(本文发表于《商界评论》2010年第1期,阐述了物联网与泛在计算的关系,并对中国的物联网战略进行了评论。)

20年前,充满传奇色彩的施乐公司帕洛阿尔托研究中心里,有位科学家预言了一种“后PC时代”的全新人机交互方式,并称之为“泛在计算”(Ubiquitous Computing)。今天,国内被炒到火热的物联网概念,只不过是泛在计算框架下一个小小分支。

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座落于硅谷腹地的帕洛阿尔托研究中心(以下简称PARC),距离斯坦福大学只有8分钟车程。草坪上的几幢土黄色小楼,看似并不起眼,却是上世纪七、八十年代信息技术创新者们朝拜的圣地。这里诞生过诸多对现代社会影响深远的科技发明,包括人们熟知的激光打印、以太网、机械鼠标、图形用户界面,还有超大规模集成电路。然而,10年之后,这份名单里排在第一位的,将是一个对今天大多数人来说,仍然陌生的名字。

1988年,时任PARC首席技术官的马克·维瑟博士,提出了一种全新的计算模式构想。与当时刚刚出现,到今天依然流行的PC模式不同,这种被称为“泛在计算”的理念,认为未来的计算力,将被很自然的嵌入到人们日常生活之中,变得无处不在而又不被人注意。

泛在计算这一概念正式被全世界关注,始自马克·维瑟1991年发表在《科学美国人》杂志上一篇标题为“21世纪的计算机”的文章。到今天,已经有上万名来自美国、欧洲、日本、韩国和世界其它地方的计算机、认知科学和电子工程学者,聚集在泛在计算领域,为马克·维瑟预言的最终实现而努力。一篇6千字的短文,缔造出一个交叉学科的庞大研究领域,这在近数十年来的科技发展史上,可谓绝无仅有。

泛在计算的预言

学术界对泛在计算的关注,主要源自以下两个研究直觉。

第一,历史上真正为人类社会带来巨大变革的技术,大多是那些融入生活而消失于无形的东西,比如造纸术、印刷术、电力网络等等。人们对这些技术的运用,不再需要特别的关注。而今天的计算机技术,在某种程度上来说,仍然显得突兀而难以使用。

第二,随着信息产业的高速发展,未来社会人们最稀缺的,并非计算力,而是注意力。把用户从各种信息化服务和电子设备的包围中解放出来,让机器之间直接沟通,尽量减少人工干预的需要,是今后计算技术发展的方向。

正是在这样的思路下,泛在计算领域的研究者,希望能找到一种方法,让生活环境中的电器、家具以及其他设备,能够根据需要,在没有用户参与的情况下主动完成一些日常任务。

环境感知,是泛在计算技术的核心。它的目的,就是节省用户的注意力资源,在传感器与智能算法的帮助下,自动探测用户需求,并作出应对。过去数年间全球蓬勃发展的基于位置服务,其实是环境感知技术的一个应用。我们耳熟能详的一些未来产品概念,如智能家庭、自动驾驶汽车等等,就是环境感知技术在不同环境中应用的例子。

2007年微软推出的“未来之屋”,是泛在计算技术应用于日常生活的典型例子。进入房屋时,安全系统会对来访者的面部进行扫描,确认身份后自动打开房门。客厅冰箱上的液晶显示器能列出保存的食物清单,厨房水槽能够根据使用者的身高调节高度,而排风机会根据油烟浓度自动开启。此外,每个房间的墙壁颜色、装修风格和温度,都可以根据家庭成员的喜好和情绪自动更换。

微软的未来之屋,展示的不过是泛在计算技术在一个封闭空间中的应用。当一个社区内的所有电器设备彼此连接,甚至与互联网连通之后,能够催生的衍生应用将更加丰富多彩。让冰箱能够自动向楼下超市订购食品,或是根据食物清单上网查询菜谱,用户所要做的仅仅是下载安装一个小程序那么简单。

大概是因为诞生于一种预言式研究动机的缘故,国外不少学者对泛在计算,尤其是环境感知技术存在一个疑问,那就是它能否真正被用户接受。从目前学术界研究成果面临的技术转移难度看,这样的担心并非没有道理。事实上,有很多因素,比如用户隐私问题、基础设施部署成本高、商业模式缺乏等等,都在阻碍着泛在计算技术进入主流市场。

但与各国政府和跨国企业在推动泛在计算发展时表现出来的决心相比,这些似乎都不会成为问题。日本、韩国先后出台的智能城市计划,以及去年底横空出世的IBM“智慧地球”战略,无一不闪现着泛在计算的影子。而数月前开始在国内大行其道的物联网概念,也是泛在计算重要的组成部分。

