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物聯網的基礎性技術范文1
關鍵詞:顛覆性技術;創新;移動互聯;機器人;人工智能
基金項目:“江蘇省社科應用研究精品工程”課題;項目名稱:顛覆性技術的識別及培育發展研究;項目編號:16SYB-023。
歷史上,每次科技革命時期,都是顛覆性技術出現的高峰期??萍几锩鼧嫵闪税l掘和發展顛覆性技術的難得歷史機遇。目前,科W已經沉寂了60余年,第三次技術革命發生距今接近80年,科技知識體系積累的內在矛盾已經凸顯,迫切需要新的重大突破。在物質科學、量子信息科學、生命科學、宇宙科學等基礎科學領域,一些重要的科學問題和關鍵技術發生革命性突破的先兆日益顯現;科技發展跨學科趨勢愈益明顯,新學科、新知識、新思想的出現更多體現為學科交叉融合的方式,許多重大創新出現在學科交叉領域。當今世界已處在新一輪科技革命的前夜,顛覆性技術大量涌現的時期即將到來。
一、顛覆性技術的概念
顛覆性技術概念最早出自美國哈弗商學院克萊頓?克里斯滕森教授1995年出版的《顛覆性技術的機遇浪潮》。他認為,顛覆性技術是指這樣一類技術:它們往往從低端或邊緣市場切入,以簡單、方便、便宜為初始階段特征,隨著性能與功能的不斷改進與完善,最終取代已有技術,開辟出新市場,形成新的價值體系。德國弗郎恩霍夫協會認為:顛覆性技術就是指能夠“改變已有規則”的技術,即那些與現有技術相比,在性能或功能上有重大突破,其未來發展將逐步取代已有技術,進而改變作戰模式或作戰規則的技術。
綜上所述,顛覆性技術是一種另辟蹊徑、會對已有傳統或主流技術途徑產生顛覆性效果的技術,可能是完全創新的新技術,也可能是基于現有技術的跨學科、跨領域的創新型應用。顛覆性技術具有四個特點:技術發展速度快、產生潛在影響范圍廣、可創造經濟價值高、帶來顛覆性影響大。與漸進性技術相比,顛覆性技術在形態上更具有超越性和突變性,在效能上更具備革命性和破壞性。
二、我國顛覆性創新的領域選擇
(一)“十三五”國家科技創新規劃:15個領域
《“十三五”國家科技創新規劃》中明確提出要發展引領產業變革的顛覆性技術:加強產業變革趨勢和重大技術的預警,加強對顛覆性技術替代傳統產業拐點的預判,及時布局新興產業前沿技術研發,在信息、制造、生物、新材料、能源等領域,特別是交叉融合的方向,加快部署一批具有重大影響、能夠改變或部分改變科技、經濟、社會、生態格局的顛覆性技術研究,在新一輪產業變革中贏得競爭優勢。重點開發移動互聯、量子信息、人工智能等技術,推動增材制造、智能機器人、無人駕駛汽車等技術的發展,重視基因編輯、干細胞、合成生物、再生醫學等技術對生命科學、生物育種、工業生物領域的深刻影響,開發氫能、燃料電池等新一代能源技術,發揮納米技術、智能技術、石墨烯等對新材料產業發展的引領作用。
(二)國家科技重大專項:16個領域
《國家中長期科學技術發展規劃綱要(2006-2020 年)》確定了核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件,極大規模集成電路制造技術及成套工藝,新一代寬帶無線移動通信,高檔數控機床與基礎制造技術,大型油氣田及煤層氣開發,大型先進壓水堆及高溫氣冷堆核電站,水體污染控制與治理,轉基因生物新品種培育,重大新藥創制,艾滋病和病毒性肝炎等重大傳染病防治,大型飛機,高分辨率對地觀測系統,載人航天與探月工程等16個重大專項,涉及信息、生物等戰略產業領域,能源資源環境和人民健康等重大緊迫問題,以及軍民兩用技術和國防技術。
