ARM白皮書(shū)：物聯(lián)網(wǎng)的過(guò)去、現在和未來(lái)

物聯(lián)網(wǎng)到底是什么? 物聯(lián)網(wǎng) (Internet of Things， IoT) 是包含智能、傳感器功能的物理對象以及與其交互的網(wǎng)絡(luò )、服務(wù)器和服務(wù)的集合。 這是一個(gè)趨勢，而不是一個(gè)單一的行業(yè)或市場(chǎng)。但是，ARM 的技術(shù)設計能夠使當今與未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)應用和服務(wù)遍布每一個(gè)角落，并具備真正的智能。它由嵌入式微處理器和有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成，使這些對象能夠自主感知周?chē)h(huán)境，與其他對象通信，以及與基于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)和基于云的應用進(jìn)行交互。 物聯(lián)網(wǎng)功能可添加到任意物理對象中，如服裝、珠寶、恒溫器、醫療設備、家用電器、家庭自動(dòng)化、工業(yè)控制，甚至是燈泡。這一趨勢需要經(jīng)濟高效的傳感技術(shù)—可持續使用幾年，而不是幾小時(shí)。這些傳感器可以長(cháng)期收集少量數據。ARM 認為，用于實(shí)現智能的大數據分析始于小數據。 ARM的核心技術(shù)打造了傳感器、控制器，以及嵌入到設備中的其他智能器件。去年，ARM 的合作伙伴售出了 87 億塊芯片，其中有很大比例是面向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應用。這為ARM 在大數據層打下了堅實(shí)的基礎—通過(guò)傳感器、控制器和嵌入到設備中的智能器件為公司提供分析大數據所需的小數據。

物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，且已應用在我們現今的生活當中?，F今的模型專(zhuān)注于控制辦公室內取暖與照明的樓宇管理系統，而未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)將囊括數十億通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)相互連接并共享數據的設備。本白皮書(shū)著(zhù)眼于如何實(shí)現這一愿景，以及為構建一個(gè)完全實(shí)現 IoT 連接的智能世界，我們需要克服哪些困難，又有哪些要素業(yè)已具備。最后，我們將探討物聯(lián)網(wǎng)如何提供多樣化和差異化產(chǎn)品(要實(shí)現這些功能，必須建立堅實(shí)的小數據基礎，以衍生出位于物聯(lián)網(wǎng)頂層的大數據，并從中得到見(jiàn)解以及形成新型應用與服務(wù))。這會(huì )對數據的處理方式和節能解決方案的重要性產(chǎn)生一定影響。

物聯(lián)網(wǎng)的歷史

20 世紀 60 年代，計算技術(shù)誕生。該技術(shù)主要用于專(zhuān)門(mén)的應用—從天氣預報到復雜的電話(huà)交換系統，乃至核武器試驗。通常情況下，個(gè)別應用需要大量的資金、資源和技術(shù)等方面的投入。該高性能計算市場(chǎng)圍繞這些早期實(shí)施逐漸壯大，但應用范圍仍很狹隘。當時(shí)，該市場(chǎng)的主力消費者是需要借助超級計算中心進(jìn)行復雜模擬和研究的組織。大型機計算單元的職責是處理數據。之后，借助編程進(jìn)行商用計算變得日益簡(jiǎn)單，此時(shí)開(kāi)始出現標準應用程序。大型機轉變?yōu)轶w積更小、價(jià)格更低的微型計算機，拓展了計算的市場(chǎng)覆蓋范圍。

接下來(lái)的進(jìn)化步驟是微處理器和個(gè)人電腦 (PC) 的演變，個(gè)人電腦使計算機的觸角延伸到了更多的中小型企業(yè)以及家庭和學(xué)校。之后，隨著(zhù)筆記本電腦的出現，PC 趨向移動(dòng)化，并掀起了手機領(lǐng)域的革命，使之迅速演變成一個(gè)移動(dòng)計算平臺。今天，我們生活在一個(gè)以手機為中心的世界里，我們連接到令人眼花繚亂的各種設備，信息源通過(guò)手機傳達;對許多人來(lái)說(shuō)，手機已成為其最主要的計算設備。

