù)進行分析，獲取工業(yè)智能，并將工業(yè)智能反饋到智能物體的設(shè)計、制造、和使用中；通過工業(yè)智能，提高生產(chǎn)效率。以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代為代表的信息革命將像工業(yè)革命一樣，帶來人類社會生產(chǎn)力的又一次飛速提高。

互聯(lián)網(wǎng)是自瓦特發(fā)明通用蒸汽機以來對人類社會影響最大的一項技術(shù)突破。如果用一個詞來概括互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)，那就是“連接”?；ヂ?lián)網(wǎng)在過去十幾年的時間里產(chǎn)生的天翻地覆的影響力就是因為互聯(lián)網(wǎng)更高的連接效率和連接了更多的人、財、物，進而讓整個世界的商業(yè)規(guī)則都發(fā)生了轉(zhuǎn)變。在大眾互聯(lián)網(wǎng)時代，百度連接了人與信息，騰訊連接了人與人，阿里巴巴連接了人與商品，這也是它們被稱為中國互聯(lián)網(wǎng)“BAT”三巨頭、市值和產(chǎn)業(yè)控制力遙遙領(lǐng)先的核心原因。互相連接的網(wǎng)絡(luò)的效益與其節(jié)點數(shù)目不是成線性關(guān)系，而是成指數(shù)型關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)越大，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點越多，網(wǎng)絡(luò)的價值就越大。這個由多個網(wǎng)絡(luò)連接起來的互聯(lián)網(wǎng)具有平等、開放、互動、即時、共享等特點。

2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)

當(dāng)人類進入工業(yè)社會時，其主要標(biāo)志是能源被大量使用。當(dāng)人類進入信息社會時，其主要標(biāo)志是數(shù)據(jù)及其攜帶的信息被大量利用。

2.1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的定義

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個通過互聯(lián)網(wǎng)將全球工業(yè)系統(tǒng)中的智能物體、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺與人相連接的系統(tǒng)，通過工業(yè)系統(tǒng)中智能物體的全面互聯(lián)，獲取智能物體的工業(yè)數(shù)據(jù)，通過對工業(yè)數(shù)據(jù)的分析，獲取機器智能，以改善智能物體的設(shè)計、制造與使用，提高工業(yè)生產(chǎn)力。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)包括5個部分：①全面互聯(lián)的工業(yè)系統(tǒng)中大量的智能物體；②具有知識的工作人員；③互聯(lián)網(wǎng)；④工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺；⑤工業(yè)數(shù)據(jù)的分析工具。

這里的智能物體指具有通信能力、可以連接到互聯(lián)網(wǎng)的物理世界中的物體和動物，包括計算機、智能手機、網(wǎng)絡(luò)攝像機、智慧灰塵、具有通信功能的各類機器、傳感器等。智能物體具有下列特征：①具有通信能力，可以連接到互聯(lián)網(wǎng)；②具有唯一標(biāo)識；③能獲取關(guān)于自身、其他物體或環(huán)境的感知數(shù)據(jù)并能將其傳送到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是實現(xiàn)智能物體全面互聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)，關(guān)鍵是通過感知技術(shù)獲得的大量工業(yè)數(shù)據(jù)，前提是強大的計算與存儲能力，核心是對工業(yè)大數(shù)據(jù)的分析，結(jié)果是通過分析獲得的新的機器智能，并用以改善智能物體的設(shè)計、制造與使用，提高工業(yè)效率。

2.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展建立在最近幾十年發(fā)展起來的物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的基礎(chǔ)之上。

物聯(lián)網(wǎng)是由MIT Auto-ID中心Ashton教授于1999年在研究RFID時最早提出來的。2005年國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布的物聯(lián)網(wǎng)報告中，對物聯(lián)網(wǎng)的定義和范圍進行了拓展：通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的核心是感知。

互聯(lián)網(wǎng)是一個網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)，它由全球范圍內(nèi)幾百萬個私人的、學(xué)術(shù)界的、企業(yè)的和政府的網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成，通過電子、無線和光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等一系列廣泛的技術(shù)聯(lián)系在一起。這些網(wǎng)絡(luò)以TCP/IP協(xié)議族相連，鏈接全世界幾十億個設(shè)備，形成了互相連接的巨大網(wǎng)絡(luò)。互聯(lián)網(wǎng)的核心是連接。

云計算是最近10多年來發(fā)展起來的新的計算技術(shù)。它的核心在于通過網(wǎng)絡(luò)把多個成本相對較低的普通計算機服務(wù)器整合成一個具有強大計算能力的系統(tǒng)，并借助SaaS、PaaS、IaaS、MSP等先進的商業(yè)模式把這強大的計算能力按照用戶變化的需求以可伸縮的方式分布到終端用戶手中。云計算使得存儲和計算能力變成了一種基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，人們可以購買存儲和計算能力，按照實際使用量付費。

現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于大數(shù)據(jù)分析的機器學(xué)習(xí)方法從20世紀(jì)70年代開始起步，在80、90年代得到緩慢但穩(wěn)步的發(fā)展。進入21世紀(jì)后，由于互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，使得可用的數(shù)據(jù)量劇增，機器學(xué)習(xí)方法的優(yōu)勢越來越明顯，最終完成了從量變到質(zhì)變的飛躍。由于數(shù)據(jù)量的增加，計算機如今已經(jīng)解決了很多需要類似人類智能才能完成的事情。

2.3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)模型

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將所有智能物體接入互聯(lián)網(wǎng)，通過互聯(lián)網(wǎng)連接起來。運用物體感知技術(shù)，采集智能物體的標(biāo)識、位置、狀態(tài)、場景數(shù)據(jù)，通過互聯(lián)網(wǎng)快速傳輸?shù)焦I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。利用云計算技術(shù)提供的低成本的龐大計算能力，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺上的大數(shù)據(jù)分析工具對采集到的智能物體的海量工業(yè)數(shù)據(jù)進行分析，獲取工業(yè)智能，并將其反饋到智能物體的設(shè)計、制造、使用中，達(dá)到提高工業(yè)生產(chǎn)率的結(jié)果，從而實現(xiàn)提高人類社會生產(chǎn)力、改善人類生活的目的。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包括4個部分：感知識別層、網(wǎng)絡(luò)連接層、平臺匯聚層、數(shù)據(jù)分析層，見圖1。

圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

感知識別層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)層。感知層是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官，用于識別物體、采集信息。感知層解決的是人類世界和物理世界的數(shù)據(jù)獲取問題，它通過物體感知技術(shù)，采集智能物體的標(biāo)識、位置、狀態(tài)、場景等工業(yè)數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)連接層解決的是智能物體的接入和感知識別層獲得數(shù)據(jù)的傳輸問題。網(wǎng)絡(luò)連接層是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)，用于將各類智能物體通過有線或無線方式接入互聯(lián)網(wǎng)，并將感知識別層獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的四層模型中，網(wǎng)絡(luò)連接層接駁感知識別層和平臺層，起到傳輸管道的作用。

