未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)及技術(shù)簡(jiǎn)介

　　摘要: 未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)是可提供無(wú)限多的互聯(lián)網(wǎng)IP地址和唯一標識碼，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通訊以及光、電、生物傳導等各種信息傳輸線(xiàn)路有機組合的通道，實(shí)現萬(wàn)物互聯(lián)的全球物聯(lián)網(wǎng)。

　　未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的概念是為實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)的萬(wàn)物互聯(lián)的功能提出的。未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)從概念的提出，到研制和應用過(guò)程，將是人們對未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的認識不斷完善和創(chuàng )新的過(guò)程，也將是對現有計算機軟硬系統和信息技術(shù)的不斷挑戰和創(chuàng )新過(guò)程，具有深遠意義。

　　未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)是在為現有的和繼續建的互聯(lián)網(wǎng)+的信息孤島和碎片狀的物聯(lián)網(wǎng)之上構建的一個(gè)物理世界的萬(wàn)物互聯(lián)通道，主要由信息傳輸組合通道、唯一標識碼讀寫(xiě)系統、網(wǎng)絡(luò )和信息安全的保障體系、完整的相關(guān)標準等構成，供愿意通過(guò)未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現跨單位、跨部門(mén)、跨地域、跨國家地進(jìn)行信息互聯(lián)互通的用戶(hù)選擇使用。

　　在2015年瑞士達沃斯經(jīng)濟論壇的座談會(huì )上,世界互聯(lián)網(wǎng)巨頭谷歌公司的執行董事長(cháng)埃里克?施密特大膽預言：互聯(lián)網(wǎng)即將消失，一個(gè)高度個(gè)性化、互動(dòng)化的有趣世界——物聯(lián)網(wǎng)即將誕生。施密特的此番言論可謂互聯(lián)網(wǎng)公司自我顛覆，意義深遠。當前,思科、AT&T、Axeda、亞馬遜、蘋(píng)果、通用電氣、谷歌與IBM等在內的美國公司都在布局物聯(lián)網(wǎng)，爭相搶占在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的主導地位。(見(jiàn)后附件)

　　依照習近平主席在第二屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì )上提出的國際社會(huì )應該在相互尊重、相互信任的基礎上，加強對話(huà)合作，共同構建和平、安全、開(kāi)放、合作的網(wǎng)絡(luò )空間的原則;根據我們掌握的中國嵌入式系統產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成員單位和國內有關(guān)企業(yè)多年在構建未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)所需的核心技術(shù)進(jìn)行研究所取得的成果，在此將領(lǐng)先世界水平的、以具有中國知識產(chǎn)權技術(shù)支撐構思的未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)技術(shù)做如下簡(jiǎn)介：

　　一、未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)

　　隨著(zhù)社會(huì )從互聯(lián)網(wǎng)得到人與人信息互聯(lián)服務(wù)需求，快速轉為從物聯(lián)網(wǎng)得到人與人、人與物、物與物的信息互聯(lián)服務(wù)需求的增加，信息化正在從互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。人們對物聯(lián)網(wǎng)做了多年的研究和應用，但是，在物聯(lián)網(wǎng)的定義和認識上還有很大的不同。因受技術(shù)瓶頸和地域等的限制，構建的物聯(lián)網(wǎng)不僅形態(tài)各異，大小不一、相互割裂，互聯(lián)困難，還存在時(shí)效性、整體性、完整性、兼容性、安全性和擴展性等諸多方面的缺陷，滿(mǎn)足不了提供萬(wàn)物互聯(lián)的服務(wù)需求。

