嵌入式系统联谊会物联网、云计算与嵌入式系统

2011-03-23 18:56:18来源: EEWORLD 关键字:嵌入式  系统  联谊会  物联网

嵌入式系统联谊会物联网、云计算与嵌入式系统和高校教育主体讨论会”实录(上午)

实录日期:2010-12-04  实录时间:9:00-12:00

何小庆:各位老师啊,我们先开始吧。就是因为我们今天上午安排的发言比较多,还有部分的朋友还在路上,还有三位发言人也还没看到。那个我想我们先不等了,我们开始的话,中间还有十五分钟休息。
各位老师朋友们大家上午好,我是何小庆,受嵌入系统联谊会的委托,主持这次会议,感谢大家在这个寒冷的日子周末的时间参加嵌入系统联谊会2010年度最后一次活动。我看到来宾当中许多都是很熟悉的朋友,也有不少新的面孔。这说明了联谊会已经成长了,得到许多朋友的关心,这里也离不开大家的支持。谢谢大家!2010年很快就要过去了,在这几年当中信息产业里面最热闹的有三件事情,一件就是物联网,一件就是云计算,这两件是跟我们的会议主题相关的。还有一件事情呢就是好像没什么关系其实也是有些关系的就是iphone。最近这个iphone很热闹,搞得联通,工信部,海关和老百姓都关心这个事情。其实这个跟这个云计算和物联网都是相关的,因为网络吧这个手机跟我们的日常生活都联系起来了。今天呢我们讨论这个物联网和云计算是以教育科研和嵌入系统工作者的角度看待这个技术和产业,希望能够探讨如何把机遇变成机会。
上午我们一共邀请到七位发言人,后来又增加了一位就是电子学会,希望来介绍一下他们物联网专家委员会的一些工作,联谊会觉得跟我们的主题非常贴近。这七位给我们做一个发言。联谊会原来有一个传统就是做自我介绍。看上午可能不成了,因为像我们如果自我介绍完了呢半个小时一个小时就没有了。我想下午的话呢,就是留下来的我们进行讨论和引导发言的时候,来做自我介绍。今天的话,就是到会的话除了发言人之外,有我们联谊会的委员,有许多学校的长期支持我们联谊会的老师,也有来自于行业协会和学会的代表,还有一些知名企业的一些代表,以及支持我们联谊会的这个七家合作媒体的代表。那我们上午的主题发言就开始首先第一个发言的话就请这个何立民老师发言,他的题目是《关于物联网的十点看法——从嵌入式系统看物联网》欢迎何老师。
何立民:今天在座的都是专家,那么今天跟物联网有关的这些关于教育方面的问题。我觉得物联网热闹一段以后,那么就要冷静下来思考很多问题,特别我们嵌入式系统跟物联网关系很大。怎么从嵌入式系统的角度看待物联网愿意提十点看法。二十分钟,希望主持人到二十分钟立刻让我停止。最后一个演讲的压力挺大的。
物联网是一个无限大的领域,形成多学科的一个融合的情况。嵌入式系统是物联网平台的半边天,应该有自己的视角和话语权。同时也应该了解其他学科对物联网的诠释。在物联网教育里头有我们要对物联网有深层的、准确的、科学的全面的了解。所以我觉得话咱们物联网教学里头,可能弄清一些观念对老师来讲是很重要的。
首先第一个就是,物联网不是未来的概念也不是炒作的概念。我愿意提一个小科技大科技小概念大概念的这么概念。如果把学科领域中的某一个科技当作一个小科技。当科技突破某个学科领域进入到多学科的发展时代,就应该是大科技。所以大科技要有大概念、整体概念、领军概念,使相关学科有个统一的奋斗目标。上世纪八十年代我们知道有个“星球大战”。“星球大战”以后呢也引发了欧洲的尤里卡计划、中国的“863”计划、日本的技术振兴计划,这都是一种概念它带来一些效果。所以我们说在我们领域里头,比如说从互联网出“信息高速公路”到互联网到物联网到云计算,以及我们原来从单片机到嵌入式程序系统,都是由一个小概念或者小科技发展到大概念大科技。这么一个过程。所以在进入一个大概念大科技的领域的话,都应该综合各个视角,来了解准确地理解这些概念。
第二个就是,嵌入系统应该有这个自己的语言和话语权。嵌入系统是物联网平台的半边天,但是现在我们发现在初期的很多物联网专家都提到物物相联,这是每个人都会提到。但是很多人没有谈的是,怎么实现物联?很多人谈到电子标签这东西,甚至有些传感器专家说,没有传感器就没有物联网。但是他都没有提到中间这个环节,就我们怎么实现物联。你电子标签怎么与互联网相连,你传感器离开嵌入系统你就是孤零零的一个东西。所以要有自己的话语权,必须了解自己的历史有自己的视角,才可能有自己的发言权。
