物聯網 (IoT) 時代已經到來，且已應用在我們現今的生活當中。 現今的模型專注于控制辦公室內 取暖與照明的樓宇管理系統，而未來的物聯網將囊括數十億通過互聯網相互連接并共享數據的設 備。 本白皮書著眼于如何實現這一愿景，以及為構建一個完全實現 IoT 連接的智能世界，我們需 要克服哪些困難，又有哪些要素業已具備。 最后，我們將探討物聯網如何提供多樣化和差異化產 品(要實現這些功能，必須建立堅實的小數據基礎，以衍生出位于物聯網頂層的大數據，并從中 得到見解以及形成新型應用與服務)。 這會對數據的處理方式和節能解決方案的重要性產生一定 影響。

 

　　物聯網的歷史

 

　　20 世紀 60 年代，計算技術誕生。 該技術主要用于專門的應用—從天氣預報到復雜的電話交換系 統，乃至核武器試驗。 通常情況下，個別應用需要大量的資金、資源和技術等方面的投入。 該高 性能計算市場圍繞這些早期實施逐漸壯大，但應用范圍仍很狹隘。 當時，該市場的主力消費者是 需要借助超級計算中心進行復雜模擬和研究的組織。 大型機計算單元的職責是處理數據。 之后， 借助編程進行商用計算變得日益簡單，此時開始出現標準應用程序。 大型機轉變為體積更小、價 格更低的微型計算機，拓展了計算的市場覆蓋范圍。

 

　　接下來的進化步驟是微處理器和個人電腦 (PC) 的演變，個人電腦使計算機的觸角延伸到了更多的 中小型企業以及家庭和學校。 之后，隨著筆記本電腦的出現，PC 趨向移動化，并掀起了手機領域 的革命，使之迅速演變成一個移動計算平臺。 今天，我們生活在一個以手機為中心的世界里，我 們連接到令人眼花繚亂的各種設備，信息源通過手機傳達;對許多人來說，手機已成為其最主要 的計算設備。

 

　　與此同時，在很大程度上受到忽視的微處理器促生出了另一個完整的市場—嵌入式控制。 將微處 理器與內存集成到一個芯片上，微控制器就這樣誕生了。 這些廉價設備悄無聲息地滲入到人們的 生活中，它們廣泛存在于電視機遙控器、錄像機 (VCR)、空調系統、汽車剎車系統以及電腦的鍵 盤和硬盤。 伴隨消費電子設備從模擬技術向數字技術的過渡，它們又促生出了平面電視、MP3 播 放器、DVD 和家庭影院系統，以及在用水和洗衣時間方面做過諸多優化的環保型洗衣機。 這些設 備與互聯網的連接，以及其他一些相關事物合稱為物聯網。 未來的物聯網將不僅僅局限于如今這 許多我們稱之為智能的事物，而是將囊括所有可以連接的物件。 這些新型連接可能意味著前所未 有的連接，如人員、流程、加入到醫療器械中的智能數據、樓宇、照明，甚至是道路之間的連接。 這將為我們帶來新的業務、新的機遇、新的體驗和新的服務。 這將是下一波浪潮，它無疑會對人 類、公司和國家/地區產生重大影響。 但是，物聯網已經存在了很長一段時間。 例如，我們于2000 年初入住的 ARM 總部大樓在上世紀 90 年代興建之時就采用了電子設備。 您甚至可以坐在 世界彼端的電腦前操控每個房間內的空調。 這是物聯網的一個早期示例。 取暖通風及空調系統 (HVAC) 已從黑白終端轉變為如今易用的消費電子設備，如移動設備或界面更加友好的家用觸摸屏 控制系統。 Nest Labs 恒溫器就是我們現今擁有的智能控制器件的一個示例。 這種恒溫器能夠 “感知”家庭對溫度的需求， 可在感知屋內無人時停止加熱，以節省燃料費，并能夠提醒房主節 約能源，使其通過智能手機、平板電腦或網絡瀏覽器就能對該恒溫器進行遠程控制。

 

　　大數據源自小數據

 

　　亞馬遜、新浪、騰訊等公司收集數以百萬計的交易和網頁點擊數據，并對這些數據進行分析、匯 總，找出趨勢。 這些趨勢有助于推動業務。 此類建議的產生全都基于所謂的大數據。 但是，要 分析大數據，必須要有小數據才行。 在上例中，這些數據來源于在線瀏覽和購買。 在物聯網的情 境中，小數據將來自傳感器、控制器以及其他基于 ARM 技術的 嵌入式智能器件。

 

