布局中国物联网亟需举国体制

雾里看花物联网

人类历史上经历过数次重大的技术革命创新,它带来了文明的发展,但同时也带来了毁灭文明的更有效手段,现在轮到了物联网。席卷全球的金融风暴过后,大家把产业复苏的希望寄托到它身上,因为,物联网被称为是继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮,世界各国争相制定发展战略。去年11月,物联网被确定为中国今后7大战略性新兴产业之一。

在中国,有业内专家预测:“物联网产业将是下一个万亿元级规模的产业,甚至超过互联网30倍,潜力无穷。”然而,一个新的泡沫也在形成之中。一篇科技战略分析报告中有如下一段分析:“首先,引进技术的便利在一定程度上造成了我国缺乏核心基础技术的积累;其次,行政性分权造成的条块分割,削弱了战略性新兴产业协作攻关的能力;再次,战略性新兴产业技术路线界定模糊,导致产业投资一哄而上。”这恰恰就是对目前中国物联网发展状况的描述。

各地都在争先恐后地发展物联网,北京已启动物联网五年规划:“到2012年,规划建成首个物联网应用资源共享服务、信息交换、传感信息网络、超级计算和云计算中心等共性基础支撑平台,完成政府、社会、企业三方面几十个示范应用园区。”同时,上海、杭州、成都、南京等市,山东、广东、河南、东北三省、福建等地政府也表示,将全力进军物联网。再以长三角为例,不少城市都在试点物联网,包括国家级示范基地的无锡,但都局限在应用领域,如高铁物联网应用等。有些城市并没有很好地对物联网的产业化进行梳理。

如果大家都一窝蜂而上,那么也极有可能出现一窝蜂而下的结果,现在全国是一片物联网热,一头是政府热,各地政府纷纷上马物联网项目;一头是小企业热,趁机出售传感设备。中国工程院副院长邬贺铨说:“在低碳概念的号召下,我国风电、光伏等产业一哄而上,重复建设、产能迅速过剩。物联网是信息化发展的大势所趋,但是物联网项目的上马要注意避免重蹈覆辙,避免泡沫化。”

物联网是从英语(Internet of Things,IoT)直译过来的,其译法通俗、但在科学上并不准确。表面上,它是把物与物联接起来,是把物接入到原来的信息互联网中。加入到物联网的物可分为两大类:仅能提供自身信息的和同时可以收集其他信息的物,后一类就是技术上所称的“传感器”。现在人们所讨论的物联网,实质上是把仅能提供自身信息的物及电子科技领域已研究多时的“传感网”加入到互联网物体,这样的联接使整个网络具备“获取信息的能力”,从而也就起了质的变化,使它在组成结构上增加了成为智能网络的条件。

许多人在谈到物联网时都会狭隘地想到物流行业的货物追踪系统或保安监视报警系统。其实,这只是两个非常普遍的低层次应用案例。真正的意义在于,将传感器网络融合到信息互联网,使物联网获得极高的功能与智能潜力。

基于物联网的功能,学术界在上世纪末提出过一个新概念:“环境智能”(或曰智能环境)(Ambient Intelligence ,AmI)。在一个具备环境智能的世界,隐藏于物联网的各种器件与设备非常协调地工作着,提供信息与智能来支持并帮助人类轻松地生活和完成各种工作。这就是物联网的目标。

要发展物联网,首先需要明确物联网的准确定义。遗憾的是,现在各行业好像还没有统一的认识。

传感器网络实现“泛在计算”

传感器网络是当前国际上备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿研究领域。传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息;通过嵌入式系统对信息进行处理,并通过随机自组织无线通信网络,以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端,从而真正实现“泛在计算”的理念。

传感器网络的研究采用系统发展模式,因而必须将先进微电子技术、微细加工技术、系统级芯片SoC(System-on-Chip)设计技术、纳米材料与技术、现代信息通信技术、计算机网络技术等融合,以实现其微型化、集成化、多功能化及系统化、网络化,特别是实现传感器网络特有的超低功耗系统设计。

传感器网络具有十分广阔的应用前景,在军事、国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都有重要的科研价值和巨大实用价值,已经引起了世界许多国家军界、学术界和工业界的高度重视,并成为进入21世纪以来公认的新兴前沿热点研究领域,被认为是将对21世纪产生巨大影响力的技术之一。这也是为何许多工业发达国家将传感器技术作为未来科学研究与发展重点的一个重要原因。

