全新的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用——從醫(yī)療、智能能源到牲畜飼養(yǎng)——推動(dòng)了更多分層智能的需求，可以解決安全性和隱私性問(wèn)題，并且管理劇增的數(shù)據(jù)量。
假設(shè)一場(chǎng)會(huì)議同時(shí)傳送到三個(gè)城市的觀眾。當(dāng)主持人向觀眾提問(wèn)時(shí)，觀眾可以舉手回答，對(duì)觀點(diǎn)表示贊同。當(dāng)舉行投票時(shí)，全部三個(gè)城市的總投票數(shù)會(huì)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)在主持人和觀眾面前。
實(shí)際上，這種未來(lái)的場(chǎng)景最近在飛思卡爾已經(jīng)變成了現(xiàn)實(shí)。從某種程度上講，我們做到了這一點(diǎn)，它展示了物聯(lián)網(wǎng)的巨大潛力。它的運(yùn)行原理如下。每一名觀眾都佩戴了內(nèi)置運(yùn)動(dòng)傳感器的腕帶。腕帶的傳感器數(shù)據(jù)可以捕捉觀眾腕帶的運(yùn)動(dòng)。
為了將這種動(dòng)作消耗的通信帶寬降到最低，同時(shí)降低無(wú)線通信的功耗，在腕帶中運(yùn)行的背景感知算法可以翻譯傳感器數(shù)據(jù)，并且尋找匹配用戶抬手的垂直位置動(dòng)作數(shù)據(jù)模式。當(dāng)標(biāo)志性運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)時(shí)，腕帶就會(huì)將數(shù)據(jù)傳送到大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線接入點(diǎn)。
無(wú)線接入點(diǎn)將從腕帶接收的數(shù)據(jù)做好時(shí)間標(biāo)記，然后迅速將信息轉(zhuǎn)發(fā)到云應(yīng)用。這些應(yīng)用會(huì)利用所有三場(chǎng)會(huì)議地點(diǎn)的腕帶結(jié)果，推算出主持人發(fā)起投票的時(shí)間。盡管腕帶中運(yùn)行的算法可以識(shí)別垂直運(yùn)動(dòng)，但是傳感器難以分辨出垂直運(yùn)動(dòng)的細(xì)微區(qū)別，究竟是用戶正在舉手，還是單純因?yàn)橛^眾煩躁不安或正在起身。然而，云環(huán)境的智能可以注意到，在狹窄的時(shí)間窗口期間大部分觀眾攜帶的傳感器正在同時(shí)向上移動(dòng)，由此推斷會(huì)場(chǎng)正在投票。
源頭的傳感器
這個(gè)例子說(shuō)明了物聯(lián)網(wǎng)的眾多架構(gòu)挑戰(zhàn)(參見(jiàn)圖1)。在物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備的源頭通常都是一個(gè)或多個(gè)傳感器。傳感器將物理環(huán)境(例如運(yùn)動(dòng)、磁場(chǎng)或周圍環(huán)境)的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。因?yàn)閭鞲衅骺梢赃B續(xù)且自動(dòng)提供數(shù)據(jù)，傳感器數(shù)據(jù)會(huì)快速超越人工產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量。
為了緩解數(shù)據(jù)堵塞及其相關(guān)的傳輸成本，智能傳感器可以實(shí)時(shí)做出數(shù)據(jù)的重要或相關(guān)決策，只有當(dāng)這些決策對(duì)上游應(yīng)用有重要作用時(shí)才會(huì)傳輸這些數(shù)據(jù)。例如，運(yùn)動(dòng)傳感器的算法可以確定傳感器已經(jīng)靜止并且跳過(guò)一次更新。
更加復(fù)雜的背景算法能夠區(qū)分佩戴者抬手和其它運(yùn)動(dòng)(比如起身)之間的細(xì)微差異。在數(shù)據(jù)源部署智能會(huì)降低傳感器數(shù)據(jù)消耗的通信帶寬，并且延長(zhǎng)電池驅(qū)動(dòng)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的電池使用時(shí)間。但是，傳感器節(jié)點(diǎn)的計(jì)算容量比云計(jì)算的成本更高，針對(duì)特定應(yīng)用設(shè)計(jì)的智能傳感器面向不同的用途時(shí)可能效率較低。
在安全性十分重要的環(huán)境中，數(shù)據(jù)源的智能也至關(guān)緊要。目前正在探討各種不同的安全性和隱私性協(xié)會(huì)，這需要云應(yīng)用和許可數(shù)據(jù)源(使用部分或全部數(shù)據(jù))之間的協(xié)商。這在可穿戴式傳感器領(lǐng)域特別敏感，它可以記錄對(duì)個(gè)體看似毫無(wú)意義的各種信號(hào)。采用數(shù)據(jù)挖掘算法時(shí)這些信號(hào)與其它信號(hào)結(jié)合在一起，它們會(huì)無(wú)意間泄漏消費(fèi)者隱私。
