物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展，在互联网和移动互联网高速发展的时代，几乎所有行业都有数据联网的需求，联网设备已经不再局限于智能手机和计算机，而会覆盖交通物流、智能家居、工业检测和个人健康等各种领域。物联网正在掀起一场声势浩大的革命，也由此成为下一个推动世界高速发展的“重要生产力”，是继通信网之后的另一个巨大的市场。
无论是国外的科技巨头IBM、英特尔，还是国内的小米、阿里巴巴，早已将物联网作为未来发展的核心业务之一，迅速开始研发和布局，抢占市场先机。物联网同时也成为政府关注的焦点，欧盟、美国、日本、韩国以及中国纷纷推出物联网相关发展战略。物联网的真正价值在哪里？有哪些不可不知的核心技术？哪些产业将会被重塑甚至消失？未来的机遇和挑战都有哪些……在《物联网》中，作者以其丰富的调研经验和实战经验详细介绍了物联网以及基于物联网的超乎想象的未来。
塞缪尔·格林加德，商业与科技类作家，美国新闻记者与作家协会前主席，威斯康星大学客座讲师，加利福尼亚大学洛杉矶分校写作训练项目导师。《连线》杂志、《信息方略》杂志撰稿人。早起从个人计算机与互联网着手研究物联网，多年来专注工业互联网以及机器与机器间的交流。
当想象变成现实
现在是周一早上7 点。我的Fitbit Force 智能手环轻轻震动，将我叫醒。几分钟后，我伸手拿起iPhone，查看电子邮件和其他信息。我打开手机上的Fitbit（一个健康和睡眠追踪应用），查看昨天夜间的睡眠情况，包括在床上躺了多久之后入睡和睡眠中间醒来几次。然后我从床上爬起来，走进浴室，用Fitbit 体重计量体重，体重数据会被自动发送到云服务器上。然后云服务器会对数字进行分析，通过网页或者智能手机应用提供反馈。这样，我就可以追踪我的体重、体脂、饮食、水消耗和整体的身体情况。
吃早餐的时候，我用iPhone上的MyFitnessPal（一个健康及营养追踪应用）扫描麦片包装上的条形码。这个应用会利用互联网上包含300 多万项条目的数据库，计算出食物的卡路里和营养数据。之后，我开车到健身房锻炼。在跑步机上登录我的账号，它就能记录我的活动情况，包括我跑了多久、强度如何以及消耗掉多少卡路里。当我从跑步机上下来后，跑步机将我的锻炼数据发到iPhone 上与Fitbit 应用相互连接的MyFitnessPal 应用里。这些器械和应用联合在一起，就比较全面地展现出了我每天运动和食物消耗的情况。我可以看到我的卡路里和锻炼水平是否达到目标。我可以研究一下我的营养信息，通过这些应用提供的图表、图形和仪表盘了解我是否喝了足够多的水。
走回房间时，我在iPhone 的Metromile（一个追踪车辆驾驶里程的应用）看一下自己的行驶数据；Metromile 利用车内的仪器测量行驶里程、油耗及其他信息。冲过澡，我拿起iPad（苹果平板电脑），查看Facebook（脸谱网），整理大量的电子邮件信息。然后，我走进家庭办公室，坐在台式电脑旁开始工作。一段时间后，我记起来周末会在外面过夜。于是，我通过手机将Ecobee（联网智能恒温器），设定为休假模式。我也为前门的Kevo（智能门锁）设定了临时的密码，这样邻居就可以进门帮我给植物浇水。
完成当天的工作之后，我开始准备晚餐，之后使用安装在iPhone 上的Harmony（智能家居遥控器，可以通过配套软件在手机上进行操控）打开网飞视频网站。利用通过无线网络连接到互联网的蓝光DVD播放器，我看了一部电影。傍晚，WeMo（智能开关）根据我所在地理位置每天的日落信息自动打开门廊灯。WeMo 每天获取信息，随时更新。几分钟之后，我的手机接到一条提醒：我车库门已经开着30 分钟了，原来是孩子在开门扔完垃圾后没有关门。我点了一下应用中的一个按钮，关上车库门。
晚上11 点半，WeMo 关闭了门廊灯。我钻进被窝，开始阅读纸质期刊上刊载的一篇文章。我想要对其进行电子剪辑，于是拿出iPhone，打开DocScanner（一个文件扫描应用）。DocScanner 能帮我将文章传到印象笔记，实现云同步，这样我就可以在我任何一台设备上的项目文件夹中继续阅读这篇文章。我设定好第二天的Fitbit 智能闹钟，关灯，然后渐渐睡着了。
这些场景不是虚构的，而是对我家典型的一天的真实快照。虽然我家里有许多联网智能设备，却很难算得上是一流的互联设备实验室。我的路由器一共连着19 个无线客户端—每个都有各自的IP（互联网协议）地址，包括计算设备、媒体播放器、家庭自动化设备以及其他设备。其中许多设备都由手机应用控制，连接到了物联网之中。不管怎样，这些互联的设备替代了人工，为我们提供了全新的方式去获取数字内容和增长见识以及管理门、锁、灯和自动恒温器。一些互联的设备同时也通过更智能、更有效率地运行实现了节能。另外一些设备则提高了安全性。
