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物聯(lián)網是新一代信息技術的重要組成部分，實現(xiàn)人、機、物的泛在連接，大量新技術、新產品、新模式不斷涌現(xiàn)，深刻改變著傳統(tǒng)產業(yè)形態(tài)和社會生活方式。近年來，我國物聯(lián)網產業(yè)蓬勃發(fā)展，整體呈現(xiàn)良好態(tài)勢。“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要提出，推動物聯(lián)網全面發(fā)展，打造支持固移融合、寬窄結合的物聯(lián)接入能力。黨的二十大報告強調，加快發(fā)展物聯(lián)網。本期特邀專家圍繞相關問題進行研討。
突破瓶頸推動物聯(lián)網覆蓋空天地海
什么是物聯(lián)網？從概念到深入千行百業(yè)，物聯(lián)網經歷了怎樣的發(fā)展歷程？
劉馳（北京理工大學計算機學院副院長）：國內外學術界和工業(yè)界對于物聯(lián)網沒有統(tǒng)一的定義，但經過近十年探索普遍認為，物聯(lián)網是一種將各類計算設備、機械傳感器等具有感知物理世界能力的物體相互關聯(lián)的系統(tǒng)，通過網絡傳輸數(shù)據(jù)，進而存儲數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行分析挖掘以形成知識和決策，服務于各個行業(yè)領域應用。從全球來看，物聯(lián)網技術的發(fā)展經歷了三個階段。
第一個階段是傳感器網絡。標志性事件是1978年美國國防部高級研究計劃局在卡耐基梅隆大學組織召開分布式傳感器網絡研討會，主要議題包括傳感器、感知數(shù)據(jù)處理技術與算法和分布式軟件。值得關注的是，其中設立了運用人工智能技術理解信號傳播規(guī)律的議題。傳感器網絡通過固定部署的傳感器形成對物理世界的感知，在這個階段，比較有代表性的物聯(lián)網技術包括射頻識別、定位技術、以窄帶物聯(lián)網（NB-IoT）和遠距離無線電（LoRa）為代表的遠距離無線傳輸技術等。傳感器網絡的應用領域非常廣泛，包括工業(yè)自動化、智能家居、智能交通、醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、農業(yè)、安防監(jiān)控、能源管理等。與此同時，也面臨組網成本高、系統(tǒng)維護難、服務不靈活等挑戰(zhàn)。以農業(yè)監(jiān)測為例，傳感器網絡可用于種植管理、病蟲害監(jiān)測、農產品質量檢測等，但需要部署大量傳感器覆蓋整個區(qū)域，且電池每隔一段時間就要更換，導致使用不便。
第二個階段是個體感知，即通過普適移動感知設備對周圍環(huán)境進行感知。標志性事件是1991年美國施樂公司帕洛阿爾托研究中心首席技術專家馬克·維瑟提出普適計算的概念，認為計算機會融入網絡、環(huán)境、生活，因此計算機會更小、更廉價、有網絡連接，有超越圖形界面、可以和環(huán)境進行更多交互的手段。在這個階段，比較有代表性的物聯(lián)網技術包括近場通信技術、無線感知技術等。普適計算的概念在今天仍然沒有過時，利用平板電腦、智能手機、智能手表、智能手環(huán)對人體生理特征進行監(jiān)測就屬于這個范疇。與此同時，也面臨著感知范圍小、感知層次淺、數(shù)據(jù)質量低等挑戰(zhàn)。以智能手表監(jiān)測心率為例，與專用醫(yī)學設備相比，監(jiān)測傳感器精度不高，不能用于臨床診斷。