　　對消費者而言，物聯網的核心是個人應用、提供便利和促進健康(也稱作“量化自我”)，是一 場將技術融入個人日常生活數據采集過程的運動，數據采集涉及攝入(如食物攝取、周圍空氣質 量)、狀態(如情緒、興奮、血液氧氣含量)和行為(包括心理及生理)等方面。 此類自我監控 和自我感知技術將穿戴式傳感器(EEG、ECG、視頻等)與穿戴式計算技術(如 Nike FuelBand、 Runkeep 移動應用、Withings scales 等)融合在一起。 下面是一個關于如何借助嵌入式智能器件在 繁忙的都市中尋找停車位的示例。 SF Park(業務覆蓋舊金山)和 Streetline(業務覆蓋德國、英 國和全美)可收集并分發街道及停車場中停車位的相關實時信息。 不僅免去了司機兜圈尋找停車 位的麻煩，還減少了交通擁堵現象。 另一方面，它使得運營商能夠根據各區域停車位的需求狀況 相應地降低或提高停車計時器和停車場的泊車價格。 這些小數據由采用 ARM Cortex®-M3 處理器 的停車位置傳感器(電池驅動，可連續運行數年)生成。 智能城市可將這一泊車優化模式加以推 廣，形成覆蓋全市的智能基礎設施，從而節省開支、降低碳排放并提高生活質量。 這些具有開拓 性質的大規模成本節約部署可以平衡公共部門長遠規劃周期內的基礎設施成本，同時減輕污染。 這引出了一個問題，如何共享數據? 何種標準與格式可受信任? 如果這些問題得不到解決，物聯 網就難以形成跨所有市場運作所需的規模。

 

　　共享數據需要信任

 

　　在討論數據交換時，一個顯而易見的問題是—是否安全? 我的回答是“人類對共享或跟蹤數據到 底有多關注?” 今天，Google 可以告訴你：你住在哪里?你喜歡什么?你的興趣是什么?并將這 些數據出售給廣告商。 就目前而言，人們對此并不在意。 Google 提供了一些隱私設置，可避免 此類共享，但又有多少人理會呢? 我相信大多數人都不在意這些事情。 如今，Google 通過掃描 您的電子郵件文本來發送廣告消息，Facebook 利用面部識別向貓主人推送廣告，許多人似乎已習 以為常。

 

　　我來舉兩個提供不同好處的示例(健康和監控)。 “謹慎駕駛”汽車保險公司向您承諾，如果您 同意在車內安裝一個可將目的地、車速、行程時間等信息傳回該公司的跟蹤裝置(以便公司知道 您是一位具有安全意識的司機)，則可降低您的保費。 反之，一旦您不再負責任地駕駛(比如在 深夜或反應遲鈍時駕車)，則保費就會提高。

 

　　Preventice 出品的 BodyGuardian 遠程病患監控系統能夠借助連接到病人胸部的人體傳感器收集 ECG、心率和活動水平數據，并通過手機傳送給醫生，以檢測和監控心律失常。 該系統由 Preventice 與 Mayo Clinic 合作開發，可在病患與醫療團隊之間建立持續的連接。

 

　　今天的大多數小數據存儲在不同的數據孤島中。 我們面臨的難題是共享數據如何供大數據使用。 如果我想與醫生共享我的體重數據，我該怎么做呢? 我可能會需要一臺不同的設備，而這一小數 據往往與某臺設備“捆綁”在一起，或綁定到某個專有孤島中的某個服務。 孤島之間互不通信， 制約了物聯網的發展。

 

　　但是，如果您的駕駛風格比較狂野，保險成本就會上升，您愿意與壽險公司共享這些數據以方便 他們提高您的壽險保費嗎? 數據歸誰所有，可與誰共享，出于何種目的?

 

　　如果幾家服務提供商之間可以實現數據共享，而不是將數據限制在孤島中，物聯網將可發揮更大 的作用并形成更大的規模。 這些示例映射出了隱私方面的問題，以及電子商務優化數據共享的方 式。

 

　　未來的物聯網將建立在信任的基礎上，即：從設備生成可信的數據，從設備及其周邊獲取信息， 和依據數據提供您所信任的服務。 保險公司想要認定受到監測的車是您的，就必須信任其所接收 的數據，而您需要確信數據被提供給了您信任的人。 這使得物聯網超出了調節樓宇溫度的范圍， 而是上升到了確保樓宇高效運作和共享數據的范疇。 這將物聯網從控制升華到了增值。

 

　　ARM 之于物聯網

 

　　物聯網較移動互聯網系統復雜得多。 如果說移動互聯網擁有 100 億個單位，則物聯網將包含1000 億個單位。 如果說 PC 有臺式機和筆記本電腦兩大類，移動計算有直板、翻蓋、滑蓋、觸屏、 智能手機、平板電腦、寫字板和變形平板等數十種品類，那么物聯網將囊括數以百萬計的類別。

