从蓝图到规模化部署：物联网终将兑现承诺的四大原因

本文作者：恩智浦半导体总裁Kurt Sievers

物联网在数字和真实世界建立起奇妙连接，已为现代社会众所周知。只是，我们还未实现。

过去几年对物联网的大肆宣传，让人们以为各行各业已经实现大规模部署。其实并没有。事实上，物联网的普及是落后于计划的。您或许记得，曾有人预测智能互联设备装置会随着时间推移而减少，因为预测者调查了现状，发现与预期增长并不相符。直到近来事态发生了转变，物联网应用开始飞速推进，行业内首次开始兑现智能科技的承诺。其实，我们终将到达物联网的引爆点。但为什么是现在？

此前，物联网缺少合适的环境，难以按照需求增长的速度创造创新和实施机会。而现在，一个关键条件正在逐渐形成：生态系统。由一个个独立应用搭建起来的物联网架构，逐渐发展为成熟、完整的端到端系统，并融入了涉及真实消费者的数据中心和应用场景。这一切得益于推动当前物联网浪潮的四大技术支柱。

传感器捕捉真实世界的点点滴滴

传感技术已经相当成熟，现在的传感器拥有超小体积、高效节能、功能全面，因而成为物联网核心的重要资产。按照目前的科技水平，人类世界的任何物理信号都可以转换为电子信号，继而转换为机器能够处理的数字数据，实现任何设想的应用场景。无论是家庭娱乐系统的人类情绪监测，还是智能农业应用中的土壤氮饱和度，抑或是预测性维护场景中的涡轮机震动，数字传感作为人类环境感知不可或缺的一部分，在人类生活和科技之间建立起新桥梁。

第二个发挥作用的推动因素是连接。已经确立并经过现场验证的标准目前覆盖了整个连接范围，从NFC等超短距离连接到中等距离（WiFi、Thread、Zigbee、V2X），再到广域网和整座城市（Lte、LoRa）。在广域网领域，5G承诺即将兑现。目前，第一批5G基础设施试运行方案已在欧洲、中国和美国推广落实。此外，超宽带（UWB）等更先进而强大的技术也正在实施，进一步缩短连接差距，为全新的应用场景提供支持。

与此同时，成熟技术的采用率正处于强劲的发展势头。就在一个月前，第100个中国城市普及NFC公共交通免接触支付，让消费者能够安全便捷地乘坐公共交通工具。毫无疑问，无线连接的全面覆盖，便捷移动支付设备快速、经济的商业化，以及迅速扩展的能力，也是物联网发展的关键因素。

计算已转向边缘，AI将服务于所有人

第三大支柱是“边缘”：这项根本性创新变革正在将越来越多的智能科技推向边缘。在边缘产生数据并在数据中心处理的旧模式已达到极限。计算将随之迅速转向边缘。实际上，IDC预测表明，仅仅一年之后，就有43%的物联网计算发生在边缘。

出现这种趋势的理由十分充分。专用边缘处理可以减少响应时间和网络拥堵。例如，自动驾驶汽车主要依赖于实时处理，以瞬间做出正确的决定。通过专用处理，无需建立低效率和无响应的集中式云数据中心来处理显著增长的数据收集量。专用处理在设备级别更加可靠，更好地保护用户的隐私，因为原始数据不会上传到云端。

边缘处理基于分布式资源，这些资源可能不会持续连接到网络，例如自动驾驶汽车、植入式医疗器械、传感器高度分布的场合和各种移动设备等应用中。

在这种充满挑战的环境下，要利用机器学习（ML）并实现人工智能（AI），我们需要这样一种灵活的应用程序，能够不断的学习并迅速的应用于新的数据。这种能力被称为推理计算：选取少量的真实世界的数据，并根据预先训练好的模型来处理它们。为了推理计算在边缘环境中工作，需要优化处理架构和硬件，并对处理能力，能效，安全性和连接性提出某些要求。

能满足这些要求的先进硬件已经就位，这对物联网普及起到了强大的推动作用。除此之外，另一个主要问题是让原来的专有技术实现大众化。长久以来，机器学习只能为特定企业所用，他们拥有复杂的云架构，掌握着先进算法，并能访问大量的真实世界数据集，直到最近情况才有所改变。通过一套新工具箱，边缘节点开发者现在也能够高效地在资源有限的边缘设备中集成和运行经过云训练的ML模型，从而支持广泛的工业、物联网和汽车应用。成为ML专家不再需要大量投资，使成千上万家产品需要机器学习功能的客户得偿所愿。

一项近期Cisco研究表明，美国只有9%的受访者表示高度信任物联网设备。换言之，在数字时代，如果一个人必须时刻警惕冰箱会不会泄露自己的隐私，又何谈幸福？

该研究还表明，42%的受访者认为物联网服务很有价值。虽然物联网采用在各行各业正在加速推进，但企业和终端用户始终面临着隐私和安全威胁。这一矛盾说明，物联网取得成功的关键在于建立用户对应用的信任。

事实上，快速推出的物联网设备已经出现漏洞，例如针对CPU的Meltdown和Spectre漏洞、ROCA或Heartbleed攻击。其中很多事故表明，我们日益依赖于少数几种主导的系统构建模块，但它们并没有经过彻底的安全考验。

正因为这些威胁的出现，让利益相关者意识到，当务之急是联手建立信任。事实上，改变已经发生。许多相关框架已经落地，如欧洲通用数据保护条例（GDPR）或2018年加利福尼亚州消费者隐私法案（CCPA），树立了数据安全和隐私的通用准则。在工业领域，信任宪章（Charter of Trust）等领先企业倡议体现了对推进网络安全、保护数字供应链的有力承诺。

为履行这一承诺并建立信任互联网，一些先进提供商在设计产品、系统和服务时牢记安全测试。可升级设计允许在发生不可避免的安全漏洞事件之后安装补丁。系统采用弹性设计，可防止由于攻击导致整个网络崩溃。此外，对于不同的市场和应用，安全要求也存在很大差异，因此在产品和服务的架构中创建了可扩展安全功能。

这正是恩智浦安全连接的主旨。恩智浦在为安全生态系统提供解决方案方面具有成功经验，例如安全微控制器、NFC、支付、门禁控制、高速网络交换机等，因此我们的工程师和业务在创建信任互联网方面发挥了重要作用。该领域的成功离不开系统方法，恩智浦不仅提供安全的产品，还确保为客户提供安全设计和隐私设计解决方案。这种通过设计确保安全的理念还包含安全制造设计、安全信任配置和安全交付，从而建立起物联网生态系统的第四大支柱。

2020年代将见证物联网的实现

新的传感技术、跨全球连接、从中心向边缘的转变、通过先进的安全技术保护系统和设备是物联网从探索阶段迈向实际实现的重要推动因素。

我们预计到2025年，互联设备将达到750亿。终端设备可能达到数万亿台，全新的应用和业务模式都围绕着这些设备展开，从中心向边缘的转变将带来巨大的机会。

这不仅仅是增加价值和创造新的业务模式，而是让我们的生活更轻松、更简单、更便捷、更安全。如果科技不能造福人类，就没有存在的必要。物联网有能力改变我们的生活，是否兑现这个承诺，取决于我们自己。