平臺匯聚層匯聚工業(yè)數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)存儲服務(wù)和供數(shù)據(jù)分析的計算能力。平臺匯聚層是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的大腦，用于接受并存儲從感受認(rèn)知層獲取的工業(yè)數(shù)據(jù)，同時集聚大量的計算機服務(wù)器，提供強大的計算能力。

數(shù)據(jù)分析層提供各類智能物體工業(yè)數(shù)據(jù)的分析工具。數(shù)據(jù)分析層利用平臺層提供的強大的低成本的計算能力，對感知識別層獲得的海量數(shù)據(jù)進行分析，從中獲得機器智能，并反饋到設(shè)計、制造、使用的工業(yè)過程中，達(dá)到提高效率、提高生產(chǎn)力的目的。數(shù)據(jù)分析層是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心。

數(shù)據(jù)分析層各類數(shù)據(jù)分析工具主要采用機器學(xué)習(xí)的方法，對感知識別層獲得的海量數(shù)據(jù)進行分析，獲得機器智能。主要解決3類問題：

（1）預(yù)測。通過把機器學(xué)習(xí)算法運用到海量的數(shù)據(jù)上來預(yù)測事情發(fā)生的可能性。在工業(yè)上，機器智能可以用來預(yù)測機器的工作情況，在機器出現(xiàn)故障征兆時發(fā)出預(yù)警，從而可以在故障發(fā)生前消除故障因素，避免故障的發(fā)生。

（2）分析。機器智能的一個重要應(yīng)用是其提供的分析能力。對于許多工業(yè)上的復(fù)雜問題，人類目前還無法對其構(gòu)造模型。通過使用大數(shù)據(jù)分析方法，可以幫助我們對復(fù)雜問題進行分析，找到問題的解決方案。

（3）反饋。機器智能的反饋是將通過工業(yè)大數(shù)據(jù)分析獲得的結(jié)果反饋到產(chǎn)品的設(shè)計中，從而改進下一代的產(chǎn)品設(shè)計。

2.4 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

自2012年美國通用電氣公司提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的白皮書后，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展得到了各國政府和許多企業(yè)的重視。2014年美國成立了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟”，2016年我國也成立了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”，積極推動了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

3 物體感知技術(shù)

物體感知技術(shù)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。通過物體感知技術(shù)，人們可以采集智能物體的身份標(biāo)識、位置、狀態(tài)、場景等工業(yè)數(shù)據(jù)。大量的工業(yè)數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)傳送到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，經(jīng)過平臺的大數(shù)據(jù)分析工具，可以獲取知識，產(chǎn)生機器智能，并反饋到工業(yè)系統(tǒng)中，提高生產(chǎn)效率。近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究與發(fā)展，在物體的感知技術(shù)上取得了長足的進步。使用物體感知技術(shù)對智能物體主要采集4類工業(yè)數(shù)據(jù)，即物體的標(biāo)識、狀態(tài)、場景、位置。相對應(yīng)的感知技術(shù)包括物體標(biāo)識技術(shù)、狀態(tài)獲取技術(shù)、場景記錄技術(shù)和位置定位技術(shù)。

3.1 物體標(biāo)識技術(shù)

物體標(biāo)識主要用來給每一個物體確定一個唯一的編號，并通過一個便捷的方法來識別該編號，就像人的身份證一樣，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，每個智能物體都會有一個自己的唯一標(biāo)識，通過這個標(biāo)識，可以追蹤其制造、銷售、使用的全生命周期信息。常用的物體標(biāo)識技術(shù)包括條形碼、二維碼、RFID等技術(shù)。

條形碼是人類歷史上第一個大規(guī)模使用的物體標(biāo)識技術(shù)。目前世界上通用的條形碼分為在美國和加拿大通用的UPC和在其他地方廣泛使用的EAN。條形碼技術(shù)具有以下幾方面的優(yōu)點：①輸入速度快，通過使用條形碼掃描器，可以實現(xiàn)即時數(shù)據(jù)輸入；②可靠性高，采用條形碼技術(shù)誤碼率低于百萬分之一；③普及率高，條形碼掃描器已在全世界的超市中普及。

條形碼技術(shù)的主要缺點包括：①數(shù)據(jù)容量較?。?0個字符左右，只能包含字母和數(shù)字）；②條形碼尺寸相對較大（空間利用率較低）；③條形碼遭到損壞后不能閱讀。

因為條形碼所能表示的信息比較少，只有4～5位數(shù)字表示商品代碼，因此條形碼只能表示商品種類，而不能作為單個商品的標(biāo)識，不能作為智能物體的身份標(biāo)識。

為了解決條形碼所能表示的信息比較少的問題，在一維條碼的基礎(chǔ)上擴展出另一維具有可讀性的條碼，也稱為二維碼。二維碼使用黑白矩形圖案表示二進制數(shù)據(jù)，其長度、寬度均記載著數(shù)據(jù)。二維碼具有條碼技術(shù)的一些共性：每種碼制有其特定的字符集；每個字符占有一定的寬度。二維碼有一維條碼沒有的“定位點”和“容錯機制”。容錯機制使得即使沒有辨識到全部條碼或條碼有污損時，也可以正確地還原條碼上的信息。二維碼還具有對不同行的信息自動識別及處理圖形旋轉(zhuǎn)變化等特點。

漢信碼是我國擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新型二維碼，是中國物品編碼中心承擔(dān)的國家“十五”重大科技專項——《二維碼新碼制開發(fā)與關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究》的研發(fā)成果。中國國家標(biāo)準(zhǔn)《漢信碼》于2005年12月完成國家標(biāo)準(zhǔn)制定工作，2007年8月23日《漢信碼》國家標(biāo)準(zhǔn)正式頒布，并于2008年2月1日正式實施?！稘h信碼》國家標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)號為GB/T 21049－2007。

因為二維碼的信息容量大，二維碼可以為全世界所有智能物體提供單一標(biāo)識，可以作為智能物體的身份證。二維碼也可以提供商品的網(wǎng)頁鏈接。智能手機的廣泛應(yīng)用大大促進了二維碼的普及。通過手機的二維碼掃描功能，可以快速獲取二維碼中存儲的信息。

射頻識別RFID技術(shù)是一種通過無線電信號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需在識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機械或光學(xué)接觸的通信技術(shù)。

