物聯網是繼計算機、互聯網和移動通信之后的又一次信息產業的革命性發展，在互聯網和移動互聯網高速發展的時代，幾乎所有行業都有數據聯網的需求，聯網設備已經不再局限于智能手機和計算機，而會覆蓋交通物流、智能家居、工業檢測和個人健康等各種領域。物聯網正在掀起一場聲勢浩大的革命，也由此成為下一個推動世界高速發展的“重要生產力”，是繼通信網之后的另一個巨大的市場。
無論是國外的科技巨頭IBM、英特爾，還是國內的小米、阿里巴巴，早已將物聯網作為未來發展的核心業務之一，迅速開始研發和布局，搶占市場先機。物聯網同時也成為政府關注的焦點，歐盟、美國、日本、韓國以及中國紛紛推出物聯網相關發展戰略。物聯網的真正價值在哪里？有哪些不可不知的核心技術？哪些產業將會被重塑甚至消失？未來的機遇和挑戰都有哪些……在《物聯網》中，作者以其豐富的調研經驗和實戰經驗詳細介紹了物聯網以及基于物聯網的超乎想象的未來。
塞繆爾·格林加德，商業與科技類作家，美國新聞記者與作家協會前主席，威斯康星大學客座講師，加利福尼亞大學洛杉磯分校寫作訓練項目導師。《連線》雜志、《信息方略》雜志撰稿人。早起從個人計算機與互聯網著手研究物聯網，多年來專注工業互聯網以及機器與機器間的交流。
當想象變成現實
現在是周一早上7 點。我的Fitbit Force 智能手環輕輕震動，將我叫醒。幾分鐘后，我伸手拿起iPhone，查看電子郵件和其他信息。我打開手機上的Fitbit（一個健康和睡眠追蹤應用），查看昨天夜間的睡眠情況，包括在床上躺了多久之后入睡和睡眠中間醒來幾次。然后我從床上爬起來，走進浴室，用Fitbit 體重計量體重，體重數據會被自動發送到云服務器上。然后云服務器會對數字進行分析，通過網頁或者智能手機應用提供反饋。這樣，我就可以追蹤我的體重、體脂、飲食、水消耗和整體的身體情況。
吃早餐的時候，我用iPhone上的MyFitnessPal（一個健康及營養追蹤應用）掃描麥片包裝上的條形碼。這個應用會利用互聯網上包含300 多萬項條目的數據庫，計算出食物的卡路里和營養數據。之后，我開車到健身房鍛煉。在跑步機上登錄我的賬號，它就能記錄我的活動情況，包括我跑了多久、強度如何以及消耗掉多少卡路里。當我從跑步機上下來后，跑步機將我的鍛煉數據發到iPhone 上與Fitbit 應用相互連接的MyFitnessPal 應用里。這些器械和應用聯合在一起，就比較全面地展現出了我每天運動和食物消耗的情況。我可以看到我的卡路里和鍛煉水平是否達到目標。我可以研究一下我的營養信息，通過這些應用提供的圖表、圖形和儀表盤了解我是否喝了足夠多的水。
走回房間時，我在iPhone 的Metromile（一個追蹤車輛駕駛里程的應用）看一下自己的行駛數據；Metromile 利用車內的儀器測量行駛里程、油耗及其他信息。沖過澡，我拿起iPad（蘋果平板電腦），查看Facebook（臉譜網），整理大量的電子郵件信息。然后，我走進家庭辦公室，坐在臺式電腦旁開始工作。一段時間后，我記起來周末會在外面過夜。于是，我通過手機將Ecobee（聯網智能恒溫器），設定為休假模式。我也為前門的Kevo（智能門鎖）設定了臨時的密碼，這樣鄰居就可以進門幫我給植物澆水。
