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物聯網跑出發展加速度

放大字體  縮小字體 發布日期:2024-01-26     來源:經濟日報     瀏覽次數:331
 物聯網跑出發展加速度

 

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分,實現人、機、物的泛在連接,大量新技術、新產品、新模式不斷涌現,深刻改變著傳統產業形態和社會生活方式。近年來,我國物聯網產業蓬勃發展,整體呈現良好態勢。“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要提出,推動物聯網全面發展,打造支持固移融合、寬窄結合的物聯接入能力。黨的二十大報告強調,加快發展物聯網。本期特邀專家圍繞相關問題進行研討。

 

突破瓶頸推動物聯網覆蓋空天地海

 

什么是物聯網?從概念到深入千行百業,物聯網經歷了怎樣的發展歷程?

 

劉馳(北京理工大學計算機學院副院長):國內外學術界和工業界對于物聯網沒有統一的定義,但經過近十年探索普遍認為,物聯網是一種將各類計算設備、機械傳感器等具有感知物理世界能力的物體相互關聯的系統,通過網絡傳輸數據,進而存儲數據并對數據進行分析挖掘以形成知識和決策,服務于各個行業領域應用。從全球來看,物聯網技術的發展經歷了三個階段。

 

第一個階段是傳感器網絡。標志性事件是1978年美國國防部高級研究計劃局在卡耐基梅隆大學組織召開分布式傳感器網絡研討會,主要議題包括傳感器、感知數據處理技術與算法和分布式軟件。值得關注的是,其中設立了運用人工智能技術理解信號傳播規律的議題。傳感器網絡通過固定部署的傳感器形成對物理世界的感知,在這個階段,比較有代表性的物聯網技術包括射頻識別、定位技術、以窄帶物聯網(NB-IoT)和遠距離無線電(LoRa)為代表的遠距離無線傳輸技術等。傳感器網絡的應用領域非常廣泛,包括工業自動化、智能家居、智能交通、醫療、環境監測、農業、安防監控、能源管理等。與此同時,也面臨組網成本高、系統維護難、服務不靈活等挑戰。以農業監測為例,傳感器網絡可用于種植管理、病蟲害監測、農產品質量檢測等,但需要部署大量傳感器覆蓋整個區域,且電池每隔一段時間就要更換,導致使用不便。

 

第二個階段是個體感知,即通過普適移動感知設備對周圍環境進行感知。標志性事件是1991年美國施樂公司帕洛阿爾托研究中心首席技術專家馬克·維瑟提出普適計算的概念,認為計算機會融入網絡、環境、生活,因此計算機會更小、更廉價、有網絡連接,有超越圖形界面、可以和環境進行更多交互的手段。在這個階段,比較有代表性的物聯網技術包括近場通信技術、無線感知技術等。普適計算的概念在今天仍然沒有過時,利用平板電腦、智能手機、智能手表、智能手環對人體生理特征進行監測就屬于這個范疇。與此同時,也面臨著感知范圍小、感知層次淺、數據質量低等挑戰。以智能手表監測心率為例,與專用醫學設備相比,監測傳感器精度不高,不能用于臨床診斷。

 

第三個階段是移動群體感知網絡,即當前物聯網發展階段。隨著手機等智能終端載體飛速發展,其強大的感知能力使之成為重要感知體,通過普適移動感知設備搜集物理環境數據。近年來,以無人機和無人車為代表的新型邊緣計算設備興起,空地協同移動群體感知網絡通過調度無人機、無人車等形成長時空、復雜的物聯網感知與服務能力,從而實現對物理空間大范圍、全連通、深層次感知數據采集與分析,在智慧交通、應急響應等方面有重要應用。在城市精細化管理方面,全境全時交通狀態監控是世界性難題,尤其是交通擁堵、地勢復雜等場景,無法實時監控路況。無人機視野開闊、拍攝范圍大、位置可調節,使用無人機輔助路況監控預報擁堵路段,可及時疏導交通。因此,交警與無人機、無人車協同調度可全方位優化交通。在應急救援方面,一些自然災害頻發、地質條件復雜的地區,救援難度較大。無人機攜帶高精度傳感器可靈活機動地感知受災區域,輔助救援人員快速了解災情;無人車可成為地面救援站,兼顧獲取數據、輔助救援等任務。因此,救援隊與無人機、無人車協同救援為救災爭取了寶貴時間。

 

面向未來,物聯網將構成空天地海一體化的移動群智感知網絡?梢灶A見,物聯網應用將覆蓋空天地海,深度融合天基網絡、空基網絡、地基網絡,充分發揮不同網絡功能,實現廣域、深度、精準的感傳算控一體化。具體來說,一方面,物聯網連接數呈指數型增長。據全球移動通信系統協會預測,2025年全球物聯網連接數將達250億,其中消費物聯網連接數110億,工業物聯網連接數140億。另一方面,群體智能的技術能力將顯著增強,目前正向多類感知群體互動、多種計算模式互動、感算控多個系統層次互動的“群智互動感知”新階段發展。

 

我國高度重視物聯網技術和產業發展。2013年《國家重大科技基礎設施建設中長期規劃(2012—2030年)》提出“建設未來網絡試驗設施”,其中就包括物聯網應用。“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要提出,推動物聯網全面發展,打造支持固移融合、寬窄結合的物聯接入能力。目前從技術維度看,構建空天地海一體化的移動群智感知網絡亟需突破的技術點包括:相關基礎理論、面向海量物聯網終端的人工智能模型持續訓練方法、大模型驅動的群體互動感知技術等。

 

完善政產學研協同創新體制機制

 

我國物聯網技術創新、產業發展情況如何?