第三個階段是移動群體感知網絡，即當前物聯(lián)網發(fā)展階段。隨著手機等智能終端載體飛速發(fā)展，其強大的感知能力使之成為重要感知體，通過普適移動感知設備搜集物理環(huán)境數(shù)據(jù)。近年來，以無人機和無人車為代表的新型邊緣計算設備興起，空地協(xié)同移動群體感知網絡通過調度無人機、無人車等形成長時空、復雜的物聯(lián)網感知與服務能力，從而實現(xiàn)對物理空間大范圍、全連通、深層次感知數(shù)據(jù)采集與分析，在智慧交通、應急響應等方面有重要應用。在城市精細化管理方面，全境全時交通狀態(tài)監(jiān)控是世界性難題，尤其是交通擁堵、地勢復雜等場景，無法實時監(jiān)控路況。無人機視野開闊、拍攝范圍大、位置可調節(jié)，使用無人機輔助路況監(jiān)控預報擁堵路段，可及時疏導交通。因此，交警與無人機、無人車協(xié)同調度可全方位優(yōu)化交通。在應急救援方面，一些自然災害頻發(fā)、地質條件復雜的地區(qū)，救援難度較大。無人機攜帶高精度傳感器可靈活機動地感知受災區(qū)域，輔助救援人員快速了解災情；無人車可成為地面救援站，兼顧獲取數(shù)據(jù)、輔助救援等任務。因此，救援隊與無人機、無人車協(xié)同救援為救災爭取了寶貴時間。
面向未來，物聯(lián)網將構成空天地海一體化的移動群智感知網絡�？梢灶A見，物聯(lián)網應用將覆蓋空天地海，深度融合天基網絡、空基網絡、地基網絡，充分發(fā)揮不同網絡功能，實現(xiàn)廣域、深度、精準的感傳算控一體化。具體來說，一方面，物聯(lián)網連接數(shù)呈指數(shù)型增長。據(jù)全球移動通信系統(tǒng)協(xié)會預測，2025年全球物聯(lián)網連接數(shù)將達250億，其中消費物聯(lián)網連接數(shù)110億，工業(yè)物聯(lián)網連接數(shù)140億。另一方面，群體智能的技術能力將顯著增強，目前正向多類感知群體互動、多種計算模式互動、感算控多個系統(tǒng)層次互動的“群智互動感知”新階段發(fā)展。
我國高度重視物聯(lián)網技術和產業(yè)發(fā)展。2013年《國家重大科技基礎設施建設中長期規(guī)劃（2012—2030年）》提出“建設未來網絡試驗設施”，其中就包括物聯(lián)網應用。“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要提出，推動物聯(lián)網全面發(fā)展，打造支持固移融合、寬窄結合的物聯(lián)接入能力。目前從技術維度看，構建空天地海一體化的移動群智感知網絡亟需突破的技術點包括：相關基礎理論、面向海量物聯(lián)網終端的人工智能模型持續(xù)訓練方法、大模型驅動的群體互動感知技術等。
完善政產學研協(xié)同創(chuàng)新體制機制
我國物聯(lián)網技術創(chuàng)新、產業(yè)發(fā)展情況如何？
陶元（中國工業(yè)互聯(lián)網研究院政策研究所副所長）：黨的二十大報告強調，加快發(fā)展物聯(lián)網。物聯(lián)網是以感知技術和網絡通信技術為主要手段，實現(xiàn)人、機、物的泛在連接，提供信息感知、信息傳輸、信息處理等服務的基礎設施。近年來，我國物聯(lián)網產業(yè)蓬勃發(fā)展，成為推動數(shù)字經濟和實體經濟深度融合的重要引擎和有力支撐。
