1.1.4 物联网的起源与发展

1.1.4.1 物联网的起源

物联网概念的起源可以追溯到1995年，比尔·盖茨（Bill Gates）在《未来之路》一书中对信息技术未来的发展进行了预测。书中描述了物品接入网络后的一些应用场景，这可以说是物联网概念最早的雏形。但是，由于当时无线网络、硬件及传感器设备发展水平的限制，其并未能引起足够的重视。《未来之路》通俗易懂，充满睿智和远见，并成为了1996年度全球最畅销的图书之一。书中涉及的以下内容与我们目前的社会生活息息相关。

（1）音乐销售将出现新的模式。以光盘和磁带等耗材为存储介质的音乐，因为它们的存储介质容易磨损，所以存储问题一直困扰着用户，未来的音乐将被存储在一台服务器上，供用户通过互联网下载和播放。第一代苹果播放器（internet Portable audio device，iPod）于2001年10月23日发布，容量为5GB。iPod为MP3播放器带来了全新的发展思路，此后市场上类似的产品层出不穷，但iPod依然因为它的独特风格而一直受到追捧。

（2）未来用户可以选择收看自己喜欢的节目，而不是被动地等着电视台播放。根据观众的要求播放节目的视频点播系统（Video on Demand，VOD），可以把用户所点击或选择的视频内容传输给该用户。视频点播业务是近年来新兴的传媒方式，是计算机技术、网络通信技术、多媒体技术、电视技术和数字压缩技术等多技术融合的产物。视频点播系统已经融入我们的生活，如爱奇艺、优酷、百度视频、腾讯视频、暴风影音、360影视等已经成为我们日常娱乐的一部分。

（3）一对邻居在各自家中收看同一部电视剧，然而在中间插播电视广告的时段，两家电视中却出现完全不同的节目：中年夫妻家中的电视广告节目是退休理财服务广告，而年轻夫妇家中的电视广告节目却是假期旅行广告。目前的家用电视已经具备电视剧回放、插播广告等功能。通过对观影数据进行深度分析，对不同公众插播不同的广告，这不久就会成为现实。

（4）如果您计划购买一台冰箱，您将不用再听那些喋喋不休的推销员唠叨，因为电子公告板上有各种正式和非正式的评价信息，传统的现场推销模式将日益被网络购物所取代。目前，在电子商务平台上，决定用户网购的核心因素是商品的“信誉”。

（5）用户遗失或遭窃的照相机将自动发回信息，告诉用户它现在所处的具体位置，甚至当它已经身处其他城市。目前，照相和录像已经成为手机的必备功能。手机对用户日益重要，厂商们也一直在努力减少手机丢失后给用户造成的间接损失。比如，苹果公司给iPhone手机增加了找回功能，甚至可以锁定手机，那些被捡到的手机几乎是没有二次利用价值的，这也大大提高了手机被找回的可能性。部分其他品牌手机现在也有类似的功能。

（6）如果孩子需要零花钱，家长可以从电脑钱包里给孩子转账。此外，当我们通过机场安检时，电脑钱包将会与机场购票系统进行连接，以检验用户是否购买了机票。显然，目前可以方便地通过支付宝或微信等的转账功能，为小孩发放零花钱，甚至可以通过手机刷码的方式乘坐公交、高铁和飞机。

（7）未来人们在观看电影《飘》时，可以用自己的面孔替换片中的知名演员，实实在在地体会一下当明星的感觉。目前，虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术和增强现实（Augmented Reality，AR）技术，使人置身于虚拟的或真实的场景之中，已经基本实现了，如虚拟实验、虚拟3D妆容、虚拟3D试衣等。

（8）人们可以亲自进入地图中，方便地找到每一条街道或每一座建筑。目前，通过地图观看3D街景已经成为现实，但将个人融入街景还有待实现。

由此可见，理想是创新的源泉和发展的动力。有理想才能有创新。

1.1.4.2 物联网的发展

1998年，麻省理工学院提出了基于RFID技术的唯一编码方案，即产品电子编码 （Electronic Product Code，EPC），并以EPC为基础，研究了从网络上获取物品信息的自动识别技术。