传感器网络与物联网

为了实现环境感知,在现实世界中部署大量传感器,并将其连接成一张巨大的网络,便成为一切泛在计算技术应用的基础。能够收集温度、压力、声级、环境光等各类信息的传感器网络,是泛在计算领域内一个重要的研究方向,也是最早实现产品化,甚至商业化的技术之一。上世纪末诞生于加州大学伯克利分校的“智能微尘”项目,便是其中的典型代表。

智能微尘,是一种具有电脑功能的超微型传感器,在几毫米见方的芯片上,集成了传感器、微处理器、通信系统和电源等各种复杂的电子部件。将一些微尘散落在一个场地中,它们就能够相互定位,收集数据并向基站传递信息。如果一个微尘功能失常,其他微尘会对其进行修复,这使得整个传感器网络的维护变得非常容易。

美国国防部早在10年前就开始资助智能微尘项目的研究,并希望能将其部署在战场,用来监视敌方的军事行动。而随后在民用方面,这项技术却得到了更大范围的应用,尤其是在远程健康监控和自然灾害预防领域。例如国内外的海洋科学工作者,已经开始将大量的微尘撒落在海面,收集海洋监测数据,用以预测海啸等灾害的发生。今天,智能微尘的批量生产成本已经降至10美元以下,并仍在快速下降。

如果将今天的电脑比作人的大脑,那么形形色色的传感器,就好比人的五官和皮肤。人体的感知器官不仅要能够独立工作,还需要通过体内的神经网络连接起来,共同完成各种复杂的工作。因此,今天各种传感器网络的部署,是为未来泛在计算预言的实现,进行基础设施层面的准备。

1999年诞生于麻省理工学院的物联网概念,指的是把生活中的物品通过传感器与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。物联网技术,原本主要应用于零售和物流领域。让我们来设想,假如超市中的每一样货品都被内置了电子标签,并能够通过互联网来查询,那么库存管理将不会再是问题。甚至连盗窃事件发生的概率也会大大降低,因为物主可以通过网络随时查询物品所在位置。

在底层传感器网络之上,物联网增加了对物品标识的赋予和管理,并将底层网络与互联网打通。当网络用户能够在浏览器中输入一个特定网址,来访问现实生活中的某件物品各种信息时,物联网的目标就可以说基本实现。

但这一切,只不过是为泛在计算时代的到来所作的铺垫。

韩国U-City项目的启示

让我们把时间拉回到1993年。当年末,美国克林顿政府的 “信息高速公路”政策刚刚出台,方案更多侧重在光纤、交换节点等基础设施建设层面。当时,没有人能够预测到这个平台将会催生出诸如雅虎、谷歌这样伟大的信息服务类公司,并给未来20年人类社会生活和商业活动方式带来巨变。

同样,今天关于“物联网之后是什么?”这个问题,也许不存在一个标准解答。但是,这并不妨碍一些国家用行动给出自己的答案。

在把文化创意产品、家电和汽车卖给全世界消费者的同时,如何实现国内产业的升级换代,为应对下一波全球竞争做准备,对韩国政府来说是个重要的课题。2008年,韩国的家庭宽带普及率高达95%,移动互联网用户超过全国人口的一半,这是上世纪末韩国确立“以信息技术为基础”的经济发展模式后,取得的丰硕成果。

事实上,韩国政府已经早早开始在信息技术领域,寻找下一个能够拉动经济增长的技术热点。其2006年开始筹划的U-City(Ubiquitous City,泛在城市)计划,已经让韩国在泛在计算应用领域走在世界的最前沿。

韩国政府实施的这一宏伟计划,目的是通过建设遍布整个城市的高速有线和无线网络,让市民可以从城市的各个角落方便地使用各项社会服务,了解环境和交通状况,遥控家中的电器,甚至追踪未成年子女的动向。在U-City城市的建设中,IT基础设施,包括传感器网络、触摸屏终端、RFID读卡器等等,作为城市构成的基本要素被应用于居住,经济,交通,公共设施等各个领域。

U-City计划的受益者不仅仅是普通用户,它还为大量的IT、通信类企业创造出前所未有的市场机会。在新城市建设初期,该计划可以开拓出传感器、触摸屏设备,以及WIMAX、HSDPA等通信基础设施构成的全新市场空间。而其成熟之后带来的应用创新方面的商机,其规模我们现在根本无法预测。

如今,互联网连接起来的计算机不过数十亿台。而依照维基百科的预测,在物联网普及后,其连接的具有计算能力的物品,将达到万亿的数量级。这一大过互联网百倍的平台上,唯一限制应用开发商发挥空间的,只能是他们自己的想象力。

值得注意的是,韩国的U-City计划有两个明显的特点。一是,通过建立样板城市和现实应用,拉动物联网和泛在计算基础设施建设,让人们直观感受到泛在计算技术带来的诸多好处。二是,政府把泛在计算上升到国家经济发展的战略高度,强力推动其在全社会范围内的迅速实现。

今年下半年,规模达5千亿韩元的U-City计划正式全面启动,计划到2012年完成六大创新城市中的大田道安、仁川青萝、世宗幸福城市三处的U-City基础设施建设。届时,韩国将成为全球唯一拥有数座大型智能城市的国家。

谁的物联网?

