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宁焕生:智能物联网发展机遇和挑战并存

2021-04-21 16:48:12     来源:中新网     责任编辑:李娜

 
 
宁焕生:智能物联网发展机遇和挑战并存  
 

人类历来生活在复杂多样的物理空间、社会空间和思维空间之中。随着计算机和网络的发展,网络空间(又称为赛博空间)悄然形成,并迅速融入到人们生产和生活中(赛博化与赛博驱动)。

“网络空间已成为人类第四个基本生存空间”。4月18日,在北京市科学技术协会主办的聚焦物联网领域的“2021年北京地区广受关注学术成果报告会”上,北京科技大学教授、英国阿尔斯特大学讲席教授宁焕生表示。

那么,在此背景之下,支撑物联网人才培养和产业发展的技术体系将如何发展?未来智能物联网发展又面临哪些挑战?宁焕生就此一一作答。

第二个产业高潮

自1999年麻省理工学院提出基于RFID(射频识别)技术的物联网(EPC系统),到2005年国际电联提出物联网概念,再到后来的基于“泛在感知、泛在链接”的物联网,物联网概念与内涵一直在丰富中。 宁焕生介绍,自2009年我国提出发展物联网产业后,2010年工信部启动物联网产业发展基金,我国物联网产业和应用随即进入蓬勃发展时期,这一时期可以看成我国物联网发展的第一个高潮,其特点是物联网应用遍地开花。但由于相关核心技术和人才还比较缺乏,投资环境和应用需求尚不充分,很多企业的业务定位和经营模式不够清晰,核心技术和竞争力不足,市场定位不够精准,一批物联网企业并没有发展起来,几年后物联网产业发展进入了一个相对低潮时期。

现阶段物联网产业正迎来第二个发展高潮,主要的原因就在于传感器和感知技术更趋完善、网络传输能力更快更强、应用场景和业务需求更加丰富和明确(如智能交通、智慧农业、智能教育)。同时,人工智能、大数据、云和边缘计算技术的发展,也迅速推动了物联网技术和应用的发展。

“现在,物联网产业发展所需的资金、技术、市场、用户、需求、服务都相对丰富和明晰,所以这一波的高质量发展会有很多机会。”宁焕生在接受《中国科学报》采访时说。

六大技术挑战

对于物联网来说,一种典型的技术路线是“泛在连接”,典型的物联网三层架构(感知层、网络层、应用层)就是这种技术路线的集中体现。宁焕生解释说,在这种技术路线下,物联网的核心技术可以大致包括:感知技术(如RFID、各种传感器等)、网络与通信技术(既包括蓝牙、WiFi、NB-IoT、Lora等接入网络,也包括移动通信、互联网等)、及应用层技术(如编码、资源管理、数据处理、安全、具体应用及服务等)。在人才培养方面,目前的物联网专业课程设置,大多是按照这个技术体系设置的。在产业和政策方面,也基本是按照这个技术路线设计的。

除了“泛在连接”技术路线和相应的技术体系之外,还有没有更合理的技术路线和新的技术体系呢?宁焕生和团队在2001年就认识到,随着物联网的发展,网络空间在急剧形成,物联网实际上是充当了网络空间和物理空间的桥梁,这就是新的“空间融合”技术路线,即物联网实现的是物理空间和网络空间的融合”。

“在这个技术路线下,物联网的技术体系会大不相同,如物的身份建模、关系建模、资源管理、回路控制、会话管理、时空一致性、能量管理、频谱管理、安全隐私、大数据等。随着当前物联网的快速及精细化发展,这些都是下一步人才培养和产业发展中需要逐渐重视的物联网技术”。

那么,未来智能物联网的发展会面临哪些重要技术挑战呢?宁焕生表示,从“泛在链接”和“空间融合”两种技术路线来看,技术挑战大概可以分为六个方面:

“泛在链接”角度:数据爆炸与有限感知(感知层的技术瓶颈)、连接爆炸与高效通信的矛盾(网络层的技术瓶颈)、应用爆炸与精准适配(应用层的技术瓶颈)。

“空间融合”角度:身份爆炸(物的身份识别瓶颈),关系爆炸(物与物的连接瓶颈)。

“泛在链接”+“空间融合”角度:服务爆炸。

从物联网到思维联网

宁焕生表示,广义的网络空间包括物联网(网络-物理空间)、人联网(网络-社会空间)、思维联网。物联网促进了网络空间与物理空间的融合,实现物与物之间的连接。

人联网(IoP: Internet of People)将促进网络空间和社会空间之间的融合,实现人与人之间的高效连接。2015年,宁焕生团队与国际学者一起创办了IEEE人联网国际会议,此后每年在全球各地召开,逐渐就IoP的研究内容和技术体系形成了共识。

思维联网(IoTk: Internet of Thinking)将促进网络空间和思维空间之间的融合,实现思维与思维之间的连接。宁焕生等在2015年发表的一篇题为《基于赛博-物理-社会-思维空间的物联网知识体系》的文章中,基于四个基本生存空间,系统建立了物联网知识体系。正如网络空间中的存在可以分为:数据、信息、知识和智能,人脑中也相应储存着数据、信息、知识和智慧。

宁焕生表示,思维空间和网络空间的融合和连接,2014世界杯网,目前仍处于数据层面的连接阶段,正在朝着下一阶段(信息链接/交换)发展。

未来,这将对人类生活产生哪些影响呢?有人预测,未来新生儿出生后,除了打几针防疫针之外,还需要打另外“两针”——存入大百科全书知识的微型存储器,以及高效能的运算器。“目前这虽然还是一个笑话,但也是一个十分严峻的问题,即信息化发展带来的深层次的哲学、伦理与道德问题。”宁焕生表示。

 

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