射頻識別系統(tǒng)包括RFID標(biāo)簽、閱讀器和數(shù)據(jù)管理三個部分。射頻辨識系統(tǒng)將標(biāo)簽附著在要辨識的物體上。射頻識別閱讀器發(fā)出一個加密的無線信號來詢問標(biāo)簽。標(biāo)簽收到信號后用它本身的串行號和其他信息來回應(yīng)它。閱讀器非接觸地讀取RFID標(biāo)簽的信息，并通過網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)連接，從而完成對電子標(biāo)簽信息的獲取、解碼、識別和數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)信息的存儲和管理，并可以對標(biāo)簽進行讀寫控制。

RFID是一項易于操控，簡單實用且特別適合用于自動化控制的靈活性應(yīng)用技術(shù)，可自由工作在各種惡劣環(huán)境下：短距離射頻產(chǎn)品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境；長距射頻產(chǎn)品多用于交通上，識別距離可達(dá)幾十米，如自動收費或識別車輛身份等。

3.2 狀態(tài)獲取技術(shù)

狀態(tài)獲取技術(shù)指通過開發(fā)和運用傳感器，獲取物體物理狀態(tài)的技術(shù)。機器的物理狀態(tài)數(shù)據(jù)是工業(yè)大數(shù)據(jù)里非常重要的數(shù)據(jù)，通過對物理狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析可以了解機器的工作狀態(tài)，預(yù)測機器未來的工作性能。

傳感器是能感受被測物理量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。傳感器通常把物體狀態(tài)物理量（如速度、加速度、壓力、溫度、濕度、流量）轉(zhuǎn)換成易于測量、傳輸、處理的電學(xué)量（如電壓、電流、電容）。傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、測量電路組成，有時還包括輔助電源。根據(jù)傳感器的工作原理，可將其分為物理傳感器、化學(xué)傳感器、生物傳感器三大類。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，大量的傳感器會被使用到物體中。這些傳感器會使得人類更清楚地了解智能物體的狀態(tài)信息。

3.3 場景記錄技術(shù)

場景記錄技術(shù)指通過成像方法來記錄場景的技術(shù)。圖像是記錄場景的最佳辦法，圖像包含非常豐富的信息，遠(yuǎn)非文字描述可比。

常用的光電傳感器包括CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器。目前CCD在影像品質(zhì)等各方面均優(yōu)于CMOS，但CMOS具有低成本、低耗電以及高整合度的特性。新一代的CCD以降低耗電量作為改進目標(biāo)，以期進入照相手機的移動通信市場。CMOS系列，則開始朝向大尺寸面積與高速影像處理晶片統(tǒng)合，藉由后續(xù)的影像處理修正噪點以及畫質(zhì)表現(xiàn)。目前CMOS圖像傳感器主要應(yīng)用于小尺寸、低價格、攝像質(zhì)量無過高要求的場合，如保安用小型、微型相機、手機、計算機網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)、無線手持式視頻會議系統(tǒng)、條形碼掃描器、傳真機、玩具、生物顯微計數(shù)、某些車用攝像系統(tǒng)等大量商用領(lǐng)域。隨著制造技術(shù)不斷地更新，CMOS圖像傳感器的影像品質(zhì)不斷提高。有人預(yù)測，CMOS圖像傳感器可能將在未來3～5年內(nèi)代替CCD圖像傳感器而成為市場主流圖像傳感器產(chǎn)品。

數(shù)碼相機是一種利用電子傳感器把光學(xué)影像轉(zhuǎn)換成電子數(shù)據(jù)的照相機，它集成了影像信息的轉(zhuǎn)換、存儲和傳輸?shù)炔考?，具有?shù)字化存取模式，與電腦交互處理和實時拍攝等特點。光線通過鏡頭或者鏡頭組進入相機，通過數(shù)碼相機成像元件轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，數(shù)字信號通過影像運算芯片儲存在存儲設(shè)備中。數(shù)碼相機的成像元件是CCD圖像傳感器或CMOS傳感器。數(shù)碼相機的大規(guī)模普及尤其是智能手機將數(shù)碼相機的功能結(jié)合進手機的設(shè)計后，拍照和視頻成為了人們記錄場景的最有效的方法。人們不但將場景記錄下來，而且還通過社交軟件與他人分享。大量的分享的圖片和視頻為場景的大數(shù)據(jù)分析提供了豐盛的原料。

網(wǎng)絡(luò)攝像機由網(wǎng)絡(luò)編碼模塊和光學(xué)成像模塊組合而成。光學(xué)成像模塊把光學(xué)圖象信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺员阌诖鎯騻鬏?。?dāng)我們拍攝一個物體時，此物體上反射的光被攝像機鏡頭收集，使其聚焦在攝像器件的受光面上，再通過CCD或CMOS圖像傳感器把光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽吹玫搅恕耙曨l信號”。光電信號很微弱，需通過預(yù)放電路進行放大，再經(jīng)過各種電路進行處理和調(diào)整，最后得到標(biāo)準(zhǔn)信號。網(wǎng)絡(luò)編碼模塊將光學(xué)成像模塊采集到的模擬視頻信號編碼壓縮成數(shù)字信號，從而可以直接接入網(wǎng)絡(luò)交換及路由設(shè)備。

3.4 位置定位技術(shù)

位置定位技術(shù)指獲取和記載物體位置的技術(shù)。位置包含了和物體有關(guān)的坐標(biāo)。坐標(biāo)可以是二維或三維的，通常包含了物體所在位置的經(jīng)度和緯度的有關(guān)信息。

物體在室外空曠環(huán)境下的位置獲取通常采用衛(wèi)星定位，其基本原理是測量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機的具體位置。要達(dá)到這一目的，衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時鐘所記錄的時間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過記錄衛(wèi)星信號傳播到用戶所經(jīng)歷的時間，再將其乘以光速得到。常用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為美國的GPS系統(tǒng)和我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

衛(wèi)星定位技術(shù)較好地解決了物體在室外空曠環(huán)境下的位置獲取問題。但在如隧道、地下停車場、室內(nèi)等許多環(huán)境下，接受終端常常無法獲得充分的衛(wèi)星信號。而且衛(wèi)星定位的民間應(yīng)用的精度只能達(dá)到10米左右，對許多應(yīng)用場合這樣的精度無法達(dá)到要求。因此需要使用其他定位技術(shù)作為衛(wèi)星定位的輔助定位，解決衛(wèi)星信號到達(dá)地面時較弱、不能穿透建筑物和衛(wèi)星定位精度比較低的問題。常用的其他定位方法包括：WiFi定位、藍(lán)牙定位、RFID射頻識別定位、超寬帶定位、紅外線定位、超聲波定位、基站定位、ZigBee定位技術(shù)。