我们是如何走到了今天
我们很容易忽视过去几十年间世界发生的巨大变化。不久之前，在互联网、移动设备和云应用还没有出现时，数据大都存储在庞大的大型计算机内，之后又存储在个人电脑的硬盘内。这些机器中的大部分都是广袤的计算机海洋中一座座孤立的岛屿。将数据在设备间转移可不是一项简单的工作。除了那些连接到局域网的少数幸运者之外，对于大多数人来说软盘不可或缺。
按现在的标准来看，把信息从一张软盘拷到另一张软盘的过程又慢又麻烦，而且这些软盘的存储空间十分有限。首先，软盘体积大，最初的存储盘直径有8 英寸 。其次，鉴于当时的媒体格式，一张软盘只能保存大约80 千字节 的数据，相当于大约40 页纯文本。20 世纪70 年代中期，5.25 英寸软盘的出现将媒体存储量提高到了110 千字节，1982 年时达到了1.2 兆字节 。20 世纪80 年代末，3.5 英寸盘可容纳大约2.4 兆字节的数据。虽然这在当时代表了很大的进步，但按现在的技术标准来看简直低端得匪夷所思。
将这些磁性媒体中存储的数据进行物理转移也同样非常麻烦。你必须将软盘邮寄或送到目的地。这样的话，要转移量稍大些的数据可能需要几个小时或几天的时间。在20 世纪80 年代甚至90 年代，安装一个软件程序通常需要使用10~20 个软盘。安装过程可能耗费一个多小时，其间计算机还不能执行其他工作。那时，个人计算机还没有现在的多处理器系统和执行多任务的能力。虽然制造商引入了其他媒体格式提高数据存储容量，包括之前曾流行的极碟驱动器（Zip Drive），但是主要的进步都围绕着提高数据管理的便利性，而不是实现更有效的系统互联。
20 世纪90 年代普遍采用的电脑网络改变了这一切。以太网和局域网使组织机构能够进行内部数据共享—有时也与企业工作场所之外的商业伙伴或其他机构进行数据共享。但是，那时网络昂贵的价格和专有特性及其相对低的传输速率限制了它们的价值和整体的使用率。当时，连通性和联结性对大部分人和机器来说依然遥不可及。
远程用户为了发送或接收文件经常不得不通过一台传输速率为300 比特/ 秒的调制解调器拨号连接到电脑—通常是大型计算机。设置协议（处理资料传送的标准）和传送数据常常是一项令人望而生畏的任务。将一份篇幅很短的文本文件发送出去可能需要几分钟或更久的时间，而且任何类型的大型文件都可能占用系统资源，致使计算机数小时内基本不能操作。按照现在的标准，这就是数据传输的最初发端，堪比数字版的麦哲伦试图乘坐木质克拉克帆船靠风帆环绕地球。
1995 年，在探讨数载之后，互联网和万维网开始进行商业化运作。原始的阿帕网（ARPAnet，美国高级研究计划局网络）是在20 世纪50 年代对基于数据包网络的研究中诞生的，自从1969 年低调面世以来，已经演化为强大了不知几何的IP（互联网协议网络IP与TCP一起构成在设备或系统之间建立虚拟联络的协议）。一系列不间断的技术进步以及计算能力方面的大跨步前进，引领了一大批私人团体推动形成一个开放的互联网。在美国政府让当时的美国国家科学基金网络退役之后，网络发展就跨入了一个新时代。实现全球连通所需要的框架已经建成。最初的互联网连接大部分是通过使用拨号调制解调器和由马克· 安德森（Marc Andreesen）发布的一款名为Mosaic 的网页浏览器实现的（这家开发Mosaic 浏览器的公司就是后来的网景公司）。Mosaic浏览器是在蒂姆· 伯纳斯－ 李（Tim Berners-Lee）所做的前期工作的基础上研发出来的。蒂姆· 伯纳斯－李从牛津大学毕业后曾在欧洲核子研究组织（CERN）工作，他于1990 年利用当时看来非常强大的NeXT电脑发明了最早的网页浏览器万维网（World Wide Web，后来重命名为Nexus）。
最开始的时候，连接速度非常缓慢。较大的页面需要几分钟的时间才能上传到网页，而且用户通常只能通过登录美国在线（AOL）、CampuServe（美国最大的在线信息服务机构之一）和EarthLink（美国网络服务提供商）等服务才能实现连接。除了几个大型大学、研究机构、公司和政府机构之外，宽带还未用于上网服务，这种状况持续了数年之久才改观。2000 年，大约有3%的美国人家中安装了宽带。到2013 年8 月，这个数字增长到了70%。有几个国家的安装率比美国的安装率还高。