第三个呢,物联网不是互联网的延伸。有专家把物联网看成是互联网的延伸,这样实际上是把一个互联网到物联网的本质飞跃给掩盖了。如果把它看成是互联网的延伸,会掩盖这种本质性的变革,既不客观也不利于物联网的健康发展。所以我们应该这么理解,互联网是信息网,物联网是物理网。互联网可以不实时,物联网中很多物联网事件必须有很强的实时性要求。互联网可以没有时、空标记,物联网中很多物联网事件要求有公证效力时、空标记。
第四个,我们要了解物联网的技术发展过程。我们可以把从半导体集成电路50年代60年代发展起来的,半导体集成电路一直到我们现在物联网云计算。它整个历史发展过程我们回顾一下,可以用这么一个图来表示。也就是说半导体集成电路基础上,我们出现了微处理器。微处理器它是一个智慧内核,在这个基础上它出现两大分支。一大分支就是通用微处理器,它出现了通用计算机,通用计算机往互联网发展。另外一大分支就是说嵌入式处理器,然后是嵌入式系统,在嵌入式的局域网,这个局域网实际上是可以把这个理解成是局域物联网。然而在高级阶段上是互联网和局域物联网它构成了一个无处不在的物联网。那么物联网它有一些基本的元素,在物联网的基础上它实现了云计算的服务。
第五个我们讲,物联网有三个源头。这三个源头它是什么?是智慧源头、网络源头、物联源头。智慧源头呢,我们可以把智慧源头看作处理器,它是一个智力内核。这个智力是归一化的智力内核。2006年有人统计全球有500多亿个微处理器有8亿多台个人电脑。2006年当然计算机个人电脑都是单核的,也就是说还有4800多亿个微处理器,就是嵌入式系统。IBM把物联网诠释成智慧地球,指出了物联网一个重要的特征就是它的智慧的特征。所以物联网基础上的云计算将人类带入到一个什么时代?只有想不到没有做不到的时代。这个说法过去认为太狂妄,现在认为不狂妄了。我们会发现,很多东西只要我们能想到我们就能做到。第二个是网络源头。网络源头有两个,一个是互联网一个是局域物联网。在物联网具体运用里头,会突出局域物联网系统,比如智能家居、智能电网、城市交管、超市物流、交通票务等等。这都是物联网里头的一些局域的网络,所以它网络的源头应该有两个。所以我们谈物联网的网络源头的时候,不能忽视各种嵌入式的局域网。我们过去这么多年来,一直搞的那个这种总线的局域网一直到现在的无线的传感器网络等等。物联源头呢,物联源头应该是嵌入式系统。30多年前嵌入式系统还是在单片机的领域的时候,那么我们知道嵌入式系统它本身的诞生,就是物联需求而诞生的。所以嵌入式系统为物联提供了最完善的界面,即物理参数的感知、物理对象的控制、人与物的交互、物和物的交互。那我们用这么一个图。这个图是我20年前在单片机应用系统设计里头,提到的一个单片机应用系统。它有四个通道也就是前向通道、后向通道、人机通道、相互通道。那么前向通道它是一个物理参数的感知。后向通道它是一个物理对象的控制。人机通道是一个人和物的交互。那么相互通道它是物和物的交互,所以物联源头。
第六个概念呢是,物联网的概念应该进一步细化。我们不能老是谈物联网物联网,这个太大了。你谈物联网的时候,你必然要谈到很具体的东西。所以我们应该把物联网细化成物联网、物联网系统与物联网事件这三个概念。物联网是一个无限大的时空领域,有无限大的平台构建和平台应用领域,人们没有办法在一个无限大的概念中探讨它的发展应用。所以我们探讨物联网的时候,必然是探讨物联网领域里具体的应用系统,比如智能家居系统、城市交管系统、交通票务系统等等。所以我们要研究的时候,都是在一个具体的物联网系统里头。我们从事的也是这个领域。物联网事件是物联网系统的具体事件的进程,如某个智能家居的自动火灾报警啊,它是物联网智能家居系统里的一个具体的物联网事件。当然我们现在智能家居还有些环节还达不到物联网的要求。
第七个,我们应该归纳出物联网中的一些基本元素。也就是说物联网那么大而且有很多不同的物联网系统,有很多物联网事件。那么应该把里头的普遍性的、一般性的、共同性的东西抽象出来,归纳出一些基本元素。也就是说物联网系统物联网事件都是在这些元素里头折腾来折腾去,比如说物联网存储、物联网的控制、物联网的管理、物联网的感知、物联网交互等等。