(三)中國科技發展戰略研究院:20項關鍵技術
2016年,中國科學技術發展戰略研究院科技預測與評價研究所對關系到我國經濟建設、生態建設、國防建設、民生改善乃至綜合國力提升具有決定性、基礎性的核心技術,按照科學(屬于國際競爭激烈的前沿或核心技術)、顛覆性(有望取代主流技術、替代主導產業的技術)、重大(有望替代1-2個主導產品,或顛覆1個以上行業的技術)、可行(經過10年努力能夠取得自主知識產權,并有望商業化的技術)四個原則,進行了預測和遴選,遴選出未來能夠改變或部分改變科技、經濟、生態、軍事現狀與格局的20項關鍵技術。
(四)中國科協創新戰略研究院:7大領域
中國科協創新戰略研究院在的《我國應對顛覆性技術創新需要重點布局的領域》中,認為未來十年世界范圍內可能出現的顛覆性創新集中在9大領域:先進計算技術與人工智能、納米技術與材料科學、基因與精準醫療、能源開發與存儲、航空航天與地外生命探測、網絡與大數據、智能汽車與智慧交通、綠色制造與先進制造、教育技術與知識自動化。
從我國各機構評選的技術來看,出現頻率最高的五大技術領域是移動互聯、機器人、3D 打印、人工智能、納米技術,這五大技術領域將是我國未來顛覆性技術創新的主要方向。
三、我國顛覆性領域的技術創新方向
(一)移動互聯領域
大力支持移動互聯網軟件開發,突破系統軟件、人機交互、應用開發、虛擬化等熱點技術與新興技術。加快推進移動互聯網的云計算和大數據應用,重點突破數據挖掘、海量數據處理、計費、訪問控制等平臺關鍵核心技術。支持開展未來網絡重大基礎設施(CENI)項目的關鍵技術研究,加強相關領域產品研發和產業孵化,大力推廣基于下一代廣播電視網的創新業務及相關應用。充分發揮移動互聯網對生產領域的帶動作用,在工程機械、汽車、食品、電子信息、物流等行業形成領先的服務產品。深化移動互聯網在生活領域的引領作用,大力推廣面向餐飲、休閑娛樂、購物、旅游等的移動互聯網應用,重點發展移動支付、移動娛樂、移動閱讀、移動資訊、移動搜索、移動位置服務等。鼓勵移動互聯網應用創新,重點發展車載數據與資訊、智能交通、基于北斗等多制式智能交通導航、遠程測試診斷、在線節能監管、道路救援、食品安全溯源與安防等移動信息服務。
(二)機器人領域
重點研究智能機器人機構設計、制造工藝、智能控制和人機交互等共性技術,攻克機器人優化建模、精準感知、多機器人協調等核心技術。(1)伺服電機方面:重點發展根據機器人的高速,重載,高精度等應用要求,增加驅動器和電機的瞬時過載能力,增加驅動器的動態響應能力,驅動增加相應的自定義算法接口單元,且采用通用的高速通訊總線作為通訊接口,摒棄原先的模擬量和脈沖方式,進一步提高控制品質。(2)減速器方面:重點發展高強度耐磨材料技g、加工工藝優化技術、高速技術、高精度裝配技術、可靠性及壽命檢測技術以及新型傳動機理的探索,發展適合機器人應用的高效率、低重量、長期免維護的系列化減速器。(3)控制器方面:重點研究開放式,模塊化控制系統,開發適用于機器人控制的通用軟件包;提高機器人控制器的智能化和網絡化水平,開發具有多傳感器信息融合能力的控制器。
(三)3D打印領域