在此基础上，1999年，美国自动识别技术（AUTO-ID）实验室首先提出了“物联网”的概念。研究人员利用物品编码和RFID技术对物品进行编码标识，再通过互联网把RFID装置和激光扫描器等各种信息传感设备连接起来，实现物品的智能化识别和管理。

当时对物联网的定义还很简单，主要是指把物品编码、RFID与互联网等技术结合起来，通过网络实现物品的自动识别和信息共享。

如前文所述，物联网概念的正式提出是在国际电信联盟发布的《ITU互联网报告2005：物联网》报告中。该报告对物联网的概念进行了扩展，提出物品的3A化互联，即任何时间、任何地点、任何物体之间的互联，这极大地丰富了物联网概念所包含的内容，涉及的技术领域也从RFID技术扩展到了传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术、智能控制技术、泛在通信技术等。

2007年，美国率先在马萨诸塞州的剑桥城打造了全球第一个全城无线传感网。2009年1月，国际商业机器（International Business Machines，IBM）公司首席执行官彭明盛提出了“智慧地球”的概念，强调传感技术等感知技术的应用，并提出了建设智慧型基础设施的建议。

（1）国外计划

2009年6月，欧盟委员会正式提出了《欧盟物联网行动计划》。该计划强调RFID的广泛应用，并关注物联网环境下的信息安全与隐私保护。

2009年8月，日本提出了i-Japan战略，强调电子政务和社会信息服务应用。

上述计划的共同点是：融合各种信息技术，突破互联网的限制，将物体接入信息网络，实现“物联网”；在泛在网络的基础上，将信息技术应用到各个领域，从而影响国民经济和社会生活的方方面面；信息产业的发展正在由信息网络向全面感知和智能应用两个方向拓展、延伸和突破。

（2）国内发展

1999年，中国科学院启动了传感网的研究。2009年8月7日，“感知中国”的理念被提出。2010年，教育部设立了“物联网工程”这一本科新专业。

2011年11月，《物联网“十二五”发展规划》正式出台，明确指出物联网发展的9大领域，并提出到2015年，我国要初步完成物联网产业体系的构建。2014年5月，工业和信息化部印发《工业和信息化部2014年物联网工作要点》，为物联网的进一步发展提供了有效指引。

物联网是在国际一体化、工业自动化和信息化不断发展和相互融合的背景下产生的。业内专家普遍认为，物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本，另一方面可以为全球经济复苏提供技术动力。

由此可见，以计算为核心的第一次信息产业浪潮推动了信息技术进入智能化时代，以网络为核心的第二次信息产业浪潮推动了信息技术进入网络化时代，在以感知为核心的第三次信息产业浪潮中，物联网将推动信息技术进入社会化时代，实现物理世界与信息网络的无缝对接。

1.1.4.3 物联网与四次工业革命

工业正在全球范围内发挥越来越重要的作用，其是推动科技创新、经济增长和社会稳定的重要力量。2011年4月，在汉诺威工业博览会上，德国政府正式提出了工业4.0（Industry 4.0）战略，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式，旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新，以提高德国工业的竞争力，并在新一轮工业革命中占领先机。

工业4.0（又称为第四次工业革命）的核心就是物联网，其目标就是实现虚拟生产与现实生产环境的有效融合，以提高企业生产率。作为世界工业发展的风向标，德国工业界的举动深深影响着全球工业的发展。

从18世纪中叶以来，人类历史上先后发生了三次工业革命，均主要发源于西方国家，并由他们的创新所主导。中国在第四次工业革命中第一次与世界同步，并立于浪潮前头。

（1）蒸汽机的发明开创了第一次工业革命

1760—1840年开创的“蒸汽时代”，标志着农耕文明向工业文明的过渡，是人类发展史上的一个伟大奇迹。工业革命首先出现于棉纺织业。1733年，机械师约翰·凯伊（John Kay）发明了“飞梭”，大大提高了织布的速度。1765年，织工詹姆斯· 哈格里夫斯（James Hargreaves）发明了“珍妮纺织机”，揭开了工业革命的序幕。从此，在棉纺织业中出现了螺机、水力织布机等先进机器。

