基于物聯網體系架構下區塊鏈與人工智能分析

況 璟

（湖北郵電規劃設計有限公司，湖北 武漢 420023）

0 引 言

物聯網學術上的定義為“物物相連的互聯網”，其核心體系建立在互聯網的基礎之上，并逐漸擴展和延伸，在日常生產、生活中形成網絡。不僅如此，物聯網的用戶已經發展至任何物品之間，從而實現了“物物相息”。基于物聯網體系架構下，區塊鏈和人工智能技術擁有廣泛的應用空間，能夠從根本上改善互聯網的弊端，提升信息的處理效率和安全性。

1 物聯網體系架構概念簡述

現代學者研究物聯網時，常常引入“M2M”的概念，即實現人（Man）與機器（Machine）、人與人以及機器與機器之間的相互交流和信息傳遞。隨著技術的發展，“M2M”的框架逐漸擴大，不再局限于物聯網本身，而是為更多技術的應用提供平臺。物聯網中的“物”指代構成條件，否則不能納入物聯網范圍，包含數據傳輸通路、實現存儲功能、中央處理器、操作系統、實現特定功能的應用程序、依托于物聯網的通信協議、在世界網絡中擁有能夠被識別的唯一編號。上述7項原則缺一不可。

現代物聯網建立在計算機互聯網的基礎上，運用射頻識別技術（RFID）、無線數據通信技術等，構成了覆蓋“萬事萬物”的“大物聯網”框架。其中，所有物品可以實現自主交流，無需人工介入。其本質在于運用RFID技術，在計算機互聯網的運轉體系下，實現物品的自動識別與信息的互聯、共享[1]。

區塊鏈技術是一種集分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制以及加密算法于一身的新型應用模式，沒有脫離于計算機技術的框架。基于射頻識別技術，能夠使物品（如區塊鏈的初始應用—比特幣）具備“專屬編號”，賦予其“開口說話”的能力，故而不會出現混淆。

人工智能可以被籠統地理解為通過程序植入，使電腦具備部分“人腦”的思維能力，從而在更高的效率下，完成一系列既定工作。基于此，區塊鏈技術和人工智能技術在物聯網體系架構下，必將進一步改變人類生活。

2 基于物聯網體系架構下的區塊鏈技術應用分析

2.1 區塊鏈技術的特性分析

如上文所述，區塊鏈技術最早產生并應用于比特幣交易體系，通過在計算機底層植入具備點對點傳輸和共識機制等功能的控制程序，能夠極大地提升比特幣交易過程的安全性。時至今日，以數據層、網絡層以及共識層等6大層面為代表的區塊鏈技術已經得到了全面提升，特別是在保護數據庫中信息安全方面，無論是鏈式結構還是區塊結構，不僅能夠從根源上降低信息“被改動”或“完全失竊”現象出現的頻率，還能對新區塊的產生過程進行不間斷檢測。在物聯網體系架構下，區塊結構被設置成一種以網絡形式為主的全新節點。發生虛擬貨幣交易時，一切數據均可以被視為程序的“表現結構”。通常情況下，區塊之間的構成結構是相同的，均可以分為頭和軀體兩個部分，分別負責儲存數據庫中的所有信息，以及對一段時間內的變動（交易）信息進行整理。

區塊鏈的另外兩項核心技術為非對稱加密和分布式結構。其中非對稱加密針對公鑰、私鑰進行加密操作時，若要找到“突破口”，應該使用“頭痛醫腳”的方式，而并非“直來直往”的對稱式加密設計。一般來說，公鑰的復雜程度較高，需要經過多層函數（固定）加密計算后方可獲得，而私鑰則為隨機產生，在二者的共同作用下，區塊鏈信息存儲的安全性極強。在分布式結構下，數據的存儲選擇更加多樣化，無論是當前設備還是計算機網絡數據庫，均可以成為目標存儲區。此外，基于物聯網體系結構下，任何網絡節點均具備獨立的信息處理能力，因此能夠實現局部或全局的應用運算[2]。

2.2 以區塊鏈為核心的物聯網安全問題應對方式

2.2.1 存在的安全問題分析

在物聯網體系架構下，區塊鏈技術的發展方向在于全面系統地解決網絡時代引發的安全問題，比如令人民群眾深惡痛絕的信息泄露現象。由于智能手機的普及，各類應用軟件層出不窮。在注冊、登陸、使用的過程中，手機號、身份證號，甚至是身份證照片等均毫無秘密可言。而背后的運營商為了降低成本，并沒有設置完善的安全管理體系，諸多信息過于隨便地存儲于常規數據庫中。一些不法分子只需付出少量的金錢，即可肆意獲取，隨之而來的短信、電話“轟炸”令人們頭痛不已。

2.2.2 應用區塊鏈為核心的物聯網解決安全問題意義

在區塊鏈技術得到廣泛應用后，第三方人工直接干預的機會大幅度降低，只需留下少量的監管人員，既可以提升數據信息的安全性，又能夠減少“中間商賺差價”的環節，從而起到平穩物價的作用。其具體表現為以下3個方面。

（1）可以極大程度地保障物聯網運行經濟安全。互聯網金融的快速發展，將區塊鏈技術融合在互聯網經濟發展中，有利于促進互聯網金融行業的發展，結合區塊鏈的自身應用優勢，將其可以應用在互聯網金融產業鏈中的多個環節。例如，通過物聯網的貨運技術應用中，可以反作用于互聯網金融的發展，互聯網金融可以針對貨運過程中的事故提供金融保險，并且通過逐漸完善區塊鏈網絡平臺管理，有利于提升貨運金融的工作效率，通過貨運技術和互聯網金融相結合，可以將信息進行集中化管理，有效地為互聯網金融交易創造安全的信息環境，并且在進行個人用戶的閑置資源分享時，還能進一步地提升客戶信息的保密程度[3]。

