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赵伟 从物网到物联网

发表日期:2014年05月17日      共浏览 1670 次      编辑:

谢谢主持人,我们刚才听了倪明选同志的精彩演讲,刚才有一个同志让我和倪教授比比相差多少岁,相差10岁,他讲的是将来的事情,我的讲演就是要回顾一些历史,讲一些古董的事情。

今天讲的是物联网,我刚回来的时候,叫Internet  of Things,不是物的联网,是物的互联网。物联网之前,我先回顾一点古董,什么古董呢?回顾一下互联网怎么发展的,这样的话,我们可以把物的互联网可以说清楚。这是这种古董,1960年,在座的很多年轻人恐怕你们还不知道在哪儿玩呢。当时首先讲互联网并不是人类第一个电子网络,在这之前,我们有很多很多电子网络都很大,产业也很大,比如说我们有电报网,广播网,电话网等等,很多人都不知道电报是什么东西,电报就是电邮,有一个专门的机构专门的网做出来的,这些网它的特点是什么呢?是专用协议、垂直集成有专门拉的电线要传电报的信息,整个有一套系统来传,你要打电报的话,不是在手机上就可以打这么简单的,你要在电报局去填,一个字三分钱,那边专门有一套接口,说这个字怎么编码,那边接了派个人骑个摩托车一直送到你爸爸哪儿去。这样的系统,我们今天说好不好,确实有很大的产业。后来到了70年代,我们慢慢就有叫局网,这些小小的局网,我们在一个系里面也可以做一个控制事情。到再后来就出现了DARPA—NET,也就是TCP协议。后来我们有一个全球通用互联网,包括我们中国1994年也有了,在这个上边我们就搞了现在的万维网等等很多应用。今天为什么这些电报网,电话网都不见了呢?就是因为这个TCDIP太厉害了,互联网互联网,在英文里面就是把小的网变成大网,联网技术是最最关键的。所以是用的通用协议,水平互联,是一个互通的大网。我刚才今天开场白就讲了,体系结构统一,协议统一,节省了大量的资源,造就了人类很多福利。Internet重要的技术就是把小网联成了大网,大家就是说这个联网技术究竟有多重要,我在这儿不知道我们国内的同学学不学,其实谁是互联网之父,一直是一个有争议的问题,有很多人说Kleinrock,他对网络的基础分析很多,那么还有两个人他们是发明TCPIP的。到今天为止TCPIP的理论机制并不清楚,但是2004年图林奖是给了这两个人,至少ACM认为TCPIP的联网技术比局部的网络的更为重要。我们现在来讲一讲物联网,在物联网之前,人类也力图希望把计算机和物理世界连起来,比如说我们有嵌入式系统,我们有传感网,这些都是和物理世界发生关系的事情。但是这些都是小的物网,局部的网。这些小的网,比如说今天有智能电网,环境保护自然灾害等等,这些东西现在大家都有。这些系统就跟我们当年的专用电池网和计算机局部网一样,它都是垂直集成,紧密耦合,资源共享。比如说你一些设备,在这个物网里面你就想一下没法共享,跨网连接非常难。现在关键就是要把这个物网怎么连成物联网。大家说物网不相连会出现什么问题?

在本世纪初,美国打南斯拉夫,战争打的很成功,但是美国国防部承认是没有用网络打的,是用传真机打的。因为他是几个国家的联军在打南斯拉夫,由美国、法国、英国等等,每个军队有自己的系统,相对是封闭的。法国军队怎么都不能把我的雷达直接叫美国的飞机去直接去攻击,害怕把秘密泄漏了,宁愿情愿把法国的雷达信息打印出来是交给美国国防部,这个我们见的很多了,在我们中国摄象头林立,为什么一个地方有很多摄象头,这就是因为不同的单位,都需要摄像,但是他没办法共享这个摄象头。因此他就,你也不一个,我也布一个,就造成摄象头林立。物联网,我认为一个挑战问题,很挑战问题就是,我的女儿上大学,什么意思呢?一个爸爸很关心他的女儿,他能不能随时随地的看到他女儿在大学里的情况,当然这里边可能涉及到隐私,也就是说爸爸只应该看到他女儿在图书馆坐着,不应该看到其他同学的情况。而且这是在实时能做到,但是成本太高,除了比尔盖茨,比尔盖茨说我的女儿在清华大学上学了,我在清华大学布上网,这样可以。但是现在都有自己的小的摄像系统,怎么把所需要的信息给所需要的人,这个小网联不起来,跟美国打南斯拉夫问题是一样的。所以最最关键的物联网就是要来把这些小网连起来,中间连是容易,连的过程中有两个科学问题,一个是信息保真,一个是信息忠实,你的信息送上来的时候不能失去真实性。你的执行过程中要忠实,否则就会出问题。