產業(yè)規(guī)模穩(wěn)步增長。我國物聯(lián)網產業(yè)保持平穩(wěn)發(fā)展，2023年市場規(guī)模預計將超3.9萬億元，為經濟社會發(fā)展打造了堅實數(shù)字底座。物聯(lián)網基礎設施加快布局，已初步形成窄帶物聯(lián)網、4G和5G多網協(xié)同發(fā)展的格局，網絡覆蓋能力持續(xù)提升。截至2023年底，5G基站總數(shù)達337.7萬個，全國行政村通5G比例超80%，窄帶物聯(lián)網規(guī)模全球最大，實現(xiàn)了全國主要城市鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上區(qū)域連續(xù)覆蓋。物聯(lián)網連接數(shù)保持高速增長，用戶規(guī)模取得新突破。截至2023年11月末，三家基礎電信企業(yè)發(fā)展蜂窩物聯(lián)網終端用戶超23億戶，同比增長27.2%，占移動網終端連接數(shù)的比重達57.3%，在全球主要經濟體中率先實現(xiàn)“物超人”，即移動物聯(lián)網終端用戶超過移動電話用戶數(shù)，萬物互聯(lián)基礎不斷夯實。
技術創(chuàng)新持續(xù)發(fā)力。我國物聯(lián)網技術不斷迭代更新，持續(xù)增強產業(yè)發(fā)展的內生動力。網絡方面，隨著無線連接技術突破，低功耗廣域網商用化進程加快，面向物聯(lián)網廣覆蓋、低時延場景的5G技術標準化進程加速。我國5G輕量化（RedCap）技術已在2022年完成關鍵技術測試，能滿足工業(yè)制造、車聯(lián)網、遠程抄表等場景的速率和功耗需求，降低部署和使用成本。物聯(lián)網虛擬平臺、數(shù)字孿生與操作系統(tǒng)方面，物聯(lián)網平臺迅速增長，帶動服務支撐能力提升，涌現(xiàn)出愛智操作系統(tǒng)、輕量級操作系統(tǒng)等一大批物聯(lián)網操作系統(tǒng)，支持多種終端應用場景。新技術融合方面，區(qū)塊鏈、邊緣計算、云計算等技術不斷融入物聯(lián)網，帶來創(chuàng)新活力。
行業(yè)應用不斷拓展。物聯(lián)網加速向一二三產業(yè)融合滲透，在農業(yè)領域，形成了實時監(jiān)測、地形勘察、質量安全管控等應用場景；在制造業(yè)領域，涌現(xiàn)出遠程運維、能源監(jiān)控、安全監(jiān)測等物聯(lián)網應用新模式；在服務業(yè)領域，廣泛應用于疫苗追溯、沉浸式體驗等，支撐傳統(tǒng)產業(yè)轉型升級。消費領域應用潛力加速釋放，全屋智能、健康管理類可穿戴設備、智能門鎖、車載智能終端等市場保持高速增長�；ヂ�(lián)網數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)顯示，2023年上半年我國智能門鎖市場出貨量為368萬臺，同比增長13%。社會治理領域加快規(guī)模應用，物聯(lián)網在智慧消防、智慧城市、智慧環(huán)保等多個領域加快落地，動態(tài)感知、風險預警、科學決策能力持續(xù)提升。
產業(yè)生態(tài)日益繁榮。物聯(lián)網領軍企業(yè)發(fā)展壯大，華為、中興微電子等企業(yè)加速布局物聯(lián)網芯片；移遠通信、廣和通、中國移動等公司深耕移動物聯(lián)網模組，市場調研機構數(shù)據(jù)顯示，截至2023年三季度末，我國企業(yè)在全球市場中包攬前三，占比近50%；百度、騰訊、浪潮等企業(yè)加快構建物聯(lián)網平臺，向各行業(yè)領域滲透。一批技術領先、專業(yè)化程度高、市場影響力強的優(yōu)質企業(yè)涌現(xiàn)，2022年高新技術企業(yè)和科技型中小企業(yè)均超過1000家，截至2023年9月，我國物聯(lián)網投資數(shù)量達64件，投資金額達66.73億元。隨著物聯(lián)網創(chuàng)新促進中心、國家實驗室等創(chuàng)新載體不斷涌現(xiàn)，一批國家新型工業(yè)化產業(yè)示范基地加快建設，物聯(lián)網產業(yè)集聚發(fā)展水平加速提升。