 

　　這將帶來海量的選擇和多樣性—不可能會有 1000 億臺相同的設備。 未來將涌現數百萬種不同的 設備和應用： 您對于醫療傳感器的需求肯定不同于對空調的需求;溫度傳感器也不同于電動馬達 中的控制器。 所有這些又都與汽車中使用的控制器不同。 未來的物聯網對于產品的需求千變萬化， 但它們都將基于 ARM 的核心技術。

 

　　為充分發揮物聯網的潛力，多樣化至關重要。 ARM 的商業模式基于將核心技術授權給不同的合作 伙伴，使他們能夠實現差異化并增加價值。 使每一種產品類別都對應著多家供應商，可確保競爭， 而競爭激勵創新和差異化，這充分體現了物聯網的多樣性本質。

 

　　拿汽車發動機作比喻的話，ARM 是在設計發動機，而我們的合作伙伴則負責制造汽車。 同一種發 動機可在數百種車輛中使用。 只要提供十種發動機尺寸選擇，制造商就能制造出汽車、推土機、 飛機和農場設備。 換句話說，不同的發動機(尺寸從小到大)可以延伸市場觸角。 繼續這一比喻， 為了滿足不同的客戶群，雙門跑車與公交車可能所需的同種發動機，只是尺寸和功能不同。

 

　　較之今天的移動互聯網，為了探索新市場，除了面向不同市場和從小到大的規模擴張能力外，物 聯網的生態系統還必須更加多樣化。 在 ARM 對其基于合作伙伴關系的商業模式下，促進生態系 統創新是一個重要的組成部分。

 

　　ARM 的合作伙伴在 2012 年銷售了 87 億顆芯片，而嵌入式控制的市場總和為 172 億顆。 據預測， 到 2020 年，該市場將因物聯網器件推動而增長到 270 億顆芯片。 在這些嵌入式控制器中，有許 多將應用在物聯網產品中。 軟件需求的增加對于 ARM 的產品來說是天作之合。 但更重要的是， 物聯網將連接以前從未使用過電子產品的設備。 例如，我新買的浴室秤就是一個物聯網家電。 它 不僅能夠顯示我的體重，而且能夠將數據保存在云中，所以我可以在手機上看到自己體重的增減 趨勢線。 人類一直在創造新的可能;密歇根大學的工作成果就是其中之一。 其團隊創建了一個 尺寸不足一立方毫米的完整系統(小到幾乎看不到)。 該系統采用 ARM 技術構建，包含處理器、 內存、電池和用于提取能源的太陽能電池，具有實現極短程通信的能力。 它是最終的物聯網組件， 可能會促生出無數的應用。

 

　　這些當今物聯網的示例依賴于廉價的小型傳感器。 它們必須省電，能夠依靠電池運作 10 年。 此 外，其設計還必須使其能夠方便地集成到成本不足 1 美元(可能只有 50 美分)的物件中。 但是， 并非所有設備都是依靠電池運作并埋入天花板中的小型微控制器。 相反，有些設備將提供更為復 雜與智能手機相似的用戶界面，或具有本地處理單元以便對數據進行本地分析。

 

　　物聯網可創造更加智能的機遇，因此，它需要搭載和智能傳感器、智能手機、智能網絡和智能服 務器相同的節能技術。 這些服務器將造就云計算的崛起，以便對大數據進行分析，并提供智能服務。

 

　　層和服務

 

　　請試想這樣一個場景：因為您今晚會較晚回家，您在手機網絡瀏覽器上打開安裝在樓梯間的家庭 自動化服務器的主頁，然后打開客廳里的一盞燈。 互聯網是位于將您與燈泡連接在一起的網絡技 術之上的一系列層。 互聯網提供了一種簡潔之美：您可通過同一個網絡瀏覽器找到并控制您的燈 泡，而不必知道或在意正在使用的是 WiFi 還是 3G 。 網絡瀏覽器不在意是需要一臺還是數千臺 不同的服務器才能通過衛星、電纜或光纖連接到您。 它也不關注旅程的終點是藍牙還是 Zigbee。 互聯網之所以能夠正常運作，就是因為協議和服務層掩蓋了這些層下的復雜性。

 

　　雖然控制設備是物聯網的一個重要組成部分，但它終究只是一部分。 物聯網允許任意設備在任意 位置加入并將所有設備連接在一起，但困難的是使這項工作對于用戶而言能夠盡可能得簡單、方 便、流暢，就像當今網頁與設備的交互那樣。

 