圍繞3D打印重點方向,突破一批原創性技術。(1)材料方面:針對金屬3D打印專用材料,優化粉末大小、形狀和化學性質等材料特性,開發滿足3D打印發展需要的金屬材料;針對非金屬3D打印專用材料,提高現有材料在耐高溫、高強度等方面的性能,降低材料成本。(2)工藝方面:解決金屬構件成形中高效、熱應力控制及變形開裂預防、組織性能調控,以及非金屬材料成形技術中溫度場控制、變形控制、材料組份控制等工藝難題。(3)裝備及核心器件方面:加強3D打印專用材料、工藝技術與裝備的結合,不斷提高金屬材料3D打印裝備的效率、精度、可靠性,以及非金屬材料3D打印裝備的高工況溫度和工藝穩定性,提升個人桌面機的易用性、可靠性;重點研制與3D打印裝備配套的嵌入式軟件系統及核心器件,提升裝備軟、硬件協同能力。
(四)人工智能領域
進行人工智能前沿技術布局,推動核心技術產業化,重點突破人工智能基礎理論(包括深度學習、類腦智能等)、人工智能共性技術(包括人工智能領域的芯片、傳感器、操作系統、存儲系統、高端服務器、關鍵網絡設備、網絡安全技術設備、中間件等基礎軟硬件技術)、人工智能應用技術(包括基于人工智能的計算機視聽覺、生物特征識別、復雜環境識別、新型人機交互、自然語言理解、機器翻譯、智能決策控制、網絡安全技術等)。加快人工智能基礎資源公共服務平臺建設,包括滿足深度學習計算需求的新型計算集群共享平臺、云端智能分析處理平臺、算法與技術開放平臺、智能系統安全情報共享平臺等,為人工智能創新創業提供相關研發工具、檢驗評測、安全、標準、知識產權、創業咨詢等專業化服務。加快人工智能技術的產業化進程,推動人工智能在家居、汽車、無人系統、安防、制造、教育、環境、交通、商業、健康醫療、網絡安全、社會治理等重要領域開展試點。
(五)納米技術領域
加強納米技術研究,重點突破納米材料及制品的制備與應用關鍵技術,積極開發納米粉體、納米碳管、富勒烯等材料,大力推進納米材料在電子信息、生物醫藥、新能源和節能環保等領域的廣泛應用。針對信息、能源、環保、生物醫學等領域的迫切需求,開發納米結構加工與制造的新方法、納米器件集成與系統的設計、制備技術。重點研究新型納米電子、光電器件、傳感器件,大力發展納米晶太陽能電池、新型薄膜太陽能電池、有機太陽能電池、熱電電池、超級電容器等技術,著力突破室內空氣污染物、工業源有毒有害氣體、動力機械尾氣的納米凈化材料及催化凈化技術,切實攻克納米顆粒與生物活性物質的組裝方法。促進納米綠色印刷制版、高密度存儲器、新型顯示、高效能源轉化、氣體凈化、疾病快速診斷等納米材料與技術的規?;瘧?,搶占未來納米材料發展的制高點。
參考文獻
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物聯網的基礎性技術范文2
關鍵詞:RFID技術 教學設計 物聯網應用技術專業 高職院校
中圖分類號:F240
文獻標識碼:A
文章編號:1004-4914(2017)02-243-02
一、引言
高職物聯網應用技術專業的設置與發展已有六年多,全國開設的高職院校已超過百所,縱觀各院校的課程體系來看,幾乎所有設立該專業的學校都開設了有關無線射頻識別技術方面的課程,雖然開設課程的名稱各有不同,但其出發點是一致的,那就是都作為專業核心課程來開設。無線射頻識別技術簡稱RFID技術,是物聯網技術的主要關鍵技術之一,其應用面十分廣泛,從個人身份證、交通卡到高速公路收費的ETC系統,這些應用十分貼近我們的日常生活,因此也相對容易讓學生對其課程的學習感興趣,但是RFID技術涉及的知識面比較寬泛,而且有相當的深度,這對本課程的教學工作帶來了一定的難度,如何開展好該課程的教學設計成為任課教師的關鍵問題,筆者結合幾年來的教學實踐,從課程定位、教學內容、教學方法等多方面進行了梳理,起到一個拋磚引玉的作用。
二、課程定位和重要性
(一)課程定位