目前世界各国对泛在计算将成为新一波信息产业革命的主题,基本没有异议。但选择的切入点,却不尽相同。网络基础设施完善、互联网与移动互联网应用高度发达的日、韩等国,均选择了基础设施与上层服务整体推进,通过普及新型应用拉动信息产业升级的战略,其目标定位在更加便利的国民生活,强调科技的人性化。

在深受金融危机困扰的美国,IBM正积极向奥巴马政府推销其提出的“智慧地球”战略。这一战略的目标是把传感器部署到遍布全球各个角落的电网、铁路、桥梁、隧道、公路等设施中,并与由超级计算机构成的云计算平台普遍连接,让人们能够以更加精确、动态的方式管理生产、生活。作为全球企业IT服务的主要提供者,IBM提出这一方案显然更多是出于自身利益的考虑。

与酝酿已久,本世纪中期相继出台的日、韩泛在计算推广计划u-Japan、u-Korea相比,去年底匆匆登场的“智慧地球”战略,带有明显的救场意味。IBM希望奥巴马政府能够效仿十多年前克林顿利用信息高速公路,把美国经济从当时低谷带出的方法,力推“智慧地球”。然而事与愿违,将近1年时间过去,“智慧地球”在美国仍然雷声大、雨点小,其重要原因就是没有人愿意为其庞大的花费买单。

另IBM欣慰的是,在其不懈的公关努力下,“智慧地球”战略在中国找到了知音。如今国内的物联网产业规划,基本上对“智慧地球”贩卖的概念照单全收。这可能是好事,也可能是坏事。

拥有全世界执行力最强的政府,中国具备强力推进物联网基础设施建设的条件。从长远来看,物联网技术,以及建立在其上诸多泛在计算应用的普及,也的确能起到大规模拉动经济增长,改善国民生活的作用。但值得注意的是,这种经济刺激作用可能需要至少10年的时间才能体现。

国内物联网发展战略与日、韩模式最大的不同,在于前者侧重于基础设施建设,以及商业、管理效率的提高,而忽略对民生的直接改善。与U-City等日、韩计划相比,物联网似乎与老百姓的关系不大。目前国内各种物联网技术产业联盟,通常由一些硬件和通信厂商、科研院所和政府部门组成,习惯于圈子内的自说自话。这与泛在计算技术以人为本的核心理念,显得有点格格不入。

制定过于宏大,且与民生脱离的科技发展计划,往往存在一个隐患。美国著名IT研究咨询机构高德纳的“炒作周期”理论认为,一项技术创新,在为市场广泛接受之前,通常会经历一个从炒作高峰跌至谷底,而后又回到一个平台期的过程。从物联网概念目前在国内被炒作的高度及其侧重领域看,其势必会经历一个不能满足大众和媒体预期,而迅速被质疑这样一个阶段。这对一个具有无限前景的技术创新领域来说,无疑是一件憾事。

结语

尽管在国内,物联网好像一个横空出世的概念游戏,但其实际上已经经历了近20年的技术积累。将眼光放远,我们会发现物联网其实仅是泛在计算技术冰山之一角。而后者,无疑将成为未来2、30年内全球信息产业发展的主旋律。

泛在计算理念诞生的初衷,是为用户提供一个更易用的计算环境。在此目标下,物联网是术,而非道。与东亚邻国相比,在迈向泛在计算时代的道路上,中国起步稍晚,却选择了一种类似于大跃进的方式。这或许是一个明智的选择,但一切仍需留待时间来检验。

(图片来源:http://ibiblio.org)

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当你坐在电脑屏幕前,敲打键盘或是滑动鼠标的时候,有没有想过未来人与电脑之间的交互,将不会再是今天这个样子?20年前,充满传奇色彩的施乐研究中心(PARC)里,就有一位科学家预言了一种“后桌面电脑时代”的全新人机交互方式,并称之为“泛在计算”(ubiquitous computing)。