　　未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)是可實(shí)現將全球物理世界中任意多有需求的萬(wàn)物互聯(lián)的網(wǎng)。因此，未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)一方面是將互聯(lián)網(wǎng)延伸，解決當前互聯(lián)網(wǎng)的lP地址有限的問(wèn)題，可提供無(wú)限多的lP地址，滿(mǎn)足所有需要的物通過(guò)lP地址互聯(lián)的需求。另一面未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)可提供無(wú)限多唯一標識碼，將不能或不必要接入互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)限多可識別物的信息，經(jīng)過(guò)所有可傳輸這些信息的有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)、光電等通訊通道實(shí)現互聯(lián)需求。

　　在未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)中，互聯(lián)網(wǎng)將弱化為一種信息通道(通訊工具)，與其它各種通訊通道(通訊工具)一起構成實(shí)現萬(wàn)物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)信息通道(通訊工具)體系。未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)按照不同的需求、不同的地域或行政區所屬關(guān)系，可將已建的和不斷新建的不同類(lèi)型、大小不一或分層的物聯(lián)網(wǎng)融合為一體，形成可增長(cháng)的整體物聯(lián)網(wǎng)群。未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)內的各個(gè)獨立的物聯(lián)網(wǎng)的內外聯(lián)接方式可采用適合的一種或多種信息通道(通訊工具)傳輸信息來(lái)實(shí)現萬(wàn)物互聯(lián)。如同人們可選用現代交通提供的航空、水路、公路等和步行自由出行一樣。

　　未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)將引發(fā)現有信息技術(shù)在數制、CPU、存儲器、傳感器、智能終端、智能制造、智能社會(huì )、軟件編程方法、操作系統、網(wǎng)絡(luò )架構、多網(wǎng)融合、網(wǎng)絡(luò )安全等諸多領(lǐng)域的變革和創(chuàng )新。未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)將會(huì )完善現有信息技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)鏈。由于這種變革和創(chuàng )新大多在頂層和底層進(jìn)行，不需改變匯編和高級語(yǔ)言，對應用層沒(méi)有影響，會(huì )兼容和增強現有的信息化成果。

　　未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)將使目前的各種互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)轉變?yōu)槲锫?lián)網(wǎng)企業(yè)，將使各類(lèi)互聯(lián)網(wǎng)+的應用，將轉化為物聯(lián)網(wǎng)+的應用。其中，許多互聯(lián)網(wǎng)+應用，將通過(guò)增配智能終端或智能硬件，從智慧型應用轉升為感知可控的智能型應用。

　　未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)將比現在的分散物聯(lián)網(wǎng)可更直接、有效和廣泛地參與工農業(yè)生產(chǎn)和社會(huì )管理，通過(guò)提供更準確可靠的感知可控的智能化服務(wù)，顯著(zhù)提高生產(chǎn)能力和管理水平，促進(jìn)國民經(jīng)濟、社會(huì )文化和人民生活水平的快速發(fā)展和提高。

　　二、未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)

　　未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)向下要擔負實(shí)現：與現在IPV4和IPV6互聯(lián)網(wǎng)兼容、還要提供無(wú)限多的IP地址，完成國內外有關(guān)國家政府和國際大公司正在投巨額資金研究的下一代互聯(lián)網(wǎng)的目標同時(shí)，還要提供無(wú)限多的唯一標識碼，實(shí)現前所未有的互聯(lián)網(wǎng)與多網(wǎng)融合的萬(wàn)物互聯(lián)的功能研究，才能成為代表物理世界萬(wàn)物信息的完整物聯(lián)網(wǎng)。

　　未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)向上要擔負實(shí)現：與在物理世界和信息世界已經(jīng)形成并正在快速增長(cháng)的網(wǎng)絡(luò )空間的信息對接互聯(lián)的目標，應具有與網(wǎng)絡(luò )空間的“空間網(wǎng)”(名稱(chēng)待定)融合的網(wǎng)絡(luò )架構，成為網(wǎng)絡(luò )空間的“空間網(wǎng)”(名稱(chēng)待定)的基礎網(wǎng)絡(luò )架構之一。

　　因此、要實(shí)現未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)，需要對現有的信息技術(shù)首先在以下幾方面進(jìn)行顛覆性變革和創(chuàng )新：

