智慧地球

李芫慶

摘 要 自IBM于2008年提出“智慧地球”概念以來(lái)，該詞迅速席卷全球，受到幾乎各國(guó)尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家的普遍重視。本文主要針對(duì)“智慧地球”中涉及的關(guān)鍵技術(shù)和“智慧地球”在采煤業(yè)中的應(yīng)用以及“智慧地球”中需要考慮的安全問(wèn)題進(jìn)行了分析闡述。

關(guān)鍵詞 智慧地球 物聯(lián)網(wǎng) 云計(jì)算

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 “智慧地球”的提出

2008年11月，IBM提出了“智慧地球”概念。智慧地球也稱為智能地球，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成所謂“物聯(lián)網(wǎng)”，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合。智慧地球=互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)。次年美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬公開(kāi)肯定IBM“智慧地球”思路。隨后“智慧地球”得到了世界各國(guó)的普遍認(rèn)同，并將其提升到國(guó)家戰(zhàn)略的高度，大力發(fā)展與其相關(guān)的技術(shù)，以此來(lái)提升國(guó)家的綜合實(shí)力。中國(guó)提出了相對(duì)于“智慧地球”的“智慧中國(guó)”的概念，溫總理又強(qiáng)調(diào)要大力發(fā)展與“智慧中國(guó)”相聯(lián)系的傳感器技術(shù)，以此來(lái)振興綜合國(guó)力。

2 “智慧地球”中涉及的關(guān)鍵新興技術(shù)

通過(guò)對(duì)“智慧地球”概念的分析，“智慧地球”涉及信息感知、傳輸及處理三個(gè)過(guò)程。感知需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，傳輸主要依靠互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，而處理需要云計(jì)算等技術(shù)。而互聯(lián)網(wǎng)作為一種較為成熟的技術(shù)，故下面不對(duì)其進(jìn)行分析闡述。

2.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）即物物相連的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)作為信息的采集者，所以它在“智慧地球”中所起到的作用可謂舉足輕重。一旦采集的信息不準(zhǔn)確，一切都成了空談。在物聯(lián)網(wǎng)中起主要作用的又是由傳感器節(jié)點(diǎn)組成的傳感網(wǎng)。傳感網(wǎng)是一種大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，由大量的節(jié)點(diǎn)組成，這主要是為了保證采集信息的準(zhǔn)確性。它是自組織網(wǎng)絡(luò)，為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）的動(dòng)態(tài)變化。它是多跳路由的網(wǎng)絡(luò)，解決了節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)距離無(wú)法通信的問(wèn)題。它是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)，只關(guān)注采集到的信息而不會(huì)關(guān)心它是由哪個(gè)節(jié)點(diǎn)而采集。它是應(yīng)用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)每一個(gè)具體應(yīng)用來(lái)研究傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

傳感網(wǎng)受其節(jié)點(diǎn)的以下限制，這會(huì)大大降低了傳感網(wǎng)的運(yùn)行效率。節(jié)點(diǎn)的能量有有限，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的生存周期提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。節(jié)點(diǎn)的計(jì)算和存儲(chǔ)能力有限。如何利用有限的計(jì)算和存儲(chǔ)資源來(lái)完成諸多協(xié)同任務(wù)成為傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)。

此外，物聯(lián)網(wǎng)中還要一種關(guān)鍵技術(shù)叫RFID。RFID是讓物體開(kāi)口說(shuō)話的技術(shù)即射頻識(shí)別，俗稱電子標(biāo)簽。它可以快速讀寫(xiě)，長(zhǎng)期跟蹤管理，被認(rèn)為是本世紀(jì)最有發(fā)展希望的一種技術(shù)。RFID通過(guò)無(wú)線射頻（低頻、高頻、超高頻與微波）進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信對(duì)目標(biāo)加以識(shí)別。

2.2云計(jì)算技術(shù)

