物联网概述第6篇：物联网的前沿技术与国家工程建设

何立民

（北京航空航天大学，北京 100191）

1 物联网时代的机遇

物联网／云计算时代是一个无人化的普适服务时代。超高水平、超高速发展的社会生产力与无人化的普适服务，给全人类带来极大机遇。

（1）知识生产力的机遇

知识平台基础上高度发展的社会生产力，可以在大幅度减少劳动岗位的基础上，提高社会生产、服务能力。社会生产力的增长不再依靠劳动人口的增长，从根本上缓解了人口老龄化的社会经济发展问题。在劳动人口数量绝对下降的老龄化社会，平均财富的增加速度足以满足社会全体的需求。

（2）无人化体系的安全性机遇

物联网／云计算时代，无论是生产体系，还是服务体系都逐渐进入到无人化状态。高可靠的集成电路、软件技术基础上的无人化体系，大大降低了原先有人体系中的人为失误概率。十多年前，一些先进的医疗机构就已经实行医生处方的计算机复核，消除了医生处方的人为错误。台大医院错将艾滋病人器官移植给五名健康病人，系人为信息传递出错，如果采用无人化信息服务系统便可杜绝此类事故发生。物联网／云计算时代无人化体系的普及，提高了社会总体安全性。

（3）无人化服务的结构性清廉机遇

一个完整的物联网系统，是一个无人化服务系统，系统中具有完善的全流程监管体系。这些电子化流程与监管体系都实现了无缝连接的一站式服务，另外，物联网系统还实现了无歧视的平等与公正的普适服务，彻底根除了有人化系统中的结构性腐败土壤。

（4）全民平等的普适服务机遇

互联网技术的普适性，使物联网／云计算的计算服务也带有普适服务的特点，使全民的物联网／云计算服务资源平等与公正地服务于全体人民。物联网／云计算应用系统中软件的巨大扇出能力（即无成本限制的复制能力），使系统中单个服务费用降至最低，人人都用得起。

2 物联网时代的挑战

物联网／云计算极大地改变了社会的生产方式与生活方式，在充满机遇的同时，也带来巨大的挑战。例如，无人化系统的广泛普及使大量工作岗位丧失，虚实交互的运营方式成为法律的空白区，智慧地球的广泛智力替代会产生人类个体知识与智力的边缘化。所有这些都构成了物联网／云计算对人类社会的巨大挑战。

（1）无人化系统普及的劳动岗位丧失

服务业兴起，是现代化社会的重要特征，衍生出大量的工作岗位。传统产业由于生产效率的不断提高导致就业岗位数量绝对下降，服务业兴起，在一定程度上缓和了这种下降趋势。物联网／云计算的无人化服务体系，无情地吞噬了大量的服务工作岗位。由于全球化扇出效应，物联网／云计算产业所能产生的新兴工作岗位极为有限，并集中在知识产业国家，普通劳动者的岗位会急剧减少。

（2）虚实世界交互的法律建设

虚拟世界不透明的运营环境与快速变化的特点，使真实世界原有的法律体系很难移植到虚拟世界，虚拟世界成为法律与道德的薄弱地区。物联网／云计算是虚实交互的社会经济体系与社会生活体系，恶意软件的入侵成为新兴的罪恶土壤，急需开展新形势下的法律、法规建设，例如物联网／云计算中的时空定位标准体系建设、有效证券电子化的公证体系制度、物联网系统中的公平性评估等，以及物联网／云计算运营中的安全、隐私、公平、可靠性的法律保障。

（3）智能化社会生活方式的挑战

集成电路诞生以前，人类的个体的知识力量，体现在知识的占有与知识到能力的转化中。集成电路诞生以后，情况发生了变化。物联网／云计算时代，人类实现了智慧地球的智慧生活方式。在这种生活方式中，人人依靠物联网与云计算中存储的知识，以及知识到能力的转化，展现出自己巨大的知识力量。这是一种外部条件下的知识力量，这种知识力量不再依靠人类个体对知识的占有，以及从知识到行为的转化，必然会冲击现行的知识教育体系与人类智力的正常进化。

3 物联网时代的前沿技术

物联网是多个强势学科交叉融合的产物，物联网时代是IT产业、科技的总动员时代，许多前沿技术都体现了这种发展趋势。

（1）RFID的智能化与普适化

物联网中，RFID是物理信息感知的重要途径。RFID的智能化，使RFID从单向信息识别扩展到双向信息交互。例如，物联网超市中，顾客可以用智能手机与货架中安放的智能卡实现双向交互，了解商品源头、品质、技术特点、价格、有无价格优惠等信息，随后顾客告知购买量、可接受价位，继而确定是否成交。随着智能电子标签成本不断下降、智能手机的普及和RFID技术水平的不断提高，这种双向信息交互与信息管理技术会逐渐成为重要的普适服务内容。