4 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生，使得人類信息的傳遞發(fā)生了革命性的改變。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代智能物體通過物體感知技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)可以在瞬間從地球的一端傳輸?shù)搅硪欢恕Ｗ罱鼛啄陙?，無線通信技術(shù)和光纖通信的發(fā)展大大提高了互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速度，為海量數(shù)據(jù)的傳輸提供了高速通道。人類在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)上的進步，使得人類可以將大量的工業(yè)數(shù)據(jù)快速地傳輸?shù)焦I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，為步入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代提供了數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕煌ㄒ馈?/p>

數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)包括兩個部分，一是在互聯(lián)網(wǎng)中將數(shù)據(jù)快速傳遞的技術(shù)，二是將智能物體接入互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)。

4.1 互聯(lián)網(wǎng)的基本原理

互聯(lián)網(wǎng)是多個計算機網(wǎng)絡(luò)相互連接而成的一個大型網(wǎng)絡(luò)，它們通過電子、無線和光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等一系列廣泛的技術(shù)聯(lián)系在一起。這些網(wǎng)絡(luò)以TCP/IP協(xié)議族相連，連接各種智能物體，形成了互相連接的巨大網(wǎng)絡(luò)。

按照美國聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)委員會的“互聯(lián)網(wǎng)定義”，互聯(lián)網(wǎng)是全球性的，互聯(lián)網(wǎng)上的每一臺主機都需要有“地址”，這些主機必須按照TCP/IP協(xié)議連接在一起。

1993年美國科學(xué)基金會將中央主干網(wǎng)結(jié)構(gòu)改為通過網(wǎng)絡(luò)接入點（NAP）的多主干網(wǎng)結(jié)構(gòu)，各個網(wǎng)絡(luò)之間可以通過網(wǎng)絡(luò)接入點而互相連接，互聯(lián)網(wǎng)逐步發(fā)展成為網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間所串連成的平等的龐大網(wǎng)絡(luò)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)接入點已被互聯(lián)網(wǎng)交換點（IXP）所取代，互聯(lián)網(wǎng)提供商（ISP）之間的網(wǎng)絡(luò)通過互聯(lián)網(wǎng)交換點而直接連接，從而可以提高速度、減少延遲、增加帶寬。目前世界上有上百個互聯(lián)網(wǎng)交換點，在每個互聯(lián)網(wǎng)交換點中，有多臺以太網(wǎng)交換機。

目前互聯(lián)網(wǎng)大致上可分為5個接入級：①互聯(lián)網(wǎng)交換點IXP；②國家主干網(wǎng)（主干ISP）；③地區(qū)互聯(lián)網(wǎng)提供商ISP；④本地互聯(lián)網(wǎng)提供商ISP；⑤校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)或PC機上網(wǎng)用戶。

通過各個局域網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)提供商、互聯(lián)網(wǎng)交換點、全世界的互聯(lián)網(wǎng)用戶可以互相連接。據(jù)估計，2016年底全世界互聯(lián)網(wǎng)用戶已達(dá)34億人。隨著大量智能設(shè)備的加入，這個數(shù)量會在近年內(nèi)迅速增加。

互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生得益于三大關(guān)鍵技術(shù)的突破，即分組交換技術(shù)、接口信息處理機與TCP/IP協(xié)議。

4.2 有線傳輸技術(shù)

智能物體接入互聯(lián)網(wǎng)通常采用有線或無線兩種方法。當(dāng)它們被接入互聯(lián)網(wǎng)后，數(shù)據(jù)的傳輸都采用有線的方式。這主要是由于有線傳輸受干擾小，傳輸速度快。

目前互聯(lián)網(wǎng)的傳輸設(shè)備平均每1～2年要全面升級一次，其骨干網(wǎng)的帶寬每6～9個月翻一番。傳輸技術(shù)的發(fā)展為互聯(lián)網(wǎng)提供了越來越大的數(shù)據(jù)通道，確保了互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展。

傳輸介質(zhì)是連接通信設(shè)備、為通信設(shè)備之間提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢硗ǖ?，是?shù)據(jù)傳輸?shù)膶嶋H載體。很多介質(zhì)都可以作為通信中使用的傳輸介質(zhì)，但這些介質(zhì)本身有不同的屬性，適用于不同的環(huán)境條件。在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中最常用的有線傳輸介質(zhì)為雙絞線和光纖。

雙絞線是由一對帶有絕緣層的銅線以螺旋的方式纏繞在一起構(gòu)成的，通常雙絞線電纜由一對或多對這樣的雙絞線對組成。絕緣材料使兩根線中的金屬導(dǎo)體不會因為互碰而導(dǎo)致電路短路。雙絞線通常用于傳輸平衡信號。與其他傳輸介質(zhì)相比，雙絞線在傳輸距離、信道寬度和數(shù)據(jù)傳輸速度等方面均受到一定限制，但價格較為低廉。通常計算機和其他互聯(lián)網(wǎng)終端與網(wǎng)絡(luò)的連接都使用雙絞線。

光纖通信是以光波作為信息載體、以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。光纖以其傳輸頻帶寬、抗干擾性高和信號衰減小的特點，成為互聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)的主要傳輸介質(zhì)。

在使用光纖傳遞信息時，在發(fā)送端首先要把傳送的數(shù)據(jù)變成電信號，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強度隨電信號的幅度（頻率）變化而變化，并通過光纖發(fā)送出去；在接收端，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原數(shù)據(jù)。

1991年Lucent公司發(fā)明的DWDM技術(shù)，利用單模光纖的帶寬以及低損耗的特性，采用多個波長作為載波，允許各載波信道在光纖內(nèi)同時傳輸，從而可以在現(xiàn)有的光纖骨干網(wǎng)上提高帶寬。目前的DWDM系統(tǒng)可提供16/20波或32/40波的單纖傳輸容量，最大可到160波，商業(yè)應(yīng)用速率可以達(dá)到3.2 Tbit/s。

互聯(lián)網(wǎng)是由一個個局域網(wǎng)連接而組成的，在局域網(wǎng)中通常采用以太網(wǎng)技術(shù)。目前以太網(wǎng)接口速率最快可以達(dá)到100 Gbit/s。支撐100G以太網(wǎng)接口的關(guān)鍵技術(shù)主要包含物理層（PHY）通道匯聚技術(shù)、多光纖通道及波分復(fù)用（WDM）技術(shù)，物理介質(zhì)相關(guān)（PMD）子層滿足100 Gbit/s帶寬，新的芯片技術(shù)支持到40nm工藝，這些技術(shù)為開發(fā)下一代高速接口提供了可能。

4.3 無線通信技術(shù)

