物聯網其實并不如你們想象的那么潮,它出生時間其實和萬維網差不多。
1991年,劍橋大學特洛伊計算機實驗室的科學家們,常常要下樓去看咖啡煮好了沒有,但又怕會影響工作。
為了解決麻煩,他們編寫了一套程序,咖啡壺旁邊安裝了一個便攜式攝像頭,利用終端計算機的圖像捕捉技術,以3幀/秒的速率傳遞到實驗室的計算機上,以方便工作人員隨時查看咖啡是否煮好。
1993年,作為首個 X-Windows 系統案例, “特洛伊咖啡壺服務器” 事件還被傳到了網上,由此聲名大噪,成為早期的互聯網明星項目。之后 “特洛伊咖啡壺服務器” 也配置了多種傳感器,包括許許多多的熱門項目。
時至今日,數以百萬計的硬件設備能夠反饋傳感器接收的信息數據。另外,得益于嵌入式系統的成本低廉化,如今已經不需要 VME或是Windows大型計算機來處理信息。
即使是非傳統意義上的計算機之間,只要處于聯網的狀態,它們也能夠傳輸并處理信息。由這些 “物聯網(IoT)” 設備發出遙測數據,然后從軟件端和服務器接受指令(并且執行)。
軟件也好,內嵌的傳感器也罷,曾經還需要手動操作的事,今天才能完成,與過去相比,也效率更高、便捷程度更高、成本消耗更低。
物聯網已經改變了人同物理世界交流的方式
智能電視交互,由設備接收訊息后,依靠嵌入式傳感器和語音處理芯片(用于傳輸信息到云端進行處理)。
當我們在駕駛時,傳感器(類似于GPS模塊)可以從手機端接收數據,用于監測交通的擁堵程度,除手機端,也有越來越多的 汽車App 可以實現這些功能。
健康儀器能夠給醫生反饋信息,智能手腕(表)能發送 脈搏 等身體數據。
數字生活已經成為了實實在在的生活的一部分。
自智能手機面世僅僅9年時間,移動端便捷的新趨勢已經不可阻擋,網絡設備的數量也早已超越了地球上人類的數量。據推測,接下來的5年里,網絡設備的數量跟人類基數的比例將達到 7:1——設備數量或達到500億臺,從各種內嵌(或外置)傳感器到工業機器人不等。
至于政府、企業乃至個人層面,低廉的計算成本、設備連通性、更新迭代的軟件和芯片,便利了從物聯網設備端收集各項詳細數據,某種程度上可以說是自動化操控。
我們已經習慣了物聯網化的生活。
可即使是如今的物聯網所處階段,如果某些特定因素無法得到適當解決,物聯網的未來發展還是較為棘手的。
安全、隱私和可靠性是主要障礙,想要像物聯網世界中的齒輪一樣和諧運轉,這樣的生活還沒那么塊到來。到時候人類的社交秩序會上升到什么樣的一個階段呢?
以下是部分研究案例:
“空客“ A350 民航客機組裝工廠。公司正在研發一套 “智能工具” ,這個可以有效利用本地化資源和網絡資源,這或成為 “工廠的未來模式” 。
GrowBox 原型機,一套物聯網的孵化系統,利用傳感器優化西紅柿的成長速度。
不過,物聯網的前提是全套的智能硬件設備。如 Nest Learning 智能恒溫控制器,Nest Cam 監控攝像頭,以及 Protect 煙霧報警器。物聯網技術是實現 “智能城市” “智能建筑” “智能工廠” 的重要一環,對于設備供應端的每一家傳感器廠家、網絡公司、以及技術顧問公司也是同樣的意義。
物聯網鏈條上究竟誰最有話語權?