（2）智能手机的归一化交互

在物联网／云计算的无人化服务体系中，唯一的服务对象是人。人与服务环境的交互必须有一个法定的交互手段。服务体系、服务环境的多样性、复杂性、实时性，要求有与之匹配的归一化、便携式的人机交互平台。从2G时代到3G时代，手机已从通信领域走向商务（交易、支付、信息查询等）领域，4G时代的智能手机将成为物联网／云计算的无人化服务体系中唯一的人机交互平台。这种人机交互平台不仅是物联网／云计算时代服务对象本人的需求，也将成为国家对社会成员个体特殊服务的重要渠道。届时，智能手机可能成为国家认定的、唯一具有公证效能的服务平台。

（3）专家系统的软件集成

1997年IBM的深蓝电脑战胜世界棋王卡斯帕罗夫，2011年沃森电脑挑战智力竞答成功，表明人工智能领域专家系统的软件集成技术已进入成熟时期。随着计算机智力平台硬件技术的进步，各种专家系统软件会成为物联网／云计算中的人工大脑。依靠医疗专家海量的医疗信息，集成出顶级医疗专家系统，可以承担物联网医院顶级全科医生的疾病问诊、咨询、诊断、处方等工作。专家系统软件（含专家知识库）低成本的无限复制，使人人都能享受顶级的专家服务。

（4）智能电网的物联技术

电力网有悠久的历史，电力载波通信在攻克诸多技术难关后，已成为智能电网的重要通信手段。由于所有电器设备在电网中形成天然的用电网络，构成了智能电网得天独厚的物联条件。例如，通过智能电网，可以控制家居中的所有家用电器。家用电表可从通过电源线釆集用电数据，上传到变电站信息中心，直接完成电表的抄表任务；变电站信息中心可以给家用电器设定应用模式，提供最佳运行、控制算法，供用户选用。嵌入式系统的物联技术在智能电网中将开辟出一个新的天地。

4 物联网时代的国家工程建设

物联网时代是社会生活方式发生巨大变化的时代，必须有一些重大的国家工程项目与之配套。其中，有一些是物联网应用中必须解决的重大技术项目，如GPS时空参数的国家公证工程建设、有效证券电子化的国家认证工程建设；有些是关于国计民生的法律体系建设与重大公共工程建设，如物联网医院、物联网图书馆、物联网教育体系建设等项目。

（1）标准时空参数的国家工程建设

物联网事件中有两个重要的事件参数，即时间、空间参数。在物联网无人化的服务体系中，必须有一个对物联网事件发生的时间、地点进行客观、公正的认定。有了准确、可靠、具有法律公证身份的时空参数，才能确定物联网事件的真实、可靠。目前，GPS时空定位技术已经成熟，足以满足物联网事件对时空参数标定的精度要求。在物联网时代，政府应及时做好时间、空间定位标准的国家工程建设。

在时间标准建设上，应统一时间标准，普及标准计时工具，使标准时间具有法律公证效能。目前，广播电台整点授时、天文台天文授时、GPS时空定位都能满足标准时间的精度要求；半导体产业部门也能提供相应低价位的计时模块。政府应及时制定标准时空工具以及法律认证的相应法规。

智能手机中，GPS功能是一项重要的技术内容。在以智能手机为唯一交互手段的物联网应用系统中，智能手机能提供准确的标准时空数据。届时，智能手机还须提供与持有者的耦合状态信息。

（2）有效证券电子化的国家工程建设

电子化是物联网／云计算应用的重要手段，电子化云存储是云计算应用的重要内容。有效证券电子化已无技术障碍，身份证的远程认定技术已在银行系统中使用，人们可在网上查找相关学历证书，网上交易可使用电子化货币等，都是有效证券电子化的应用，但目前在实际生活中仍以介质性证券为主要使用方式。

有效证券电子化，是有效证券的未来发展方向。有效证券电子化，以及安全的云存储环境，有望消除滋生罪恶的土壤。有效证券电子化国家认证工程建设包括：有效证券电子化手段，有效证券的国家数据库（云存储、云私密、云安全），有效证券云存储的输入、认证、安全系统，以及有效证券持有者的身份验证体系、电子化有效证券的法律认证体系建设等。

（3）物联网应用中的法律体系建设

物联网是虚实交互的经济体系、社会体系、产业体系，虚拟世界的黑箱性造就了滋生罪恶的土壤。许多的物联网事件都是具体的经济行为、社会行为、产业行为，必须有法律制度加以约束，物联网法律体系的建设刻不容缓。物联网法律体系的建设有虚拟世界的行为规范、物联网事件时空公证、有效证券认证的法律制度建设，实名制诚信体制与监管体系的建设等。