不久，在采煤、冶金等许多工业部门，也都陆续引入了机器进行生产。随着机器生产越来越多，原有的动力（如畜力、水力和风力等）已经无法满足需要。

1785年，詹姆斯·瓦特（James Watt）制成的改良型蒸汽机投入使用，为生产提供了更加便利的动力，并得到了迅速推广，大大推动了机器的普及和发展，人类社会由此进入了“蒸汽时代”。

1807年，美国人罗伯特·富尔顿（Robert Fulton）制成的以蒸汽为动力的汽船试航成功。

1814年，英国人乔治·史蒂芬森（George Stephenson）发明了“蒸汽机车”。

1825年，史蒂芬森亲自驾驶的一列托有34节小车厢的火车试车成功，从此人类的交通运输进入了一个以蒸汽为动力的时代。

1840年前后，英国的大机器生产基本上取代了传统的工厂手工业，工业革命基本完成。英国成为了世界上第一个工业国家。

此后，工业革命逐渐从英国向西欧大陆和北美传播。后来，扩展到了世界其他地区。第一次工业革命是技术发展史上的一次巨大革命，它开创了以机器代替手工劳动的时代。

（2）电力的发明开创了第二次工业革命

1840—1950年进入的“电气时代”，使电力、钢铁、铁路、化工、汽车等重工业得以兴起，石油成为新能源，并促使交通的迅速发展，世界各国的交流更为频繁，并逐渐形成了一个全球化的国际政治、经济体系。

1866年，德国工程师维尔纳·冯·西门子（Werner von Siemens）发明了世界上第一台大功率发电机，这标志着第二次工业革命的开始。随后，电灯、电车、电影放映机相继问世，人类进入了“电气时代”。

以煤气和汽油为燃料的内燃机的发明和使用，是第二次工业革命的另一个标志。1862年，法国科学家罗沙（Rochse）对内燃机热力过程进行理论分析之后，提出了提高内燃机效率的要求，这就是最早的四冲程工作循环。1876年，德国发明家奥托（Otto）运用罗沙的原理，创制了第一台以煤气为燃料的往复活塞式四冲程内燃机。

（3）计算机的发明开创了第三次工业革命

两次世界大战之后的第三次工业革命开创了“信息时代”，全球信息和资源交流变得更为迅速，大多数国家和地区都被卷入全球化进程之中，世界政治经济格局进一步确立，人类文明的发达程度也达到了空前的高度。如今，信息革命方兴未艾，还在全球扩散和传播。

（4）物联网技术的出现开创了第四次工业革命

第四次工业革命以物理信息系统融合技术为核心，目标是实现“人—机—物”的深度融合。图1-4对四次工业革命的发展概况进行了总结。由图中可以看出，从第三次工业革命到第四次工业革命的转变只经历了四十来年，较之前三次工业革命的时间间隔短了很多，这也充分说明物联网技术发展的速度之快，以及其对工业发展的显著推动作用。

1.1.4.4 物联网与智能制造

从“互联网＋”到智能制造，都离不开物联网的技术支撑。物联网已被国务院列为我国重点规划的战略性新兴产业之一。事实上，最近几年，智能制造也取得了辉煌的成就。

（1）中国研发了空中造楼机，挑战建造超高层建筑，领先世界。使用诸多传感器与控制器的空中造楼机，拥有四千多吨的顶升力，在千米高空开展施工作业毫无难度。而且它还能在8级大风中平稳运行，4天建造一层楼的施工速度更是惊艳国内外。

（2）中国研发的穿隧道架桥机，令世界为之震撼。近几年，中国高铁的发展速度令世人瞩目，逢山开路、遇水架桥，中国速度的背后，离不开一种独一无二的机械装备——穿隧道架桥机。穿隧道架桥机前后左右共安装有上百个传感器，具有转向、防撞、测速等多种功能。根据这些传感器数据，可以判断穿隧道架桥机的运行情况，进而实现对施工作业的精准控制。

（3）中国的“挖隧道神器”——隧道掘进机。2015年12月24日，我国首台双护盾硬岩隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，TBM）研制成功。该机器具有掘进速度快、适合较长隧道施工的特点。每台隧道掘进机上均配备了采用物联网技术的探测系统和控制系统，如激震系统等，使用的传感器包括接收传感器、破岩震源传感器、噪声传感器等。

显然，随着物联网的发展，我国智能制造技术的潜能不断被激发，呈现出了勃勃生机。