有時候,“智能” 這個詞跟傳感器本身聯系更緊密些,但這很大程度上還是依賴于云服務(計算)、數據中心來處理信息并發出指令(控制硬件)。
以消費者端,Nest系列這樣的硬件產品吸引注意力時,穿戴類智能硬件算是起飛了——盡管 Apple Watch 這樣 “高調” 的項目帶來的影響不如預期。
相較于蘋果其他硬件產品在消費級市場的表現,Apple Watch 還有更長的一段路要走,但是 Apple Watch 已經有了一系列的潛在需求,家里或是其他用途上,Apple Watch 和蘋果其他產品的聯動性會給用戶帶來不少便利。
Fjord (Accenture 設計顧問所)CCO Mark Curtis 預測,“接下來兩到三年,穿戴類設備或將不再需要和智能手機綁定使用。同時,穿戴設備和中端類設備(beacons, Amazon Echo 和汽車)之間的交互功能也會變得越來越強大。就健康領域而言,穿戴設備就很適配這一產業,這是基于智能手腕類產品能夠收集用戶的健康數據,而不需要用戶刻意地去記錄。”
整個產業對物聯網捕捉數據的能力異常興奮,越來越多的公司也開始測試智能設備(嵌入式芯片或其他物聯網設備)能夠給自家的體系和產品帶來多大的提升。
National Instruments Executive 副主任 Eric Starkloff 告訴 Arcs,絕大多數情況下,大多數公司還是對裝備比較感興趣,這些可以用于尋找業務體系中即將失敗的項目,省出操作過程中的冗余。
目前為止,行業內只有少數公司具備遙測收集裝備,Starkloff 認為,接下來5年 “灰色地帶” 的應用或是發展的最佳機會。
物聯網也被像空客看作是 “工廠的未來”,National Instruments 正協助空客把智能物聯網技術應用到他們的智能工具和機器人系統里去(需要技師一同操作),Starkloff 透露。
GE(通用電氣)軟件中心的這個數據圖(源數據來自于 Hydro Quebec 的傳感器數據),基于氣象數據,推測可能出現停電的區域。
空客對于物聯網的興趣來源于確保生產作業的準確性,物聯網對于潛在問題的感測能幫助空客在這一點上提高效率。“就算是今天,技師們還是需要手動把飛機的部件安裝起來,”Starkloff 說道,“而通過物聯網,他們想要實現智能化——通過檢測器他們能檢測鉚釘是否有正確釘上。”
要達到這種程度,整個分析跟蹤系統性能必須要能通過近距離完成,而不是讓信息停留在云端處理。
某種程度上,空客的想法也論證了波音的嘗試,上世紀90年代,波音曾嘗試過增強現實(之后公司也有繼續投資)。這點也類似于2016年早些時候 GE 軟件上把物聯網技術同增強現實搭售在一起,技師能借此完成所需的操作,視覺效果也能提高生產效率。
但是空客的想法不止于此,空客還希望實現工具(技師操控的)和機器人體系之間的溝通,通過本地網絡的信息傳遞能夠讓人和機器協調工作。
物聯網使得人類不需要考慮如何使用(操作)就能和機器人合作。
一位空客技師和一位機器人一同工作
美國國防部對于物聯網一直很上心。
通過內嵌傳感器和穿戴系統,士兵在國防部網絡系統上能以像交點的形式顯示出來,幫助士兵提高戰場能力和身體狀態。
除了無人機和其他傳感器,軍隊還研發了智能頭盔傳感器,以幫助士兵防范嚴重的震蕩打擊(后來也被用于NFL賽場)。通過穿戴設備,許多的 DARPA項目和實驗室研究下的軍事技也術能加強軍人和其他系統之間的交流。
美軍已經開發了網絡傳感器頭盔,用于檢測對于士兵的震蕩感,防止出現腦損傷。
世界都在窺視
很多隱私倡導者始終對物聯網抱有懷疑態度。