　　物聯網將需要更多的標準化層，使應用程序能夠以可靠的方式只與那些您已授權的服務共享數據。 最重要的是，它要像今天的七層 ISO 模型那樣，使用戶不必了解或關注它的存在。 拓展互聯網的規模并使之能夠容納高達 1000 億臺設備是技術行業的責任。 要使這種共享方式能夠像今天的互 聯網一樣簡便易用和流暢，還有更多工作要做。 因此，物聯網的關鍵是如何將所有這些設備連接 到同一個網絡中、并進行此類小數據的可信共享，以實現大數據服務。 我們所追求的這種無處不 在的環境并不僅僅是一個網絡的集合，它還是實現服務的云計算和存儲，無論是 Facebook 還是 醫療保健提供商，都要遵照我的條款共享我的數據，并為我提供更多價值。一旦做到這一點，我 們將可創造出許多尚未想象到的商機。

 

　　展望未來

 

　　如果家用電器制造商協會的預測正確，到 2020 年，智能家電市場(即能夠監視和控制用電量的 家電)的價值將從目前的 6.13 億美元增長至 349 億美元。此類家電將連接到互聯網，并在需要 維修或即將更換零件時發送消息給消費者。 這種預防性維護可為消費者(當然也包括制造商)節 省金錢。 此外，這還將在消費者與制造商之間建立某種關系，有利于樹立消費者對于該品牌的忠 誠度。 當然，這可能也有助于提高能源效率。

 

　　在構成物聯網具有嵌入式智能器件的數以百萬計的設備中，有許多設備將作為服務的一部分以資 助形式交付。 我在上文中引用的“謹慎駕駛”汽車保險的例子，或觀看體育節目直播所需的有線 電視機頂盒就是例子之一。 可以提供購買或租用選項，以便讓技術得以更新。 有一種趨勢是“非 所有”形式(即“租用”技術)。 這可解除投資資金對消費者的鉗制，使后者能夠盡情享受技術 或產品。 (類似于廣播或電視等技術推廣初期采用的租用模式。)

 

　　我們對于物聯網的其他期望是能夠提高世界各地的醫療或衛生條件。 例如，如果使用智能手機或 醫療傳感器的 MoboSens 水測試傳感器的價格能夠降到幾美分，也許就能將其推廣到第三世界國 家/地區。

 

　　物聯網是推動者。 它由有想法的人推動。 它擁有許多方面。 與互聯網一樣，它不是一個個體。 互聯網擁有 Facebook、亞馬遜、新聞網站、Twitter 和 PirateBay。 互聯網不受某個應用或某一市 場的支配。 它促進多樣化，同樣地，物聯網也將是多樣化的，不同的市場將以不同的速率和在不 同的時間接納它。 因為這 1000 億個傳感器的出現，互聯網將需要多處理多少數據? 毫無疑問， 數據會增加，據 Computer Science Corporation 預測，到 2020 年，常規數據會增長 10 倍，達到35ZB (35,000,000,000,000,000,000,000)，對于這一點我很認同。

 

　　ARM 不僅促成了差異化，而且還倡導差異化。 這是快速推動網絡和標準發展以實現個體連接所必 需的。 隨著行業的發展成熟，將產生對多樣化的需求。

 

　　文化障礙

 

　　物聯網無處不在這一特性無疑將突出一些文化上的差異。 哪些是正面因素，哪些是負面因素，可 能取決于您是誰。 例如，拿車內攝像頭來說。 很多人可以接受泊車攝像頭、車道偏離警告和車道 控制系統在感知司機打盹時操縱車輛。 這些均被看作是具有積極意義的安全功能。 然而，事實證 明，在儀表板上加裝攝像頭來記錄事故發生時的境況在俄羅斯很流行，但在美國卻可能因隱私問 題而難以普及。 因此，能夠推廣開來的物聯網模型會因不同的消費者、市場、區域等因素而異。

 

　　結論

 

　　物聯網業已出現，但目前仍側重于控制領域。 而未來的物聯網將是如今的所有設備，乃至我們今 天無法設想的設備之間實現的互聯及可信數據共享。

 

　　物聯網對不同的人有著不同的意味—本應如此。 在 ARM，我們歡迎 SF Park、下水道窨井上的傳 感器和用于老人醫療保健的傳感器所提供的多樣性(而不只是局限于健康和活力方面)。 ARM 的 處理器、傳感器、發射器和無線電器件可通過 WiFi 或藍牙網絡傳輸數據。 這意味著老年人可盡 享獨立生活的樂趣，又可在有需要時立即通知親屬。

 

　　ARM 深知作為物聯網基礎層的小數據依賴于我們向合作伙伴提供無處不在的低功耗嵌入式智能設 備的能力。 所有大數據都始于小數據，未來的挑戰在于實現數據連接并借助強大生態系統的支持 提供切實可行的多樣化服務。

 

　　物聯網將呈現多種變化。 唯一可以肯定的是，ARM 將處于物聯網的中心。