（4）物联网的重大公共工程建设

在物联网基础上，可兴建起众多大型的国家工程公共工程建设项目。由于物联网系统的普适服务的特点、公共工程资源的巨大扇出效应，这些公共资源可供全民平等享用，如物联网教育体系、医疗体系、云存储工程、无商业利益的公共数据库建设等。政府出资建设的公共服务体系可以免受市场经济干扰，提供真实、客观、公正的普适服务。

5 物联网医院的示范工程建设

目前，由于医疗资源缺乏，导致看病难、医患关系紧张、事故频发等现象。医疗资源的不平等占有、医疗腐败层出不穷，会使医疗改革陷入困境。借助于物联网／云计算技术、人工智能的专家系统、嵌入式系统的智能化设备，可以构建起完美的物联网医疗体系，使全民平等地享受顶级的医疗服务。

以下的智能化系统是构建物联网医院的基本子系统。物联网医院及云计算的普适服务，就是由这些系统整合成的一个完整的物联网系统。

（1）病人就诊医导系统

病人就诊医导系统，是指导病人如何进入物联网医院就诊的咨询系统，提供病人就诊前必须了解的知识与信息。这些信息可以作为云资源，存放在互联网中，或下载到智能手机中。

（2）医疗诊断专家系统

医疗诊断专家系统的构建，可以借鉴IBM公司沃森计算机智力竞答的人工智能工程技术，将顶级医疗专家集团有关医疗诊断的知识与知识行为能力集成到通用计算机智力平台上。医疗诊断专家系统是门诊部唯一的全科“医生”，具有顶级医疗专家的医疗智慧，以及与病人进行语言交互的能力、疾病诊断能力与处方能力。

（3）生化医学检测系统

生物医学检测系统是将现有医院中物理、生化医学检测设备智能化，并连接成一个智能化的局域网络系统，与医疗诊断专家系统实现无缝连接。经医疗诊断专家系统确诊需要病理化验的病人信息，会自动传送到生化医学检测系统中，完成医学检测后的数据会立即回传到医疗诊断专家系统中，进行疑似疾病的确诊。

（4）机器人治疗系统

机器人治疗系统是实现外科疾病的自动治疗系统，是现有手术机器人的广泛延伸。目前，手术机器人治疗的知识行为是在外科医生控制下完成的。随着机器人智能化水平的不断提高，各种外科治疗的知识行为能力将逐渐转移到机器人治疗系统中。

（5）物联网管理系统

物联网管理系统是物联网医院的中枢系统。除了要使各子系统互联，实现数据库、数据正常运行外，还要完成互联网的远程交互、物联网医院正常运行的监控、安全身份认证等。物联网管理系统中要留有可介入的备用通道，在紧急情况下可实现人工干预。

鉴于医疗体系的复杂性与求诊病人的个体特殊性，物联网医院可分以下步骤实现：

第1步，实现物联网的门诊问诊系统。不必生化检验的病人，在门诊看病系统中，由医疗诊断专家系统进行问诊，在与病人交互或现场简易自动诊断设备（如体温计、血压计、口腔镜、脉象仪等）的辅助诊断下，完成疾病诊断并开出处方。

第2步，实现物联网的疾病诊断系统。在门诊问诊系统中确定为疑似疾病后，开出化验项目；随后病人转入生化医学检测系统中，完成生化；检验结果直接返回门诊问诊系统中，进行疾病确诊，开出处方或治疗方案。

第3步，实现全方位物联网医院。在物联网的疾病诊断系统中，将疾病治疗纳入其中，广泛采用机器人医疗服务手段。

医疗过程中充满了人际交互的人性化服务内容，虽然从技术上可以解决众多的无人化医疗难题，然而具体实施中，仍有众多的人性化难题有待解决。

6 本篇小结

①物联网／云计算集合了人类社会最多的公共服务资源，这些公共服务资源可实现低价位、无限通达、无权力障碍的普适服务。

②在物联网／云计算的普适服务中，智能手机成为唯一的归一化交互手段，也是政府与公民的普适交互手段。

③物联网／云计算有其自身的技术发展规律，政府不必过多介入。物联网／云计算时代，政府应把国家公共工程项目建设放在首位。

④在物联网医院的医疗诊断专家系统建设中，应加紧中医的专家系统建设，防止中医专家资源的流失。

［1］何立民.从资本经济到知识经济［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2010.

［2］何立民.知识学原理［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2011.

［3］何立民.从嵌入式系统看现代计算机产业革命［J］.单片机与嵌入式系统应用，2008（1）.

［4］何立民.从嵌入式系统视角看物联网［J］.单片机与嵌入式系统应用，2010（10）.

［5］何立民.物联网时代的嵌入式系统机遇［J］.单片机与嵌入式系统应用，2011（3）.