过去,互联网上的信息是人放上去的,而“物”的加入,特别是传感器网络的加入使得信息来源一下扩大到非常广阔的范围,并且网络一经建立,信息更新就无需再依赖于人,可随时反映信息收集对象的历史及即时状况。更重要的是,所有这些信息都是有针对性需求的特定信息,因此就像极高品位的矿藏一样有价值。

“人工智能”再靠近

从信息到思维再到输出结果,整个过程就是智能。数学大师莱布尼慈曾大胆预言:“通过计算可以达到智能。”这种期望,一直在推动着人类的科学探索历程。我们可以造出人工智能吗?

上个世纪五十年代中期,科学家发明了第一代真空管计算机,紧接着在五十年代末期,科学家们发明了第二代晶体管计算机,在六十年代中期又发明了第三代集成电路计算机,六十年代末期有了第四代的大规模集成电路计算机。

1981年10月,日本率先开始研制“智能计算机”,并于1982年4月制订了为期10年的“第五代计算机技术开发计划”,总投资为1000亿日元。

按照设想,第五代计算机是为适应未来社会信息化的要求而提出的,与前四代计算机有着本质区别,堪称计算机发展史上的一次重要变革。该“智能计算机”将信息采集、存储、处理、通信同人工智能结合在一起,主要面向知识处理,具有形式化推理、联想和理解的能力,能够帮助人们进行判断、决策、开拓未知领域和获取新的知识。

第四代及之前的电子计算机虽然已具有一些相当幼稚的“智能”,但它不能进行联想(即根据某一信息,从记忆中取出其他有关信息的功能)、推论(针对所给的信息,利用已记忆的信息对未知问题进行推理得出结论的功能)、学习(对新问题的内容高度灵活地加以运用并进行记忆的功能)等人类头脑最普通的思维活动,也不能真正听懂人的说话,读懂人的文章。

第五代计算机的研究领域主要包括人工智能、系统结构、软件工程和支援设备以及对社会的影响等。日本通产省全力支持了该项计划,组织富士通、NEC、日立、东芝、松下、夏普等8大著名企业配合首席科学家渊一博的研究所共同开发。然而到1992年,因最终没能突破关键性的技术难题,无法实现自然语言人机对话、程序自动生成等目标,导致该计划最后阶段研究的流产。

应该说,“五代机”计划不能算做完全失败,它在前两个阶段基本上达到了预期目标。1992年6月,日本展示了它研制的五代机原型试制机,由64台处理器实现了并行处理,已初步具备类似人左脑的先进功能,可以对蛋白质进行高精度分析,已经在基因研究中发挥出作用。1992年,日本重新开始实施“现实世界计算机”计划,接着研制具有类似于人类右脑功能的计算机。

对人类思维认知的研究从来都是科学界的热点,目前,人们主要从三个方面来研究思维科学:“逻辑思维”(左脑)、“形象思维”(右脑),以及“顿悟”(灵感)。人工智能的研究,从最初“基于法则推理”的简单专家系统开始,已经进入到运用人脑结构及运行仿生学的“人工智能神经系统”,正朝着真正的人工智能逼近。

与第五代计算机不同,物联网超出了单计算机的范围,从量变走向了质变。云计算给它提供了巨大的计算能力,互联网给它提供了海量的信息,传感网给了它“主动”收集所需信息的能力——传感器网络中具有计算能力的各个网络节点,就能够模仿人脑神经系统的神经元,提供经过智能加工的信息给整个大智能系统,进行更深层次的综合加工利用。

因此,物联网使我们进一步靠近人工智能。从事物联网研究的人,都应当对思维科学有所熟悉,才能够充分认识到从物联网到智能网的潜力,才能够引导自己的思路,从而得出创新性的成果。

政府:探索新型举国体制

科技部部长万钢指出,科技重大专项投入强度大、实施周期长、涉及范围广,是一项极具挑战性的复杂系统工程,需着重推进五方面工作。

其中,第一条即“着力探索新型举国体制”。“组织实施重大专项,就要借鉴‘两弹一星’、载人航天的经验,不断完善市场经济条件下的新型举国体制,形成强大的科技攻坚合力,以科技发展的重点跨越带动产业竞争能力的整体提升。”

