前言：在未來10年，制造商們將為每個人開發(fā)和部署大約1000個傳感器。由于世界人口為數(shù)十億，因此上述數(shù)字將變成超過1萬億個傳感器。

　　物聯(lián)網(wǎng)是各種物體（無論是復(fù)雜精密的，或是簡單普通的）通過傳感器、RFID標(biāo)簽和IP地址等標(biāo)識符建立的網(wǎng)絡(luò)式互連。例如，福特公司的Tool Link系統(tǒng)把傳感器安放到包括福特Transit Connect在內(nèi)的汽車中，因此當(dāng)司機(jī)按動按鈕時，儀表板會顯示車上所有工具的清單。類似的家用系統(tǒng)將為你顯示你手提箱中所有衣物或是公文包中所有物品的清單。在電子生態(tài)系統(tǒng)中，真實世界與電腦互動，而傳感器構(gòu)成了該系統(tǒng)的邊緣，提供的數(shù)據(jù)種類比鍵盤和鼠標(biāo)輸入的數(shù)據(jù)更豐富。目前，人們用鍵盤輸入大部分互聯(lián)網(wǎng)信息。但是我們處于一個拐點(diǎn)，更多的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)不是來自鍵盤，而是來自傳感器。

　　物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)首先是檢測和連接所有事物，其次是確保所有這些事物都有智能。請回想一下，去年10月，連接加州舊金山和奧克蘭的海灣大橋有金屬部件掉落到車道上，被迫關(guān)閉了幾天。在由物聯(lián)網(wǎng)塑造的世界里，上述情景可能不會出現(xiàn)，這是因為橋上會有數(shù)千個加速計來記錄某個即將發(fā)生的故障的振動特征。像海灣大橋這種大小的橋梁也許有10000個傳感器，而一座小立交橋也許有100個。

　　把基礎(chǔ)設(shè)施傳感器的數(shù)量與手機(jī)等個人設(shè)備中的傳感器數(shù)量結(jié)合起來，就可算出在未來10年，制造商們將為每個人開發(fā)和部署大約1000個傳感器。由于世界人口為數(shù)十億，因此上述數(shù)字將變成超過1萬億個傳感器。如此多的數(shù)據(jù)收集傳感器意味著大量數(shù)據(jù)處理工作，而這又意味著云計算，即運(yùn)用大量電腦（經(jīng)常是在分布式數(shù)據(jù)中心）來無縫處理和存儲大量數(shù)據(jù)。按照典型的數(shù)據(jù)速率，全天運(yùn)行的100萬個傳感器將需要50塊并行工作的硬盤，來記錄這些傳感器在短短6個月內(nèi)生成的20PB數(shù)據(jù)。那些已經(jīng)深入到云計算領(lǐng)域的公司正在涌入物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，把它當(dāng)作一個重要的新商機(jī)。IBM公司和惠普公司是兩個引人注目的例子，前者啟動了Smarter Planet計劃，后者則是CENSE （Central Nervous System for the Earth）。

　　惠普公司正在運(yùn)用它的MEMS專業(yè)知識（它開發(fā)這些知識是為了提供打印機(jī)墨盒用液體傳感器），來創(chuàng)造靈敏度為目前商業(yè)產(chǎn)品1000倍的加速計。微型MEMS加速計是*CENSE傳感器，后續(xù)傳感器將包括光線、溫度、大氣壓、氣流和濕度傳感器件。

　　該領(lǐng)域出現(xiàn)的*裝置能檢測出10飛米（10-15米）位置變化——不到人的頭發(fā)寬度的10億分之一，可測量微重力加速度范圍內(nèi)的加速度變化。這些能力使裝置的靈敏度約為任天堂Wii游戲機(jī)、iPhone或汽車氣囊系統(tǒng)目前所用消費(fèi)級加速計的1000倍（圖1）。

　　圖1，無線傳感節(jié)點(diǎn)，比如這個使用惠普公司數(shù)字加速計的節(jié)點(diǎn)，必須縮小尺寸和降低成本，才能促成包含萬億傳感器的物聯(lián)網(wǎng)?！　?br />
　　除了總體計算網(wǎng)絡(luò)的成本以外，傳感器本身也是一筆很大的基礎(chǔ)設(shè)施投資，特別是當(dāng)它們的數(shù)量以萬億計時?；萜諏嶒炇倚畔⑴c量子系統(tǒng)研究員Peter Hartwell認(rèn)為：大規(guī)模傳感網(wǎng)絡(luò)在經(jīng)濟(jì)上可行的*辦法就是提高生產(chǎn)力和效率，由此抵消網(wǎng)絡(luò)成本。他說：“以嵌在滑雪場通行證里的芯片為例。芯片沒有押金，實際上是免費(fèi)的，這是因為它通過取代電梯操作工而帶來的價值，所以滑雪場能夠負(fù)擔(dān)免費(fèi)的通行證芯片。”他表示：聯(lián)網(wǎng)式傳感器帶來的價值將不只是抵消其成本。