与在工业革命期间最早铺设的铁路一样，未来联网和连通所需要的架构倏忽之间就已然存在了。互联网的发明人—包括罗伯特·E· 卡恩（Robert E.Kahn）和文特· 瑟夫（Vint Cerf）—预想到了将网络与其他网络相连会产生的景象—这样就形成一张由联网系统构成的交织在一起的大网。 他们预测未来世界会出现更加智能的机器，催生卓越的新功能，引发令人难以置信的变革。1999 年我为《美西航空》（America West）杂志（已经被兼并的美西航
空公司的机上杂志）采访瑟夫的时候，他阐述了他彼时的目标：
1973 年，当时的主要目标是创造出一种使计算机彼此沟通的方法。那时候，我们发明了不同的计算机网络，都是独立运行的。显而易见的是，那些系统除非能通过一种共通语言分
享信息，否则没有多大价值。我们肯定不想沦落到与20 世纪一二十年代相似的境地，那时候一个公司办公桌上要放十来个不同的电话机，每台电话机都有独立的专有系统，你必须知道通过哪种电话服务能联系到哪些人。因此我们发明了一种协议，称为TCP/IP，实现计算机以及不同网络的互联。
我们都知道技术是非常强大的，也清楚它拥有巨大的可能性。但是，那个时候我们使用的计算机都是价值百万美元的庞然大物。每个都能占满一整个房间，不是你随手放进提包就能带回家的设备。不过，也许更让人感兴趣的是，你很难想象当非常非常多的人能够同时利用一种技术的时候，比如互联网，会发生什么样的事情。这有点像汽车的发明人会想象有几十辆汽车的情况，却无法知道5 000 万或1 亿辆汽车会如何影响一个国家……以及全世界各地人们的态度、习惯、行为和活动。
当然，现在发达国家的高速互联网接入已经普及。另外，随着移动设备以及蜂窝网络移动宽带的推出，一种时时在线、时时连通的文化已经形成。2007年推出的iPhone 和2010 年推出的iPad 对改变竞争格局，为现在新兴的物联网燃起燎原之火功不可没。虽然许多制造商之前就已经推出了能连接互联网的所谓智能手机和个人数字助理（PDA），而且这些设备都很笨重但反应慢，功能也非常有限。许多设备只是简单地实现日程、联系人和基础数据的同步。而且大部分在完成某项功能时也表现得糟糕透顶—除了打电话这项功能之外。
然而，为建立一个联网的世界以及联网的设备所需要的基础已经存在了。今天，每件联网的设备都会获得一个IP地址，而且每个地址都能让一个设备与其他的设备相连，包括智能手机、平板电脑、游戏机、汽车、冰箱、洗衣机、灯光系统、门锁、汽车电子收费设备等等。过去数年内，在IP的基础上出现了几种不同的系统和平台。IP实际上已经成为通信、娱乐、购物、商业交易以及大量其他工作和活动的标准渠道。推动这股潮流发展的是机械和系统越来越数字化的特性。仅仅一二十年前，音像刻录机还在使用磁带，照相机还用胶片拍照，遥控还建立在硬件基础上，音乐会还需要从唱片、磁带或光盘中播放。人们通常在纸张上打印，再将纸张通过邮寄或传真机发给其他人。在这种模拟设备和数字设备并存的世界中，每个机器都发挥着独立的功能，人们常常无法在设备间传递数据，除非通过物理媒体——这种状况肯定限制了设备的可用性和便利性。
但是，现在大量的功能和作用都被压缩到了一台典型的计算设备之中，例如平板电脑和智能手机。通过二进制代码和互联网协议这两种通用语，这些设备不断地将过去数种设备的功能进行合并，而且操作上也越来越简单直接。命令、函数和编程等工作之前可能还需要一大堆深谙编程语言的开发人员，现在只需点一下手指或说一个词语就能轻易完成。的确，用户基本无须具备关于计算设备的知识就能操作设备完成看起来非常复杂的一组任务。
最终产生了什么样的效果呢？数字技术令一些行业分崩离析，也在许多其他行业中引发了翻天覆地的变化。传统相机和胶卷几乎踪迹全无，独立的音像录制设备正在消失，纸质地图日益稀少，有线电话面临绝迹，而传统的书籍期刊正在成为历史。而且，即使是专用的设备也越来越与网络紧密连接。DVD播放器从远端的服务器获取流媒体内容，手机上的导航系统依靠传感器和卫星数据显示交通状况，而浴室里的体重计将信息上传到互联网。越来越多的工业机器—从医疗器械到农场机械—也开始将数据上传至互联网，在互联网上这些数据被分别存入不同的数据库之中，与其他数据进行结合，然后分析。
所有这些数字设备都为产品和服务增加了价值。突然之间，一部价值75 美元的手机变成了一部价值600 美元的能够重新定义这个世界的智能手机。据设立有IoE（万物网）指数的思科系统公司统计，凭借连通的设备，商业界每年获得6 130 亿美元额外收入，而这仅代表物联网潜能的大约50%。思科公司预测，在10 年之内，由物联网产生的净利润就可以达到14.4 万亿美元。
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