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國外物聯網發展綜述

供稿人:杜漸  供稿時間:2009-12-25   關鍵字:物聯網  傳感網  
物聯網(The Internet of things)的概念是由麻省理工學院Auto-ID研究中心(Auto-ID Labs)1999年提出的,其最初的含義是指把所有物品通過射頻識別等資訊傳感設備與網際網路連接起來,實現智慧化識別和管理。到了2005年,國際電信聯盟(ITU)發佈了一份題為《The Internet of things》的年度報告,對物聯網概念進行了擴展,提出了任何時刻、任何地點、任意物體之間互聯(“Any Time、Any Place、Any Things Connection”),無所不在的網路(Ubiquitous networks)和無所不在的計算(Ubiquitous computing)的發展願景,除RFID技術外,感測器技術、奈米技術、智慧終端(smart things)等技術將得到更加廣泛的應用。2009年1月,IBM提出“智慧地球”構想,物聯網為其中不可或缺的一部分,而奧巴馬對“智慧地球”構想作出了積極回應,並將其提升為國家層級的發展戰略,從而引起全球廣泛關注。
一、物聯網在國外研發應用現狀和發展趨勢
目前,國外對物聯網的研發、應用主要集中在美、歐、日、韓等少數國家,其最初的研發方向主要是條碼、RFID等技術在商業零售、物流領域應用,而隨著RFID、感測器技術、近程通信以及計算技術等的發展,近年來其研發、應用開始拓展到環境監測、生物醫療、智慧基礎設施等領域。如:總部位於比利時的歐洲合作研發機構校際微電子中心(IMEC)利用GPS、RFID技術已經開發出遠端環境監測、先進工業監測等系統,近來該機構還利用在微電子及生物醫藥電子領域的領先技術,積極研發具有可遙控、體積小、成本低等功能的微電子人體感測器,自動駕駛系統等技術;思科已經開發出“智慧互聯建築”解決方案,為位於矽谷的美國網域存儲技術有限公司節約了15%的能耗;IBM提出了“智慧地球”的概念,並已經開發出了涵蓋智慧電力、智慧醫療、智慧交通、智慧銀行、智慧城市等多項物聯網應用方案;美國政府目前正在推動與墨西哥邊境的“虛擬邊境”建設,該項目依靠感測器網路技術,據報道僅其設備採購額就高達數百億美元。
 
歐洲智慧系統集成技術平臺(EPoSS)在《Internet of Things in 2020》報告中分析預測,未來物聯網的發展將經歷四個階段,2010年之前RFID被廣泛應用於物流、零售和制藥領域,2010-2015年物體互聯,2015-2020年物體進入半智慧化,2020年之後物體進入全智慧化。就目前而言,許多物聯網相關技術仍在開發測試階段,離不同系統之間融合、物與物之間的普遍鏈結的遠期目標還存在一定差距。EPoSS提出的各階段物聯網技術研發、產業化、標準化等工作的重點如下。
 
2020年國際物聯網技術研發重點
 
 
2010年之前
2010-2015年
2015-2020年
2020年後
技術願景
單個物體間互聯;
低功耗、低成本
物與物之間聯網;
無所不在的標簽和感測器網路
半智慧化;
標簽、物件可執行指令
全智慧化
標準化
RFID安全及隱私標準;
確定無線頻帶;
分佈式控制處理協議
針對特定產業的標準;
互動式協議和交互頻率;
電源和容錯協議
網路交互標準;
智慧器件間系統
智慧響應行為標準;
健康安全
產業化應用
RFID在物流、零售、醫藥產業應用;
建立不同系統間交互的框架(協議和頻率)。
增強互操作性。
分佈式控制及分佈式數據庫;
特定融合網路;
惡劣環境下應用
分佈式代碼執行;
全球化應用;
自適應系統;
分佈式存儲、分佈式處理
人、物、服務網路的融合;
產業整合;
異質系統間應用
器件
更小、更廉價的標簽、感測器、主動系統;
智慧多波段射頻天線;
高頻標簽;
小型化、嵌入式讀取終端
提高資訊容量、感知能力;
拓展標簽、讀取設備、高頻
傳輸速度;
片上集成射頻;
與其他材料整合
超高速傳輸;
具有執行能力標簽;
智慧標簽;
自主標簽;
協同標簽;
新材料
更廉價材料;
新物理效應。
可生物降解器件;
奈米功率處理組件
功耗
低功耗晶片組;
降低能源消耗;
低功耗晶片組;
超薄電池;
電源優化系統(能源管理)
改善能量管理;
提高電池性能;
能量捕獲(儲能、光伏);
印刷電池;
超低功耗晶片組
可再生能源;
多種能量來源;
能量捕獲(生物、化學、電磁感應);
惡劣環境下發電;
能量迴圈利用
能量捕獲
生物降解電池;
無線電力傳輸
資料來源:EPoSS
二、國外推動物聯網發展的政策措施