　　1、二的冪進(jìn)制數

　　當前計算機使用的二進(jìn)制數存在天然缺陷，如：同樣字長(cháng)的二進(jìn)制表示的數，僅是二的冪進(jìn)制表示的數一半。研制二的冪進(jìn)制數CPU

　　和存儲器，在使用同樣集成電路工藝時(shí)，計算速度和存儲容量會(huì )顯著(zhù)提高。

　　2、新計算機體系

　　當前計算機體系采用的是單軸計算?，F提出的將指令的操作碼和操作數分開(kāi)處理的方案，運行時(shí)還是單軸計算。使用二的冪進(jìn)制CPU和存儲器后，有利于研制出雙軸或多軸計算機體系，可大大提高計算機的計算效率。

　　3、無(wú)限增長(cháng)量(天量)數據的快速檢索

　　計算機運行中實(shí)際計算占用的時(shí)間很短，大量被檢索參加計算的數據和存儲計算結果數據的地址時(shí)間占用。無(wú)限增長(cháng)量(天量)數據的快速檢索技術(shù)不僅可提高計算機的尋址速度，更大的功能是支撐未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)可提供無(wú)限多的IP地址和無(wú)限多唯一標識碼的技術(shù)。

　　4、軟件編程的指導思想

　　軟件是通過(guò)計算機處理數據(信息)的工具。在現有的“軟件定義一切”的認識指導下，軟件編程的大量工作是在一步一步地對所有相關(guān)數據按人的主觀(guān)意識去驅動(dòng);不僅費時(shí)和費力，且成本高、維護難、可靠性和擴展性也很差。軟件編程應在“軟件描述一切”的認識指導下，通過(guò)描述數據流動(dòng)的規則去讓數據自動(dòng)按規則流動(dòng)，就會(huì )提高軟件編程的效率和質(zhì)量。

　　5、沒(méi)有BUG的軟件編程方法

　　當前在軟件行業(yè)流行軟件編程中存在BUG是不可避免的說(shuō)法。但是，物聯(lián)網(wǎng)應用對軟件本身的安全要求很高，特別是因軟件原因可能產(chǎn)生嚴重后果的應用，對軟件的要求是絕對不能有BUG存在。采用面向事實(shí)的分析 (Fact-Oriented Analysis)、面向結構的設計(Frame-Oriented Design)、面向形式的編程(Form-Oriented Programming) 的FO軟件開(kāi)發(fā)方法和對按物聯(lián)網(wǎng)需要相聯(lián)的每個(gè)物客觀(guān)存在的多維屬性，如實(shí)完整地進(jìn)行描述和引用，就可避免軟件編程中BUG的存在。

　　6、網(wǎng)絡(luò )架構

　　當前網(wǎng)絡(luò )架構有4個(gè)版本存在。最早提出和在美國軍方建立和應用的計算機間聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )架構1.0、以現在廣泛應用的因特網(wǎng)為代表的互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )架構2.0、以美國谷歌公司建立的B4網(wǎng)絡(luò )為代表的軟件定義網(wǎng)絡(luò )(SDN)的網(wǎng)絡(luò )架構3.0，鮮為人知的136X工程的基于遺傳基因特征的浮云分層的網(wǎng)絡(luò )空間信息世界EM258.com的網(wǎng)絡(luò )架構4.0。這4個(gè)版本網(wǎng)絡(luò )架構中，只有EM258.com的網(wǎng)絡(luò )架構4.0滿(mǎn)足未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)提供無(wú)限多的IP地址和無(wú)限多唯一標識碼的需求。但是，EM258.com的網(wǎng)絡(luò )架構4.0是為網(wǎng)絡(luò )空間設計和運行的網(wǎng)絡(luò )架構，在未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)中引用，還需進(jìn)行軟件上裁減和硬件上的完善工作。