在網(wǎng)關(guān)級(jí)別，由傳感器產(chǎn)生的需求也會(huì)非常急迫。傳感器數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，因此需要網(wǎng)關(guān)幫助同步不同組合的傳感器數(shù)據(jù)，并且控制數(shù)據(jù)延遲。有時(shí)網(wǎng)關(guān)會(huì)執(zhí)行進(jìn)一步背景處理，以便降低上行鏈接帶寬要求。
在云環(huán)境中，相同組合的傳感器數(shù)據(jù)可以分配給多個(gè)服務(wù)器和應(yīng)用的眾多任務(wù)員工，因此相同腕帶可以跟蹤大會(huì)投票數(shù)，也可以監(jiān)控穿戴者的活動(dòng)等級(jí)，有助于預(yù)測(cè)日常流量模式。于是，有人發(fā)現(xiàn)基于傳感器的物聯(lián)網(wǎng)部署核心便是分層智能。
物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備，如同上述例子中的腕帶，到2020年將會(huì)使全部連接化顯得相形見(jiàn)絀，包括機(jī)器對(duì)機(jī)器、人類對(duì)機(jī)器和機(jī)器對(duì)機(jī)器連接在內(nèi)。這一趨勢(shì)由以下四個(gè)因素推動(dòng)：
? 傳感器和致動(dòng)器的成本遞減，特別是微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)令大量部署更加可行。
? Wi-Fi路由線的成本遞減，令大規(guī)模連接變得更加可行。
? 互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議第6版(IPv6)擴(kuò)充了唯一互聯(lián)網(wǎng)地址的數(shù)量，可以連接數(shù)萬(wàn)億的實(shí)體。
? 無(wú)處不在的智能手機(jī)和平板電腦呈現(xiàn)出前所未有的連接流程和成果。
工業(yè)應(yīng)用推動(dòng)未來(lái)發(fā)展
盡管我們采用的實(shí)例——確實(shí)如此，如今物聯(lián)網(wǎng)的許多注意力都與可穿戴設(shè)備有關(guān)——但是，物聯(lián)網(wǎng)的更大商業(yè)潛力在于工業(yè)應(yīng)用。麥肯錫、思科和GE全部瞄準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)，到2025年會(huì)對(duì)我們的經(jīng)濟(jì)造成數(shù)萬(wàn)億美元的影響，它們關(guān)注醫(yī)療保健和基礎(chǔ)設(shè)施部署領(lǐng)域的受益。
如今的可穿戴技術(shù)并不會(huì)限制于僅僅滿足消費(fèi)的生活需求，而且可為社交媒體提供內(nèi)容。它們還在應(yīng)用于提高牲畜飼養(yǎng)的資產(chǎn)跟蹤管理。
例如，高價(jià)賽馬可以穿戴上傳感器墊片和配置傳感器的馬蹄，可以幫助馴馬師監(jiān)控馬匹的健康，記錄它們的步態(tài)，上傳數(shù)據(jù)，讓各種算法監(jiān)控馬匹的行為，診斷疾病，且有助于提升馬匹的整體健康狀況。簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)傳感器(例如跟蹤活動(dòng)的腕帶)可以用于檢測(cè)和報(bào)告智能計(jì)量表安裝的篡改問(wèn)題，保護(hù)系統(tǒng)安全性。
運(yùn)動(dòng)傳感器結(jié)合壓力傳感器可以用來(lái)監(jiān)控臥床不起的患者，測(cè)量呼吸和心率，甚至在患者試圖下床時(shí)向護(hù)士站報(bào)警，尋求幫助。
如今，我們每年為150種獨(dú)有的傳感器應(yīng)用提供服務(wù)。我們會(huì)看到傳感器集成更多智能功能，并且需要更加緊密地將傳感器與MCU和數(shù)字網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品相互集成，作為系統(tǒng)解決方案。
我們的觀察結(jié)果反映出，我們的系列產(chǎn)品需要更多的分層智能，以便解決電力保存、安全性和連接性問(wèn)題。隨著即將來(lái)臨的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用浪潮，我們認(rèn)為傳感器系統(tǒng)會(huì)變得更加復(fù)雜、更具背景和環(huán)境感知能力，幸運(yùn)的是我們所有身在其中的人將會(huì)感覺(jué)更加有趣。
