赋予物联网人工智能的灵魂:基因级智能融合

自2009年起,物联网的概念开始在全球范围内得到广泛认可,标志着信息化发展的新方向。物联网(The Internet of Things)的首次提出可以追溯到1999年,其基本定义为通过射频识别(RFID)、红外传感器、全球定位系统(GPS)、激光扫描器等信息传感设备,将各种物品与互联网连接,实现信息交换和通信,从而实现智能化的识别、定位、跟踪、监控与管理。2005年11月17日在突尼斯举行的世界信息社会峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式提出了“物联网”概念。报告指出,无所不在的“物联网”通信时代即将来临,各种物体——从轮胎到牙刷,从房屋到纸巾,都可以通过互联网主动进行数据交换。RFID技术、传感器技术、纳米技术以及智能嵌入技术将会得到更加广泛的应用。
物联网无处不在
信息化在初期的应用目标主要集中于人与人之间的沟通与联系,这一发展目标经过结绳记事、活字印刷、无线电传播以及网络时代的演变,已基本实现。然而,信息化未来的发展方向是什么?大多数人一致认为是物联网。物联网在国际上也被称为传感网络,它借助电子信息技术,通过微型传感芯片嵌入物体,实现智能化,再结合无线网络技术,使人与物体、物体与物体之间得以实现“交流对话”。作为信息化应用的广度拓展与深度挖掘,物联网在我们生活中随处可见。
举例来说,当司机发生操作失误时,汽车会自动发出警报;公文包可以提醒主人是否忘记携带物品;衣物能够告知洗衣机对颜色和水温的要求等,这些场景宛如科幻小说中的情节,将物品具象化为智能个体,但这实际上已成为现实。
以耐克公司推出的Nike+跑步鞋为例,该鞋通过嵌入传感器来跟踪用户的跑步数据,并将信息发送至使用者的iPod上。该产品还具备社交网络功能,能够自动推送信息至Twitter,并在Facebook上更新状态。同样,用户无需绑缚各种仪器,其每一个动作的数据都可被计算机监测。弗吉尼亚理工大学发明了一种具备运动感知功能的裤子,通过织布机将电线与纤维交织在一起,裤子中的传感器可以实时测量其速度、旋转和弹性,并将信号发送至电脑。这种智能化的应用,使得在信息世界中人与物体可以实现平等地位,皆成为一个信息节点。
尽管上述“人机交互”的实例可能被一些人视作“小儿科”,但物联网的真正潜力却不容小觑。我国早已开始进行物联网产业的相关研究与应用试点探索。RFID作为物联网中的感知层关键技术之一,自2004年起,我国便启动了无线射频识别RFID的行业应用试点,已在农业、工业、城市交通、建筑等领域初见成效。例如,在30个试点城市的“一卡通”工程中,截止至2009年10月,全国已发卡数量接近1.7亿张,这无疑将每个人都纳入了这张“卡”的联网体系中。
实际上,物联网是由感知层、网络层和应用层共同构成的一个庞大社会信息系统,涵盖了国民经济各领域及社会生活的各个方面,是一个无所不包的产业链。人们对物联网的产生、发展及其未来充满了浓厚的兴趣,其改变生活的深层次原因,远不止单纯的“互联”,更在于其强大的智能化发展趋势所赋予的技术生命力与商业价值。
物联网的智能化发展
物联网的工作原理是:感知层采集的信息通过传输层进行传输,再由应用层分析和处理这些信息,从而做出正确的控制和决策,实现智能化管理与应用。人类对这一应用的憧憬早在工业自动化时代便已悄然酝酿。难道爱迪生在发明电灯时,不希望电灯能根据日落而自动点亮,或因一句“开灯”而亮起?然而,由于通讯技术的瓶颈限制了传感器与执行机构的连接,即便某种程度的连通得以实现,联网技术的高成本也未能激励广泛应用。随着网络技术的迅猛发展,数据可以在传感器、计算机与执行机构之间自由流动。物品不仅能够感知环境并实现相互通讯,更能迅速做出响应,并在某些情况下基本实现无人干预的运行。这种智能特性得益于人工智能在计算机领域的进步,且决定着物联网的“成长特性”。

网络等技术。

智能物联网结合了人工智能支持,通过开源、节流和环保的方式创造价值。在智能条件下,物联网可帮助提高生产率、降低风险和成本,并引领环境管理模式转变。例如,在农业生产中,利用精密农机设备和数据收集可调整种植方式;在工业生产中,通过RFID标签跟踪产品改进库存管理。标。

类似的案例屡见不鲜,整体应用模式可归纳为:智能感知环境、跟踪行为、综合信息做出决策、进一步优化流程及资源配置。这一系列过程均依赖于人工智能技术的支持,优化了物联网的感知-决策-反馈流程,深刻变革了我们的生产与生活方式。

展望物联网的未来,科技进步从未停止,智能物联网所需的支撑技术持续完善。无线网络技术的不断发展及通信协议的进一步标准化,使得人类能够在几乎任何时间和地点通过传感器收集数据,确保互联性能的逐步增强。同时,越来越小的硅芯片正承载着强大的计算能力,为人工智能提供了不竭的动力。更令人欣慰的是,遵循摩尔定律的发展模式使得这些技术的成本也在不断下降。显著增加的存储与计算能力(部分由云计算提供)使得人工智能的处理能够在更大规模和更低成本下进行,致力于让植入“人工智能”翅膀的物联网更好地造福人类。

我国智能物联网的发展态势同样令人鼓舞,本文将在探讨我国电网智能建设前景时结束。根据2010年12月31日的报道(来源:电力产业网),385个传感器、55个高清摄像头、2台红外热成像摄像机以及声光报警等设施被广泛部署,使变电站实现“智能化”。2010年12月30日,中国大陆首座基于物联网技术建设的“智能变电站”——220千伏(西泾)智能变电站在江苏无锡投入运用,标志着中国智能电网大规模建设的开端。预计在未来十年内,总投资将超过4万亿元。

作为世界第二大能源消费国,中国拥有全球规模最大的电网系统。到2020年,中国大陆需要满足4.85亿用户的用电需求,预计装机容量将达到16亿千瓦,是目前水平的两倍。为适应这一形势,2009年7月,中国确立了分三个阶段建设“坚强智能电网”的战略:2009年至2010年进行规划试点,2011年至2015年进行大规模建设,预计到2020年基本实现建设目标。

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