2013年一次會議上,對于個人敏感數據采集,參會者也表示對這一問題表示擔心。比如說準確的地理位置,個人金融賬戶或是健康信息個人信息采集、行為習慣、位置信息和實時物理狀況,這些信息都存在泄漏的可能。就算是極少數的硬件設備也能產生的天文數字級的信息量,一位參會者曾推測,如果有不到1000戶家庭在使用物聯網家居設備,這些設備每天能產出1.5億條分離式的數據,或者說每戶人家大概是6秒產出一條數據。
對于穿戴類設備,隱私這一問題顯得更加嚴峻。Curtis 提到,公眾場合,一部分穿戴設備可以表現用戶的時髦風格,但同時也能暴露極其詳細的個人數據。通過這些設備,我們感覺到自己仿佛像是帶著濃縮了自己所有成分的膠囊一樣:聊天記錄、社交關系、健康狀況等。
不同于智能手機,我們無法把這些穿戴設備藏匿于口袋中(不然就失去了產品的意義了),挺諷刺的一點,穿戴設備也許是跟我們自己最為親密卻又最公眾化的智能設備。這也許是個悖論,不過記住這一點也很重要,智能設備可能置你于個人和公眾之間。
The Fjord Fido:糖尿病跟蹤app
“所有這些設計不僅僅是獨立的小部件,” Daly 表示,“他們一直都在采集海量的數據信息。” 即使這些數據有時候看起來是有益的,但運動健康這些數據也可能是潛在的不安定因素。一天走了多少步、走了多遠會被用來跟蹤你的活動行程,以此還能推斷 “用戶的身份、要去的地方、交通方式”。
某些情況下,這會是件好事:若發生地震,理論上健康跟蹤器上的數據上能讓數據接收中心清楚用戶是否生還,生還者是否處于移動過程中。但是實時信息采集這一點,可能給用戶帶來信息泄露的風險。“個人信息可能會泄露,如果僅僅是走了多少步,這倒不用過分擔心,但是如果醫療健康數據泄露的話,那就不是怎么好處理的事情了。”
Daly 補充道,物聯網設備攜持的大量數據存儲于本地時,就有問題出現:用戶的數據要保存多久,用戶不再需要時,這些數據又要怎么處理?
通過減少最原始的部分數據,部分問題應該能得到妥善解決。另外,盡管不是所有物聯網設備的配置程度都像空客需求的那樣,信息采集系統一般會識別并采集并篩選有價值的數據信息進行存儲。
物聯網正在向下滲透
減少數據流看似不像是能影響物聯網產業的重大問題,畢竟它還未涉足到更深層次的產業層面。
”要實現物聯網產業化,網絡可靠性還要進一步的加強,“ Akamai 首席策略師 Kris Alexander 說到,“這是必須的,難道我每年都要來次長達4小時的宕機事故?這就太不妙了。”
也就是說,如果一家公司要開發物聯網產品時,無論規模大小與否,網絡的可靠性在其中都扮演著重要角色。
物聯網產業化對低延遲、高速的網絡配置的需求正在驅使著新型網絡標準的采用。基于現有的以太網和IP網絡技術,這些系統也許很快他們的進程會遠遠超過工廠水準。
但即使是那些 “產業互聯網” 的范疇,帶寬也不是免費的。據 Starkloff,從智能設備采集遙測數據,然后用于深度分析,無論規模大小與否,都會先刪減信息達到一個更容易管理和整理的形態。當消費者端的設備遙測數據達到百萬級別時,為了保障可靠性和數據安全性,削減數據就成為一件較大的需求了。
一種方法是逆向內容分發網絡,在把數據傳輸回物聯網背后的分析系統前,提供商可以利用 MapReduce 功能或是其他大數據處理方案進行數據的預先處理操作。如果數據收集只是用于少數的設備的話,用私人網絡服務和AWS大概比較好。
新興技術也讓物聯網連接變得更加可靠,尤其是移動設備端。即將到來的 5G 蜂窩帶寬標準尋求有效降低網絡延遲的解決方案。物聯網設備終端、智能汽車等物聯網設備都迫切需要低延遲、可靠性高的的數據網絡。
無論物聯網設備連上的是哪個G的無線帶寬網絡,網絡環境依然還是基于IP的。
安全研究員曾試圖通過 Sprint (美國通信運營商)hack 了一輛吉普的切諾基(汽車型號),截獲行駛控制,移動網絡并不能抹去物聯網最大的擔憂:安全問題。由于物聯網潛在的攻擊威脅始終存在,這也是物聯網接下去一直要面臨的問題。