我们这个课题组在这方面提出了两个概念,在网络里边,你先期最能保证就是两点之间的通信就像跟电线一样,这个电线没有改变,因为因特网不能离线,软件里面反映的物理信息,要跟物理状态非常拟合。如果这样做的话,我们就可以把物网联成物联网,我们就可以打造全球通用的物联网,甚至是物化的万维网。我现在介绍一下,我们这个课题组提出一个叫,WInternet,我这是把一个中文字和英文字放在一起。物联网是WU,中文和英文的结合体。首先考虑要体系结构,整个网络体系结构是什么,我先声明一下,我知识很贫乏,一直不知道有CNEI这个东西,但是我在讲的过程中有很多不谋而合之处,不是我以前约好的,但是问题就摆到哪里,物联网将来一定会用到我们的很多概念。我们先谈一下,你网络要拟线,就是要保证实时性、私密性。网络控制要准确,而且要就近的进行嵌入计算,软件里边比如说现在说这个水位是100米,如果你传输传的很远的话,这个水位信息和真实水位信息就不一样了。所以要究竟计算,所以最终你的物联网要叫人类要用,可以要求可扩展,要求低投入市场化商业盈利等等。那么根据这些要求,我们现在看,这个网络应该是怎么做,第一个办法,就是我刚才说了半天互联网很好很伟大,都的了同林奖了。直接用互联网上行不行,直接把这些物联到互联网上去,不行,这个方法不实时不私密。很有好处的,因为互联网可扩展性非常好,他就是非常容易扩展的,就是为了联网的,他低投入快,现在的网是现成的,你用就是了,但是我们的基本要求做不到,所以这个方案不可行。下来怎么办呢?刚才倪老师讲了,我们有很多聪明的同学老师,香港科技大,我们发表了很多篇论文,现在去把文章都拿出来,过去二三十年各种技术都讨论过,怎么保证私密。我们把这些文章都读一遍,从头设计一个新网,绝对是可以的。最糟糕的就是投入太多,谁会给我重新搭一个网络。从投资的角度,从实用的角度风险太大,所以还不行。第三个方案是什么,就是一个折中方案,搞两层,上层做物联服务,下层做通信,把通信和物联分开。可扩展性低投入也可以做到,商业盈利也有可能,因此这是一种可行的方案,这是我们采取的方案。

具体来说,我们做973的时候就以Internet来做底层,克服它的功能,这个实话实说做的非常狼狈。那么我们将来可以做的就是在WInternet搭载网络,这也就是你们要做的物联网实时应用,这是不谋而合的一个东西。具体来讲,你在你的WInternet,我先讲一下WInternet的体系结构,我们是在Internet上面的,我们首先分主干网、编辑网,编辑网就是很多物理的都接入接进来,主干网就像一般网络一样,最后接入网,就是接到更上端去,比如说其他的应用可以在这儿应用。最关键就是节点结果,每一点是做什么东西,对吧?如果你是个Internet的话就是一个路由器了,我们类似于路由器一个东西,要做什么东西呢?我跟你讲一下,节点结构优点像路由器,你可以看,信息从这下边进来,进来以后呢,我进行一个处理以后,再送出去,路由器就是这样的,信息进来,看一看地址从某一个口扔出去,或者信息从另外一个口进来扔出去。但是因为我们跟物理有关,上下得清楚,从物理来的数据送上来,然后经过一些处理以后送上去。控制命令从上面送下来,经过控制以后送下来,和一般的路由器不一样在哪里呢?不一样我本地有一个很大的处理引擎,我刚才听到他们已经在做这一个事了。我现在要解决我的女儿在上大学的问题,他们把图像送上来了,我不能把所有的图像都送到她爸爸的计算机那儿,能做的就是在旁边就近计算,你的路由器就要来挑,说这个女儿的图像是不是在这里面,女儿头在里面就往上送,不在就不送了,本地引擎就做这样的挑选和过滤工作。要做多少工作,跟应用有关,我们引进的概念叫网建的概念,这个网建我刚才提到谢教授讲,我们的思路都很清楚。网建就是用户编好的程序,经过认证以后我来替你运行,这样的话我私密性就保证了。比尔盖茨想找他的女儿或者是他的女朋友,他不用告诉我,他给我网建我可以替他运行,我就找一张像传给他。在运行过程中,我们要实时性的话,我们就有一个管道的概念,这个管道是我对Internet进行一些特殊处理以后保证他的东西。事实上在CENI里面就是这个概念,管道协议可以解决。我怎么来网络拟线,通过管道协议拟线,首先对流量进行建模,对它进行判断,实时要求能不能满足,如果满足本了我就做不了,所以这个思路是这样的,时间关系我就跳掉了,这里边有大量的工作,我们写分析等等,最后论证这个管道是做的出来的。但是说老实话开销是非常大的。最后我们管道协议现在全部都有了,怎么来建立管道,维持管道,保证它的实时私密功能等等。软件拟物也是这样,设计的时候我们首先对物理要有一个表达,在运行的时候,我要控制机制,能保证他的实时性能,确实准确的反映了这个物理状态,这里边也是一系列通过逻辑来分析等等,我这些细节先跳掉了。我们有一些产品,像智能电网的PMU等等,已经把WInternet协议做进去,我们已经在很局部实现了像计算所,同济大学,清华大学,澳门大学等等,我们已经连成网,我们还进一步打算向全球联网,实话实说,全球联网最后会出现的问题,就是你能解决的问题,我那个管道,一旦跨界的时候太长我就控制不住了。我可以真正实现一个高效率低开销的全球的互联网计划。我这儿今天有一个西班牙的人在这儿,我们因为是澳门和葡萄牙很近,我们跟他们签了协议,怎么保证他的实时性,这方面讲的跟CENI是非常不谋而合的。

最后总结一下,我们是首先提出所谓物联网就是要把物网连成一个大网,有具体的科学问题要你拟线,我们已经做了初步的实现。最后讲一下,如果有了物联网还可以再进一步做什么呢,刚才拟老师把谷歌吹捧了半天很伟大,我现在跟你们讲一些谷歌做不了的事情,在这个基础上就可以做所谓的,也就是物化的万维网。举一个更具体的例子,这是谷歌做不了的问题,就是你的太太,一个太太能知道她的先生晚饭的时候酒杯里喝的什么酒。这个谷歌今天设计不出来的,这是首先是一个和物理世界相关的问题,网络再通,你怎么把这些杯子,怎么给这些杯子装上去。这是物联网应该解决的问题,就像你今天做谷歌社区。这个是实时的,我想当我们WInternet进一步实现,同学们,如果你们的学生再想问题,就不是在想CENI了,就是想这个问题,谢谢大家!