物联网网格：避免物联网碎片化的起点（下）

01、物联网网格与雾计算

物联网网格为服务而生，面向“物”的自主智能而成长。SOA只是现阶段物联网网格中信息传递与管理的“软件模型”，可以理解为具备物联网网格的可选语言。

服务。SOA的核心是实现服务和技术的完全分离，从而达到服务的可重用性。物联网网格也是把服务抽象出来，当作“物”的属性或者能力。拥有服务后，用户可以将这些服务编配给企业或个人的业务流程，从而带来更持久的生命力。

结构。SOA的主要组成部分涉及三个方面，其中，服务提供者对应物联网网格中的“物”；服务注册（或服务注册中心）对应物联网网格中心；服务请求者对应网格在内部和外部具备为泛在的服务对象提供服务的能力，并且它们对应于体系结构中的相应模块。

智能。物联网网格可以通过SOA为（远程）用户提供服务，它可以使物联网网格在更广泛的网络中使用相同的语言交流，这种语言是可升级或进化的，具备一定的智能。而网格的自治性、自主性也赋予网格一定程度的智能。

融合。SOA可以作为雾计算的接口语言备选项，或者雾计算当中一组紧贴“物”及服务的架构参考。

物联网的智慧，从马斯洛的人类需求层次分析角度看，如果“物联网”被赋予基本的“存在”和“安全”需求，并引向能够向更上层发展的道路，物联网就能承担更多的沟通，实现人与物更好的共同发展；承担更多的责任，实现更强大的智慧；在智慧的无拘无束的网格里，让物能够传递、继承、传承和唤醒大自然的潜能（而不是开发，是发现）。

从物联网的角度来看，雾计算从云端延伸的目的，是为了更好地服务“物”的相关计算需求。从物联网现阶段发展而言，尚处于物联网网格百花齐放的阶段，各种-X型物联网平台，或者称智慧X平台（各种Smart-X）、“互联网+”的百家争鸣，正在形成对大规模、异构化的云的渴望。而雾计算本身就是从云而来，接地气而去；能够很好地贴近某一具体应用。简言之，雾计算更适合亟待进入的物联网阶段——物联网网格阶段。

雾计算的介绍请见 雾计算？边缘计算？云里雾里还被边缘。简单来说，可以把雾计算理解为小规模、分布式、更贴近资源需求方的云计算。相对于“云端”是由服务器集群组成，“雾端”由我们身边能够提供资源的设备组成，它在地理上分布更为广泛，而且具有更大范围的移动性，这让它适应如今越来越多不需要进行大量运算的智能设备。

从技术架构上来看，雾计算最好的实现应在紧贴“物”的物联网网格上叠加一层分布的计算能力，就像人类的末梢神经一样。这样一来，根据实际的应用需求，雾计算能够满足物联网网格对“资源”的特殊性要求。也就是对雾计算需求能够区别对待、按需获取、合理规划。

如果把物联网网格比作硬件和软件的融合，雾计算就是软件，而SOA就是提供服务的语言接口。假设雾计算具备支撑物联网网格智慧的能力，它们融合的方向有以下几个方面。

●结构管理：成员管理与责任管理、分布管理。

●工作管理：关系管理、安全管理、服务（能力）管理。

●智慧管理：所拥有的智慧传递/继承到有关系的物和对象。

其中的关系管理接下来展开进行讨论

物联网网格更像是物联网社会的一种家庭结构，需要雾计算“贴心地”处理各种关系。

●与能够支撑物联网网格实现的软硬件系统关系。

●用户与所能够提供服务的物联网网格安全和可靠性的关系。

●本身的性能优化和所拥有的智慧传递的关系。

●网格接纳新成员与升级服务能力的关系。

●网格内部管理与外部监督（监控）的关系。

类似这些关系，除已经构建的网格成员与网格之间的隶属关系之外，也许会像互联网上的社交（社区）网络服务中人与人（群）之间的关系那样蓬勃发展，而现在还需要进一步发现和探索。

