1.1 物联网的形成

1.1.1 物联网形成的社会背景

在讨论物联网产生的社会背景时，人们通常会提到四件事：比尔·盖茨与《未来之路》、MIT的RFID/EPC研究、ITU的研究报告“The Internet of Things”，以及IBM的智慧地球研究计划。

1.《未来之路》与物联网

1995年，比尔·盖茨出版了《未来之路》一书。他在前言中写道：“我写这本书的目的是向世人介绍未来的互联网时代将发生哪些变化。”他希望通过这本书描述对未来互联网时代的憧憬，同时希望这本书起到“促进理解、思考”的作用。

《未来之路》第一章的名字是“一场革命开始了”。比尔·盖茨设想了一个场景：如果你在开车时想光顾一家餐馆，并想查看它的菜单、酒水单及特色菜，那么计算机可以帮你实现。你可能需要向餐馆预订座位或通过地图了解当前的交通情况。在你发出指令之后，车上的计算机就会打印相关信息，或者通过语音方式朗读信息（获得的信息是实时更新的）。当我们读到这段文字时，将联想到当前讨论的移动互联网的“基于位置服务”与物联网的“智能交通”应用场景。

《未来之路》第十章“不出户，知天下”提出了“人-机-物”融合的设想。比尔·盖茨用两句话来描述他在西雅图湖畔的住宅，“我的房子是用木材、玻璃、水泥、石头建成的”，同时“我的房子也是用芯片和软件建成的”。在读到这段文字时，我们自然地联想到当前讨论的智能家居应用场景。

书中提到了一种智能硬件设备——电子别针。电子别针具有感知、计算、通信与控制能力。当你进入这个住宅时，第一件事就是别上一个电子别针，它将你与房子中的各种电子设备及服务“连接”起来。借助于电子别针中的传感器，嵌入房子的智能管理系统就会知道：你是谁？你在哪里？你要去哪里？

“房子”将根据电子别针获取与分析访客的需求信息，并尽量满足，甚至预见访客的需求。当访客沿着大厅行走时，前面的灯光将逐渐变亮，而后面的灯光则逐渐消失。音乐将随着访客一起移动，而其他人却听不到声音。如果有一个需要访客接的电话，那么只有离访客最近的电话会响起铃声。手持遥控器能够扩展电子别针的控制能力。访客可以通过遥控器发出指令，并从数千张图片、语音、视频中选择所需要的信息。

比尔·盖茨在描述自己住宅的未来发展前景时说：“微处理器与存储器的安装，以及控制它们运行的软件，这些将在最近几年随着信息高速公路进入数百万个家庭。我采用的技术在当前仍是实验性的，但我正在做的事在未来将被广泛接受。”

现在读这些话，我们发现这与物联网中讨论的“物理世界与信息世界的融合”“人-机-物融合”“智能家居”的设计思路是如此吻合，我们对物联网、智慧地球与智能家居的设想，无疑受到了比尔·盖茨前瞻性预见的启发。

在回顾微软公司的成功时，比尔·盖茨感慨地说，这种成功没有一个简单的答案，运气是一个因素，但是最重要的因素还是我们最初的远见。借用比尔·盖茨的这句话，我们想说：当物联网时代来临时，对于每个怀揣梦想的人，“运气”已经给了大家，重要的是谁能像比尔·盖茨当年抓住计算机操作系统滞后的机遇一样，在物联网领域捷足先登。

回忆比尔·盖茨在《未来之路》中的很多描述，我们对其预见性和前瞻性表示钦佩。这也是为什么人们在探讨物联网概念的产生过程时，经常提起《未来之路》一书的原因。

2.RFID/EPC与物联网

条码在20世纪20年代诞生。至今，条码已无处不在，几乎所有商品都被打上条码。我们正在阅读的这本书上也一定印有条码。商场的收银员用读写器扫描条码之后，就能够知道商品的名称与价格。这对我们每个人来说都是非常熟悉的事。

进入21世纪之后商品流通与运输行业高度发展，条码在越来越多的情况下已不能满足人们的要求。由于无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）能够提供更细致、更精确的产品信息，并且能够实现物流过程的高度自动化，因此这项技术受到人们的重视。当RFID与互联网技术结合起来时，可以构成全球物品信息实时共享的物联网。一场影响深远的技术革命也就随之而来。

在RFID与互联网技术结合方面，最有代表性的研究是由美国麻省理工学院（MIT）的Auto-ID实验室完成的。1999年10月，Auto-ID实验室提出了依托产品电子代码（Electronic Product Code，EPC）的基本概念。EPC研究的核心思想是：

●为每个产品而不是每类产品分配一个唯一的电子标识符，即EPC。

●EPC可以存储在RFID标签的芯片中。

●通过无线传输技术，RFID读写器可通过非接触方式自动采集EPC。

●连接在互联网中的服务器可以完成EPC对应产品相关信息的检索。

RFID标签的低成本、可重复使用以及能够快速、方便识别的特点，标志着它可以广泛应用于智能工业、智能农业、智能物流、智能医疗等领域，成为支撑物联网发展的关键技术之一。