科技部政策法规司司长梅永红提出,美国在实施曼哈顿计划、登月计划、核能计划、导弹防御系统等重大科研项目时,都采取了举国体制。最近,日本为攻克电池方面的关键性技术,建立了开发高性能电动汽车动力蓄电池的最大新能源汽车产业联盟,也是一种举国体制。我国科学技术水平相对落后,尖端和领军人才匮乏,更要在重点领域形成协调统一的举国体制。特别是在实施重大科技专项中,能不能把举国体制与市场经济体制有机结合起来,将直接决定最终的成败。

在物联网领域,我国主要的差距是在硬件方面,如传感器、微电子机械系统(MEMS)及传感器网络领域的基础技术创新;至于物联网相关标准,只要投入人力,难度是不大的;物联网应用方案及软件,也不会是问题。

因此,工信部最迫切的任务应该是汇同科技部、广电总局、发改委及财政部,按照举国体制,计划、组识、安排物联网相关硬件的攻关。硬件基础问题的自主知识产权创新解决了,一切都会变得顺利。

前段时间,由工信部电子标签标准工作组、全国信标委传感器网络标准工作组、全国智标委等19家相关标准化组织自愿联合组成的中国物联网标准联合工作组在北京成立,以推进物联网技术研究和标准制定,这是非常及时的。

不过,与3G研发及产业化的历程不同,物联网没有“牌照”发放作为调控的手段。目前各地雨后春笋般地成立物联网“同盟”、“中心”的态势,及很多关于物联网的市场推广宣传,很可能会形成一个非常有害的泡沫。在这个泡沫中,第一批积极性高而又未认真受过有关物联网知识教育的客户,很可能就成为别人推销劣质或高价硬件及不成熟解决方案的对象。经济、时间及其他资源的损失不用说,更严重的是,“领头羊”的失败将会影响到整个物联网产业的信誉。因此,一种冷静、谨慎与踏实的态度是重要的。

在盈利与竞争的驱动下,不可能指望推销物联网商品及服务的厂商及它们的推销员有多大的“良心”。此时,政府主管部门要负起教育和培育市场健康发展的责任,包括建设提供充分资信的官方网站,提供客观、中立的第三方咨询、权威的产品测试实验室,以帮助没有经验的用户在购买物联网服务前充分了解情况和潜在问题,并持续总结已实施项目的经验教训。

“科技举国体制”正当时

有记者曾问美国前总统克林顿,“为什么政府放松出口一些高科技产品到中国?”克林顿的回答是,“这样,他们就不会寻求自己去开发。”如果我们对此进行逆向思维,就不难得出答案。开放、进口与引进,是以自主研发与创新为前提的,否则就会成为奴隶的枷锁、成为随时受人威胁欺负的绳索。

回顾历史,国内大飞机项目遭遗弃及重新上马的过程,痛苦地向我们展现了一条曾经走过的险恶歧途。值得庆幸,最终中国大飞机成功试航,靠的还是举国体制。

2006年,中国政府颁布《国家中长期科学和技术发展纲要》,明确提出“选择具有一定基础和优势、关系国计民生和国家安全的关键领域,集中力量,重点突破。”这些关键领域的代表,就演化为16个重大专项。

2008年10月,国务委员刘延东在科技重大专项组织实施推进会上指出,要完善和创新举国体制,发挥政府主导作用,在国家层面建立多部门协作机制和合作大平台,以支持重大专项研发。

国务院总理温家宝去年11月在题为《让科技引领中国可持续发展》的讲话中指出:“各国正在进行抢占科技制高点的竞赛,全球将进入空前的创新密集和产业振兴时代。我们必须在这场竞争中实现跨越式发展,缩小与发达国家在经济和科技方面的差距。”“我们已经作出并将继续完善战略部署。制定了国家中长期科学和技术发展规划纲要,把建设创新型国家作为战略目标,把可持续发展作为战略方向,把争夺经济科技制高点作为战略重点,逐步使战略性新兴产业成为经济社会发展的主导力量。”这些前瞻性、战略性和全局性安排,体现了我国自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来的科技发展战略方针。