完成當天的工作之后，我開始準備晚餐，之后使用安裝在iPhone 上的Harmony（智能家居遙控器，可以通過配套軟件在手機上進行操控）打開網飛視頻網站。利用通過無線網絡連接到互聯網的藍光DVD播放器，我看了一部電影。傍晚，WeMo（智能開關）根據我所在地理位置每天的日落信息自動打開門廊燈。WeMo 每天獲取信息，隨時更新。幾分鐘之后，我的手機接到一條提醒：我車庫門已經開著30 分鐘了，原來是孩子在開門扔完垃圾后沒有關門。我點了一下應用中的一個按鈕，關上車庫門。
晚上11 點半，WeMo 關閉了門廊燈。我鉆進被窩，開始閱讀紙質期刊上刊載的一篇文章。我想要對其進行電子剪輯，于是拿出iPhone，打開DocScanner（一個文件掃描應用）。DocScanner 能幫我將文章傳到印象筆記，實現云同步，這樣我就可以在我任何一臺設備上的項目文件夾中繼續閱讀這篇文章。我設定好第二天的Fitbit 智能鬧鐘，關燈，然后漸漸睡著了。
這些場景不是虛構的，而是對我家典型的一天的真實快照。雖然我家里有許多聯網智能設備，卻很難算得上是一流的互聯設備實驗室。我的路由器一共連著19 個無線客戶端—每個都有各自的IP（互聯網協議）地址，包括計算設備、媒體播放器、家庭自動化設備以及其他設備。其中許多設備都由手機應用控制，連接到了物聯網之中。不管怎樣，這些互聯的設備替代了人工，為我們提供了全新的方式去獲取數字內容和增長見識以及管理門、鎖、燈和自動恒溫器。一些互聯的設備同時也通過更智能、更有效率地運行實現了節能。另外一些設備則提高了安全性。
我們是如何走到了今天
我們很容易忽視過去幾十年間世界發生的巨大變化。不久之前，在互聯網、移動設備和云應用還沒有出現時，數據大都存儲在龐大的大型計算機內，之后又存儲在個人電腦的硬盤內。這些機器中的大部分都是廣袤的計算機海洋中一座座孤立的島嶼。將數據在設備間轉移可不是一項簡單的工作。除了那些連接到局域網的少數幸運者之外，對于大多數人來說軟盤不可或缺。
按現在的標準來看，把信息從一張軟盤拷到另一張軟盤的過程又慢又麻煩，而且這些軟盤的存儲空間十分有限。首先，軟盤體積大，最初的存儲盤直徑有8 英寸 。其次，鑒于當時的媒體格式，一張軟盤只能保存大約80 千字節 的數據，相當于大約40 頁純文本。20 世紀70 年代中期，5.25 英寸軟盤的出現將媒體存儲量提高到了110 千字節，1982 年時達到了1.2 兆字節 。20 世紀80 年代末，3.5 英寸盤可容納大約2.4 兆字節的數據。雖然這在當時代表了很大的進步，但按現在的技術標準來看簡直低端得匪夷所思。
將這些磁性媒體中存儲的數據進行物理轉移也同樣非常麻煩。你必須將軟盤郵寄或送到目的地。這樣的話，要轉移量稍大些的數據可能需要幾個小時或幾天的時間。在20 世紀80 年代甚至90 年代，安裝一個軟件程序通常需要使用10~20 個軟盤。安裝過程可能耗費一個多小時，其間計算機還不能執行其他工作。那時，個人計算機還沒有現在的多處理器系統和執行多任務的能力。雖然制造商引入了其他媒體格式提高數據存儲容量，包括之前曾流行的極碟驅動器（Zip Drive），但是主要的進步都圍繞著提高數據管理的便利性，而不是實現更有效的系統互聯。
20 世紀90 年代普遍采用的電腦網絡改變了這一切。以太網和局域網使組織機構能夠進行內部數據共享—有時也與企業工作場所之外的商業伙伴或其他機構進行數據共享。但是，那時網絡昂貴的價格和專有特性及其相對低的傳輸速率限制了它們的價值和整體的使用率。當時，連通性和聯結性對大部分人和機器來說依然遙不可及。