物聯網應用技術專業是一新興的專業,物聯網技術也是起步晚發展快的一綜合性技術,雖然專業建設經過近六年多來的探索與實踐,Y累了一定的經驗,取得了較好的成效,但就從現在情況看,各高職院校物聯網專業建設差別較大,一是專業方向上的差別,二是課程體系上的差別,三是實訓實驗方面的差別。這些直接導致對RFID技術課程設置的定位考量,雖然大家不約而同是把RFID技術課程設定為專業核心課,但實際上的真實地位是相差甚遠的。如濰坊職業學院的物聯網專業,設定RFID技術應用作為專業的側重方向,而紹興職業技術學院把專業方向設定為物聯網系統集成,那么勢必在課程內容、課時數和實訓實驗水平上都會有很大的不同。RFID技術本身以無線電技術為基礎,涉及電子技術、軟件技術、計算機和嵌入式開發技術等,在課程邏輯關系上務必要做到以這些相關課程學習為前提與基礎,也為后續的系統性應用做好技術準備。
(二)課程重要性
物聯網產業目前是一新興的產業,它涉及多學科多專業,在眾多行業領域得以大規模地應用,作為物聯網核心技術的無線射頻識別技術的應用發展十分迅速,據不完全統計,國內有關RFID技術產業鏈的年產值已達數百億元,相關RFID技術的工作崗位眾多,從技術研發、產品研制、行業應用開發到設備的安裝調試、工程項目實施與管理、技術推廣等,無不呈現出技能型人才的身影。通過在物聯網專業中設置相關RFID技術與應用類課程學習,讓學生掌握RFID技術的基本概念、系統結構、技術標準和行業應用等多方面內容,以適應RFID產業的的快速發展。
三、教學內容、方法與考核
(一)教學內容組織
專業人才培養目標要通過課程的表現形式來實現,而課程內容更是課程的內在要素,課程有靜態和動態二方面內涵,課程內容是靜態的基礎的,只有選取好RFID技術課程的相關內容才能滿足物聯網人才已定的人才培養要求。RFID技術涉及多方面知識,知識量大,范圍廣而深,那么如何界定好廣度和深度是一個值得十分重視的問題,以就業為導向培養技術技能型人才為目標的要求看,就要把握好理論、應用和技能實訓之間的比例,從課程實際出發,應適當加強理論知識的學習,才能更好地配合技能實訓以達到知識與技能的內化吸收。目前,相關高職RFID技術課程的教材已出版不少,可以說五花八門,但真正屬于精品的教材很難找到,從看到的眾多教材中不難發現,不少的以所謂項目化組織形式出現,這些項目化教學的最大特點以項目體驗的形式居多,但是RFID技術實際上是技術含量很高的技術,光通過這些項目化體驗教學很難做到對RFID技術基本理論和應用知識的掌握,要么內容涉及很少,要么基礎知識完全浮在表面,這些都很難滿足RFID技術應用實際工作崗位的要求。針對物聯網專業的特點,筆者認為課程內容至少應包括:RFID相關的無線電技術基礎,RFID技術標準,RFID系統構成與工作原理,RFID關鍵技術,EPC系統及相關應用、RFID行業應用等方面內容。
(二)教學方法與考核
確定好課程教學內容后,采用何種教學方法與手段來提高課堂教學質量將是起決定性的因素。目前,課堂教學的方式、方法和手段眾多,如項目化教學、任務驅動、教學做一體化、情景化教學、反轉課堂等等,真是層出不窮,但是針對無線射頻識別技術相關課程來說,由于其理論性強、知識面廣、技術難度較大的特點,不見得都適用。傳統的教學方式有其長久實踐的優勢,比較適合理論性較強的課程,教學信息化是當前國家要求推廣的,特別是利用互聯網的平臺優勢,為課堂教學擔供了資源便利。高職學生總的來說,學習基礎較差,主動性不夠,缺少自我學習的能力,面對理論性要求較高的課程,往往有很大的恐懼心理,因此,在教學過程中多采用貼近學生生活中的案例,以師生互動的形式來引導學生對眾多RFID技術概念的認知與理解,讓學生知道這些技術的應用就在身邊,容易提高學生對所學知識的興趣。互聯網平臺對于高職學生具有天然的親近感,發揮好互聯網平臺資源優勢的特點,以課堂作業形式讓學生查閱網絡資源來補充所學內容,這樣統一了學生的上網愛好和知識學習,只要加強管理可以達到較好的效果。