云計(jì)算以應(yīng)用為目的，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將大量的軟硬件按一定的結(jié)構(gòu)體系相連接，根據(jù)應(yīng)用需求的變化不斷地調(diào)整結(jié)構(gòu)體系，從而建立一個(gè)內(nèi)耗最小，功效最大的虛擬資源服務(wù)中心。云計(jì)算是一種商業(yè)化的應(yīng)用。云計(jì)算具有超大規(guī)模（云具有相當(dāng)規(guī)模）、虛擬化（云不是固定的有形實(shí)體）、高可靠性、通用性（不針對(duì)特定的應(yīng)用）、高可擴(kuò)展性（云的規(guī)模可以動(dòng)態(tài)伸縮）、按需服務(wù)（云按需購(gòu)買使用）與廉價(jià)的特點(diǎn)。同時(shí)它還是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)，是一種跨學(xué)科技術(shù)。

3 “智慧地球”中的安全問(wèn)題

信息的安全問(wèn)題是一個(gè)古老的話題，很早人們就注重對(duì)信息的保密，如凱撒密碼?！爸腔鄣厍颉弊鳛橐话央p刃劍，有利亦有弊，既可能極大地改變?nèi)藗兊纳罘绞?，給人們帶來(lái)便利，但是，如果安全問(wèn)題得不到解決，反作用亦是極大的。因此，信息安全問(wèn)題成為“智慧地球”應(yīng)用中的重中之重。

由于物聯(lián)網(wǎng)由大量的傳感節(jié)點(diǎn)組成，采集的信息量將是極其龐大的，而且涉及到生活、政治、經(jīng)濟(jì)和軍事等各個(gè)方面，這就使得我們不得不考慮這些信息的安全問(wèn)題。一旦信息被泄露，造成的后果將是不可估量的，難以彌補(bǔ)，影響人們生活的各個(gè)方面，甚至危害國(guó)家安全，帶來(lái)不可補(bǔ)救的問(wèn)題。此外，聯(lián)系到中國(guó)信息行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，由于中國(guó)各方面的技術(shù)還不夠成熟，未能達(dá)到與我國(guó)國(guó)情相匹配的水平，仍然有待突破。在這種狀況下，若仍然不斷地依靠IBM來(lái)進(jìn)行“智慧中國(guó)”的構(gòu)造，中國(guó)就很可能處于外國(guó)的監(jiān)視中，使自己陷入被動(dòng)狀態(tài)，十分不利于我國(guó)的進(jìn)一步發(fā)展。

對(duì)信息的安全處理，可以使用業(yè)務(wù)認(rèn)證機(jī)制、加密機(jī)制身份識(shí)別技術(shù)（電子ID身份識(shí)別技術(shù)和基于生物特征識(shí)別技術(shù)）、密鑰管理技術(shù)（對(duì)稱與非對(duì)稱）、消息鑒別和數(shù)字簽名等技術(shù)。

中國(guó)既要依靠IBM的幫助，又不能完全依靠IBM的幫助，加緊對(duì)“智慧地球”中核心技術(shù)的突破，打破依賴進(jìn)口的被動(dòng)局面，加快構(gòu)建“智慧中國(guó)”的步伐，是我國(guó)躋身于世界的前列。

4 “智慧地球”的前景

盡管各國(guó)將“智慧地球”上升到一種戰(zhàn)略高度，投入大量的人力、物力、財(cái)力去攻克它，但是“智慧地球”現(xiàn)在還處于起步階段，各方面的核心技術(shù)還需要不斷地突破，信息的安全問(wèn)題也未能得到解決，世界各國(guó)基本上是先從一個(gè)其中領(lǐng)域（如智慧城市）發(fā)展，然后逐步擴(kuò)展到其他領(lǐng)域。相信隨著人們對(duì)“智慧地球”理解的加深，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，核心技術(shù)的不斷突破，信息安全問(wèn)題的進(jìn)一步解決，“智慧地球”將真正地造福人類，真到使人們隨時(shí)隨地獲取所要的信息，使物理世界與信息世界相統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)

[1] 《智慧地球》世界電信，2009.8.

[2] 單承贛，單玉峰，姚磊，等.射頻識(shí)別（RFID）原理與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[3] 于宏毅，李鷗，張效義，等.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)理論、技術(shù)與實(shí)現(xiàn)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2008.

[4] 劉鵬.云計(jì)算[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.