遠程用戶為了發送或接收文件經常不得不通過一臺傳輸速率為300 比特/ 秒的調制解調器撥號連接到電腦—通常是大型計算機。設置協議（處理資料傳送的標準）和傳送數據常常是一項令人望而生畏的任務。將一份篇幅很短的文本文件發送出去可能需要幾分鐘或更久的時間，而且任何類型的大型文件都可能占用系統資源，致使計算機數小時內基本不能操作。按照現在的標準，這就是數據傳輸的最初發端，堪比數字版的麥哲倫試圖乘坐木質克拉克帆船靠風帆環繞地球。
1995 年，在探討數載之后，互聯網和萬維網開始進行商業化運作。原始的阿帕網（ARPAnet，美國高級研究計劃局網絡）是在20 世紀50 年代對基于數據包網絡的研究中誕生的，自從1969 年低調面世以來，已經演化為強大了不知幾何的IP（互聯網協議網絡IP與TCP一起構成在設備或系統之間建立虛擬聯絡的協議）。一系列不間斷的技術進步以及計算能力方面的大跨步前進，引領了一大批私人團體推動形成一個開放的互聯網。在美國政府讓當時的美國國家科學基金網絡退役之后，網絡發展就跨入了一個新時代。實現全球連通所需要的框架已經建成。最初的互聯網連接大部分是通過使用撥號調制解調器和由馬克· 安德森（Marc Andreesen）發布的一款名為Mosaic 的網頁瀏覽器實現的（這家開發Mosaic 瀏覽器的公司就是后來的網景公司）。Mosaic瀏覽器是在蒂姆· 伯納斯－ 李（Tim Berners-Lee）所做的前期工作的基礎上研發出來的。蒂姆· 伯納斯－李從牛津大學畢業后曾在歐洲核子研究組織（CERN）工作，他于1990 年利用當時看來非常強大的NeXT電腦發明了最早的網頁瀏覽器萬維網（World Wide Web，后來重命名為Nexus）。
最開始的時候，連接速度非常緩慢。較大的頁面需要幾分鐘的時間才能上傳到網頁，而且用戶通常只能通過登錄美國在線（AOL）、CampuServe（美國最大的在線信息服務機構之一）和EarthLink（美國網絡服務提供商）等服務才能實現連接。除了幾個大型大學、研究機構、公司和政府機構之外，寬帶還未用于上網服務，這種狀況持續了數年之久才改觀。2000 年，大約有3%的美國人家中安裝了寬帶。到2013 年8 月，這個數字增長到了70%。有幾個國家的安裝率比美國的安裝率還高。
與在工業革命期間最早鋪設的鐵路一樣，未來聯網和連通所需要的架構倏忽之間就已然存在了。互聯網的發明人—包括羅伯特·E· 卡恩（Robert E.Kahn）和文特· 瑟夫（Vint Cerf）—預想到了將網絡與其他網絡相連會產生的景象—這樣就形成一張由聯網系統構成的交織在一起的大網。 他們預測未來世界會出現更加智能的機器，催生卓越的新功能，引發令人難以置信的變革。1999 年我為《美西航空》（America West）雜志（已經被兼并的美西航
空公司的機上雜志）采訪瑟夫的時候，他闡述了他彼時的目標：
1973 年，當時的主要目標是創造出一種使計算機彼此溝通的方法。那時候，我們發明了不同的計算機網絡，都是獨立運行的。顯而易見的是，那些系統除非能通過一種共通語言分
享信息，否則沒有多大價值。我們肯定不想淪落到與20 世紀一二十年代相似的境地，那時候一個公司辦公桌上要放十來個不同的電話機，每臺電話機都有獨立的專有系統，你必須知道通過哪種電話服務能聯系到哪些人。因此我們發明了一種協議，稱為TCP/IP，實現計算機以及不同網絡的互聯。