1、歐盟

2009年,歐盟執委會發表了題為“Internet of Things -An action plan for Europe”的物聯網行動方案,描繪了物聯網技術應用的前景,並提出要加強歐盟政府對物聯網的管理,消除物聯網發展的障礙。行動方案提出以下政策建議:(1)加強物聯網管理,包括:制定一系列物聯網的管理規則;建立一個有效的分佈式管理(decentralised management)架構,使全球管理機構可以公開、公平、盡責的履行管理職能。(2)完善隱私和個人數據保護,包括:持續監測隱私和個人數據保護問題,修訂相關立法,加強相關方對話等;執委會將針對個人可以隨時斷開聯網環境(the silence of the chips)開展技術、法律層面的辯論。(3)提高物聯網的可信度(Trust)、接受度(Acceptance)、安全性(Security),包括:(4)推廣標準化,執委會將評估現有物聯網相關標準並推動制定新的標準,持續監測歐洲標準組織(ETSI、CEN、CENELEC)、國際標準組織(ISO、ITU)以及其他標準組織(IETF、EPC global等)物聯網標準的制定進度,確保物聯網標準的制定是在各相關方的積極參與下,以一種開放、透明、協商一致的方式達成。(5)加強相關研發,包括:通過歐盟第7期科研框架計劃項目(FP7)支援物聯網相關技術研發,如微機電、非硅基組件、能量收集技術(energy harvesting technologies)、無所不在的定位(ubiquitous positioning)、無線通信智慧系統網(networks of wirelessly communicating smart systems)、語義學(Semantics)、基於設計層面的隱私和安全保護(privac- and security- by design)、軟體倣真人工推理(software emulating human reasoning )以及其他創新應用,通過公私伙伴模式(PPP)支援包括未來網際網路(Future Internet)等在內項目建設,並將其作為刺激歐洲經濟復蘇措施的一部分。(6)建立開放式的創新環境,通過歐盟競爭力和創新框架計劃(CIP)利用一些有助於提升社會福利的先導項目推動物聯網部署,這些先導項目主要包括e-health、e-accessibility、應對氣候變遷、消除社會數字鴻溝等。(7)增強機構間協調,為加深各相關方對物聯網機遇、挑戰的理解,共同推動物聯網發展,歐盟執委會定期向等歐洲議會、歐盟理事會、歐洲經濟與社會委員會、歐洲地區委員會、數據保護法案29工作組等相關機構通報物聯網發展狀況。(8)加強國際對話,加強歐盟與國際夥伴在物聯網相關領域的對話,推動相關的聯合行動、分享最佳實踐經驗。(9)推廣物聯網標簽、感測器在廢物迴圈利用方面的應用。(10)加強對物聯網發展的監測和統計,包括對發展物聯網所需的無線頻譜的管理、對電磁影響等管理。

2、美國

2009年1月7日,IBM與美國智庫機構資訊技術與創新基金會(ITIF)共同向奧巴馬政府提交了“The Digital Road to Recover: A Stimulus Plan to Create Jobs,Boost Productivity and Revitalize America”,提出通過資訊通信技術(ICT)投資可在短期內創造就業機會,美國政府只要新增300億美元的ICT投資(包括智慧電網、智慧醫療、寬帶網路三個領域),便可以為民眾創造出94.9萬個就業機會;1月28日,在奧巴馬就任總統後的首次美國工商業領袖圓桌會上,IBM首席執行官建議政府投資新一代的智慧型基礎設施。上述提議得到了奧巴馬總統的積極回應,奧巴馬把“寬帶網路等新興技術”定位為振興經濟、確立美國全球競爭優勢的關鍵戰略,並在隨後出臺的總額7870億美元《經濟復蘇和再投資法》(Recovery and Reinvestment Act)中對上述戰略建議具體加以落實。《經濟復蘇和再投資法》希望從能源、科技、醫療、教育等方面著手,透過政府投資、減稅等措施來改善經濟、增加就業機會,並且同時帶動美國長期發展,其中鼓勵物聯網技術發展政策主要體現在推動能源、寬帶與醫療三大領域開展物聯網技術的應用。
 
