物联网研究目标和科学挑战

物联网：研究目标和科学挑战

1．本文的创新点

通过分析目前物联网的各种定义，我们认为：物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通从而提供智能服务的网络。物联网具有3个重要特征：普通对象设备化，即通过置入芯片、RFID、条码等手段使普通物理对象变成可寻址的设备；自治终端互连化，即将上述设备化的物理对象作为网络自治终端进行连网; 普适服务智能化，在这个广泛互连的网络上，通过物理对象参与服务流程, 提供普适的智能服务。

与传统的信息网络相比，物联网具有新的目标，体现在三个方面：（1）更广泛的互连互通。物联网将传统信息网络对手机、计算机等信息设备的连接扩展到对所有智能、非智能物理设备的连接，这种连接在设备数量、种类、连接方式体现了突出的广泛性；（2）更透彻的信息感知，物联网将传统的各种传感器单点独立地对局部环境感知扩展到多点协同地对全局环境感知；（3）更综合的智能服务。基于普通物理对象广泛的互连和对物理世界透彻的感知,物联网可提供综合的智能服务。

物联网呈现了网元异质大规模、感知信息不确定、系统环境动态化等新的特征，面临着大规模异质网元的高效互连、不确定感知信息的有效利用、动态化系统环境的服务提供等基本的极具挑战性的基础问题。

2．实现方法

在国家973计划的支持下，我们启动了“物联网体系结构基础研究”项目。项目以解决物联网应用领域共性问题为目标，运用系统科学的理论，探索物联网的基本规律，研究和解决大规模、实用化物联网所急需的以下关键科学问题：

(1) 大规模异质网元的数据交换问题。通过建立物联网体系结构模型、子网互连模型，提出物联网网络融合与自治机理，提供网络度量与评测的方法，解决局部动态自治和高效网络融合中面临的大规模异质网元的互连互通问题；

(2) 不确定信息的有效整合与交互适配问题。通过建立对物联网感知信息进行融合计算的模型和方法，提出网元之间信息交互中信息表达、效能平衡和权限保护的机理与方法，解决不确定性感知信息的整合适配问题；

(3) 动态系统环境中的服务自适应问题。通过提出系统环境动态性问题域建模、软件平台对环境信息的自动获取和理解、自适应求解的方法，形成动态环境中服务提供机理，解决动态系统环境中服务的适应适用问题。

该项目将建立物联网体系结构基础理论模型，突破数据交换、信息整合、服务提供三方面物联网关键技术，研制一个物联网平台进行验证和示范应用。项目包含五个课题: (1) 物联网体系结构理论模型; (2) 物联网网络融合与自治的机理和方法; (3) 物联网信息整合与交互的理论和方法; (4) 物联网服务提供机理和方法; (5) 物联网验证平台和碳平衡监测应用示范。研究工作由北京邮电大学、中科院计算所、北京工业大学、浙江农林大学、清华大学、北京大学、上海交通大学、西安交通大学、香港科技大学等九家单位共同承担。

3．结论及未来待解决的问题

通过对物联网特点分析，介绍了我们对物联网概念的理解，我们分析了物联网结构的基本模型及其研究的科学挑战。基于上述认识，我们启动了由国家973计划支持的“物联网体系结构基础研究”项目，本文对这个项目的主要研究目标、科学问题、研究内容等做了简要的介

绍。在将来的工作中，我们将对本文所涉及的科学问题进行深入系统的研究，推动物联网理论和应用的发展。

4．实用价值或应用前景

本文所介绍项目成果将推动物联网理论框架的形成，并为大规模、实用化物联网系统的设计和实现提供理论基础。