無線通信技術(shù)在信號發(fā)射設(shè)備上通過調(diào)制將信息加載于無線電波之上。當(dāng)電波通過空間傳播到達(dá)收信端時，電波引起的電磁場變化又會在導(dǎo)體中產(chǎn)生電流，通過解調(diào)將信息從電流變化中提取出來，從而達(dá)到信息傳遞的目的。無線通信的終端部分使用電磁波作為傳輸媒質(zhì)，具有成本低、適應(yīng)性強、擴展性好、連接便捷等優(yōu)點。常見的無線傳輸技術(shù)為蜂窩移動通信技術(shù)和無線局域網(wǎng)技術(shù)。

早期的無線通信系統(tǒng)在其覆蓋區(qū)域中心設(shè)置大功率的發(fā)射機，采用高架天線把信號發(fā)送到整個半徑可達(dá)幾萬米的覆蓋地區(qū)。這種系統(tǒng)的主要缺陷是它同時能提供給用戶使用的信道數(shù)極為有限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的需要。

20世紀(jì)70年代由美國貝爾實驗室提出的蜂窩概念解決了這個問題。蜂窩系統(tǒng)把整個服務(wù)區(qū)域劃分成若干個六角形的小區(qū)，形成了形狀酷似蜂窩的結(jié)構(gòu)。許多小區(qū)像蜂窩一樣能布滿任意形狀的服務(wù)地區(qū)。蜂窩移動通信系統(tǒng)在每個小區(qū)設(shè)一個基站，各小區(qū)均用小功率的基站發(fā)射機進行覆蓋，每個基站只管理本小區(qū)范圍內(nèi)的移動臺。各個基站通過核心網(wǎng)的移動交換中心進行通信。蜂窩的概念大大提高了系統(tǒng)容量，解決了公用移動通信系統(tǒng)要求容量大與頻率資源有限的矛盾。

目前無線通信通常采用基于LTE的第四代移動通信技術(shù)（4G）。使用4G LTE，理論下行最大傳輸速率可達(dá)201 Mbit/s，除去信令開銷后大概為150 Mbit/s。根據(jù)實際組網(wǎng)以及終端能力限制，一般情況下用戶下行峰值速率為100 Mbit/s，上行峰值速率為50 Mbit/s。

第5代移動通信技術(shù)5G將在2020年左右全面啟用。5G技術(shù)將具有高速度、低時延、低功耗的特點。預(yù)計5G技術(shù)在傳輸速度上會得到大幅度的提高，理論峰值會達(dá)到20 Gbit/s。實際實施中，在低速移動下傳輸速率會達(dá)到10 Gbit/s，在高速移動下傳輸速率會達(dá)到1 Gbit/s。5G移動技術(shù)的全面推廣將實現(xiàn)智能物體與互聯(lián)網(wǎng)的全面連接。大幅度提高的傳輸速度使得大量的通過物體感知技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)可以迅速地被傳輸?shù)焦I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。大幅度降低的時延使得許多需要快速反應(yīng)的應(yīng)用如無人汽車、智慧交通等應(yīng)用可以通過無線通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。

2016年6月，3GPP組織（移動通信標(biāo)準(zhǔn)化團體）將NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議確定為物聯(lián)網(wǎng)通信的全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180kHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，能降低部署成本，實現(xiàn)平滑升級。NB-IoT是IoT領(lǐng)域一個新興的技術(shù)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)（LPWA）。NB-IoT支持待機時間長、對網(wǎng)絡(luò)連接要求較高的設(shè)備的高效連接。

無線局域網(wǎng)將無線通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，通過無線信道來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信，提供有線局域網(wǎng)的功能。通過局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的連接，無線局域網(wǎng)使得用戶獲得隨時、隨地、隨意的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。最新的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)802.11ac理論最高速率能達(dá)到6.93 Gbit/s，真正可以使用的數(shù)據(jù)速率為1.56 Gbit/s。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，絕大多數(shù)的智能物體將通過無線傳輸方式接入互聯(lián)網(wǎng)，其主要原因在于：有些智能物體本身在不斷改變位置，如智能手機、汽車、火車等；有些智能物體必須在野外工作，不方便通過有線連接，如布置在森林、海洋或農(nóng)田里的傳感器和設(shè)備；更多智能物體通過無線連接成本更低。根據(jù)智能物體的功能與應(yīng)用，它們將以不同的速率接入互聯(lián)網(wǎng)。不同的接入速率將使用不同的無線傳輸技術(shù)。

（1）低速率業(yè)務(wù)。絕大多數(shù)的傳感器和智能物體都屬于這一類。此類設(shè)備使用的頻次很低，傳送的數(shù)據(jù)少，但總數(shù)非常大。對于這類應(yīng)用，窄帶物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT技術(shù)由于其功耗低，可連接設(shè)備數(shù)高，覆蓋范圍廣，將成為這類業(yè)務(wù)的首選。

（2）高速率業(yè)務(wù)。例如移動手機、車載設(shè)備和移動監(jiān)控攝像頭，其業(yè)務(wù)特點要求實時的數(shù)據(jù)傳輸。這類應(yīng)用將主要使用4G、5G或WLAN技術(shù)。

（3）中等速率業(yè)務(wù)。這類應(yīng)用使用頻率高但傳送的數(shù)據(jù)量不太高，例如各類家用電器、許多傳送頻率比較高的傳感器等。這類應(yīng)用將主要使用GPRS、WLAN技術(shù)。

4.4 互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，一些固定而且需要高傳輸速率的智能物體（如機床、攝像頭、臺式計算機）將使用以太網(wǎng)接口連接到企業(yè)網(wǎng)，其他位置不固定（如手機、汽車或位置固定但對傳輸速率要求不高）的將通過無線通信方式接入企業(yè)網(wǎng)，如圖2所示。這些企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)會通過本地ISP、地區(qū)ISP連接到主干ISP，主干ISP之間通過互聯(lián)網(wǎng)交換點相連接。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，所有的智能物體都會通過類似的方式連接到互聯(lián)網(wǎng)，與其他的智能物體和使用智能終端的人相連。

圖2 互聯(lián)網(wǎng)連接示意圖

5 平臺構(gòu)造技術(shù)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的平臺匯聚層主要負(fù)責(zé)匯聚、存儲智能物體通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)暮Ａ繑?shù)據(jù)，提供計算能力對海量數(shù)據(jù)進行分析，并將分析所獲得的知識和機器智能反饋給智能物體和相關(guān)人員。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的構(gòu)造通常基于云計算技術(shù)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心部分，它為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供智能物體工業(yè)數(shù)據(jù)的存儲能力，提供對海量工業(yè)數(shù)據(jù)進行分析、獲得機器智能的計算能力。