2009年美國振興經濟法案中與ICT相關計劃整理
 
能源
(約500億美元)
以資訊技術改善能源效率(energy efficiency)
·電力系統:智慧電網
·建築物:住宅節能化、節能傢具、建築物能源使用管理系統
·建設現代化公共基礎設施
寬帶
(72億美元)
·寬帶技術機會計劃(Broadband Technology Opportunities Program)-47億美元
以農村及寬帶服務欠缺(unserved)地區為首要對象,重點支援學校、圖書館、醫院、大學等組織,支援學校、圖書館、醫院、大學等組織,並支援創造就業機會的設施及公共安全機構持續採用寬帶、擴充公共電腦中心的容量。
·鄉村公共服務計劃(Rural Utilities Service Program)-25億美元
提供寬帶基礎建設的貸款,尤其是在高速寬帶服務的農村地區,為當地電信公司、移動營運商寬帶基礎建設提供所需的貸款服務。
醫療
(約190億美元)
·加速健康資訊技術(Health Information Technology)的推廣
·加強個人隱私權的保障
3、南韓
自1997年起,南韓政府出臺了一系列推動國家資訊化建設的產業政策,如下表。達成上述政策目標,實現建設u化社會的願景,南韓政府持續推動各項相關基礎建設、核心產業技術發展,RFID/USN(感測器網)就是其中之一。南韓政府最早在“u-IT 839”計劃就將RFID/USN列入發展重點,並在此後推出一系列相關實施計劃。目前,南韓的RFID發展已經從先導應用開始全面推廣;而USN也進入實驗性應用階段。
 
南韓RFID/USN相關推進計劃
 
在此基礎上,2009年南韓通信委員會出臺了《物聯網基礎設施構建基本規劃》,將物聯網市場確定為新增長動力。《物聯網基礎設施構建基本規劃》提出到2012年實現“通過構建世界最先進的物聯網基礎實施,打造未來廣播通信融合領域超一流資訊通信技術強國”的目標,並確定了構建物聯網基礎設施、發展物聯網服務、研發物聯網技術、營造物聯網擴散環境等4大領域、12項詳細課題。
 
南韓政府資訊化相關產業政策
 
年份
政策名稱
政策目標
1997年
“Cyber-Korea 21”計劃
推動網際網路普及
2002年
“e-Korea 2006”計劃
推動建立領先知識型社會
2003年
“Broadband IT Korea”
構建人均收入超過2萬美元的產業基礎
2004年
“u-Korea”計劃
建立全球領先資訊產業
2005年
“u-IT 839”計劃
發展新增長動力產業
2008年
國家資訊化基本計劃
建立創意及信賴的知識資訊化社會
2008年
New IT Strategy
推動資訊通信產業之外更廣義IT產業發展
4、日本
上世紀90年代中期以來,日本政府相繼制定了e-japan、u-japan、i-japan等多項國家資訊技術發展戰略,從大規模開展資訊基礎設施建設入手,穩步推進,不斷拓展和深化資訊技術的應用,以此帶動本國社會、經濟發展。其中,日本的u-japan、i-japan戰略與當前提出的物聯網概唸有許多共通之處。2008年,日本總務省提出“u-Japan xICT”政策。“x”代表不同領域乘以ICT的含義,一共涉及三個領域——“產業xICT”、“地區xICT”、“生活(人)xICT”。將u-Japan政策的重心從之前的單純關注居民生活品質提升拓展到帶動產業及地區發展,即通過各行業、地區與ICT的深化融合,進而實現經濟增長的目的。“產業 xICT”也就是通過ICT的有效應用,實現產業變革,推動新應用的發展;“地區 xICT”也就是通過ICT以電子方式聯繫人與地區社會,促進地方經濟發展;“生活(人) xICT”也就是有效應用ICT達到生活方式變革,實現無所不在的網路社會環境。
 
2009年7月,日本IT戰略本部頒布了日本新一代的資訊化戰略——“i-Japan”戰略,為了讓數字資訊技術融入每一個角落,首先將政策目標聚焦在三大公共事業:電子化政府治理、醫療健康資訊服務、教育與人才培育,提出到2015年,透過數位技術達到“新的行政改革”,使行政流程簡化、效率化、標準化、透明化,同時推動電子病歷、遠端醫療、遠端教育等應用的發展。
 
日本資訊化戰略演進
 
 
參考文獻:

1、"Internet of Things — An action plan for Europe“, COMMISSION OF THE EUROPEAN COMMUNITIES

2、"the Internet of Things", ITU

3、"Internet of Things in 2020, Roadmap for the Future",EPoSS


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