原创 刘兴亮 | 极简物联网技术史
创始人
2025-10-23 06:42:50
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物联网这个词猛一看必然令人想到互联网,且意识到二者之间必然存在巨大的差异。首先自然会想到它们都是「联网」的,具备相当贴近的性质。

确实,物联网是在互联网的基础上衍生出的新技术、新生态。简言之,互联网通过技术手段像一张网将全世界天涯海角的人(其实是计算机和移动终端)串联了起来,本质上就是无数人的交叉信息互换体系。

如此,我们就可以把物联网这个略显抽象的词汇作如下心领神会的理解:把互联网终端的人换成「物体」,让这些物体进行信息交换,就构成了「物联网」。

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这么一来,物体就有了生命,尤其是那些在生活与生产领域扮演关键角色的机器、电子设备、硬件工具,高端消费产品,就能够及时反应自身的设备状况,出现故障或危险可以自动检测甚至自行修复,且在整个体系中由于信息交互的强力属性而构成反馈、更新的技术闭环体系,可谓有百利而无一害。

生活中最直接的例子就是飞机和新能源电动车,这些交通工具由于技术进步和设备内置体系的复杂性超出了个体能够理解、驾驭和修正的能力范围,就被自动嵌入远程监控体系,以防止它们在运行过程中发生意外。

实际上,卫星就是物联网最早的案例,导弹也是这类应用成熟的技术表现,飞机则更是因此普遍惠及更多的人类。眼下发展极快的无人机也越来越具备物联网属性,加上人工智能的爆发,万事万物相互关联的可能性进一步加深加快。

物联网时代的提法已然存在多年,它的广泛应用也日益迫在眉睫。

我甚至设想有那么一天,人们将生活在物资和设备全体智能互联的社会中,那是这样一幅景象:一个人在清晨明媚的阳光中醒来,只见席梦思床上的显示器弹出一张甜美的面孔,温馨提示主人昨晚呼吸频率比日常快了0.5个百分点,听闻此语厨房的自动做饭机器就把当日的食谱做了百分之五的微调,由于天气变化穿在身上的衣服自动进行了加热,出门后车库里的座驾自己开到门口载着主人以最合理的路线避开堵车迅速来到办公室,随后汽车自己开到了修理厂进行雨刮器更换。

总之,这一切都是活的,器物均有编号和身份证,彼此紧密地相互关联,哪怕身上的衣服和假牙都有自己的物联网身份属性,绝无可能造假。凡事凡物自我管理和行事,似乎就人有些多余了。是不是挺有趣挺令人神往?

今天我们就简单说说物联网技术的发展史。

理论上还得先说互联网,没有它,当然不可能培育出物联网,这一块的发展是背景和基础,就不再赘言了,二者也有齐头并进的一面。我们单从物联网本身及紧密相关的技术罗列。

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早期理论和技术发展

1968年,著名的贝尔实验室提出了机器对机器 (M2M) 通信的概念,这相当于提出了物理器材可以「智能化」并远程通报和接受指令的设想,为物联网奠定了概念基础。

1972年,美国斯坦福人工智能实验室在某地放置了一台计算机控制的自动售货机。与过去的售货机不同,这台自动售货机使用电传打字机终端实现远程支付和库存报告。尽管只在一个地方进行两点之间的物理互联,但它预示了后来联网机器设备的广泛出现。

1970年代,微型计算机和局域互联网的出现,为物联网后来的实现提供了条件,小型嵌入式计算机出现在一些工业和商业设备上,为支持互联网的传感器和控制器奠定了基础。

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物联网的实验和实现

1982年是意味深长的一年,美国卡内基·梅隆大学的学生将一台可口可乐自动售货机连接到了互联网的前身即美国的高级研究计划局网络上。他们在售货机上添加了温度和库存传感器,并可以将数据上传到网上,这样厂家就能即时掌握售卖情况,更换和补充在售的饮料。这这台可乐售货机通常被认为是第一台联网设备,证明了物理对象可以通过网络进行检测和管理。

很快,1985年,美国首家蜂窝电话公司「Cellular One」的联合创始人、高级电信专家彼得·T·刘易斯当年9月在华盛顿特区国会黑人核心小组基金会第15届年度立法周末会议上发表的演讲中声称,物联网,或称IoT,是指将人、流程和技术与可连接的设备和传感器集成在一起,以实现对这些设备的远程监控、状态监测、操作和趋势评估的系统。他明确预示了物联网的愿景,但还只是一种对单体嵌入网络设备的简单想法。

1988-1991年,美国的研究机构施乐帕克研究中心 (Xerox PARC)的研究人员马克·韦瑟发表了关于「普适计算」的论文,他提出将智能设备无缝嵌入到环境中去的构想,这塑造了物联网的概念愿景,即日常物品将广泛地获得计算能力和连接能力,在互联互通中发挥作用。

1990年,美国计算机科学家约翰·罗姆基与西蒙·哈克特一起将第一个家用电器(烤面包机)连接到互联网。这款「智能烤面包机」可以通过连接 TCP/IP 的 PC 开启/关闭,被广泛认为是同类设备中的首款。它展示了物联网的实际应用,尽管当时还只是个新奇事物,但也暗示了未来实用设备的雏形。