課程考核是對課堂教學工作的檢查與評價。高職無線射頻識別技術相關課程是一偏重理論與應用的課程,依據學生的實際情況一般可采用過程性與終結性相結合的方式,過程性考核主要由課堂作業、課后作業、到課情況、上課紀律等方面組成。課程考試可采用理論知識加技能實操相結合。
四、實驗與實訓
實驗與實訓在無線射頻識別技術相關課程中顯得特別重要,這里特別強調了實驗環節,主要由于課程的性質所決定的,對于有些理論性的知識需要有一定的實驗來驗證,以便讓學生對所學知識通過自身實驗過程得以確認來促進知識內化,當然對于高職學生重點是在RFID技術應用實訓上。目前的無線射頻識別技術實驗實訓設備一般有三大類:技術開發型、技術應用體驗型和系統應用型。作為一個完整鏈條的實訓條件建設當然包括三類型設備最好。實驗實訓的開設也要從實際出發,特別是與課程體系前置課程相關,由于高職學制相對較短,前置課程的開設會有好大局限性,另外學生的學習基礎直接影響實驗實訓效果。筆者認為可以開設基礎性實訓、RFID原理實訓和RFID系統行業應用實訓?;A性實訓:無線電技術相關驗證、RFID產品認知、技術標準的理解等;RFID原理實訓:基本RFID系統組成、電子標簽識讀與寫入、防碰撞與定位應用體驗等;RFID系統行業應用實訓:可選取某一實際行業上的應用案例,如農產品安全溯源系統。其中RFID系統行業應用實訓具有全局性的意義,可以強化學生對知識的理解和內化,可以作為重要實訓。
RFID技術在智能農業中的應用如火如荼,典型的就是農業食品溯源系統。將農產品種(養)植、運輸、加工和流通的信息相關聯,形成完整的信息追溯鏈來確保農產品的安全性。整個系統涉及到溯源標識技術、監裝技術、物流監控技術和數據采集與查詢技術。溯源系統以RFID、條碼技術的應用為基礎,基本涵蓋了物聯網應用技術專業所學的大部分專業知識,通過溯源系統的實訓體驗把原本分散的技術串聯起來,強化了學生對RFID技術應用。實訓的主要內容有網絡環境的搭建、服務器安裝與調試、電子標簽制作與識讀、數據庫管理與應用、PDA安裝與調試和APP應用開發等。
參考文獻:
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[2] 張新.物聯網應用技術實訓教學探索與實踐[J].中國市場,2016(1)
(作者單位:紹興職業技術學院 浙江紹興 312000)
物聯網的基礎性技術范文3
關鍵詞:物聯網;產業;協同創新;公共政策
物聯網作為繼計算機、互聯網后的新一代信息技術革命,一出現就受到很大的關注,世界各發達國家均把發展物聯網產業作為國家級的戰略。中國政府同樣意識到物聯網產業的前景,把物聯網上升到了國家戰略的高度,在國務院印發的《“十二五”國家自主創新能力建設規劃》中,物聯網被納入國家級戰略性新興產業。但是從世界范圍內來看,我國物聯網產業整體還處于起步階段,在關鍵核心技術,商業模式、產業規模、市場應用等方面還不成熟。2013年2月17日,國務院了《關于推進物聯網有序健康發展的指導意見》,提出到2015年要推進物聯網協同創新達到較高水平。健全和完善我國物聯網發展協同創新的公共政策體系,對構建科技資源共享與配置方式的地方政府公共政策,建立地方投入和支持的長效機制有著重要的現實意義。