 

陶元(中國工業互聯網研究院政策研究所副所長):黨的二十大報告強調,加快發展物聯網。物聯網是以感知技術和網絡通信技術為主要手段,實現人、機、物的泛在連接,提供信息感知、信息傳輸、信息處理等服務的基礎設施。近年來,我國物聯網產業蓬勃發展,成為推動數字經濟和實體經濟深度融合的重要引擎和有力支撐。

 

產業規模穩步增長。我國物聯網產業保持平穩發展,2023年市場規模預計將超3.9萬億元,為經濟社會發展打造了堅實數字底座。物聯網基礎設施加快布局,已初步形成窄帶物聯網、4G和5G多網協同發展的格局,網絡覆蓋能力持續提升。截至2023年底,5G基站總數達337.7萬個,全國行政村通5G比例超80%,窄帶物聯網規模全球最大,實現了全國主要城市鄉鎮以上區域連續覆蓋。物聯網連接數保持高速增長,用戶規模取得新突破。截至2023年11月末,三家基礎電信企業發展蜂窩物聯網終端用戶超23億戶,同比增長27.2%,占移動網終端連接數的比重達57.3%,在全球主要經濟體中率先實現“物超人”,即移動物聯網終端用戶超過移動電話用戶數,萬物互聯基礎不斷夯實。

 

技術創新持續發力。我國物聯網技術不斷迭代更新,持續增強產業發展的內生動力。網絡方面,隨著無線連接技術突破,低功耗廣域網商用化進程加快,面向物聯網廣覆蓋、低時延場景的5G技術標準化進程加速。我國5G輕量化(RedCap)技術已在2022年完成關鍵技術測試,能滿足工業制造、車聯網、遠程抄表等場景的速率和功耗需求,降低部署和使用成本。物聯網虛擬平臺、數字孿生與操作系統方面,物聯網平臺迅速增長,帶動服務支撐能力提升,涌現出愛智操作系統、輕量級操作系統等一大批物聯網操作系統,支持多種終端應用場景。新技術融合方面,區塊鏈、邊緣計算、云計算等技術不斷融入物聯網,帶來創新活力。

 

行業應用不斷拓展。物聯網加速向一二三產業融合滲透,在農業領域,形成了實時監測、地形勘察、質量安全管控等應用場景;在制造業領域,涌現出遠程運維、能源監控、安全監測等物聯網應用新模式;在服務業領域,廣泛應用于疫苗追溯、沉浸式體驗等,支撐傳統產業轉型升級。消費領域應用潛力加速釋放,全屋智能、健康管理類可穿戴設備、智能門鎖、車載智能終端等市場保持高速增長;ヂ摼W數據中心數據顯示,2023年上半年我國智能門鎖市場出貨量為368萬臺,同比增長13%。社會治理領域加快規模應用,物聯網在智慧消防、智慧城市、智慧環保等多個領域加快落地,動態感知、風險預警、科學決策能力持續提升。

 

產業生態日益繁榮。物聯網領軍企業發展壯大,華為、中興微電子等企業加速布局物聯網芯片;移遠通信、廣和通、中國移動等公司深耕移動物聯網模組,市場調研機構數據顯示,截至2023年三季度末,我國企業在全球市場中包攬前三,占比近50%;百度、騰訊、浪潮等企業加快構建物聯網平臺,向各行業領域滲透。一批技術領先、專業化程度高、市場影響力強的優質企業涌現,2022年高新技術企業和科技型中小企業均超過1000家,截至2023年9月,我國物聯網投資數量達64件,投資金額達66.73億元。隨著物聯網創新促進中心、國家實驗室等創新載體不斷涌現,一批國家新型工業化產業示范基地加快建設,物聯網產業集聚發展水平加速提升。

 

隨著政產學研協同創新的體制機制不斷完善,我國物聯網產業預計將保持高速增長,并呈現以下發展趨勢。

 

一是數字經濟和實體經濟走向深度融合,傳統產業數字化轉型步伐加快,萬物互聯需求不斷激發,物聯網發展態勢強勁,正從小范圍局部應用向較大范圍規;瘧棉D變,從垂直應用、閉環應用向開環應用轉變。二是物聯網與人工智能加快融合,將傳統互聯網和物聯網的連接范圍、方式提升為人、機、物深度互聯,萬物互聯向萬物智聯過渡,加快邁入智聯網時代。三是物聯網龍頭企業不斷拓展合作伙伴,聯合行業企業、電信運營商、互聯網企業等,加快探索統一的標準協議,促進物聯網終端、基礎設施互聯互通和互操作,加快構建開放協同、跨界融合、互利共贏的產業生態。

 

連接技術融合發展成為重要趨勢

 

從世界范圍看,物聯網建設情況和發展趨勢如何?