　　涉及未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的這些核心技術(shù)有些已有理論、有些已報專(zhuān)利，其中大部分技術(shù)通過(guò)實(shí)際應用的初步檢驗。如果將這些核心技術(shù)集合使用，我國就已具有了開(kāi)始進(jìn)行構建未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)軟、硬件和系統的技術(shù)基礎條件。

　　三、構建未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的意義

　　互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)明和應用，對改變人們的生活和發(fā)展國民經(jīng)濟帶來(lái)的促進(jìn)效果是非常巨大的。過(guò)去,在互聯(lián)網(wǎng)興起的時(shí)候,由于在技術(shù)上的差距,我國不可能研制出有主權的互聯(lián)網(wǎng)在世界推廣使用。顯然，沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)的主控權，對國家安全帶來(lái)的不安全因素也是巨大的。

　　習近平主席指出：大國網(wǎng)絡(luò )安全博弈，不單是技術(shù)博弈，還是理念博弈、話(huà)語(yǔ)權博弈。在今日互聯(lián)網(wǎng)將消亡、物聯(lián)網(wǎng)將興起的時(shí)候，是中國構建未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的好時(shí)機。

　　在還原論哲學(xué)思想主導下，過(guò)去幾十年里西方計算機技術(shù)得到快速發(fā)展。但是隨著(zhù)信息化的深入，計算機需要處理的非線(xiàn)性數據越來(lái)越多，對處理線(xiàn)性數據有優(yōu)勢的數字計算機，數據處理的難度在不斷增加，同時(shí)計算機軟硬件的發(fā)展也遇到甁頸。

　　在思維模式方面，在東方長(cháng)期以來(lái)是整體論哲學(xué)思想占主導，只是在近一百多年里，基于還原論哲學(xué)思想的近代科學(xué)成為了主導。研究表明：整體論哲學(xué)思想和中華文明中有許多便于處理非線(xiàn)性數據和有利于對計算機軟硬件創(chuàng )新的理念。上述的未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)中，有許多的創(chuàng )新技術(shù)就來(lái)源于這些理念的一部分。

　　由于構建未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)都是信息技術(shù)的頂層和底層技術(shù)，一旦這些技術(shù)在構建未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)中完善和成熟，經(jīng)廣泛推廣應用，將對計算機軟硬件的研制發(fā)展，對云計算、大數據、移動(dòng)通訊、系統集成、智能制造等諸多有智能、智慧需求的計算機應用帶來(lái)不可估量的創(chuàng )新發(fā)展，將促進(jìn)信息技術(shù)進(jìn)入新的時(shí)代。

　　特別是未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)采用樹(shù)結構提供無(wú)限多的IP地址和無(wú)限多的唯一標識碼，IP地址和唯一標識碼解析都是按邏輯結構即刻自動(dòng)解析，沒(méi)有現在互聯(lián)網(wǎng)似的根服務(wù)器。將來(lái)在全世界各國推廣使用未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，由于各國的IP地址可分別在自己的一個(gè)枝叉上，完全可以由本國掌控，不受制于他國，因此會(huì )非常安全。按照這種技術(shù)構建的未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)沒(méi)有主控權，容易被世界各國接受，符合習近平主席提出的國際社會(huì )應該在相互尊重、相互信任的基礎上，加強對話(huà)合作，共同構建和平、安全、開(kāi)放、合作的網(wǎng)絡(luò )空間的原則。事實(shí)上，只有全世界各國都支持和使用未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)，未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)才能真正實(shí)現將全世界萬(wàn)物互聯(lián)的作用。

　　中國是負責任的大國，有責任引導各國平等合作構建未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)，為全世界信息化的發(fā)展做出貢獻。

　　作者：

　　中國嵌入式系統產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長(cháng)兼秘書(shū)長(cháng)郭淳學(xué)

　　北京乾坤化物數字技術(shù)有限公司總經(jīng)理趙文銀