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技術(shù)專(zhuān)題
多樣性表明物聯(lián)網(wǎng)正在取得進(jìn)展
多樣性表明物聯(lián)網(wǎng)正在取得進(jìn)展
幾年前，沒(méi)有人知道物聯(lián)網(wǎng)是真實(shí)的還是白日夢(mèng)?，F(xiàn)在，該方法已多樣化為針對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域的多種變體。這個(gè)概念已經(jīng)成熟，圍繞它的行業(yè)也在成長(zhǎng)。
每當(dāng)一種新的設(shè)計(jì)方法出現(xiàn)時(shí)，它的命運(yùn)就會(huì)有一段不確定的時(shí)期。它可能永遠(yuǎn)不會(huì)成功，它可能成為一個(gè)利基解決方案，或者它可能成為開(kāi)啟全新設(shè)計(jì)學(xué)科的游戲規(guī)則改變者。這種不確定性在 Gartner 炒作周期中得到了很好的體現(xiàn)，最初由Gartner Group 的技術(shù)分析師定義。根據(jù)該周期，如圖1所示，隨著潛力被探索，技術(shù)會(huì)經(jīng)歷一個(gè)廣泛關(guān)注的時(shí)期，然后隨著實(shí)施挑戰(zhàn)的發(fā)現(xiàn)而幻滅。如果一項(xiàng)技術(shù)在這些階段幸存下來(lái)，它最終會(huì)成熟為提高生產(chǎn)力。
圖 1 Gartner 炒作周期顯示了市場(chǎng)對(duì)新技術(shù)的接受程度通常如何演變。我在微處理器上親眼目睹了這個(gè)循環(huán)。當(dāng)我開(kāi)始我的工程生涯時(shí)，微處理器只提供8 位總線(xiàn)，時(shí)鐘速度剛剛進(jìn)入 1 MHz 范圍。它們被吹捧為各種控制問(wèn)題的解決方案，并點(diǎn)燃了行業(yè)的想象力。
與ECL等一些當(dāng)代新技術(shù)不同，微處理器迅速流行。無(wú)數(shù)提供芯片、開(kāi)發(fā)工具、測(cè)試工具和軟件庫(kù)的公司應(yīng)運(yùn)而生。致力于用該技術(shù)解決問(wèn)題的貿(mào)易展覽和出版物出現(xiàn)并不斷發(fā)展，涉及數(shù)十萬(wàn)工程師交換對(duì)被稱(chēng)為“嵌入式系統(tǒng)”的技術(shù)的見(jiàn)解。
隨著應(yīng)用程序從簡(jiǎn)單的控制邏輯替換擴(kuò)展到復(fù)雜的、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器智能，越來(lái)越多的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)將微處理器作為其設(shè)計(jì)的核心元素。很快，設(shè)備擴(kuò)展到 16 位、32 位和更廣泛的操作，時(shí)鐘向 GHz 范圍攀升?；诟呒啥鹊姆椒ǖ囊环N變體將微處理器變成了獨(dú)立的微型系統(tǒng)，催生了新的“微控制器”類(lèi)別。
微處理器作為一種設(shè)計(jì)元素已經(jīng)達(dá)到了很高的成熟度。開(kāi)發(fā)人員不再需要成群結(jié)隊(duì)地聚集在一起了解最新進(jìn)展。微處理器已成為幾乎每個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員工具包的基本要素。由于現(xiàn)在的重點(diǎn)是改進(jìn)而不是探索設(shè)計(jì)方法，因此它們幾乎不會(huì)產(chǎn)生早期的興奮程度。
物聯(lián)網(wǎng)一直在遵循同樣的軌跡。當(dāng)我開(kāi)始使用 IoT World 網(wǎng)站時(shí)，大多數(shù)設(shè)計(jì)師并不真正理解該術(shù)語(yǔ)的含義。最初的應(yīng)用涉及傳感器和控制器在互聯(lián)網(wǎng)上傳遞讀數(shù)和接收命令，以及在遠(yuǎn)程大型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和控制算法。做得更多的潛力是顯而易見(jiàn)的，但仍有待發(fā)現(xiàn)的挑戰(zhàn)。
快進(jìn)十年，物聯(lián)網(wǎng)已成為一種重要的設(shè)計(jì)方法。一個(gè)指標(biāo)是物聯(lián)網(wǎng)方法的多樣性。有網(wǎng)絡(luò)連接傳感器和控制器的歷史應(yīng)用，這些應(yīng)用正越來(lái)越多地被采用。例如，像Nest Thermostat這樣的設(shè)備仍然依賴(lài)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)來(lái)提供其全部功能。然而，更重要的是，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)擴(kuò)展到最初沒(méi)有想到的應(yīng)用程序。
這些擴(kuò)展的應(yīng)用在成本和復(fù)雜性方面有很大差異。小型、僅接收物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備被視為商店貨架上的價(jià)格顯示設(shè)備。另一方面是具有內(nèi)置人工智能 (AI) 的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，可提供復(fù)雜的控制交互，同時(shí)最大限度地減少對(duì)通信帶寬和遠(yuǎn)程計(jì)算支持的需求。這種多樣性催生了新的命名術(shù)語(yǔ)，例如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 和物聯(lián)網(wǎng) ( AIoT ) 來(lái)描述它們。
如果 Gartner 成熟度曲線(xiàn)定義的軌跡和微控制器的經(jīng)驗(yàn)是物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)的合理預(yù)測(cè)指標(biāo)，那么該技術(shù)現(xiàn)在正進(jìn)入日益成熟的階段。似乎物聯(lián)網(wǎng)方法面臨的所有常見(jiàn)挑戰(zhàn)都已確定：安全性、隱私、連接性、帶寬、成本、設(shè)備管理等。解決這些常見(jiàn)挑戰(zhàn)的方法不再是創(chuàng)新，而是改進(jìn)，這是技術(shù)成熟的另一個(gè)標(biāo)志。
更重要的是，物聯(lián)網(wǎng)方法已多樣化為多個(gè)類(lèi)別，每個(gè)類(lèi)別都有其類(lèi)別所特有的挑戰(zhàn)，將看到針對(duì)其需求的獨(dú)特改進(jìn)?；緜鞲衅骱惋@示器將專(zhuān)注于低成本、低能耗和能量收集的挑戰(zhàn)。隨著貨物在城鎮(zhèn)、州和大陸之間移動(dòng)，庫(kù)存狀況監(jiān)控將集中于移動(dòng)連接問(wèn)題。IIoT 將關(guān)注可靠性、連接性和故障安全操作等問(wèn)題。消費(fèi)者設(shè)備將不得不努力解決隱私問(wèn)題. AIoT 中的復(fù)雜系統(tǒng)將致力于在邊緣提供 AI 的成本效益。隨著這些應(yīng)用空間開(kāi)發(fā)出應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的解決方案，這些解決方案支持的新功能將為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)方法打開(kāi)更多應(yīng)用空間。
物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)從一個(gè)新穎的設(shè)計(jì)概念變成了越來(lái)越多的應(yīng)用程序的主流方法。就像之前的微處理器一樣，物聯(lián)網(wǎng)方法將成為開(kāi)發(fā)人員設(shè)計(jì)工具包中必不可少的工具，人們對(duì)這種方法的熱情將會(huì)消退。不過(guò)，就目前而言，仍然需要關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)。