这位名叫Mark Weiser的PARC首席科学家,1991年发表在《科学美国人》杂志上的一篇文章,竟然缔造了一个交叉学科的庞大研究领域。今天,有上万名来自美国、欧洲、日本、韩国和世界其它地方的计算机、认知科学和电子工程学者,聚集在泛在计算领域,为最终实现Mark Weiser的预言而努力。

简单讲,泛在计算强调的是将“计算力”(computing)嵌入到人们日常生活中,做到无处不在(ubiquitous)而又不被人注意。实现泛在计算的动机(motivation),主要来自以下两个直觉。一是,任何真正为人类社会带来巨大变革的技术,往往是那些融入生活而消失于无形的东西,比如当年的造纸术与印刷术。今天的互联网,也正在朝这个方向迅速靠拢;二是,未来人类最稀缺的,并非计算资源,而是注意力资源。当今社会,各种信息、服务、电子设备对用户注意力的争夺,仿佛让所有人同时患上了ADD。正是在这样的思路下,泛在计算特别关注所谓的invisibleness和context-awareness。

环境感知(context-awareness),是泛在计算技术的核心。过去数年间全球蓬勃发展的基于位置服务(location-based service),其实是环境感知服务的一小个分支。它的目的,就是节省用户的注意力资源,在传感器与智能算法的帮助下,自动探测用户需求,并作出应对。我们耳熟能详的智能家庭(smart home),就是环境感知服务的另一个具体实现。

大概是因为诞生于一种预言式研究动机的缘故,不少人对泛在计算,尤其是环境感知服务存在一个疑问,那就是它能否真正被用户接受。从目前学术界研究成果面临的技术转化(technology transfer)难度看,这个担心是有道理的。事实上,有很多因素,比如用户隐私问题、基础设施缺乏、启动成本高等等,都在阻碍着大部分泛在计算技术进入主流市场(majority market)。创新扩散理论中,技术采用生命周期中的鸿沟(chasm)模型,又一次在泛在计算领域体现了它的解释力。

本客的博士论文中,曾用几个章节专门分析了这一创新扩散问题,并提出跨越鸿沟的方法。学术方面的问题,这里就不再多谈。重点要说的,在下面。

上周末中天频道的《文茜的世界周报》节目,重点介绍了韩国自2006年启动的U-City(Ubiquitous-City,貌似之前叫U-Korea。而早在2004年,日本就已经推出过类似的U-Japan)计划,以及目前的实施情况。这项计划,简单说就是由政府出钱,推动泛在计算技术与应用在全社会范围内的实现。在泛在计算所能产生的经济价值还不太明朗的今天,韩国政府能拿出这样的魄力,着实让人佩服。

韩国的逻辑很简单,在把文化创意产品、家电和汽车卖给全世界消费者的同时,如何实现国内产业的升级换代,为提高下一波全球竞争力做准备,是个很重要的命题。目前,韩国宽带普及率已经达到90%,移动互联网用户早已超过全国人口的一半。因此,将所谓“新一代计算范式”(computing paradigm)的泛在计算提上日程,是一种合理的冒险。这一举措,不禁让人想起1993年底克林顿政府力推“信息高速公路”计划时的情景。

李明博政府上任之初的口号是,“7年内经济赶超日本”。虽然这在大多数局外人看来,有些滑稽可笑,但我们却不能低估这个国家经济崛起的决心。以本客在三星硅谷研究中心的工作经历看,韩国企业在IT新技术研究领域的前瞻性和企图心,甚至要超过硅谷大部分美国高科技公司。而在学术界,日本、韩国的学者和研究人员,组成了泛在计算领域除美国本土以外,最大的一个研究群体。

OK,现在把文章的重点总结一下。泛在计算,很可能是未来20年间与今天的互联网等量齐观的一波技术革新浪潮。这个前景究竟能否实现,现在还不好说。但无视这个可能的存在,无论从国家经济决策层面、学术研究层面,还是科技创新层面看,似乎都不太恰当。我们东亚地区的竞争对手,韩国人,尤其是日本人,在新技术市场方面的嗅觉一向惊人。这次,我们真应该好好审视一下,建在韩国国会对面的“未来生活馆”里,展示的都是些什么玩意儿。

(图片来源:http://disney.go.com)

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    计算机科学博士、可穿戴设备研究者、互联网创业者、商业评论人和风险投资人。曾共同创办海词,先后设立联想集团硅谷并购办公室和联想科技种子基金,负责百度在美国的开放创新业务,现管理硅谷多支科技创投基金。多次担任黑马大赛、Demo中国、教育部春晖杯、中国教育电视台《创赢未来》、硅谷SVIEF、UCAHP、MIT-CHIEF、GMIC G-Startup等创业大赛评委,同时也是科技部科技评估中心特聘专家、北京团市委青年创业导师、南京321创业人才引进计划评审委员。