这里有一个问题值得思考：物联网安全能否投影在一个个的物联网网格中？

02、物联网网格与工业4.0

物联网发展的最终目标是实现人类社会、信息世界和物理世界的完全融合。工业4.0与此目标同步，在工业场景中力图构建一个可控、可信、可扩展，并且安全高效的物理设备互联网络，并尝试从根本上改变人类对工业的理解，面向工业 4.0的工业革命脚步如下图所示。

1．工业4.0的概念

工业4.0（Industry 4.0）只是一个新工业革命的指代名词，在上图的右侧部分可以看得很清楚。它的概念包含由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度智能化、数字化的工业生产与组织模式。

在这种模式中，传统的工业壁垒将会消失，并会在这种创新模式实践中产生各种新的活动领域和合作形式。在应用新一代信息技术创造新价值的过程中，产业链分工将被重组。工业4.0的概念有三个支撑点：

一是产品主导生产，信息技术服务生产。

二是让机器更加聪明，能够互相对话甚至与产品沟通。

三是让产品体现社会价值，环保、安全、可靠。

工业4.0是一个工业制造物联网网格的创新“规则集”，它按集中式控制转向分散式增强型控制的思路，划分为各个子网格甚至细分到制造场景，在一致的规则下相互融合壮大、协调发展。智慧制造本身的价值是多目标的，不仅是做好一个产品、一条生产线，还要将产品生产过程中的浪费降到最低。

一是以产品全生命周期性价比为目标，实现设计、制造过程与用户需求、理想价格相匹配。

二是让系统在制造过程中根据产品加工状况的改变自动进行调整，在原有的自动化基础上实现系统的状态实时自知（Self-Aware）和状态改变时的内省（Introspection）。

三是在整个制造过程中实现零故障、零隐患、零意外、零污染，这就是制造系统的最高境界。

2013年才正式推出的工业4.0概念，早在2010年德国政府发布的《高技术战略2020》中，被规划为该战略确定的十大未来项目之一。按照规划，德国政府将投资两亿欧元，在10～15年的时间里，通过充分利用信息技术、物联网CPS嵌入式智能——信息物理系统完成工业生产领域的智慧制造，最大限度地实现生产全自动化、个性化、弹性化、自我优化并提高生产资源利用效率，降低生产成本，以实现革命性、大幅度提高生产力的最终目标。

2．物联网对工业4.0的影响

在最近的国际研讨会上，关于物联网应用和价值创造行业的一个快速调查显示，在工业领域物联网的应用将从中获益最多。如下面第一幅图所示，该调查选取了以“物联网、价值、工业”为核心的6个不同的视角。结果分析如下面第二幅图所示，工业领域IoT应用获益排名前三的有工业物流与供应链、工业生产服务、离散型工业生产；其余有批量生产、能源（石油、天然气）、智能电网（电能）。

3．工业物联网网格

未来工厂的核心是：从需求出发，智慧制造。

而智慧制造中的服务提高和生产的离散化仍然是紧迫的问题，对于物联网在工业4.0的应用，也不仅体现于量身定制的解决方案。从某种意义上看，物联网网格似乎更适合服务于物联网设备的集成、部署、配置和使用。

工业4.0的物联网应用，从行业的角度看，国外称作IoT industry或Industrial IoT，无非就是工业物联网的垂直网格，核心原因在于它不仅需要设备的安装、配置，更需以自主智能化为发展方向。简单地说，按照物联网网格的概念，将工业4.0这个“大网格”进行划分：

水平方向按技术划分为物联网、云计算、大数据管理、智慧设备等。

垂直方向按工业物流与供应链、工业生产服务、离散型工业生产、批量生产等领域细分。

在下图中，向右侧的应用看，IoT industry仅仅是物联网在工业应用中的一个行业网格，根据物联网行业用例，还可以有个人网格（可穿戴网格）、智慧家居网格、智慧交通网格等。

陆续也会有农业4.0、商业x.0、旅游x.0等类似的“物联网+”网格概念出现，这说明各个行业网格迟早会走向纵向功能性自治、横向信息化联合的自主智能道路。在这个道路的初级阶段，就是物联网网格在各行各业的具体应用。在利用物联网技术进行产业快速转型和技术布局更新的进程中，但愿物联网网格能够引发智慧的思路。希望物联网网格能够为物联网的自主智能化道路提供尽力而为的思路，更多物联网网格的实践工作有待于进一步研究。