第八个是,物联网的扇形产业模式。有的专家提出,我们将来物联网里头应该有很明确的分工。也就是说物联网的平台构建和物联网的平台应用是分离的。少数企业从事物联网平台构建,大多数企业在系统平台上实现物联网系统的创新应用,比如物联网银行、物联网医院,它有专门的平台构建、维护、升级的精英团队,其它的实现在具体环境中的具体应用。那么过去我在文章中提出一个山寨化医院的概念,山寨化医院就是物联网医院。物联网医院有望从根本上解决看病难的问题。
九,时空公证性是物联网的国家基础建设。物联网的事件的时、空公证性,是物联网的基础建设,应该有全球性的标准规范和法律认同,都是法律上认可的。我们可以找出很多物联网的基础建设。但是时空公证性是物联网应用中的重要的基础性技术要求。因为很多物联网事件都要求对物联网事件发生的时间、地点提供有效的法律公证。从技术上没有什么问题,因为GPS提供了物联网事件的准确的时、空标记。目前就是要以法律的手段或者有些电子化的行为为时、空标记提供公证效力,这个应该是国家公共基础建设。
第十,物联网和云计算的关系。可以这么来看,物联网和云计算是一个事物的两个方面。物联网是智慧地球,云计算是智慧服务;物联网是基础平台,云计算是软件服务;物联网是物质基础,云计算是上层建筑,所以云计算是物联网时代全方位、无限时空的全球化服务体系。
我想将来有机会的话是不是在明年适当时机,咱们搞一次小型的有关物联网很细致具体的学术讨论会。这就是我十点看法,这有参考文献,其中有两本是书,有三篇文章。大家可以找到,如果找不到的话可以从我们网站上,放到我们的网站上下载。好。谢谢大家。
何小庆:谢谢何老师的发言,何老师新出了一本书,在联谊会有,谁要的话可以找我。
下面欢迎马老师,马老师发言的题目是《条形码、RFID和物联网》,马建国老师是天津大学电子信息工程学院的院长, 博士生导师,长江学者。马老师还有一个特别的工作,就是和电子协会的物联网专家委员会还有几个相关的学术部门在成立一个有关于物联网教学指导委员会的筹备组。今天到会的许多从事物联网学科建设的老师可以在会下和马老师一起交流。那我们欢迎马老师。
马建国:谢谢常晓明老师的邀请和联谊会两位何老师的安排。首先我想说我自己不是嵌入式系统的专家,基本很少涉及这个东西。今天到这里来是和大家交流一下我对物联网的看法。刚才何老师也说到关于物联网教育的问题,现在先做一点小小的广告。大家知道今年教育部批准了物联网及相关专业,大概700多家高校的申请,最后有28家高校报的物联网工程专业获批,有五家高校报的是传感网,总共是33家。学校依托来说大概有70%的专业依托在计算机学院、30%依托在电子信息工程学院。而计算机学院上头是靠的是教育部的计算机科学与技术教育指导委员会。电子信息工程学院上面是电子信息与电子科学教育指导委员会。所以大家可以想见基本上物联网专业的设置跟大家对物联网的感觉是一样的,都是雾里看花。所以为了大家统一起来共同协调如何建立这样一个专业的方向或者课程等等,就由电子协会还有计算机科学与技术教育指导委员会、电子信息与电子科学教育指导委员会的共同指导和支持下,就组建了一个全国高校物联网及相关专业教学指导小组。第一次的工作会议在天津大学召开,是8月30号。然后我们请的是李明院士做顾问,姚健全老师做顾问,还有北邮的杨校长做顾问、北京交大的原谭校长做顾问。12月21号在无锡开第二次工作会议,第二次工作会议一个议题是讨论物联网工程专业应该教些什么样的课,因为大多数的学校在明年将招第一批学生。个别学校把今年一零年进来的学生明年直接转到物联网专业作为二年级学生。所以现在基本上大家对于上什么课都是不同的学校不同的名字不同的安排,可是专用名称是一样的,所以大家需要来讨论一下。第二个就是关于教材的建设等问题,欢迎大家在12月21号到无锡来一起讨论这样的事情。