“科技创新举国体制”的重新提出,也非常有助于补强市场经济条件下中国科学研究领域存在的多处“软肋”。科技创新需要的巨额成本往往使中国企业望而却步。据统计,2008年中国企业的研发投入仅占企业销售总收入的0.84%,而发达国家至少在3%以上,差距十分明显。

“在战略性新兴产业领域,能不能把中国的制度优势与市场经济有机结合起来,将直接决定着我们能不能最终取得成功。”中国科学院科技政策与管理科学研究所研究员段异兵说,“在市场经济环境下,与科研相关的各个主体的利益关系都发生了变化,如果以利润最大化为原则,科研人员就很难按照国家的战略需求来参与科研。”

因此,在市场经济环境下,由国家领导的科技创新举国体制铁定是战略性产业取得迅速赶超突破的最佳(甚至是唯一的)途径。

雁鸣

旅美ICT专家。从1999年起通过专栏和研讨会向中国介绍软件工程技术,其《硅谷寄语》专栏曾以独特视角向读者展示和分析全球与中国的信息化发展,拥趸者众。

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Linux的教训不可忘却

推动物联网发展,政府应积极作为,利用新型举国体制,但不可忘却伤痕犹在的历史教训!比如Linux,虽然从民间到政府,中国都较早引入以Linux为代表的免费开源软件,但并没有从中获益,大量资金还在源源不断地用做操作系统及办公软件的支出,而这两类软件都已经有非常实用的免费产品。另一方面,我们却看到谷歌基于Linux推出移动设备操作系统Android,并风靡全球,还将进一步推出网络操作系统Chrome OS。

国家也曾拨了不少款项支持Linux的发展,但资助的方法欠妥,因为一些公司或机构拿到了钱,就一心想着如何造出自己控制产权的产品以获取利益。笔者认为,政府的拨款应注重于建立公共技术机构,开发面向全国的免费或低收费的各种典型的物联网基本解决方案,这样,可以避免重复研发,大量的物联网应用集成公司可以在这些基本解决方案的基础上针对具体客户项目的需要进行二次开发。作为交换条件,这些实施项目要让国家了解其实施过程所获取的经验教训(但保护其商业机密),以便获得改进的帮助,同时让整体获益。这样,从全国整体来看,就能达到“多快好省”。这应该是国家扶持推动的最佳方法。为了能招募到、留住人才在这样的非营利研究机构中工作,为了激励多出好成果,应当制订相应的报酬制度措施,同时也应有合同条文防止竞争企业间的恶性挖角。”

5月6日发布的《中国RFID与物联网2009年度发展报告》称,中国物联网产业链初步形成,物联网应用逐步推进。应当说,这个报告的内容只限于物联网射频识别领域,完全没有涉及其他传感器的应用。报告称:“中国已在上海、天津、无锡、深圳、沈阳、武汉、成都等地建立RFID产业园区。统计显示,2009年,中国RFID市场规模已达85.1亿元人民币,同比增长29.3%,在全球仅次于英国、美国。”

目前,物联网产业在中国发展迅速,已具有自主开发生产低频、高频与微波电子标签与读写器的技术及系统集成能力,在芯片设计与制造、标签封装、读写器设计与制造、系统集成与管理软件、应用开发等方面取得了较大进步,市场培育和应用示范初见成果,目前中国物联网相关企业总数已有数百家。

报告说,中国RFID的应用领域不断拓展,正在从以身份识别、电子票证为主,向资产管理、食品药品安全监管、电子文档、图书馆、仓储物流等物品识别拓展;从低高频的门禁、二代身份证应用逐步向高速公路不停车收费、交通车辆管理等超高频、微波应用拓展。

射频识别技术是一个较容易攻克的突破口,这符合先易后难的创新原则。但即便是在这个领域,中国的超高频及微波射频器件也还是完全受制于国外。如果不掌握关键技术,中国物联网元器件制造商就会被局限于低端射频识别应用,物联网产业将要付出极高的价钱去进口高频、微波器件及其他传感器,最终严重影响整个产业的发展。这个现状,凸显出运用科技举国体制攻克物联网器件关键技术的紧迫性!(文/雁鸣)

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