03、水平和垂直方向的网格

物联网的发展迫切需要标准。而目前的标准还不能满足需求：

水平方向来看，感知层、网络层、应用层中的每一个标准都不具备足够的开放能力，提供本层的跨平台整合能力与信息自由流动。

垂直方向来看，每个行业的应用规范中还都处于“割据”状态，功能（服务）格式化欠缺。

而物联网的应用却正将逐步从垂直、单一解决方案走向跨行业、跨应用、跨标准的协同应用或多目标应用。所以，迫切需要一种更长远的、基于标准但高于标准的规范化，以应对数字经济背景下，使物联网“系统之系统”的内部规范化重构与自我更新的商业模式、产品服务组合、客户多目标（例如安全）需求相一致，将product-as-a-service的产品概念能够嵌入到规范化的“网格”当中，并能够向横向跨平台、纵向跨行业的方向发展。

物联网网格并不是一个标准，而是一种面向应用的规范化的探索。如果把网格坐标的X轴看作技术体系，Y轴看作行业体系，让我们尝试在脑海中勾勒这么一个三维立体网格图（其X轴、Y轴下的平面图如下图所示）。

X轴（横向，如下图的水平方向）：若干平行技术，例如，分布在感知层技术体系、网络层技术体系、应用层技术体系中的物联网网络和基础设施、物联网设备和产品、软件和数据技术、各种数字化服务等。

Y轴（纵向，如下图的垂直方向）：垂直行业，例如工业、农业、商业等，又如智慧城市、智慧交通、智慧物流等。

Z轴（第三向，垂直于下图所在平面）：产品（或服务）应用，例如传感器应用、CPS设备、可穿戴服务、安全服务等“产品即服务”产品。

 期待在应用的大发展中倒逼物联网网格形成，从物联网网格倒逼行业、产品的规范化和服务的格式化。

“物联网的应用是面向行业的，而每个行业都有门槛，不是有了传感器就可以联成网，关键是通过使用物联网产生增值。

“随着移动互联网、大数据、人工智能的出现，物联网从感知层面上升到分析决策的层面。在不改变传感器成本的情况下，由于增加了价值，未来物联网成本仍然可以降低，应用前景广阔。

物联网安全问题不容小觑。

互联网有一句名言，我们不预测未来，我们创造未来。未来物联网会是什么样？不断更迭的科技水平和没有围墙的人类创造力，为我们的生活蒙上一层神秘的面纱。

无人驾驶、人工智能机器人、可穿戴设备、虚拟现实……尽管物联网目前还存在很多现实发展障碍，但并不能掩盖其在各领域的突出表现，甚至已将触角延伸至精细化生产过程。举例说，在印制地毯图案过程中，用传感器实时矫正，在扭曲的情况下也可以印出合格的地毯。此外，物联网不仅涉及工厂，还延伸到供应链和用户，实现了物联网在生产环节的全覆盖。

物联网让很多人看见了商机，站上了创业的风口，但研究者们却希望多一点儿冷静的思考和耐心的研究。“物联网的发展是一个长期的过程，国内曾经有一些地方太乐观了，把物联网说得很高很大，实际上没有想象的那么好。”

物联网的发展让人喜忧参半，安全问题不容小觑。“生产线是物联网控制了，不是人控制了，这样很好，但是联网后软硬件都会有故障。如果需要改造生产线就要考虑是否安全稳定，联网后会不会有黑客入侵，这是顾虑。”

如果说碎片化是物联网时代初期的发展瓶颈，那么，物联网安全可能将成为物联网时代中期的发展瓶颈。

近几年的研究表明，在电子商务环境下，对隐私保护的信心、信任的缺乏导致许多消费者不愿在线购买。与互联网不同的是，物联网能够执行物理上的操作，而不是数字上的。让门处于解锁状态，让自己的摄像头把你暴露于众目睽睽之中，让冰箱升温，让灭火系统激活……诸如此类的数据或设备的完整性被破坏、连接中断、远程恶意操控行为，后果可能是灾难性的。我们不能等到对物联网缺乏信心和信任的时候，再采取措施。