隨著政產學研協(xié)同創(chuàng)新的體制機制不斷完善，我國物聯(lián)網產業(yè)預計將保持高速增長，并呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢。
一是數(shù)字經濟和實體經濟走向深度融合，傳統(tǒng)產業(yè)數(shù)字化轉型步伐加快，萬物互聯(lián)需求不斷激發(fā)，物聯(lián)網發(fā)展態(tài)勢強勁，正從小范圍局部應用向較大范圍規(guī)模化應用轉變，從垂直應用、閉環(huán)應用向開環(huán)應用轉變。二是物聯(lián)網與人工智能加快融合，將傳統(tǒng)互聯(lián)網和物聯(lián)網的連接范圍、方式提升為人、機、物深度互聯(lián)，萬物互聯(lián)向萬物智聯(lián)過渡，加快邁入智聯(lián)網時代。三是物聯(lián)網龍頭企業(yè)不斷拓展合作伙伴，聯(lián)合行業(yè)企業(yè)、電信運營商、互聯(lián)網企業(yè)等，加快探索統(tǒng)一的標準協(xié)議，促進物聯(lián)網終端、基礎設施互聯(lián)互通和互操作，加快構建開放協(xié)同、跨界融合、互利共贏的產業(yè)生態(tài)。
連接技術融合發(fā)展成為重要趨勢
從世界范圍看，物聯(lián)網建設情況和發(fā)展趨勢如何？
劉建麗（中國社會科學院工業(yè)經濟研究所研究員）：物聯(lián)網在全球范圍內快速發(fā)展，工業(yè)物聯(lián)網、智慧城市、智能家居等成為重點領域。物聯(lián)網研究機構IoT Analytics預測，2022年至2027年，全球物聯(lián)網市場規(guī)模將以19.4%的年復合增長率增長，并在2027年達到4830億美元，同時將從消費物聯(lián)網連接主導向產業(yè)物聯(lián)網連接主導轉變。當前，全球近六成物聯(lián)網依賴于短距離的局域網連接，其中31%依賴于WiFi技術，27%依賴于藍牙技術，近20%由蜂窩網絡技術驅動的長距離連接。由于5G技術快速發(fā)展，2022年全球蜂窩物聯(lián)網連接同比增長27%，大大超過全球物聯(lián)網連接的增長率。此外，低軌衛(wèi)星物聯(lián)網越來越受到關注。IoT Analytics發(fā)布報告指出，2022年至2027年衛(wèi)星物聯(lián)網連接數(shù)預計從600萬增至2200萬，年復合增長率為25%。一些公司開始將衛(wèi)星連接集成到芯片中，將加速衛(wèi)星物聯(lián)網的應用。各種連接技術融合發(fā)展成為物聯(lián)網發(fā)展的重要趨勢。
主要發(fā)達國家普遍將物聯(lián)網作為經濟發(fā)展新動能。例如，美國將物聯(lián)網作為驅動未來產業(yè)發(fā)展的關鍵技術，從國家戰(zhàn)略角度進行前瞻布局。2008年，美國國家情報委員會發(fā)表《2025年對美國利益潛在影響的關鍵技術》，將物聯(lián)網列為六種關鍵技術之一。根據(jù)產業(yè)發(fā)展需要，參議院2020年通過《促進創(chuàng)新和發(fā)展物聯(lián)網法》，確認適當?shù)膬?yōu)先事項、頻譜規(guī)劃，促進物聯(lián)網發(fā)展。物聯(lián)網產業(yè)發(fā)展和技術研發(fā)方面，美國在射頻識別、傳感器、人工智能等技術領域具有領先優(yōu)勢。美國將網絡安全視作物聯(lián)網產業(yè)發(fā)展根基，2020年《物聯(lián)網網絡安全改進法案》出臺，成為全國性法律。同時，重視軍事防務對先進技術應用和技術迭代的牽引，國防部一直是主導物聯(lián)網應用的主要部門，通過物聯(lián)網連接技術收集數(shù)據(jù)并執(zhí)行各種任務。