5.1 計算機硬件技術(shù)的發(fā)展

1936年，阿蘭·圖靈提出了一種抽象的計算模型——圖靈機，提供了一個可以實施的數(shù)學(xué)模型，為人類研發(fā)計算機指明了道路。1945年馮·諾依曼起草了《關(guān)于EDVAC的報告草案》的長達(dá)101頁的報告，報告廣泛而具體地介紹了制造電子計算機和程序設(shè)計的新思想。馮·諾依曼解決了如何設(shè)計和制造計算機的問題，他提出的計算機體系結(jié)構(gòu)一直延續(xù)至今。1946年，世界上第一臺通用電子數(shù)字計算機ENIAC在美國誕生。自1946年至今的70多年里，計算機技術(shù)得到了飛速發(fā)展，經(jīng)過了電子管、晶體管、集成電路（IC）和超大規(guī)模集成電路（VLSI）四個階段。計算機的體積越來越小，功能越來越強，價格越來越低，應(yīng)用越來越廣泛。

大規(guī)模集成電路技術(shù)帶來了微處理器的進步，促成了個人計算機的誕生。最早獲得廣泛使用的個人計算機是美國蘋果公司1977年推出的蘋果Ⅱ型計算機。1981年8月12日IBM推出了IBM5150的首臺IBM PC，到1983年，IBM PC占領(lǐng)了個人計算機的主要市場。IBM在推出IBM5150的同時，附帶了技術(shù)參考手冊，公布了產(chǎn)品的技術(shù)細(xì)節(jié)，這使得一大批IBM兼容機被迅速推向市場，促進了個人計算機的普及。到2016年，全球個人計算機年銷量達(dá)到了2.69億臺。

集成電路是20世紀(jì)50年代后期發(fā)展起來的一種新型半導(dǎo)體器件，它經(jīng)過氧化、光刻、擴散、外延、蒸鋁等半導(dǎo)體制造工藝，把構(gòu)成具有一定功能的電路所需的半導(dǎo)體、電阻、電容等元件及它們之間的連接導(dǎo)線全部集成在一小塊硅片上，然后焊接封裝在一個管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)，組成一個整體。集成電路的規(guī)模生產(chǎn)能力、可靠性、電路設(shè)計的模塊化方法使得它迅速代替了離散晶體管。集成電路是微處理器、存儲器、控制器的核心，集成電路技術(shù)的發(fā)展帶動了計算機的發(fā)展。雖然設(shè)計開發(fā)一個復(fù)雜集成電路的成本非常高，但是當(dāng)分散到通常以百萬計的產(chǎn)品上時，每個集成電路的單位成本很低。

Intel的聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾在1975年提出：集成電路上可容納的晶體管數(shù)目約每隔24個月便會增加一倍。后來這個時間被他的同事修改為18個月，被稱為“摩爾定律”。摩爾定律指出，在相同面積的晶圓下生產(chǎn)同樣規(guī)格的IC，隨著制造技術(shù)的進步，每隔一年半，IC產(chǎn)出量就可增加一倍，換算為成本，即每隔一年半成本可降低一半，或同樣價格能買到的電腦性能，每隔18個月翻一倍。摩爾定律是簡單評估半導(dǎo)體技術(shù)進展的經(jīng)驗法則，半導(dǎo)體行業(yè)大致按照摩爾定律發(fā)展了半個多世紀(jì)。摩爾定律的實質(zhì)在于50年內(nèi)產(chǎn)生了8個數(shù)量級的進步。50年前1百萬元的計算能力與存儲資源現(xiàn)在只要花1分錢就可以獲得。硬件技術(shù)的快速發(fā)展與硬件成本的快速下降使得我們具有了搭建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、對海量工業(yè)數(shù)據(jù)進行分析的硬件基礎(chǔ)。

5.2 云計算

云計算是網(wǎng)格計算、分布式計算、并行計算、效用計算、網(wǎng)絡(luò)存儲、虛擬化、負(fù)載平衡等傳統(tǒng)計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物，它旨在通過網(wǎng)絡(luò)把多個成本相對較低的普通計算機服務(wù)器整合成一個具有強大計算能力的系統(tǒng)，并借助SaaS、PaaS、IaaS、MSP 等先進的商業(yè)模式把強大的計算能力按照用戶變化的需求以可伸縮的方式分布到終端用戶手中。云計算的出現(xiàn)可以改變企業(yè)IT的運作模式，未來大部分的企業(yè)將不再需要專門的IT部門。用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)向云計算平臺按照需要購買計算能力，按照實際使用量付費。

云計算具有虛擬化、高可靠性、按需服務(wù)、按使用計費、可伸縮資源能力、高性價比的特點。云計算平臺有3種商業(yè)模式：①軟件為服務(wù)SaaS；②平臺為服務(wù)PaaS；③設(shè)施為服務(wù)IaaS。

5.3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是一個用于匯聚并存儲智能物體的工業(yè)數(shù)據(jù)，對海量工業(yè)數(shù)據(jù)進行分析，獲得機器智能的計算平臺。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺通常采用云計算技術(shù)構(gòu)造，采用用戶按需使用，按計算能力的使用量付費的方式。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺通常采用IaaS或PaaS方式提供給數(shù)據(jù)分析類軟件公司，讓他們在平臺上開發(fā)各行業(yè)專用大數(shù)據(jù)分析工具。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺采用SaaS的方式提供給工業(yè)企業(yè)，為用戶提供工業(yè)數(shù)據(jù)的分析服務(wù)。

與常用的云計算平臺類似，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)造使用的主要技術(shù)包括虛擬化技術(shù)、海量存儲技術(shù)、并行處理、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、分布式資源管理技術(shù)、平臺系統(tǒng)管理技術(shù)。

5.4 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用示例

目前國內(nèi)外領(lǐng)先的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺包括GE的Predix平臺和西門子的MindSphere平臺。

Predix是GE推出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。Predix于2015年8月向所有用戶開放，可將各種工業(yè)資產(chǎn)設(shè)備和供應(yīng)商相互連接并接入云端。GE希望Predix成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)。Predix的一個先天優(yōu)勢是GE龐大的工業(yè)設(shè)備產(chǎn)品線，目前世界上有超過1萬億美元的GE生產(chǎn)的工業(yè)設(shè)備正在使用中，Predix試圖首先將這些設(shè)備接入Predix工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。源于GE對其生產(chǎn)產(chǎn)品的了解，Predix在飛機引擎的健康預(yù)測等領(lǐng)域取得了較好的效果。Predix平臺上目前已推出40多種應(yīng)用，可以應(yīng)用于航空、電力、醫(yī)療設(shè)備等行業(yè)。