1物聯網協同創新以及公共政策的含義
1.1物聯網協同創新的含義
物聯網協同創新是指物聯網利益鏈上的主體,包括企業、政府、高校、科研機構及中介服務機構等,為解決物聯網發展過程中的關鍵問題,進行優質資源要素的全面共享和創新要素的深度融合,構建協同創新的新模式和新機制。[1]
1.2公共政策的含義
公共政策是指政府為了達到一定目標,合法制定的法律法規、條例、計劃規劃、策略等需遵循的措施和依據。政府作為公共政策的核心主體,賦予了公共政策的權威性,也是政府將公共政策納入到合法化的范疇之內,關于公共政策概念的各種討論,體現了公共政策的一個本質特征,即公共政策具有權威性和合法性的特征。[2]
2物聯網發展協作創新公共政策的必要性
物聯網協同創新過程中,政府的主要工作就是通過制定公共政策來引導,其目的一方面是為了營造良好的政策環境,加大政策宣傳,建立健全物聯網協同創新的人才政策、財稅政策、產業化政策、科技成果轉化政策,服務性政策等,為促進人員、知識、設備、成果等資源共享和合理配置提供了服務和政策保障。另一方面是通過政策來促進互聯網的深度協同創新,在關鍵核心技術、產業化規模、重大示范工程、科技成果轉化率等方面早日趕超國際先進水平。要建立我國物聯網發展的協同創新體系,不能僅依靠企業、高校和科研機構,必須有政府公共政策的支持為立足點。
3我國物聯網協同創新公共政策總述
目前,我國物聯網發展已取得的成就很大一部分要歸功于政府的重視,政府一直將協同創新作為物聯網發展的關鍵,采取了一系列公共政策推進物聯網發展的協同創新。我國制定的促進協同創新的公共政策有《物聯網“十二五”發展規劃》《科技成果轉化風險補償專項資金暫行管理辦法》《高層次創業創新人才引進計劃實施辦法》《物聯網產業發展規劃綱要(2009~2012年)》《科技成果轉化專項資金管理辦法(試行)》等。省級以下的地市層面制定的公共政策有(以江蘇為例)《無錫市物聯網產業發展規劃綱要(2010~2015年)》《南通市促進高新技術成果轉化和產業化的若干規定》《南京市“十二五”智慧城市發展規劃》《蘇州市科委加強科技成果鑒定管理暫行辦法》等,[3]這些政策從人才政策、科技成果轉化政策、產業化政策、財稅優惠政策等方面共同構成了協同創新的公共政策體系。
4我國物聯網協同創新發展的公共政策不足之處
4.1人才政策有待完善
高校、科研機構、企業等創新主體之間的人員溝通可以實現知識共享,是促進物聯網的協同創重要途徑。我國物聯網人才政策在人才培養、人才引進、人才保障機制方面均有相關政策,但過分依賴高?;蚱髽I自主培養人才,這使得在政府層面上忽視了高校、科研機構、企業的協同的人才政策。具體問題體現在,現有政策對高校教師的選聘方面只重視有研究成果、學歷在博士以上的教授級人員,而對有著豐富科研前線工作經驗的人才視而不見。這些都不利于高校、科研機構與企業之間的人員培養、人員流動、知識共享。
4.2缺乏有針對性財稅制度
物聯網作為具有巨大發展潛力的高新技術產業,國家高度重視其發展,政府在物聯網的財政、稅收方面的投入逐年遞增,資助的方式也呈現出各種形式。但是針對物聯網協同創新的財政、稅收支持政策還很匱乏?,F有的政策體系并不是為著物聯網協同創新而制定的,雖然在已有的高新技術、物聯網相關政策中體現著對物聯網協同創新的支持,但是畢竟缺少專門的政策,這也導致了大量的物聯網協同創新項目較難得到政府扶持。
4.3服務性政策還需要完善