針對物聯網化的智能汽車系統,黑客可以發動攻擊獲取行駛控制
無處不在的網讓隱私無處可藏
要想知道物聯網系統有多容易被攻擊,你要做的就是在 Shodan search engine 來此快速搜索一下。安全攝像頭、嬰兒監視器以及其他網絡攝像頭(一些是基于完全不可靠的安全系統、有些完全沒有防火墻),你會發現到處都有可能泄漏隱私。
你也會發現醫療設備的控制界面,HVAC 系統、城市交通管理系統、其他防火墻極其脆弱的路由器。不過,即使說這些設備在網上幾乎是完全暴露的,但這也不意味這些設備就很容易被黑掉,但是,有一點確定的是,當其中一種特定類型的設備被突破時,入侵者能夠快速地截獲信息。
物聯網設備的節錄,完全曝光于網絡,見于 Shodan search engine。
這些設備不僅僅是聯網,比如說有些情況,設備能夠對真實環境產生影響:旋轉式離心機更快,完成開鎖和鎖門操作,調高溫度甚至關閉剎車功能。
雖然,僅僅是聯網不致于讓設備被輕易入侵,可對那些有意為之的人來說,物聯網設備毫無疑問為對方敞開了大門。這些設備也許在被黑受害者名單上留下了濃厚的一筆。況且,不同于用戶使用的大多數其他產品或系統,這些產品的漏洞修復工作是極其復雜的。
“一方面,如果你購買的設備實在太過低端,供應商不太可能會愿意提供長期的技術支持,”Daly 解釋道,“舉個例子,我賣了一個車庫門開關控制器,但長期的固件升級應該是不太可能的一件事。對生產廠商來說,為用戶提供終身服務是沒商業意義的,對于智能手表和其他健康監測儀器也是同樣的道理。所以說,如果你想得到及時修復的話,大概你得買下一代產品了。
另一方面,漏洞出現要比修補來得快得多,而不同企業對(前代)產品的管理服務都有著不同的處理方式,Starkloff 認為,“消費者 IT 最大的區別之一就是更新迭代。
行業內很多機器都老化的厲害,有些甚至有了80年使用歷史,但是監測儀器的技術更新速度卻要來得快得多。你能搭建一套新的功能體系,但機器卻跟不上,這該怎么辦?
下一波互聯網產業浪潮即將到來
政府對于物聯網有關隱私問題的關注直接影響物聯網的未來。最近,有關部門開展關于安全問題的研究,圍繞無人駕駛汽車和無人機的研究證實了政府的擔憂:云計算和歐洲議會的 “安全港” 數據協議,物聯網設備的未來也變得愈加錯綜復雜了。
注:安全港協議要求:收集
事實上,對于公司和消費者而言,類似的案例已經證明了物聯網系統引申出來的財務問題:對于那些擁有 Target 產品的家庭而言,Target 數據入侵或能讓入侵者依靠設備網絡系統實現遠程入侵消費者家庭網絡、甚至是控制 Target 銷售店鋪的 HVAC 系統。
但是要有效阻止對智能設備的入侵是,還是要看設備本身和企業,如果依靠政府和公司的話,解決方案的成本必然會高很多。
“把這些交通信號燈搞得一塌糊涂后,預計能造成多大的混亂?” Daly 表示,“交通癱瘓,急救車、救火車無法到達目的地......所以說,系統基礎都沒打好的話,一旦中間環節出現問題,供應端會造成多大規模的混亂?”
不過,盡管障礙重重,物聯網會掀起下一波互聯網產業的巨浪,不過我們還無法預見——極有可能是如同智能手機的面世那樣,改變計算的格局。
Curtis 認為硬件不太盡可能像智能機發展那樣迅猛發展,但是他堅信這些能在接下來5年被大眾所接受。很有可能,印度等地區的市場拓展會給穿戴類設備帶來不可預見的發展潛力。
原文鏈接:http://arstechnica.com/unite/2015/10/the-future-is-the-internet-of-things-deal-with-it/
文|SEAN GALLAGHER
編譯|天然卷
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