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传感器美国云端物联网改变世界 将成为美国经济复兴之契机

物联网将首先改变美国,然后是全世界--如果美国经济能够发展顺利的话。

2011年的美国国际消费电子展(CES)铺天盖地都是关于无线宽带--脱离了桌面计算的束缚,随时随地浏览互联网。在大部分的新闻焦点以及对各种设备和更多带宽的渴望背后,推手是无处不在的社交网络以及视频。这两种技术目前已是炙手可热,可能将成为“下一个大事件”。受此推动,手机芯片生产商高通以30亿美元的高价收购无线芯片生产商Atheros。这种火热的程度可能将为硅谷带来另一股类似“网络泡沫”的投资狂潮。尽管Facebook和Groupon保持着私有化的状态,但是投资者对其的估值和期待却异常高涨,这两家网站已经成为了社交网络的标志性品牌。

在这种现象之后存在着一些更为基本的推动因素。我并不准备抛出迂腐的比较论,但是的确认为在这种情况下社交和娱乐领域的受益类似于美国在20世纪50年代节假日旅游业的蓬勃发展。当时美国进行了跨州高速公路建设,而节假日旅游业正是这种举措的主要经济受益者。显然,新的高速公路(加上廉价汽车)推动了旅游业的发展壮大,但这只是附带利益而已。在高速公路建设期间建筑就业岗位也大量增加,但是新的高速公路系统提供的经济价值远远超过上述两个领域,时间也更加长远,几乎重塑了美国。虽然对比法并非尽善尽美,但是我们今天正体验着一种类似的基础设施建设,其潜在的影响也具有可比性,只不过没有高速公路和汽车那么看得见、摸得着而已。

智能手机和触屏平板电脑令人满意的功能和台式电脑闪电般的速度均受益于另一项组合性基础设施--廉价、快速的有线/无线互联网“超高速公路”与数千个超大规模的数据中心的整合。谷歌公司的工程师将后者称为“仓储式运算”。当你可以快速、实时和随时随地地进行逻辑运算和数据储存时,你手中的这个设备不必具备高度的智能性,也可表现出色。你可以随时随地地进行大量数据转移,通过所谓的“云端”(Cloud)完成。

早期采用云端技术的企业,大部分成为了CES谈论的焦点,如Twitter、Zynga和Netflix,它们和很多并未显山露水的公司基本上都是娱乐和社交领域的佼佼者。投资者肯定会对这些公司趋之若鹜,但是它们并非有助我们的经济"重新燃烧"的“下一个大创新”。的确,社交网络类型的功能可以提高企业的生产效率,例如LinkedIn和Salesforce.com这两个网站。这一因素虽然重要,但主要还只是在宏观经济水平方面起到增量作用。我们应该关注的是那些为无处不在的社交网络和视频提供支持的大规模基础设施建设上。

在苹果iPhone和iPad的领导下,无线宽带的使用率达到前所未有的程度,从而推动并提供资金支持云端的大规模扩张。云端的无线连接性和运算力实际上是免费的。按照剔除通胀因素后的项目计算,当前的无线带宽和运算容量的成本还不到1970年的百万分之一。美国著名的未来学家乔治·吉尔德(GeorgeGilder)在很多年前就预测人们将可以免费享用带宽,他也因这一预言而广受赞誉。

正是免费带宽和免费运算"催化剂般"的整合开创了一个新时代。

通过你的Android手机在线观看一集《欢乐合唱团》(Glee)实际上可能不是免费的(只是收费低得令人吃惊),但是单单这一行为所消耗的带宽和运算量比1970年一个小城市整个电话网络所消耗的还要多。但是如果你只是需要打一个电话的话,使用的带宽和运算量都非常的少,这个电话基本上是免费的(因此电话公司已经改变了原来基于语音电话的收入模式)。如果你所耗费的带宽比语音电话还要少的话,实际的成本几乎接近为零。这也是为什么像OnStar和mbrace这样的汽车安全信息系统公司可以免费添加自动开门之类的功能,而婴儿监控摄像器也可增加室温监控这样的额外功能。由于经过大量建设,无线连接整合云端的基础设施变得无处不在,事物之间的连接或者信息的传递实际上也因而变得免费。比如我们可以连接自动恒温器、收费亭、刹车片、一篓子香蕉,等等。