隨著物聯網協同創新發展的不斷深入,創新主體中的服務性組織(包括中介服務機構,物聯網行業協會、物聯網產業聯盟,公共信息技術平臺等)也在不斷的完善以促進高校、企業、科研機構之間的交流,因此用于監督規范這些服務性組織的政策逐漸被制定出來。但對于這些服務性組織的性質、地位、作用等方面,我國目前也都缺乏明確的政策法律的規定,[4]這些都不利于物聯網協同創新的發展,服務性政策亟需完善。
4.4缺乏產業化政策
物聯網產業潛力巨大,但是產業規模仍然很小,盡管相關產業參與物聯網協同創新發展的熱情高漲,也取得了較快的發展,不可否認的是,技術和應用的發展水平目前還處在初級階段。物聯網并未形成較為完善的商業模式,沒有形成規?;募郛a業鏈。這不僅僅是技術問題,還涉及規劃、管理、協調、合作等方方面面的問題,急需國家層面的相應配套政策。[5]
5我國物聯網協同創新發展的公共政策建議
物聯網協同創新系統復雜多變,協同創新的參與主體多,協同創新模式多樣化。完善和健全我國物聯網發展協同創新公共政策體系,對構建科技資源共享與配置方式的地方政府公共政策,建立地方投入和支持的長效機制有著重要的現實意義,本文提出以下公共政策建議。
5.1完善物聯網協同創新人才政策
政府對物聯網人才的引進、激勵穩定的相關條款已經出現在較多的政策法規中,為人才充分施展才能營造了的良好環境。但物聯網協同創新少不了高校、科研機構、企業等創新主體之間的合作,人才的流動就不可避免,充分發揮人才在物聯網協同創新中的核心地位,鼓勵人才在物聯網協同創新項目的各主體間的必要流動。首先,政府制定人才流動的激勵、優惠政策。規定高校、研究機構中參與物聯網科研的教師等研究人員必須定期到企業中學習,同時企業一線科技工作者進入高校、科研機構培訓,提高企業的創新技術水平,促進高校、科研機構、企業之間的人才流通和知識分享。其次,政府部門建設物聯網人才流動保障措施,對于人才流動的檔案、薪資、職位等級等權益制定出明確的政策條款,檔案的調動遵循優先處理、自動處理原則,在部門調動的人才到崗前完成檔案的調動工作且不需要被調動人員親自辦理。薪資、職位等與人才利益相關,政府保障其至少和流動前相同,對于響應政府號召而進行人才流動的人員,給予薪資上調,職位提高等獎勵措施。
5.2健全科學技術轉化政策
首先,科學技術成果轉化相關政策的制定過程中要遵循利益引導原則,物聯網發展協同創新的主體不同,其追求的目標呈現出差異性,企業注重的是經濟利益最大化,而高校和科研機構追求的則是保持科學技術成果的前沿性和創新性。國家應針對不同創新主體之間的需求制定合理的科學技術轉化政策,促進科學技術的轉化率的提高。具體政策內容建議包括:一是在創造主體的利益驅動機制中融入市場標準;二是對創造主體的利益驅動不應僅限于直接的物質激勵,還應包含精神激勵,即在科研評價和人才評價標準中體現科技成果轉化的價值。[6]
5.3豐富財政投入方式,建立風險投資機制
首先,我國對于物聯網小企業的協同創新項目支持力度較小,建議政府制定針對物聯網小中企業的協同創新項目專項資金,初期可用無償資助的形式,中央財政、地方財政共同籌措。使得想進行創新的中小型物聯網企業擁有較為充分的資金來進行技術創新并且吸引科研機構加入,增強綜合實力從而提升我國物聯網整個行業的實力,促進物聯網的產業化集聚。物聯網的協同創新是存在風險的,創新主體對于合作的風險有著各自的顧慮,政府應制定相關政策幫助物聯網創新主體降低這種風險以消除顧慮。建議政府財政撥款作為物聯網協同創新風投資金。建立專業監督評估部門,為市場前景好、具有產業化可能的協同創新項目提供資金。