　　雖然大批量芯片硬件的成本的確會隨時間推移而接近零，但傳感節(jié)點(diǎn)不只是包含芯片。無線傳感節(jié)點(diǎn)有4個普通部件：傳感器及其信號調(diào)節(jié)電路、微控制器、無線電收發(fā)器、電源。前三個部件受益于摩爾定律，在價格下降的同時，能力迅速提高。但是，電源不依賴芯片集成，因此得不到這種好處。盡管電池、超級電容、能量收集器件在過去幾年已經(jīng)取得顯著改進(jìn)，但能量存儲和收集領(lǐng)域一般并不受益于規(guī)模經(jīng)濟(jì)?？捎霉β嗜匀淮笾孪嗟龋潭A(yù)算約為數(shù)毫瓦。但憑借上述固定功率預(yù)算，傳感節(jié)點(diǎn)的其余部分目前能做更多事情。但是至少在近期，無線傳感節(jié)點(diǎn)的價格將是難以逾越的障礙。

　　惠普、IBM這類大公司并非是進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的*通道。例如，Pachube公司（一家以開源為基礎(chǔ)的私營公司）允許那些擁有自動生成的傳感器數(shù)據(jù)的創(chuàng)造者和用戶把數(shù)據(jù)上傳到它的，供Pachube社區(qū)使用。對于小公司和那些專業(yè)知識不是數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)、處理和存儲，而是產(chǎn)品開發(fā)的研究人員而言，Pachube公司的通用數(shù)據(jù)中介平臺是一種訪問物聯(lián)網(wǎng)的方式。

　　另外，物聯(lián)網(wǎng)并不局限于固定的正式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。臨時傳感網(wǎng)絡(luò)也能圍繞個人移動通信設(shè)備來組建。如果你有智能手機(jī)，那你就攜帶了多種傳感器。例如，iPhone通過它的GPS、加速計、數(shù)字指南針、麥克風(fēng)和照相機(jī)來傳感位置、運(yùn)動、方向、聲音和圖像，使你成為會走路的傳感節(jié)點(diǎn)。

　　智能手機(jī)能與其他用戶通信，發(fā)送位置和傳感器信息。這些信息可以是簡單的“你在哪兒？”之類的本地信息，供父母監(jiān)視孩子的下落，也可以更復(fù)雜?；萜展镜腍artwell說：“當(dāng)固定的正式網(wǎng)絡(luò)能與臨時網(wǎng)絡(luò)連接時，真正的網(wǎng)絡(luò)能力就會顯現(xiàn)出來。例如，來自手機(jī)的速度與位置數(shù)據(jù)可以傳遞給智能公路傳感器。”

　　眾多的移動設(shè)備使人們得到了訓(xùn)練，來更好地支持傳感器系統(tǒng)，我們確保自己的手機(jī)和移動設(shè)備充分充電，否則我們就不能通話或欣賞音樂和視頻。無線耳機(jī)帶來了又一個電源。如果你想監(jiān)視某人的身體狀況，那么對于傳感網(wǎng)絡(luò)的安放而言，幾乎沒有什么地方比你的腦袋更好了，并且藍(lán)牙耳機(jī)也有電池問題（你必須頻繁給它充電），就在你的頭上。身為消費(fèi)者的我們正在促成以人為基礎(chǔ)的傳感網(wǎng)絡(luò)需要的電源環(huán)境。

　　圖2，這種連帽衫原型產(chǎn)品有內(nèi)置的無線通信接口，當(dāng)穿著者的Facebook網(wǎng)頁發(fā)生變化時會提醒他們，并且使他們能迅速做出示意性的Facebook答復(fù)，而不必依靠鍵盤。

　　Ping是一種帶有無線接口的連帽衫原型產(chǎn)品，當(dāng)穿著者的Facebook網(wǎng)頁發(fā)生變化時會提醒他們，并且使他們能迅速做出示意性的Facebook答復(fù)（圖2和參考文獻(xiàn)3）。避免使用鍵盤的Facebook用戶多半不是一個大到將會為便攜設(shè)備定義I/O設(shè)計的市場，但他們的確代表了一種日益增加的需要——監(jiān)視某些人并對其做出反應(yīng)，他們可能是“電腦I/O設(shè)備”。老年人是這種日益發(fā)展的市場例子。對那些容易摔倒的老年患者的全天護(hù)理很昂貴，并且從獨(dú)立意識較強(qiáng)的患者角度看，這未必是他們期望的。穿上一個配備加速計的無線節(jié)點(diǎn)，當(dāng)它感覺到主人摔跤時發(fā)送提示，這有可能成為全天個人護(hù)理的替代品。