（2）通過應用區塊鏈為核心的物聯網解決安全問題，可以維護物聯網環境起到減少中介差價的問題。隨著我國的通信技術不斷發展，快速穩定的通信環境為人們的生活與工作提供了更好的信息交流環境，隨著5G通信時代的來臨，在通信領域融合物聯網技術，可以增加通信行業的工作便利性，但其中存在一定的風險問題，需要相關工作人員進一步研究解決，通過使用區塊鏈技術，能有效地解決通信技術面臨的信息詐騙、使用者信息泄露等問題，并且可以通過減少第三方干預，逐漸減少中介平臺，從而保障使用者的各項信息資料的安全性能[4]。

（3）區塊鏈技術還可以應用在公共服務安全保障環節。例如，在建設智能醫療設備中，使用該項技術可以制作測量使用者健康狀態的手環，使用者佩戴手環即可檢測自身的心率與血壓等數值，通過線上云醫療將其發送給醫生，可以提升診治的方便性和及時性。還可以將其應用在公共交通領域，通過區域鏈技中的加密技術，進行整體性的交通情況監管，在進行交通指揮工作時，能減少出現指揮錯誤和大型交通擁堵等情況[5,6]。

3 基于物聯網體系架構下的人工智能技術應用分析

3.1 基于物聯網體系架構的人工智能技術特點分析

人工智能并非憑空出現，而是在技術累積到一定數量，各類功能得到充分整合之后，自然而然地形成。比如與柯潔（世界圍棋冠軍）對戰的阿爾法狗，即為人工智能的產物。由于圍棋領域排兵布陣的套路有限，故而將之制作成程序并植入控制芯片之后，憑借電子計算機遠超人類大腦的計算速度，縱使柯潔的水平已經達到人類巔峰，依然無法逃脫步步算計均陷落彀中的命運。在物聯網體系架構下，人工智能技術的普遍化應用雖然無法達到阿爾法狗的水平，但能夠實現網絡部署、處理數據的專家系統是必須存在的。阿爾法狗的這種人工智能技術即可以看做應用專家系統和智能控制相融合的產物，專家系統即存儲了一定的知識與經驗，可以進行網絡部署的智能系統。通過將物聯網技術與人工智能技術相結合，可以對物聯網產生的工作數據進行更加智能化的數據處理，通過智能化的技術水平提升，可以有效提升智能終端在應用中的服務質量和提供個性化服務，增強了物聯網系統獲取信息和整理信息的能力。另外，在物聯網運行應用中離不開智能控制，其工作中最主要的環節就是控制工作環節，實現物聯網的智能化控制有利于提升物聯網技術以及應用覆蓋范圍，并且通過智能控制有利于滿足用戶的多樣化需求，提升物聯網的應用價值。在終端設備完成安裝智能控制后，設備可以根據接收到的指令完成相應的指令操作，在一些工作強度大以及較為危險的工作崗位，可以使用智能控制提升工作效率以及工作安全性。而在此基礎上，在廣大用戶的生活與工作中人工智能結合網絡智能控制可提供更加人性化、便利化的服務。隨著服務質量的不斷提升，用戶數量增長將會成為必然趨勢，屆時在更多反饋數據的支撐下，不僅人工智能技術，甚至物聯網體系架構也會得到進一步的發展[7,8]。

3.2 物聯網與人工智能技術的綜合運用探討

在阿爾法狗的事例之前，人們對于人工智能的認知水平過于集中在具備人類大腦思維能力方面。但在物聯網體系架構下，人工智能的應用卻并不復雜。比如智能家居系統中，控制芯片內植入的程序相對簡單，只需處理好信號監測、接受、反饋、處理即可。以電熱水壺燒水過程為例，物聯網中存在監控溫度系數的傳感器和控制器，當溫度超過預設的臨界值之后，傳感器將會發出預警信號，控制器在一定時間內迅速接受，并判斷該信號的真實性后，做出對應的處理—切斷電源。在稍顯復雜的智能語音傳感命令系統中，植入核心控制模塊的功能更加多樣化。首先，在設置階段，控制系統需要提前錄入主人的聲音，否則容易引發安全問題。其次，系統中的功能性包含語音接收計算、備忘錄提示、鬧鐘設置等。最后，在具體應用時，無需在手機等智能設備上操作，直接通過說話的方式發布命令即可。例如，物聯網技術可以結合人工智能技術通過對語義的理解，將其應用在百度搜索功能中，通過在音樂、地圖導航等應用，提升了人工智能的服務質量。由此可見，人工智能的構造原理本質上并不復雜，在物聯網體系架構下，必將廣泛應用于人類生活、工作[9,10]。

4 結 論

區塊鏈技術雖然起源于比特幣底層技術，但核心是一個去中心化的數據庫，人工智能是指通過普通計算機程度來呈現人類智慧的技術。在物聯網體系架構下，此兩種技術必將打破現有應用范圍，為人類生活、工作帶來更大的便利性。然而，科學技術自誕生之日起即具備雙刃劍的屬性，無論是物聯網、區塊鏈還是人工智能，在發展過程中不能觸碰人倫道德底線，否則好事將會變為壞事。