物联网不断发展带来哪些挑战

炎热的早晨你离开家，关门后手机提示室内灯均已关闭，门已锁好。此时汽车已自动帮你开启制冷系统，等你走到车库可以直接进入凉爽的车内……这样的场景已不再只是想象。物联网目前已发展如何？未来五年又将走向何方？

如今的智能家居，可以拿手机远程遥控电器、灯和窗帘，可以近距离语音控制电器的开关和模式，安装的摄像头和传感器也可以随时监控家里的环境。但这样的家居物联网目前普及度不高，主要原因除了整个生态系统搭建的成本太高之外，还有信任危机、安全性不确定和隐私泄露等隐患。

现如今的物联网“浓度”还不够，但技术发展使见过世面的消费者已经不能接受消费电子和智能家居没有所谓的物联网交互特性了，很难想象新生产品不能联网、不能匹配APP或者小程序、公众号等情况。

但物联网不再是产品的核心卖点，而是必须与性能、AI和屏幕等能力相互搭配，以综合体验来换来市场空间。

为了更好地探索物联网产业趋势，我们联系了全球客户，收到2，095份来自60个国家的物联网解决方案工程师的完整问卷，总结出一份全球物联网趋势报告。未来5年，全球物联网将如何发展？一起来了解。

行业增长点在哪里？

未来五年，物联网最具增长潜力的行业前三是工业自动化与控制、家庭自动化和人工智能。在工业自动化与控制和家庭自动化中，机器对机器（M2M）通信和远程监控预计将成为增长最快的设施，比如包括设备的远程监控、工业流程和设施的优化以及消费电子产品和智能设备的连接。同时，疫情加快了医疗行业物联网建设的步伐，改变了患者的诊断和监测方式，协助疫苗跟踪和库存管理等。随着对互联医疗设备的需求激增，25%的参与者认为医疗保健是下一个利用物联网造福人类健康的大行业。物联网显示出高增长潜力的行业还有智慧城市、能源管理、汽车和交通，以及可穿戴设备。

然而，工业4.0仍处于发展阶段，其中制造业4.0和工业物联网（IIoT）的缓慢增长主要归因于对遗留系统的依赖、复杂的集成流程、技能短缺和缺乏业务驱动的方法。工业4.0增长缓慢的三个最大原因：对数据安全的担忧、缺乏业务战略，以及在现有复杂的遗留系统中进行改造的难度和技术限制，阻碍了智能制造解决方案的采用和集成。

现代制造过程的相互联系比以往任何时候都更加紧密，更多的机器、设备和员工由依靠网络连接的传感器提供支持，这些传感器在整个工厂中传输数据。当公司无法在自己的网络中共享信息或使用这些信息来改进业务战略时，就会出现问题。而边缘计算将是未来的发展方向，具体可以看工业物联网边缘计算的文章了解。

由于系统越来越复杂，漏洞也在增加，安全性仍是物联网最大的问题。36%的参与者表示，他们在采用物联网连接技术时面临的主要挑战是安全方面。除此之外，边缘设备收集的数据的所有权归谁也是被争论的一点。数据的收集、共享和使用方式是用户在意的地方，因为用户无法确认个人信息是否被盗用，而边缘设备收集的数据所带来的隐患也很大，一旦被盗用，后果难以预计，这使得收集的数据所有权的确定成为物联网能否成功的关键因素之一。

70%的参与者认为，收集数据的所有权应保留在用户手中，特别是当隐私无法得到保证时，这些数据很容易暴露给第三方。用户对与公司共享数据犹豫不决，因为他们担心这可能会导致身份被盗用和网络安全风险。

从智能城市、智能工厂到智能家居，物联网使事物能够连接和交换数据。如果解决了数据安全性问题，收集的数据就能实现业务部门的改进或成本的降低，使得质量更高、效率更高、产品寿命更长。48%的参与者认为，生产力和制造能力的提升是他们的主要目标，也是由于物联网而受益最大的业务领域。

公司开发物联网解决方案的原因我们也有了结果，30%的参与者认为他们是物联网的创新者，他们希望通过构建物联网解决方案来探索商机并获得竞争优势，27%的参与者是想从市场提供的机会中获益。尽管物联网解决方案市场正在快速增长，但开发物联网解决方案是一项高度战略性的决策。它涉及数据安全性问题，需要很长的时间才能得到结果。而随着越来越多的企业加入，物联网开发生态系统也在不断地成熟。因此，对于公司来说，创新物联网解决方案比以往任何时候都更加重要，而不仅仅是跟随行业趋势。越能有效创新的企业，成功机会越大。