目前物联网(InternetofThings)并没有官方正式的定义。用最简单的话来说,物联网就是事物间、物体间,或事物部分之间,而不是人与人之间,进行通信并且相互联网。例如,你的汽车可以通过电子收费系统告诉收费站你现在的位置,并且在你的银行账户扣除2.5美元。例如,你家里的自动恒温器向你发送信息;或者一个装有冷藏药物的运输托盘会提醒你运输和接收的情况以及到达时间;或者你的刹车片会告诉你、销售商的货仓还有生产商:你需要更换新的刹车片。例如,卡车可以实时通知车队经理、客户和生产商其所处的位置、油耗、每个托盘甚至托盘上每个箱子的情况。例如,农民耕作的田地会清楚每一平方米的田地需要多点或少点的水或肥料。又例如,手动的、按钮式的老人跌倒警示器将感知跌倒地点和位置,并自动通知所有相关方老人跌倒了、他所处的位置、心跳和血压。

简单地说,只要某物的状态与某人、某地利益相关,要么是现在,要么是不远的将来,都可实时、廉价地获取其状态信息。从最基本的方面来说,大部分利益相关的状态都是非常简单的:开/关、这里/那里、冷/热、进行/停止、快/慢、远/近、厚/薄。更复杂一些的是度量数据,如速度、温度、高度、地点和能源使用量等。所有这些信息在人类活动的每一个领域都存在价值,例如在制造业、服务业、娱乐、旅游、环境、保健等。每一点与某样事物有关的信息都需要非常小的通信带宽,因此在每一个个案中,无线连接的使用实际上是免费的。而加上云端的话,使用庞大的运算量为物体增加“智商”也接近免费。

在云端出现后,Facebook以及相关的网站推动云计算业务加速发展,使其能力的范围和规模变得相当庞大,同时由于每字节的费用低至几乎免费,这些因素都为物联网的发展打下了基础。

让我们暂时来回顾一下历史,尽管工程师凯文·阿什顿(KevinAshton)可能算不上物联网创意的提供者,至少“物联网”(InternetofThings)这个词要归功于他,他在1999年的一次演讲中颇有先见之明地描述了物体之间--而非人与人之间--的网络,并首次提出了这个词。值得指出的是,阿什顿现在是贝尔金(BelkinConserve)公司的总经理,此前该公司在2010年4月收购了阿什顿创立的能源传感/监测公司Zensi。

此外应当感谢的还有麦肯锡全球研究院(McKinseyGlobalInstitute)的高级研究员迈克尔·崔(MichaelChui),他清楚地描述了物联网新时代中基于传感器的基本度量数据。物联网的概念催生出了整个的亚文化圈,包括研究、投资、会议甚至专门的物联网委员会。

为什么我们应当对此关注?在我们建造、制造、发展、移动和使用的过程中,大部分的效率低下现象(生产效率的相反面)源于我们不了解、我们必须努力去获得的信息。信息是具有价值的。例如,有关运输集装箱所在位置的信息的价值就高于制造该集装箱的钢铁成本的信息。有价值信息的范围涵盖之广,几乎超出想象。

有人指出,每个人都被100至1000个物体所包围。这个杜撰的数据低估了现实,因为现实并非单独围绕我们的个体,而是我们所关注事物构成的一个宇宙,从某个遥远的果园里某棵果树的健康状况,到一个遥远的油田中一个关键油泵上某个工业轴承的状况,或者一个桥梁的重要关节,道路的状态,或者你拿去洗衣店干洗的西装的状态。万亿这个计量单位也不足以计算所有潜在的信息点。

物联网的发展从连接现有的传感器开始。例如,这个趋势将通过数亿个传感器和开关加强公共智能电网。在车队车辆中添加汽车及引擎诊断装置以随时连线,以及诸如之前提到的婴儿监控摄像器这类事物也是趋势之一。目前,物联网还未成为主流。但是市场调查公司Gartner已经估计,传感器将很快将占据互联网非视频流量的20%左右。

发展物联网的第二步包括创造全新级别的传感器,因为通过有效地利用免费联网的云端,传感器的总系统成本被大大减少了。那么,我们能以多低的成本将新型传感器放置到前所未及的地方(从农民的田地到人体皮下)呢?