我首先从条形码来开始讨论这样一个故事。其实条形码是很早很早就有的这样一个想法。条形码大家都知道被称为20世纪影响人类生活跟科技发展巨大发明之一。可能有很多老师也都知道,其实它最早是1948年提出的一个概念,在美国一个连锁店的老板到某大学找院长,说“你能不能给我建立一个系统,这个系统把我这些货物能够信息化来管理”。这个院长说是这个东西没有科研价值,我们学院对它不感兴趣,就拒绝了。正好有一个老师在学院里头听说了这个事情,就告诉了Norman Woodland。然后他们两个觉得这事可以来试一试,所以他们就开始做。在1952年他们申请了美国专利,就是我们现在条形码最早的原型。它1973年进行了一次新的改进。从条形码的发展可以看出我们对于物的信息化的需求由来已久,在62年前就有了这样一个需求。而随着科技的发展,我们可以逐渐满足这些需求。但是全球化以后,物品越来越多。条形码存储量不够用了。于是我们就采用RFID解决存储问题。RFID主要是帮助我们利用电子存储信息提供海量存储的机会,然后利用各种技术来实现。
下面简单介绍一些RFID的简单应用,这些大家都知道了,这是普通条形码,然后我们连通RFID。RFID具有这样一些关键的技术,利用无限射频的模式实现了无线连接的识别,主要就是内在一些各种各样的存储和嵌入式的系统。对于这样一个RFID,我们可以看到,除去可以代替一些简单的条形码功能以外,还给我们提供了更大的空间。因此我们看到,它首先做一个标识,然后做一个新的分类,使我们能够迅速在各行各业得到广泛的应用。这是一个应用RFID前后的一些比较,可以看到简单的条形码已经不能够实现这个功能,原因就是我们不能够实时地无线地对条形码进行识别,而RFID可以做到这一点。但它的本质其实和条形码没有太大区别,就是给一个物加了一个标识,而标识的空间也就是存储空间可以做的很大。新加坡不停车收费标准,这个系统是世界上第一个做出来的,也是好几年的运行了。可以看到,利用RFID以后,整个的效率提高了,尽管它不可能直接带来钱,但它省了钱。这是沃尔玛对RFID的期望值,福特在北美生产已经用RFID来控制,甚至小物件的企业Gillette在北美的生产线也广泛使用了RFID。这是一个简单的发展过程关于RFID的,由于美国国防部大力推动,现在RFID是很有潜力的十大科技之一。到了2016年,RFID在全球将会占据超过260亿美金的市场份额,这也使得大家都进入市场来。
有人说RFID也是物联网,其实我们回过头来看RFID的发展过程,我们希望找到一种解决的方式来替代条形码存储量不够的问题。因此我们就用我们的电子存储简单的代替了条形码的纸质存储。这是我们第一代的RFID,它只是为了一个标识而已。当我们有了一个海量的标识以后,同时它又是一个相对无线方位来做不算很严格可以读写这样一个工具,因此对我们提供了大量的其他的空间来进一步改善我们条形码所面对的巨大的问题。我们条形码所面对的第二个问题,就是广义上的数据碰撞。刚才说了,我们送一个快件的话上面贴了那么多的条形码,都是从不同的公司贴上去的,不同的用途。当用一个条形码读写的时候会发现很多很多的数据,我们要判断哪个数据是我们所需要的数据。而在传统的条形码里头我们是不可能改变这种现状的,因为不可能重写,也不可能加一些字头或者其他手段来识别它,来去掉多余的信息。但是,当我们有了RFID以后,有了海量的大存储,我们就可以使得RFID拥有一个防冲突的算法空间,我们在里头加了一个执行器,所以这是第二代。当我们有了执行器以后,发现我们还有很大的空间来继续利用RFID,如果我们把RFID本身再加上信息的获取或者部分信息的获取就是3G,有了3G以后,就可以和读写器进行通讯,甚至可以实现它们不同time之间的通讯,因此就到了第三代RFID。它用传感与数据处理功能实现了数据的交互,这已经是条形码所不具备的功能。当有了交互功能以后,如果我们把传统的条形码是纯粹无源被动的,到了RFID开始也是无源的,如果把它变成主动的,也就是它可以主动去交互,主动地告诉我们一些数据的话,那么我们就到了第四代的RFID,它就可以实现有选择的监控跟数据的处理及通讯等等。而这个时候,已经从原来的传统的application脱离出来。当主动以后,我们发现嵌入式的处理功能还有很强大的功能没有开发出来,如果开发出来后,使一个pad和reader都变成一种所谓的智能化,想要你告的时候你就告,不想要你告的时候就不告,我们就把物理世界转化为数字世界,就构成物联网的发展。在这个过程中,依赖硬件的发展,硬件系统越做越小,每一个子系统的功能越做越大。后面讲的iphone,已经脱离了电话的功能,iphone总是有一个设备的问题,刚才我手机在这里四五次没有信号……