 

劉建麗(中國社會科學院工業經濟研究所研究員):物聯網在全球范圍內快速發展,工業物聯網、智慧城市、智能家居等成為重點領域。物聯網研究機構IoT Analytics預測,2022年至2027年,全球物聯網市場規模將以19.4%的年復合增長率增長,并在2027年達到4830億美元,同時將從消費物聯網連接主導向產業物聯網連接主導轉變。當前,全球近六成物聯網依賴于短距離的局域網連接,其中31%依賴于WiFi技術,27%依賴于藍牙技術,近20%由蜂窩網絡技術驅動的長距離連接。由于5G技術快速發展,2022年全球蜂窩物聯網連接同比增長27%,大大超過全球物聯網連接的增長率。此外,低軌衛星物聯網越來越受到關注。IoT Analytics發布報告指出,2022年至2027年衛星物聯網連接數預計從600萬增至2200萬,年復合增長率為25%。一些公司開始將衛星連接集成到芯片中,將加速衛星物聯網的應用。各種連接技術融合發展成為物聯網發展的重要趨勢。

 

主要發達國家普遍將物聯網作為經濟發展新動能。例如,美國將物聯網作為驅動未來產業發展的關鍵技術,從國家戰略角度進行前瞻布局。2008年,美國國家情報委員會發表《2025年對美國利益潛在影響的關鍵技術》,將物聯網列為六種關鍵技術之一。根據產業發展需要,參議院2020年通過《促進創新和發展物聯網法》,確認適當的優先事項、頻譜規劃,促進物聯網發展。物聯網產業發展和技術研發方面,美國在射頻識別、傳感器、人工智能等技術領域具有領先優勢。美國將網絡安全視作物聯網產業發展根基,2020年《物聯網網絡安全改進法案》出臺,成為全國性法律。同時,重視軍事防務對先進技術應用和技術迭代的牽引,國防部一直是主導物聯網應用的主要部門,通過物聯網連接技術收集數據并執行各種任務。

 

歐盟執委會2009年發表“物聯網行動計劃”,提出信任和安全、標準化、研究開發、開放和創新、國際對話等14項行動內容。其中,管理體制的制定、安全性保障和標準化是行動計劃的重點。歐盟在物聯網標準制定方面發揮了重要作用,推動制定了傳感器、通信協議、數據處理和安全等一系列標準。近年來,歐盟通過資助研究項目和推動產業合作等方式,促進物聯網技術研發和應用。例如,“地平線2020”計劃資助了大量與物聯網相關的研究項目,推動技術創新和發展。同時,通過立法方式保障物聯網安全,2022年發布《網絡彈性法案》提案,要求對“具有數字元素的產品”采取強制性網絡安全措施,以保護消費者和企業免受不安全連接設備的影響。

 

日本和韓國也是全球物聯網發展的重要力量,兩國在發展戰略上具有相似性。首先,兩國都將物聯網作為重點發展的戰略性新興產業,2004年均推出了基于物聯網的國家信息化戰略,通過制定政策法規,加大對物聯網技術研發和應用的支持力度。其次,兩國企業在物聯網技術研發和應用方面都發揮了重要作用,日本東芝、富士通、松下等企業投入研發力量開發物聯網技術并取得積極成果;韓國三星和LG加快了智能家居系統的互聯互通,雙方宣布其人工智能家居應用程序將在2024年底前與彼此的家用電器和電視兼容。再次,兩國物聯網市場應用取得顯著進展,智能家居市場成為全球最大的市場之一,智能交通系統廣泛應用,東京、首爾的智能交通系統已覆蓋全市主要道路。最后,兩國還加強與國際社會合作,加入國際電信聯盟的物聯網全球標準化工作組,參與物聯網國際標準的制定和推廣。

 

當前,全球物聯網發展面臨的最大挑戰是生態碎片化問題。全球范圍內,物聯網技術標準出現多個協議混戰的局面,企業之間“拆墻”兼容的成效將直接影響終端產品推廣。例如智能家居領域,蘋果、谷歌、亞馬遜等公司主導的連接標準聯盟支持Matter協議(智能家居標準),該協議逐漸發展為主流標準;三星電子公司主導的家庭連接聯盟,其成員更多來自于家電行業,致力于推廣相關規范標準加速互融互通。

 

物聯網作為戰略性新興產業,網絡安全是產業發展的基礎。從我國物聯網產業發展實際來看,需加快推進網絡安全立法,為產業蓬勃發展掃清障礙;推動形成自主標準體系,開發具有自主知識產權的RFID標準、智能家居互聯互通技術標準等,通過借鑒并兼容國際標準的方式,建立安全自主的物聯網技術標準體系;提升企業在標準制定過程中的參與度,充分吸收行業專家意見,提高決策的科學化水平;積極參與國際標準化活動,增強在相關標準制定中的話語權,推動本國標準向國際標準轉化。

 

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