答案很简单:这一趋势仍将遵循硅基设备的摩尔定律(Moore’sLaw)--成本不断下降、功能越发强大。而且传感器的能耗降低也很重要,因为能源总是不可小视的。我们要说的就是“智尘”(译注:指微型、智能、廉价的传感器),但因为这些微尘的智能性蕴藏在云中,实现“智尘”并不难,你所需要的只是能感应和交流的微尘。

低耗能传感器可以使用由微电池驱动的嵌入式手机芯片,从而在短时间内传输几千字节的数据,其续航时间也达到数个星期。这在运输领域和以人为本的活动中特别有用。目前正在开发的毫米级低耗能传感器甚至仅耗费几皮瓦的能量,而仅是跳蚤的跳动就能产生数千皮瓦的能量。在这样的低能耗水平下,你可以从周围环境的跳动或加热行为中收集到需要的能量,甚至可以通过无处不在的无线电波进行收集。

对于物联网的潜在规模,我们可以从传感器的数量进行判断,因为各种事物所含传感器的数量从几个到几千个不等。在美国的1亿个家庭中,每个家庭都包含数百个传感点。美国公路上的2亿辆汽车、700亿平方尺的商业办公室也同样包含传感点。在全美数亿台手机或类似设备中均装有数十个相关的传感点。

还有卡车、火车、飞机、工厂、农田、农场等等。要计算这些传感器的互联网总流量?你慢慢算吧。

10亿人使用1M的网络带宽浏览视频将产生1000万亿或1拍(1拍等于1024T)字节的流量。1万亿传感器每个仅使用1000字节的带宽的话,也产生1拍字节的流量。在很多情况下,这些传感器将更加经常地进行“交流”。

物联网为经济运作的各个方面带来了前所未有的能力。在打造物联网期间,制造和销售硬件、软件及服务的企业将创造更多就业岗位以及投资机遇。从长期看,美国经济将成为最大的赢家,因为这次大规模的基础设施升级将带来新型的、很大程度上难以预测的功能和效益,从而提高效率和生产力。不论在何时何地,高效率和高生产力都是经济发展的基本动力。20世纪50年代的高速公路系统修建也具有相同的效果。

迄今为止,互联网的变革经历了两个主要阶段,可以根据其最平常的用途来归纳。首先是电子邮件,随后是购物、新闻和静态娱乐。现在是视频。未来将是相互连接的事物。每个早期阶段都会推动需求的膨胀、网络的建设和企业后台管理硬件(数据中心)的更新。在一般的盛衰循环中,每次都是这样。而每一个阶段也与美国的基本经济增长相关联,并为其做出重大贡献。

迄今为止,互联网各个阶段的创立和发展一直离不开美国企业。这个趋势也将继续--如果美国的立法界能合理、明智地行事(也就说不来捣乱)--因为互联网每个阶段的特性和发展都是不可预测、半混乱、以科技为中心并且由创业精神驱动。所有这一切都是美国发展的特征标志。

让我们回头看看那些引领业界的企业--英特尔已经对无线-云端基础设施发展趋势投下赞成票,该公司在2010年夏天以14亿美元收购了英飞凌的无线芯片业务。英特尔公司首席执行官欧德宁(Otellini)表示,为智能手机、平板电脑及其他类似产品增加运算能力和互联网连接,“既改变了它们,也改变了世界”。运算能力和互联性所要改变的事物将不限于手机和平板电脑。这一趋势将首先改变美国,然后是全世界--如果美国经济能够发展顺利的话。

最近,在2011年CES举行期间,高通宣布以创纪录的30亿美元收购无线芯片生产商Atheros,人们将其视为一个早期引领者在释放大量企业现金储量。没错。但是高通收购的背景是美国科技行业新一轮的复苏。在解释这笔收购时,该公司首席执行官埃文·雅各布(IrwinJacobs)表示“各类物体都将与互联网连接……这可能是这个行业未来5到10年的主题。”他说的不全对,不过按照他过往的经历,也许他的确说对了。

物联网将促使机器觉醒--不过,与夸张的同名好莱坞电影(译注,指《终结者3:机器的觉醒》)不同的是,机器的觉醒将帮助和解放人们,让他们做更多事情、生产更多,并最终变得更加健康和富裕。

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