西門子MindSphere平臺是西門子面向市場推出的與Predix相抗衡的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，可采集生產(chǎn)資產(chǎn)數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)用于價值增值分析；可實現(xiàn)諸如預(yù)防性維護、能源數(shù)據(jù)管理以及工廠資源優(yōu)化的功能。MindSphere的優(yōu)勢在于西門子是自動化和傳動設(shè)備領(lǐng)域的市場領(lǐng)導(dǎo)者，裝機數(shù)量龐大，因此，在向西門子產(chǎn)品線以及使用西門子控制設(shè)備和軟件的企業(yè)的推廣上具有優(yōu)勢。

6 數(shù)據(jù)分析技術(shù)

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，工業(yè)系統(tǒng)的智能物體會連入到互聯(lián)網(wǎng)，并通過互聯(lián)網(wǎng)連接到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。通過物體感知技術(shù)獲得的大量工業(yè)數(shù)據(jù)會通過互聯(lián)網(wǎng)迅速傳送到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。使用云計算技術(shù)建立的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為大數(shù)據(jù)分析提供了強大的計算能力。使用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺提供的計算能力，對海量工業(yè)數(shù)據(jù)進行分析，從中獲得機器智能并以此反饋到工業(yè)系統(tǒng)，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心。

6.1 數(shù)據(jù)、信息與知識

數(shù)據(jù)是可識別的、抽象的符號，信息是對世界、人或事物的描述，數(shù)據(jù)與信息是不同而又相關(guān)的概念。信息與數(shù)據(jù)既有聯(lián)系，又有區(qū)別。數(shù)據(jù)是信息的表現(xiàn)形式和載體，可以是符號、文字、數(shù)字、語音、圖像、視頻等。而信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，信息加載于數(shù)據(jù)之上，對數(shù)據(jù)作具有含義的解釋。數(shù)據(jù)和信息是不可分離的，信息依賴數(shù)據(jù)來表達(dá)，數(shù)據(jù)則具體表達(dá)信息。數(shù)據(jù)本身沒有意義，只有對數(shù)據(jù)進行分析，獲得其所承載的信息才有意義。

6.2 工業(yè)數(shù)據(jù)的特征

工業(yè)數(shù)據(jù)來源于工業(yè)系統(tǒng)中人和物的活動。從人的行動、交往到產(chǎn)品的設(shè)計、制造、銷售、使用與回收，這些活動其實一直在進行，只是以前缺乏感知技術(shù)去記錄，缺乏存儲手段去保存。當(dāng)然，更主要的原因是以前缺乏計算能力和計算方法去分析這些數(shù)據(jù)，從中獲取有用的價值。最近人類在感知技術(shù)、傳輸技術(shù)、平臺技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)上的突破，使得數(shù)據(jù)的價值越來越大，人們開始有意識地收集各類數(shù)據(jù)。

工業(yè)數(shù)據(jù)包括通過感知技術(shù)獲得的各類智能物體的標(biāo)識、狀態(tài)、位置和場景數(shù)據(jù)，可以分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。工業(yè)大數(shù)據(jù)的基本特征可以用4個V來表示：Volume（大體量），Variety（多樣性），Velocity（高速度），Value（高價值，低密度）。工業(yè)數(shù)據(jù)紛繁復(fù)雜、數(shù)量龐大，需要將其放入數(shù)據(jù)庫里，對其進行組織、存儲和管理。目前常用的數(shù)據(jù)庫有兩類：關(guān)系數(shù)據(jù)庫（SQL）和NoSQL數(shù)據(jù)庫。

6.3 工業(yè)大數(shù)據(jù)的處理技術(shù)

工業(yè)大數(shù)據(jù)由于其數(shù)量龐大，常常在PB級，而且要求快速獲得分析結(jié)果，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方法無法滿足大數(shù)據(jù)分析的要求，工業(yè)大數(shù)據(jù)的分析需要采用嶄新的分析技術(shù)。目前對大數(shù)據(jù)的處理大體分為3類：①靜態(tài)數(shù)據(jù)的批量處理；②在線數(shù)據(jù)的實時處理；③圖數(shù)據(jù)的綜合處理。

6.4 機器智能

工業(yè)大數(shù)據(jù)分析的目的是獲得機器智能。智能是指個體對客觀事物進行合理分析、判斷及有目的地行動和有效地處理周圍環(huán)境事宜的綜合能力。智能至少包括3個方面的能力：理解、分析、解決問題的能力；歸納推理能力和演繹推理能力；自適應(yīng)環(huán)境而生存發(fā)展的能力。

機器學(xué)習(xí)方法從20世紀(jì)70年代開始起步，在80、90年代得到緩慢但穩(wěn)步的發(fā)展。進入21世紀(jì)后，由于互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，使得可用的數(shù)據(jù)量劇增，機器學(xué)習(xí)方法的優(yōu)勢越來越明顯，最終完成了從量變到質(zhì)變的飛躍。由于數(shù)據(jù)量的增加，計算機如今已經(jīng)解決了很多需要類似人類智能才能做的事情。

與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析不同，在運用機器學(xué)習(xí)進行大數(shù)據(jù)分析時，需要遵循兩個原則：完備性原則和相關(guān)性原則。機器學(xué)習(xí)的方法可以歸納為兩大類：非監(jiān)督學(xué)習(xí)與監(jiān)督學(xué)習(xí)。

6.5 機器智能在工業(yè)中的應(yīng)用

通過工業(yè)大數(shù)據(jù)分析獲得的機器智能將成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代工業(yè)生產(chǎn)力提高的主要源泉。機器智能將會廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)與人民生活的方方面面。

機器智能的核心是預(yù)測。機器智能主要是把數(shù)學(xué)算法運用到海量的數(shù)據(jù)上以預(yù)測事情發(fā)生的可能性。在工業(yè)上，機器智能可以用來預(yù)測機器的工作情況，在機器出現(xiàn)故障征兆時發(fā)出預(yù)警，從而可以在故障發(fā)生前消除故障因素，避免故障的發(fā)生。

機器智能的一個重要應(yīng)用是其提供的分析能力。對于許多工業(yè)上的復(fù)雜問題，人類目前還無法對其構(gòu)造準(zhǔn)確模型，機器智能使用大數(shù)據(jù)，可以幫助我們對復(fù)雜問題進行分析，找到問題的解決方案。

機器智能的反饋是指通過工業(yè)大數(shù)據(jù)分析獲得的結(jié)果會被反饋到產(chǎn)品的設(shè)計中，從而可以改進下一代的產(chǎn)品設(shè)計。從使用過程中獲取反饋、改進產(chǎn)品設(shè)計是人類工匠幾千年一直遵循的原則，但只有在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，隨著感知技術(shù)的進步，人們才能獲得產(chǎn)品在制造、銷售、使用過程中的大量數(shù)據(jù)；隨著計算能力的大幅度提高，才能具有對產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析的能力。應(yīng)用機器智能的反饋，人類將能獲得滿足個性需要的產(chǎn)品和服務(wù)。