　　對于某些患者而言，調(diào)節(jié)他們的環(huán)境本身也許就是其治療的一部分。安富利公司下屬的Lightspeed部門主管Cary Eskow在2010年3月EDN召開的Designing with LED研討會上解釋說：藍(lán)光光譜中的光線影響我們的機(jī)敏性和態(tài)度，因此在老年患者護(hù)理機(jī)構(gòu)中，藍(lán)光在白天的某些時候?qū)τ谀承┗颊呤沁m合的。可以不必定期用*把患者送到藍(lán)光室，由傳感器驅(qū)動的照明網(wǎng)絡(luò)能夠調(diào)節(jié)房間的光線顏色，但只是當(dāng)合適的患者在場時。要想出現(xiàn)該情景，房間必須感覺到哪些患者在場，并且根據(jù)時間來調(diào)節(jié)光線。

　　電子健康記錄將在未來的保健及成本方面起到日益重要的作用。這些記錄目前依靠人工輸入，這限制了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和數(shù)量。使用直接來自傳感器的患者信息（包括身份和生命特征），將可以糾正這兩個問題。但是，傳感器依然必須聯(lián)網(wǎng)來完成實時反饋。同樣重要的是，基于傳感器的患者監(jiān)視器能幫助了解疾病。關(guān)于患者的健康史和習(xí)慣，可以不必依靠他們填寫調(diào)查問卷，傳感器將更準(zhǔn)確更經(jīng)常地做這件事。聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)療信息結(jié)合了來自數(shù)千乃至數(shù)百萬個接受治療者的結(jié)果，將指出問題并建議可能的治療方法。

　　由1萬億個傳感器組成的*成熟的網(wǎng)絡(luò)式系統(tǒng)大概至少要10年后才能出現(xiàn)，但較小傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用案例是在建筑物內(nèi)，小到私人住宅，大到數(shù)百萬平方英尺的商業(yè)建筑。網(wǎng)絡(luò)式（或稱智能式）建筑在人們離開時自動調(diào)暗或關(guān)閉電燈，并根據(jù)占用情況調(diào)節(jié)能量的使用。智能住宅或智能建筑的焦點(diǎn)是能效，但這些網(wǎng)絡(luò)全都依賴傳感網(wǎng)絡(luò)來確定人們的使用情況連同環(huán)境影響，比如溫度、濕度和時間。

　　Redwood Systems公司使用多數(shù)商業(yè)建筑中無處不在的以太網(wǎng)來為其建筑的照明供電和提供控制，但該網(wǎng)絡(luò)不限于照明管理。業(yè)務(wù)開發(fā)主管Brent Boekenstein把該公司的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)稱作天花板里的豐富傳感網(wǎng)絡(luò)，使每個燈泡都可擁有一個傳感器和一個IP地址。他以亞洲一家潮濕環(huán)境中的公司為例，該公司曾經(jīng)面臨天花板內(nèi)發(fā)霉的問題。該公司向建筑的照明平臺添加了一個霉菌傳感器。Redwood公司的平臺可與LED燈和熒光燈一起工作。

　　圖3，Disney Cruise Lines公司為它的內(nèi)部無窗特等客艙配備了圓形平板屏幕，它們可顯示外部風(fēng)景的視頻。舷窗能感覺到人們的存在，并顯示互動的迪士尼動畫角色。結(jié)果這些房間的要價很高。

　　LED照明是傳感器和物聯(lián)網(wǎng)如何能夠提高環(huán)境價值的很好驗證。LED燈雖然，但在許多應(yīng)用中明顯不如熒光燈，并且它們明顯更貴。但是，LED有額外功能，比如可調(diào)光強(qiáng)度和顏色控制。Disney Cruise Lines公司給它的受歡迎度較低的內(nèi)部無窗特等客艙安裝了圓形平板屏幕，或稱“虛擬舷窗”，它們顯示外部環(huán)境的直播視頻（圖3）。舷窗能感覺到人們的存在，并疊印互動的迪士尼動畫角色。結(jié)果這些房間的要價提升了。向照明網(wǎng)絡(luò)添加LED照明，帶有虛擬窗戶的房間就能模仿室外照明，可在陰天調(diào)暗光線，并且有晝夜光線循環(huán)。

　　如果世界上的普通物體都擁有各自的IP地址，并且你的手機(jī)可能和它們通話，那么隱私就是一個重要問題。在惠普公司宣布了CENSE之后，一篇網(wǎng)上新聞評論道：“恭喜！你讓我完成了超級壞蛋名單！”但是惠普公司的Hartwell表示：物聯(lián)網(wǎng)能夠發(fā)展出一種傳感網(wǎng)絡(luò)，它確保數(shù)據(jù)合法并依然保持匿名。