相关技术重点有哪些？

物联网的不断发展带来的挑战是，不同制造商之间设备是否可以互操作以及新用户应用程序是否易开发，目前不同设备之间没有相互通信的全球标准，每组设备都遵循不同的协议。参与者认为可以加速物联网的因素包括互操作性、易于开发、开放标准需求和连接标准。物联网的创新步伐很快，抓住这一巨大的市场机遇需要达成所有行业之间的互操作性，从而连接客户、企业和产品等。但标准应该是开放的，在这些标准下允许任何人轻松地设计和构建技术。

当前的物联网设备没有大量使用人工智能（AI）和机器学习，但从调查中得知，有39%的参与者表示他们已经在物联网设计和应用中使用了AI。在其余的参与者中，47%的人会在下一个物联网设计或应用中使用AI，以便构建更智能的设备。从自动驾驶汽车到面部识别软件，随着硬件成本的降低和处理速率的提高，AI改变着我们与事物互动的方式。

物联网边缘设备通过标准的有线和无线通道进行通信，通信包括接收传感器测量结果，由远程操作员进行远程控制等。在物联网解决方案中，边缘设备、网关和云平台之间的交互，需要不同类型的解决方案来满足不同的需求。结果表明，77%的参与者选无线通信，23%的参与者选有线通信。

在无线通信中最受欢迎的是WiFi，因为它具有远程连接性、安全性和更高的吞吐量，这得益于最新的、具有WiFi连接功能的低功耗MCU。紧随其后的是蜂窝（Cellular）和蓝牙（BLE），蓝牙市场占有率在过去三年中跃升了12%，这得益于低功耗模式 和蓝牙5.0的快速采用；蜂窝的市场占有率在过去三年中增长了9%；最近流行的5G增强了连接性，可大幅增加蜂窝带宽，使物联网更容易连接大量设备。

在有线通信中更喜欢以太网的工程师占83%，以太网连接可靠性和安全性高，为高速流媒体设备IP摄像机或VoIP电话提供了最佳解决方案。

物联网系统需要不同的软件开发语言来实现功能，其中65%的参与者仍选择C/C++，它为I/O、代码管理、数据结构和文件存储提供了高级功能，其次是Python（45%）和Javascript（22%）。

硬件开发的挑战很多，正确的设计至关重要。在提供经济高效的解决方案和缩短上市时间方面，在决定采用内部设计或现成的即用型解决方案时，硬件的选择很重要。48%的参与者表示正在使用单板计算机（SBC）来加速和简化设计过程，SBC很小，具有板载连接（以太网、WiFi、BLE）、USB和其他功能（I2C，SPI，UART），可以开箱即用（运行Linux）。不同的SBC可以满足特定的硬件需求，其中内存和存储是嵌入式系统的关键，小型嵌入式Linux发行版进一步减少了内存和存储中的占用空间。

但32%的参与者则选择从白板开始，然后让系统决定最后规格，这些规格将以尽可能低的成本提供出色的性能和强大的可靠性。对于企业来说，“构建与购买”一直是棘手的问题，构建自己的解决方案需要花费金钱和时间，但所有权和完全控制权更重要。物联网硬件的处理能力和功能由微处理器（MPU）或微控制器（MCU）决定。工程师面临的下一个问题是“哪种MPU/MCU适合设计”，39%的参与者支持意法半导体开发平台。

企业物联网实施的核心组件是云平台。云平台在构建安全、大规模的物联网基础设施方面发挥着关键作用，使企业能够收集、分析和处理来自传感器、设备和应用程序的物联网数据来推动可持续发展的业务。34%的参与者明确表示更偏好个人云。因为个人云对于黑客来说攻克比较困难，且个人云无需任何成本，数据也可以在本地访问。

用来收集数据的传感器是每个连接设备的核心。从定位、识别到监控，以及保护关键基础设施，传感器是物联网解决方案的眼睛和耳朵，将捕获的物理信息转换为可以通过电子方式测量的信号。有效管理和部署传感器是物联网流程的重要组成部分，传感器的选择取决于许多因素，比如使用情况、准确性和电池寿命等。最常见的传感器为环境传感器，用于测量温度、湿度、压力和气体等，第二类常用的是运动传感器。

从这份趋势报告中我们可以得出结论，面向智能家居、工业、市场和政府的创新解决方案正在为构建物联网的未来铺平道路。物联网已在客户和合作伙伴的议程上，且炙手可热，但没有人能够声称他们正在引领潮流。物联网具有巨大的潜力，一些领先的公司已经采取了行动，比如谷歌、苹果和亚马逊最近已经进军家庭自动化市场。这对其他企业意味着什么呢？

有不到25%的工程师相信他们的公司将在物联网发挥主导作用，但现在一切言论都为时过早。未来谁将领先于其他公司，让我们拭目以待。

审核编辑：彭菁