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发展及逐步成熟期

1991年,英国剑桥大学计算机实验室推出一款名为特洛伊房间的咖啡壶,发明者为昆汀·斯塔福德-弗雷泽和保罗·贾德斯基。它起初是为了避免大楼的工作人员在走进房间后发现咖啡机是空的而失望,于是安装了一台摄像头,将咖啡壶的实时画面传送到办公室网络上的所有台式电脑上。这样大家就能够随时知晓咖啡壶的状况,便于取用。

摄像头监控咖啡壶的状态相当于实现了穿戴设备的在线传输图像——消费级物联网相机和可穿戴设备的前身。几年后,咖啡壶的摄像头接入互联网,更多人可以实时监控咖啡壶——尽管不见得去喝,特洛伊房间的壶作为新兴万维网的一项功能而享誉国际,直到2001年才被淘汰。

1994年,伊朗裔美国人Reza Raji 在《IEEE Spectrum》杂志上描述了一种愿景,让「小数据包」在众多节点之间移动,从而实现从家用电器到工厂等所有环节的自动化关联,系统性地提出了通过网络化的智能节点与小数据包通信实现自动控制的愿景。

他的模型既继承了工业控制系统的精确与实时性要求,又引入了互联网的互联思维,为后来的物联网架构奠定了更科学的理论基础,可以说基本说出了成熟的物联网概念。

1998年,美国政府支持的互联网工程任务组 (IETF) 批准 IPv6,以便极大地扩展互联网的可用地址空间,最终实现为数十亿台设备分配唯一的 IP 地址成为可能,这既是微机终端广泛互联,也是大规模物联网部署的必要演进中的一环。

1999年,麻省理工学院(MIT)的自动识别中心的创始人之一英国人凯文·阿什顿在演讲中正式提出了「物联网」一词,该演讲将RFID标签(一种电子标签)与互联网技术联系起来。随后,阿什顿的自动识别实验室(麻省理工学院、牛津大学等)成立,旨在开发 EPC(电子产品代码)架构,使用 RFID 标记物理对象。

这是非同寻常的一年,标志着物联网的命名,以及RFID标签和传感器网络重大研究的开始。

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物联网的发展

2004年,大型零售商开始采用RFID标签技术。沃尔玛要求顶级供应商在2005年之前为货盘和货箱配备兼容EPC的RFID标签。这将RFID从小众市场推向主流,帮助电子产品代码EPC(以及后来的NFC)在供应链和资产跟踪物联网领域变得无处不在。

2008年,首届物联网国际会议在苏黎世举行。

2011年,互联网协议第6版(IPv6)部署加速,解决了IPv4地址枯竭的问题,并提供了更大的地址空间、更高的安全性、更快的传输速度以及更好的扩展性,以满足物联网需求,物联网已逐渐被更广泛的行业认知。

2013开始的几年,硅谷巨头纷纷加入。谷歌收购 Nest Labs(智能恒温器),随后推出 Home/Nest 设备。亚马逊发布 Echo 智能音箱。三星收购 SmartThings(家庭自动化中心)。苹果推出 HomeKit,以实现家庭设备互操作性。这些举措通过智能家居和智能助理将物联网带入消费者视野。

2014年,英特尔、思科、IBM、通用电气、AT&T 等公司组建了工业互联网联盟 (IIC),该行业组织旨在为工业级物联网 (IIoT) 制定互操作性标准和实践路线。

同在2014年,美国的互联网工程任务组IETF 于发布了 CoAP(RFC 7252),这是一种基于 UDP 的 RESTful 协议,专为受限的物联网设备量身定制。IETF、IEEE等标准机构制定了众多用于实现物联网的协议。

2010 年代中期,物联网云平台大力发展,几乎所有主流云提供商都推出了物联网服务。这些平台提供设备连接、消息传递、分析和管理工具,使企业能够更轻松地构建大规模物联网解决方案。

2016-2019年期间,由于意识到延迟和带宽限制,雾/边缘计算的概念逐渐受到关注。思科于 2011 年左右提出了「雾计算」概念,到2018年,业界开始将分析技术转移到网络边缘而不是集中在某个中心。

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物联网的现状与未来

2020-2021年,受疫情影响,全球范围内的医院和公共卫生部门利用物联网进行患者监测和接触者追踪,工厂和办公室采用传感器驱动的工作人员和质量控制,供应链部署物联网进行实时跟踪。远程办公也促进了智能家居设备的使用和对家庭自动化和安全的需求。

最近几年,人工智能的发展也导致其深度嵌入物联网。各国政府正在采取措施保护物联网生态系统的安全,美国国会通过了《物联网网络安全改进法案》,为其国内的设备设定了最低安全要求。欧盟和其他地区也在制定类似的物联网网络安全和数据隐私法规。

不夸张地说,物联网如今已成为现代基础设施不可或缺的一部分。如今的物联网生态系统涵盖消费设备(智能家居、可穿戴设备)、工业系统以及关键基础设施尤其是新能源联网汽车。它围绕云/边融合、无处不在的无线连接,已成为一个庞大的、涵盖多种行业的社会存在方式,并随着人工智能、网络安全的进步而不断丰富。

我在本文开篇所设想的那种场景将以更快的速度来到我们的面前。万物都将因互联而变得有生命,有轨迹,有个性。

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