物联网到底是什么

目录

什么是物联网

物联网的市场

物联网的世界

物联网≠机器对机器通信

物联网的世界-智能家居

物联网世界实现的关键

设备

传感器

网络

物联网服务

数据分析

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什么是物联网

物联网 Internet of Things，缩写IoT。这里的“物”指的是我们身边一切能与网络相连的物品。物联网就是“物”之间通过连接互联网来共享信息并产生有用的信息，而且无需人为管理就能运行的机制。

物联网的市场

创建物联网市场的要素：通信模块价格趋向低廉及云服务的普及。

物联网的世界

从“web计算”到“泛在网络”：

20 世纪 90 年代后期起，新型集中式处理围绕着以互联网和 Web 为代表的网络形成了一股发展趋势。这就是 Web 计算的概念。以互联网为媒介，人们可以轻松实现 PC、服务器、移动设备之间的信息交换。

21 世纪初，一个名为“泛在网络”的概念开始受到人们的关注。泛在网络的理念在于使人们能够通过“随时随地”连接互联网等网络来利用多种多样的服务。

物联网≠机器对机器通信

机器对机器通信是不经人为控制的、机器和机器之间的通信；也就是说，多数情况下它表示的是机器和机器自动交换信息的整体系统。

物联网则大多含有给信息接收者提供服务的含义，它比机器对机器通信的概念范围更广。

物联网的世界-智能家居

Nest 机器控制器，它能学习如何控制空调等机器以及如何设定这些机器的目标值。如果把它们与 Web 系统和可穿戴设备等智能设备组合在一起，还能实现由住宅主动根据人的动作和身体状况来调整环境。

当下的趋势之一就是不停留在单纯的控制层面，而是像“凭借短距离通信实现自主控制和自动化”及“通过机器学习实现自动判断”这样，给事物增添附加价值。

物联网世界实现的关键

设备

设备指的是一种“物”，它上面装有一种名为传感器的电子零件，并与网络相连接。比如大家拿着的智能手机和平板电脑就是设备的一种。家电产品、我们时刻戴着的手表以及伞等，只要能满足上述条件，就是设备。

这些设备起着两个作用：感测和反馈

感测：指的是搜集设备本身的状态和周边环境的状态并通知系统。设备是利用传感器这种电子零件来实现感测的。

反馈：是指接收从系统发来的通知，显示信息或执行指定操作。

反馈的种类：可视化、通知，以及控制

传感器

传感器负责把物理现象用电子信号的形式输出。通过传感器输出的电子信号，系统就能够获取现实世界的“物”的状态和环境的状态。

人们很少单独利用这些传感器，通常都是将它们置入各种各样的“物”里来加以利用。

还有一种东西叫作传感器节点，它把传感器本身置入环境中搜集信息。传感器节点是集蓝牙和 Wi-Fi 等无线通信装置与电池为一体的传感器。我们把这些传感器连接到一种叫作网关的专用无线路由器来进行传感器数据的搜集。

网络

物联网使用的网络大体上分为两种：一种是把设备连接到其他设备的网络，另一种是把设备连接到物联网服务的网络

把设备连接到其他设备的网络：无法直接连接到互联网的设备也是存在的。我们通过把设备连接到其他设备，就能通过其他设备把这些不能连接到互联网的设备连接到互联网。

蓝牙和 ZigBee 是两种具有代表性的网络标准。它们是用无线连接的，利用的通信协议也是固定的。这些协议的特征有采用擅长近距离通信的无线连接、低功耗、易于嵌入嵌入式设备等。

要把设备连接到其他设备，除了 1 对 1 之外，还可以采用 1 对 N 、N 对 N 的方式连接。特别是 N 对 N 连接的情况，我们称这种情况为网状网络。

ZigBee就是与网状网络对应的通信标准。通过采用 N 对 N 的通信方式，设备可以一边接管其他的设备，一边进行远程通信。除此之外它还有一个优点，那就是即使有一台设备发生故障无法通信，其他设备也会代替它来执行通信。

把设备连接到服务器的网络：把设备连接到物联网服务的网络时，会用到互联网线路。

物联网服务

物联网服务有两个作用：一是从设备接收数据以及发送数据给设备；二是处理和保存数据。

数据交换：通常的 Web 服务会根据 Web 浏览器发送的 HTTP 请求发送 HTML，然后用 Web 浏览器显示。物联网服务则不采用 Web 浏览器，而是接收从设备直接发来的数据。设备发来的数据内容包括设备搭载的传感器所采集到的信息，以及用户对设备进行的操作。设备和物联网服务的通信方法大致分为两种：同步传输和异步传输

在同步传输的情况下，设备发送数据时会把数据发送给物联网服务。接下来直到物联网服务接收完数据之前，不管设备向物联网服务发送多少次数据，都算作一次传输。反过来，物联网服务在执行对设备的反馈时，则是先由设备向物联网服务发送请求消息，然后物联网服务会响应请求并将消息发送给设备。就这种方法而言，直到设备发送请求之前，物联网服务都不能把消息发送给设备。但是这种方法只适用于不知道设备 IP 地址的情况，因为就算不知道设备的 IP 地址，只要设备发送了请求，物联网服务就能把消息发送给设备。

在异步传输中，设备会把数据发送给物联网服务，每发送一次，就算作一次传输。此外，从物联网服务向设备进行传输时，无需等待设备发来的请求，可以在任意时间点执行发送。采用这个方法能在物联网服务规定的任意一个时刻发送消息。但是，物联网服务需要预先知道发送消息的设备的 IP 地址。

处理和保存数据：处理和保存数据的操作包括把从设备接收到的数据保存到数据库，以及从接收到的数据来判断如何控制设备。

从设备接收到的数据不只有能用计算机简单处理的数值型数据，根据要实现的内容，还包含图像、语音、自然语言这些很难直接用计算机处理、没有被结构化的数据。我们把这种数据叫作非结构化数据。处理时，有时也会把那些易于用计算机处理的数据从非结构化数据中提取出来，例如把表示图像和语音特征的值提取出来。这些信息会被保存到数据库中。

设备按照所提取数据的判断逻辑来决定反馈的内容。这些处理和保存的方法大体上分为两种：一种是对保存的数据定期进行采集和处理的批处理，另一种是将收到的数据逐次进行处理的流处理。

数据分析

数据分析的代表性方法有两种，分别是统计分析和机器学习。

统计分析：统计分析是用数学手法通过搜集到的大量数据来明确事物的联系性的方法。统计分析基于大量数据之间的联系性，明确当前数据间形成的关联。

机器学习：计算机会按照程序决定的算法，机械性地学习所给数据之间的联系性。当给出未知数据时，也会输出与其对应的值。机器学习则不仅仅能进行分析，还能预测今后的发展状况。

机器学习分为两个阶段：学习阶段和识别阶段。在学习阶段，一个名为学习器的程序会基于一些训练数据，机械性地掌握这些数据之间的联系。作为学习阶段的结果，计算机会根据机器学习的算法输出参数，然后以这个参数为基础创建叫作鉴别器（discriminator）的程序。只要把未知的数据给这个鉴别器，就能输出最适合这个值的结果。