我們都知道技術是非常強大的，也清楚它擁有巨大的可能性。但是，那個時候我們使用的計算機都是價值百萬美元的龐然大物。每個都能占滿一整個房間，不是你隨手放進提包就能帶回家的設備。不過，也許更讓人感興趣的是，你很難想象當非常非常多的人能夠同時利用一種技術的時候，比如互聯網，會發生什么樣的事情。這有點像汽車的發明人會想象有幾十輛汽車的情況，卻無法知道5 000 萬或1 億輛汽車會如何影響一個國家……以及全世界各地人們的態度、習慣、行為和活動。
當然，現在發達國家的高速互聯網接入已經普及。另外，隨著移動設備以及蜂窩網絡移動寬帶的推出，一種時時在線、時時連通的文化已經形成。2007年推出的iPhone 和2010 年推出的iPad 對改變競爭格局，為現在新興的物聯網燃起燎原之火功不可沒。雖然許多制造商之前就已經推出了能連接互聯網的所謂智能手機和個人數字助理（PDA），而且這些設備都很笨重但反應慢，功能也非常有限。許多設備只是簡單地實現日程、聯系人和基礎數據的同步。而且大部分在完成某項功能時也表現得糟糕透頂—除了打電話這項功能之外。
然而，為建立一個聯網的世界以及聯網的設備所需要的基礎已經存在了。今天，每件聯網的設備都會獲得一個IP地址，而且每個地址都能讓一個設備與其他的設備相連，包括智能手機、平板電腦、游戲機、汽車、冰箱、洗衣機、燈光系統、門鎖、汽車電子收費設備等等。過去數年內，在IP的基礎上出現了幾種不同的系統和平臺。IP實際上已經成為通信、娛樂、購物、商業交易以及大量其他工作和活動的標準渠道。推動這股潮流發展的是機械和系統越來越數字化的特性。僅僅一二十年前，音像刻錄機還在使用磁帶，照相機還用膠片拍照，遙控還建立在硬件基礎上，音樂會還需要從唱片、磁帶或光盤中播放。人們通常在紙張上打印，再將紙張通過郵寄或傳真機發給其他人。在這種模擬設備和數字設備并存的世界中，每個機器都發揮著獨立的功能，人們常常無法在設備間傳遞數據，除非通過物理媒體——這種狀況肯定限制了設備的可用性和便利性。
但是，現在大量的功能和作用都被壓縮到了一臺典型的計算設備之中，例如平板電腦和智能手機。通過二進制代碼和互聯網協議這兩種通用語，這些設備不斷地將過去數種設備的功能進行合并，而且操作上也越來越簡單直接。命令、函數和編程等工作之前可能還需要一大堆深諳編程語言的開發人員，現在只需點一下手指或說一個詞語就能輕易完成。的確，用戶基本無須具備關于計算設備的知識就能操作設備完成看起來非常復雜的一組任務。
最終產生了什么樣的效果呢？數字技術令一些行業分崩離析，也在許多其他行業中引發了翻天覆地的變化。傳統相機和膠卷幾乎蹤跡全無，獨立的音像錄制設備正在消失，紙質地圖日益稀少，有線電話面臨絕跡，而傳統的書籍期刊正在成為歷史。而且，即使是專用的設備也越來越與網絡緊密連接。DVD播放器從遠端的服務器獲取流媒體內容，手機上的導航系統依靠傳感器和衛星數據顯示交通狀況，而浴室里的體重計將信息上傳到互聯網。越來越多的工業機器—從醫療器械到農場機械—也開始將數據上傳至互聯網，在互聯網上這些數據被分別存入不同的數據庫之中，與其他數據進行結合，然后分析。
所有這些數字設備都為產品和服務增加了價值。突然之間，一部價值75 美元的手機變成了一部價值600 美元的能夠重新定義這個世界的智能手機。據設立有IoE（萬物網）指數的思科系統公司統計，憑借連通的設備，商業界每年獲得6 130 億美元額外收入，而這僅代表物聯網潛能的大約50%。思科公司預測，在10 年之內，由物聯網產生的凈利潤就可以達到14.4 萬億美元。
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