我讲了RFID和物联网的关系,我们看一下互联网跟物联网的关系。我们现在仔细回忆一下互联网的发展,在1990年以前就不管了,从95年前后有了互联网,看一下当时的互联网是干什么的呢?它主要干两件事:一件是收取邮件,第二件是Browser。有人说互联网是把人联系起来了,互物联网是把我们的pc连接起来了。而pc是人用的,因此通过pc间接把人联系了起来。当把人与人联系起来以后,我们又想把人与服务联系起来。当服务联系起来,需要有人管服务。于是有了serveice connect。而这个服务又需要定位,需要个性化,就把我们的社区联系起来。就构成了物联网。
什么是物联网呢?其实众所纷纭。到现在也没有一个标准的定义。ITU提出来“anything anytime anyplace connected”,我总结就是这样几个关键:一个是要能提取信息下来,然后把它分类,然后传送、分析。这是从硬件角度看的。然后在物联网里头就有两个核心的技术。第一就是嵌入式的智能,把人嵌入到机器里头,嵌入到每一个节点、每一个物件、每一个地方上。第二个无线。所以物联网的特性就是让我们的物会说话。但是当信息连接网络以后,又会出现信息的泄露问题。因此在物联网设计时必须考虑信息安全与隐私问题。
这里我们有几个challenge。首先就是我们要把什么给连起来。总共有四个challenge,但是我记不起来了。真不好意思。
由于时间关系,就给大家介绍到这,谢谢大家!(掌声)
何小庆:谢谢马老师精彩的发言。马老师讲的是RFID的发展,特别是智能化之后连接通讯的问题。那么现在我们听一下魏洪兴博士的发言,他发言的题目是《互联网IP标准的初探》。他是北航机械工程自动化学院副教授,魏博士的另外一个身份是中国电子协会的嵌入式系统专家委员会的秘书长。
魏洪兴:今天在这里跟大家交流一下,因为我本身对物联网也不是很熟,包括IP也不是很熟,主要是最近做了一些工作和这方面有一些关系,所以今天提出一个概念就是说关于物联网里基于IP技术的一个互联的一个考虑或者一个讨论,主要有两个出发点,两个问题呢引起的这样的一个讨论。
第一个呢是,因为实际上我是在做机器人的技术的,那么我们目前正在做的一个工作呢是希望实现机器人构建的标准化,那么对于机器人来讲它其实是一个很典型的或个智能机器人很复杂的设备,这里面有很多感知,还有很多驱动控制,那么就相当于很多部件了对吧?我们希望能把很多部件快速连接起来,然后构建成一个智能机械系统,因为从我们国家发展来说,可能十二五也好,服务器是一个重要发展方向,其实服务器可能和其他的系统不太一样,它从开发,周期还有彼得系数上还是比较复杂,尤其现在有很多机器人的基本构建还不是标准的,因为可能以前有一个概念微软提出来的“家家都有机器人”,那么其实就是希望机器人未来像微机一样构建,那么希望把机器人标准的构建起来,那么所有机器人的部件呢都像PC机里面的这样的一些板卡啊显卡啊这样标准的接口,这是一个很好的想法,但实际上这件事情构建起来还是有难度的,比如现在我们来做一件事情,从机器人所有部件的连接点来讲,其实最初的想法就是两种,一种呢我们对它的硬件接口的标准化,希望有一个标准准线,我们称之为硬总线。当然这里面的总线就很多了,比如说

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编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qrs/2011/0323/article_4836.html
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北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

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