智慧地球

李芫庆

摘 要 自IBM于2008年提出“智慧地球”概念以来，该词迅速席卷全球，受到几乎各国尤其是发达国家的普遍重视。本文主要针对“智慧地球”中涉及的关键技术和“智慧地球”在采煤业中的应用以及“智慧地球”中需要考虑的安全问题进行了分析阐述。

关键词 智慧地球 物联网 云计算

中图分类号：TP3 文献标识码：A

1 “智慧地球”的提出

2008年11月，IBM提出了“智慧地球”概念。智慧地球也称为智能地球，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成所谓“物联网”，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。智慧地球=互联网+物联网。次年美国总统奥巴马公开肯定IBM“智慧地球”思路。随后“智慧地球”得到了世界各国的普遍认同，并将其提升到国家战略的高度，大力发展与其相关的技术，以此来提升国家的综合实力。中国提出了相对于“智慧地球”的“智慧中国”的概念，温总理又强调要大力发展与“智慧中国”相联系的传感器技术，以此来振兴综合国力。

2 “智慧地球”中涉及的关键新兴技术

通过对“智慧地球”概念的分析，“智慧地球”涉及信息感知、传输及处理三个过程。感知需要物联网技术，传输主要依靠互联网技术，而处理需要云计算等技术。而互联网作为一种较为成熟的技术，故下面不对其进行分析阐述。

2.1物联网技术

物联网（Internet of Things）即物物相连的网络。物联网作为信息的采集者，所以它在“智慧地球”中所起到的作用可谓举足轻重。一旦采集的信息不准确，一切都成了空谈。在物联网中起主要作用的又是由传感器节点组成的传感网。传感网是一种大规模网络，由大量的节点组成，这主要是为了保证采集信息的准确性。它是自组织网络，为了适应网络拓扑结构（节点之间的网络结构）的动态变化。它是多跳路由的网络，解决了节点远距离无法通信的问题。它是以数据为中心的网络，只关注采集到的信息而不会关心它是由哪个节点而采集。它是应用相关的网络，针对每一个具体应用来研究传感器网络技术。

传感网受其节点的以下限制，这会大大降低了传感网的运行效率。节点的能量有有限，对网络的生存周期提出了严峻挑战。节点的计算和存储能力有限。如何利用有限的计算和存储资源来完成诸多协同任务成为传感器网络设计的挑战。

此外，物联网中还要一种关键技术叫RFID。RFID是让物体开口说话的技术即射频识别，俗称电子标签。它可以快速读写，长期跟踪管理，被认为是本世纪最有发展希望的一种技术。RFID通过无线射频（低频、高频、超高频与微波）进行非接触双向数据通信对目标加以识别。

2.2云计算技术

云计算以应用为目的，通过网络将大量的软硬件按一定的结构体系相连接，根据应用需求的变化不断地调整结构体系，从而建立一个内耗最小，功效最大的虚拟资源服务中心。云计算是一种商业化的应用。云计算具有超大规模（云具有相当规模）、虚拟化（云不是固定的有形实体）、高可靠性、通用性（不针对特定的应用）、高可扩展性（云的规模可以动态伸缩）、按需服务（云按需购买使用）与廉价的特点。同时它还是一个极其复杂的系统，是一种跨学科技术。

3 “智慧地球”中的安全问题

信息的安全问题是一个古老的话题，很早人们就注重对信息的保密，如凯撒密码。“智慧地球”作为一把双刃剑，有利亦有弊，既可能极大地改变人们的生活方式，给人们带来便利，但是，如果安全问题得不到解决，反作用亦是极大的。因此，信息安全问题成为“智慧地球”应用中的重中之重。

由于物联网由大量的传感节点组成，采集的信息量将是极其庞大的，而且涉及到生活、政治、经济和军事等各个方面，这就使得我们不得不考虑这些信息的安全问题。一旦信息被泄露，造成的后果将是不可估量的，难以弥补，影响人们生活的各个方面，甚至危害国家安全，带来不可补救的问题。此外，联系到中国信息行业发展的现状，由于中国各方面的技术还不够成熟，未能达到与我国国情相匹配的水平，仍然有待突破。在这种状况下，若仍然不断地依靠IBM来进行“智慧中国”的构造，中国就很可能处于外国的监视中，使自己陷入被动状态，十分不利于我国的进一步发展。

对信息的安全处理，可以使用业务认证机制、加密机制身份识别技术（电子ID身份识别技术和基于生物特征识别技术）、密钥管理技术（对称与非对称）、消息鉴别和数字签名等技术。

中国既要依靠IBM的帮助，又不能完全依靠IBM的帮助，加紧对“智慧地球”中核心技术的突破，打破依赖进口的被动局面，加快构建“智慧中国”的步伐，是我国跻身于世界的前列。

4 “智慧地球”的前景

尽管各国将“智慧地球”上升到一种战略高度，投入大量的人力、物力、财力去攻克它，但是“智慧地球”现在还处于起步阶段，各方面的核心技术还需要不断地突破，信息的安全问题也未能得到解决，世界各国基本上是先从一个其中领域（如智慧城市）发展，然后逐步扩展到其他领域。相信随着人们对“智慧地球”理解的加深，科学技术的进一步发展，核心技术的不断突破，信息安全问题的进一步解决，“智慧地球”将真正地造福人类，真到使人们随时随地获取所要的信息，使物理世界与信息世界相统一。

参考文献

[1] 《智慧地球》世界电信，2009.8.

[2] 单承赣，单玉峰，姚磊，等.射频识别（RFID）原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2008.

[3] 于宏毅，李鸥，张效义，等.无线传感器网络理论、技术与实现[M].北京：国防工业出版社，2008.

[4] 刘鹏.云计算[M].北京：电子工业出版社，2010.