3.ITU互联网报告与物联网

在讨论物联网概念形成的过程中，我们一定会提到ITU关于互联网发展对电信产业影响的一系列研究报告。

电信行业最有影响的国际组织是国际电信联盟（ITU）。在20世纪90年代，当互联网应用进入快速发展阶段时，ITU研究人员前瞻性地认识到：互联网的广泛应用必将影响电信业今后的发展方向。ITU研究人员将互联网应用对电信业发展的影响作为一个重要的课题开展了研究，从1997到2005年陆续发表了七份“ITU Internet Reports”研究报告（如图1-1所示）。从这七份研究报告的内容中，我们可以看出ITU提出的物联网概念、技术演变过程与产业发展基础。

1997年9月，ITU发布了第1个研究报告“Challenges to the Network: Telecoms and the Internet”。这份报告是为1997年ITU电信展与论坛会议准备的。报告论述了互联网的发展对电信业的挑战，同时指出互联网为电信业带来了重大的发展机遇。

1999年发布的第2个研究报告的题目是“Internet for Development”。该报告描述了互联网应用对未来社会发展的影响，展望了互联网对促进人与人之间交流的作用，并讨论了如何利用互联网来帮助发展中国家发展通信事业。

2002年9月，ITU发布了第4个研究报告“Internet for a Mobile Generation”。该报告讨论了移动互联网发展的背景、技术与市场需求。该报告指出：单就一门技术而言，移动通信和互联网在过去10年中是推动电信业发展的主要力量，而两者结合形成的移动互联网（mobile Internet）将成为推动信息产业发展的重要动力。移动互联网的发展将带领我们进入一个移动信息社会。

2005年11月，ITU在突尼斯举行的“信息社会世界峰会”发布了第7个研究报告“The Internet of Things”。术语“物联网”也随之广为流传。该报告描述了世界上的万事万物，小到钥匙、手表、手机，大到汽车、楼房，只要嵌入微型的RFID芯片或传感器，就能够通过互联网实现物与物之间的信息交互，进而形成一个无所不在的物联网。世界上的所有人与物在任何时间、地点都可以方便地实现人与人、人与物、物与物之间的信息交互。该报告预见：RFID、传感器、嵌入式、智能与纳米技术将被广泛应用。

在研究“The Internet of Things”报告之后，我们可以清晰地认识到：

●物联网是互联网的自然延伸和拓展。

●物联网将实现物理世界与信息世界的深度融合。

●物联网将引领新一代信息技术应用的集成创新。

综合以上七份ITU研究报告，我们可以得出两点结论：

●第一，ITU从互联网发展对电信业影响的角度开展互联网发展趋势研究，总结出从互联网、移动互联网向物联网发展的总体趋势。

●第二，ITU在跟踪互联网、移动互联网发展的过程中，逐步认识到物联网发展的必然性，并前瞻性地提出物联网概念与技术特征，系统地研究了物联网技术发展对未来社会发展的影响。

因此，在讨论物联网产生的社会背景与发展的必然性时，不可避免会提到ITU关于互联网发展的系列研究报告。

4.智慧地球与物联网

回顾历史，每次经济危机都会催生一些新的技术与行业，引领和支撑经济的复苏，带动世界经济进入新的上升期。新技术成为促进经济走出危机的巨大动力。在讨论如何破解21世纪初出现的世界范围金融危机时，人们很自然地联想到IBM公司的“智慧地球”研究计划。

2008年IBM公司的专家提出了“智慧地球”的概念，它描述了将大量传感器嵌入和装备到电网、铁路、公路、桥梁、隧道、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并通过超级计算机和云计算组成物联网，最终实现“人-机-物”的深度融合。

智慧地球研究计划试图通过在基础设施和制造业中大量嵌入传感器，捕捉运行过程中的各种信息，然后通过无线网络接入互联网，再经过计算机分析、处理和发出指令，反馈给控制器，远程执行指令。控制的对象小到一个电源开关、可编程控制器、智能机器人，大到一个地区的智能交通甚至一个国家的智能电网。通过智慧地球技术的实施，人类能够更精细、动态地管理生产和生活，提高资源利用率和生产能力，改善环境，促进社会可持续发展。

智慧地球研究计划不是简单地实现“鼠标+水泥”的数字化与信息化，而是利用网络的信息传输能力，以及超级计算机、云计算的数据存储、处理与控制能力，实现信息世界与物理世界的融合，达到“智慧”的状态，因此，智慧地球=互联网+物联网（如图1-2所示）。

“智慧地球”报告使物联网概念与产业发展规划浮出水面，各国政府都认识到发展物联网产业的重要性，在2010年前后陆续从国家科技发展战略的高度，制定了各自的物联网技术研究与产业发展规划。