歐盟執(zhí)委會2009年發(fā)表“物聯(lián)網行動計劃”，提出信任和安全、標準化、研究開發(fā)、開放和創(chuàng)新、國際對話等14項行動內容。其中，管理體制的制定、安全性保障和標準化是行動計劃的重點。歐盟在物聯(lián)網標準制定方面發(fā)揮了重要作用，推動制定了傳感器、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)處理和安全等一系列標準。近年來，歐盟通過資助研究項目和推動產業(yè)合作等方式，促進物聯(lián)網技術研發(fā)和應用。例如，“地平線2020”計劃資助了大量與物聯(lián)網相關的研究項目，推動技術創(chuàng)新和發(fā)展。同時，通過立法方式保障物聯(lián)網安全，2022年發(fā)布《網絡彈性法案》提案，要求對“具有數(shù)字元素的產品”采取強制性網絡安全措施，以保護消費者和企業(yè)免受不安全連接設備的影響。
日本和韓國也是全球物聯(lián)網發(fā)展的重要力量，兩國在發(fā)展戰(zhàn)略上具有相似性。首先，兩國都將物聯(lián)網作為重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產業(yè)，2004年均推出了基于物聯(lián)網的國家信息化戰(zhàn)略，通過制定政策法規(guī)，加大對物聯(lián)網技術研發(fā)和應用的支持力度。其次，兩國企業(yè)在物聯(lián)網技術研發(fā)和應用方面都發(fā)揮了重要作用，日本東芝、富士通、松下等企業(yè)投入研發(fā)力量開發(fā)物聯(lián)網技術并取得積極成果；韓國三星和LG加快了智能家居系統(tǒng)的互聯(lián)互通，雙方宣布其人工智能家居應用程序將在2024年底前與彼此的家用電器和電視兼容。再次，兩國物聯(lián)網市場應用取得顯著進展，智能家居市場成為全球最大的市場之一，智能交通系統(tǒng)廣泛應用，東京、首爾的智能交通系統(tǒng)已覆蓋全市主要道路。最后，兩國還加強與國際社會合作，加入國際電信聯(lián)盟的物聯(lián)網全球標準化工作組，參與物聯(lián)網國際標準的制定和推廣。
當前，全球物聯(lián)網發(fā)展面臨的最大挑戰(zhàn)是生態(tài)碎片化問題。全球范圍內，物聯(lián)網技術標準出現(xiàn)多個協(xié)議混戰(zhàn)的局面，企業(yè)之間“拆墻”兼容的成效將直接影響終端產品推廣。例如智能家居領域，蘋果、谷歌、亞馬遜等公司主導的連接標準聯(lián)盟支持Matter協(xié)議（智能家居標準），該協(xié)議逐漸發(fā)展為主流標準；三星電子公司主導的家庭連接聯(lián)盟，其成員更多來自于家電行業(yè)，致力于推廣相關規(guī)范標準加速互融互通。
物聯(lián)網作為戰(zhàn)略性新興產業(yè)，網絡安全是產業(yè)發(fā)展的基礎。從我國物聯(lián)網產業(yè)發(fā)展實際來看，需加快推進網絡安全立法，為產業(yè)蓬勃發(fā)展掃清障礙；推動形成自主標準體系，開發(fā)具有自主知識產權的RFID標準、智能家居互聯(lián)互通技術標準等，通過借鑒并兼容國際標準的方式，建立安全自主的物聯(lián)網技術標準體系；提升企業(yè)在標準制定過程中的參與度，充分吸收行業(yè)專家意見，提高決策的科學化水平；積極參與國際標準化活動，增強在相關標準制定中的話語權，推動本國標準向國際標準轉化。