7 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代的挑戰(zhàn)與發(fā)展

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將互聯(lián)網(wǎng)延伸到工業(yè)領(lǐng)域，將工業(yè)系統(tǒng)的智能物體連入互聯(lián)網(wǎng)。通過對工業(yè)數(shù)據(jù)的分析，獲取機器智能，將能夠大大提高生產(chǎn)效率、提高工業(yè)生產(chǎn)力。在人類邁入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，獲得數(shù)據(jù)、信息所帶來的社會進步的同時，人類也同時面臨著這個新的時代帶來的挑戰(zhàn)。

7.1 思維模式的變革

在農(nóng)耕時代，人們主要依賴于經(jīng)驗思維，人們根據(jù)自身和傳承的經(jīng)驗，對事物和現(xiàn)象作出自己的假設(shè)和解釋。當(dāng)這些假設(shè)和解釋符合人們的實際觀測時，人們就把這些假設(shè)和解釋當(dāng)作知識代代遺傳下來。很多時候，人們的假設(shè)常常是錯誤的，但只要其解釋在一定范圍內(nèi)符合人們的觀測結(jié)果，人們往往一樣認(rèn)同這些假設(shè)，把它們作為知識。經(jīng)驗思維在過去幾千年的農(nóng)耕社會中為人們廣泛使用。

以牛頓三大運動定律為代表的理論是工業(yè)時代的基本定律，它對許多自然現(xiàn)象的完美解釋，使得人們認(rèn)為宇宙是完全被決定的，世界變化具有確定性，從而建立了工業(yè)社會的確定性思維。人類的確定性思維在描述宏觀世界事物的規(guī)律中獲得了巨大的成功。牛頓定律、麥克斯韋方程組、愛因斯坦的相對論使用簡單公式描述事物的規(guī)律。根據(jù)這些公式，人類可以確定許多事物在過去、現(xiàn)在、未來的準(zhǔn)確狀態(tài)。

當(dāng)人類的視角從宏觀世界轉(zhuǎn)入微觀世界時，人們發(fā)現(xiàn)確定性思維不再適用了。世界上事物的不確定性還有另外一個來源，即現(xiàn)實事物或現(xiàn)象的復(fù)雜性。對于許多復(fù)雜的事物，我們到目前還不了解其復(fù)雜的機理，但現(xiàn)實生活需要我們做出決定。不確定性是人類社會發(fā)展到信息社會后的一個社會特點。人類必須盡快改變思維模式，從工業(yè)社會的確定性思維盡快轉(zhuǎn)換為不確定性思維，通過去除事物的不確定性來解決工業(yè)和社會問題。

7.2 問題與挑戰(zhàn)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代由于智能物體與人的全面互聯(lián)，將會帶來工業(yè)生產(chǎn)率的提高，但同時也會帶來隱私的消失和安全的隱患。這個新的時代還會帶來工作與就業(yè)的挑戰(zhàn)。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，因為所有智能物體都會將收集的數(shù)據(jù)傳送到某個平臺，由于大數(shù)據(jù)的多維度和全面性的特點，它可以從很多看似支離破碎的信息中復(fù)原一個人或者一個組織的全貌，并且可以了解到個人生活的細(xì)節(jié)或者組織內(nèi)部的各種信息。如何保證個人隱私權(quán)成為一個巨大的挑戰(zhàn)。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，由于所有的智能物體被連接到互聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)被延伸到工業(yè)系統(tǒng)的每個角落，安全已成為一個遠(yuǎn)比大眾互聯(lián)網(wǎng)時代更為重要的挑戰(zhàn)。在互聯(lián)網(wǎng)時代，各種智能物體（包括汽車、無人飛機）、各種機器被接入互聯(lián)網(wǎng)，它們向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺傳送數(shù)據(jù)，也接受工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的反饋。一旦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺被網(wǎng)絡(luò)黑客所控制，其可能造成的后果將對人類社會帶來不可估量的損失。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，從海量工業(yè)數(shù)據(jù)中獲取的機器智能在大幅度提高人類生產(chǎn)力的同時，也將改變?nèi)祟惞ぷ骱蜕畹姆绞?，對人們的工作與就業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。隨著互聯(lián)網(wǎng)被延伸到工業(yè)領(lǐng)域，各類機器將通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺獲得越來越多的機器智能，機器的自動化程度將越來越高。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代絕大多數(shù)的勞動力密集型產(chǎn)業(yè)將被自動化機器所取代，預(yù)計從事工業(yè)生產(chǎn)的崗位只有現(xiàn)在的5%或更少。

與農(nóng)業(yè)社會向工業(yè)社會的轉(zhuǎn)型不同，工業(yè)社會向信息社會的轉(zhuǎn)型對于人類來說更加困難。在未來，人類比智能機器做得更好的工作會越來越少，不能被取代的工作崗位將越來越少。如何保障人類可以體面、快樂地工作和生活是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代人類需要面對的重大挑戰(zhàn)。

7.3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與經(jīng)濟發(fā)展

人類社會的發(fā)展取決于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)科學(xué)技術(shù)發(fā)生重大突破時，人們的生活水平也會發(fā)生巨大的變化。

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)明消除了數(shù)據(jù)和信息的傳遞障礙，互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模推廣標(biāo)志著人類跨入了信息社會。在大眾互聯(lián)網(wǎng)時代，實現(xiàn)了人人互聯(lián)，在經(jīng)濟上主要是達(dá)到了去除中間環(huán)節(jié)、降低成本的目的，即“節(jié)流”。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代將實現(xiàn)人與智能物體的全面互聯(lián)。通過對采集的工業(yè)數(shù)據(jù)的分析，獲取新的知識，獲得機器智能，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將大大提高生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)力。在經(jīng)濟上，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將起到“開源”的作用。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的價值可從四個方面來體現(xiàn)。第一，提高能源的使用效率，包括油、氣、電等；第二，提高工業(yè)系統(tǒng)與設(shè)備的維修和維護效率；第三，優(yōu)化并簡化運營，提高運營效率；第四，利用數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生的機器智能，改進產(chǎn)品的設(shè)計，改進生產(chǎn)的過程，提高生產(chǎn)效率。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代將是繼工業(yè)革命之后又一個大大提高人類生產(chǎn)力的時代，這將是物質(zhì)產(chǎn)品極大豐富的時代，也將是人類文明取得重大進步的時代。