與此同時(shí)，在很大程度上受到忽視的微處理器促生出了另一個(gè)完整的市場(chǎng)—嵌入式控制。 將微處理器與內存集成到一個(gè)芯片上，微控制器就這樣誕生了。這些廉價(jià)設備悄無(wú)聲息地滲入到人們的生活中，它們廣泛存在于電視機遙控器、錄像機 (VCR)、空調系統、汽車(chē)剎車(chē)系統以及電腦的鍵盤(pán)和硬盤(pán)。伴隨消費電子設備從模擬技術(shù)向數字技術(shù)的過(guò)渡，它們又促生出了平面電視、MP3 播放器、DVD 和家庭影院系統，以及在用水和洗衣時(shí)間方面做過(guò)諸多優(yōu)化的環(huán)保型洗衣機。這些設備與互聯(lián)網(wǎng)的連接，以及其他一些相關(guān)事物合稱(chēng)為物聯(lián)網(wǎng)。未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)將不僅僅局限于如今這許多我們稱(chēng)之為智能的事物，而是將囊括所有可以連接的物件。這些新型連接可能意味著(zhù)前所未有的連接，如人員、流程、加入到醫療器械中的智能數據、樓宇、照明，甚至是道路之間的連接。這將為我們帶來(lái)新的業(yè)務(wù)、新的機遇、新的體驗和新的服務(wù)。這將是下一波浪潮，它無(wú)疑會(huì )對人類(lèi)、公司和國家/地區產(chǎn)生重大影響。但是，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)存在了很長(cháng)一段時(shí)間。 例如，我們于 2000 年初入住的 ARM 總部大樓在上世紀 90 年代興建之時(shí)就采用了電子設備。 您甚至可以坐在世界彼端的電腦前操控每個(gè)房間內的空調。這是物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)早期示例。取暖通風(fēng)及空調系統 (HVAC) 已從黑白終端轉變?yōu)槿缃褚子玫南M電子設備，如移動(dòng)設備或界面更加友好的家用觸摸屏控制系統。Nest Labs 恒溫器就是我們現今擁有的智能控制器件的一個(gè)示例。這種恒溫器能夠“感知”家庭對溫度的需求，可在感知屋內無(wú)人時(shí)停止加熱，以節省燃料費，并能夠提醒房主節約能源，使其通過(guò)智能手機、平板電腦或網(wǎng)絡(luò )瀏覽器就能對該恒溫器進(jìn)行遠程控制。

大數據源自小數據

亞馬遜、新浪、騰訊等公司收集數以百萬(wàn)計的交易和網(wǎng)頁(yè)點(diǎn)擊數據，并對這些數據進(jìn)行分析、匯總，找出趨勢。這些趨勢有助于推動(dòng)業(yè)務(wù)。 此類(lèi)建議的產(chǎn)生全都基于所謂的大數據。 但是，要分析大數據，必須要有小數據才行。 在上例中，這些數據來(lái)源于在線(xiàn)瀏覽和購買(mǎi)。 在物聯(lián)網(wǎng)的情境中，小數據將來(lái)自傳感器、控制器以及其他基于A(yíng)RM技術(shù)的 嵌入式智能器件。

對消費者而言，物聯(lián)網(wǎng)的核心是個(gè)人應用、提供便利和促進(jìn)健康(也稱(chēng)作“量化自我”)，是一場(chǎng)將技術(shù)融入個(gè)人日常生活數據采集過(guò)程的運動(dòng)，數據采集涉及攝入(如食物攝取、周?chē)諝赓|(zhì)量)、狀態(tài)(如情緒、興奮、血液氧氣含量)和行為(包括心理及生理)等方面。此類(lèi)自我監控和自我感知技術(shù)將穿戴式傳感器(EEG、ECG、視頻等)與穿戴式計算技術(shù)(如 Nike FuelBand、Runkeep 移動(dòng)應用、Withings scales 等)融合在一起。 下面是一個(gè)關(guān)于如何借助嵌入式智能器件在繁忙的都市中尋找停車(chē)位的示例。 SF Park(業(yè)務(wù)覆蓋舊金山)和 Streetline(業(yè)務(wù)覆蓋德國、英國和全美)可收集并分發(fā)街道及停車(chē)場(chǎng)中停車(chē)位的相關(guān)實(shí)時(shí)信息。 不僅免去了司機兜圈尋找停車(chē)位的麻煩，還減少了交通擁堵現象。另一方面，它使得運營(yíng)商能夠根據各區域停車(chē)位的需求狀況相應地降低或提高停車(chē)計時(shí)器和停車(chē)場(chǎng)的泊車(chē)價(jià)格。 這些小數據由采用 ARM Cortex?-M3 處理器的停車(chē)位置傳感器(電池驅動(dòng)，可連續運行數年)生成。 智能城市可將這一泊車(chē)優(yōu)化模式加以推廣，形成覆蓋全市的智能基礎設施，從而節省開(kāi)支、降低碳排放并提高生活質(zhì)量。這些具有開(kāi)拓性質(zhì)的大規模成本節約部署可以平衡公共部門(mén)長(cháng)遠規劃周期內的基礎設施成本，同時(shí)減輕污染。 這引出了一個(gè)問(wèn)題，如何共享數據? 何種標準與格式可受信任? 如果這些問(wèn)題得不到解決，物聯(lián)網(wǎng)就難以形成跨所有市場(chǎng)運作所需的規模。