5.4完善產業化政策
政府部門引導,建立專門從事物聯網研發和推廣的產業園區,引導相關企業積極參與,整合多方優勢資源,開展基礎性和共性技術研發,推進技術產業化以及重大試點示范項目的實施,支撐物聯網產業的發展。一是優化高新技術產業化環境,制定支持國家物聯網產業化基地建設的優惠政策,例如土地、資金支持等,在促進物聯網企業發展的同時帶動周邊企業發展,形成區域性的物聯網協同創新產業鏈。二是制定相關政策措施,支持產業內有產業化前景的關鍵的、基礎性的技術創新及推廣,提高物聯網相關產品的應用范圍,創造實現重大科技突破、重大示范工程的機會,促進物聯網產業的協同創新。
5.5完善物聯網協同創新的評價機制
為避免物聯網協同創新項目的主體為了得到政府資助而作假,政府應制定相關監督評價政策抵制這種現象。第一就是建立協同創新專家評估體系,在項目的各個時期都有專家進行專業的評估,針對物聯網協同創新成果的市場前景和產業化可能性,評價物聯網協同創新是否可行。第二,建立協同創新協調制度,解決創新主體合作之間可能存在的矛盾,增強協同創新的內部一致性。
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[5]董愛軍,何詩,易明.物聯網產業化發展現狀與框架體系初探[J].科技進步與對策,2011,28(14):61-65.
物聯網的基礎性技術范文4
由于互聯網的發展產生了大量的數據,對這些數據應用計算機技術、數學模型、統計分析等進行處理,就有可能成為有價值的、可銷售的數據產品,這種基于數字技術下的創新性信息使用方法,提高了決策者的決策效率及可信度,能夠引起整個服務業和制造業本質性的改變。因此大數據蘊含著極高的經濟和商業價值。對于大數據的概念,企業和學術界目前尚未形成統一的定義。研究機構Gartner將大數據定義為需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發現力和流程優化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產。美國國家科學基金會(NSF)將大數據定義為“由科學儀器、傳感設備、互聯網交易、電子郵件、音視頻軟件、網站點擊流等多種數據源生成的大規模、多元化、復雜的、長期的分布式數據集”。麥肯錫認為大數據是指無法在一定時間內用傳統數據庫軟件工具對其內容進行采集、存儲、管理和分析的數據集合。當前對于大數據的特點主要存在兩種觀點:Dumbill采用IBM公司的觀點,認為大數據具有“3V”特點,即數據量大(Volume)、數據類型復雜(Variety)、產生速度快(Velocity)。還有部分學者認為大數據具備“4V”特點,在3V的基礎上增加了價值性(Value)。
(1)數據量大(Volume):目前數據的計量單位用太字節、澤字節和堯字節計算。IDC《數字宇宙膨脹:到2020年全球信息增長預測》顯示,數字信息每年按照幾何級數態勢遞增,到2020年數字量將達到40ZB。
(2)數據類型復雜(Varie-ty):相對于傳統的便于存儲的結構化數據,大數據下非結構化數據越來越多,比如網絡瀏覽軌跡、視頻、音頻、圖片、地理位置信息等。數據類型的多樣性對數據的處理能力提出了更高的要求。
(3)產生速度快(Velocity):數據的產生和更新頻率快,每秒都在即時增加,因此大數據的存儲以及實時處理和分析能力是大數據背景下技術創新的關鍵要求。
(4)價值密度低(Value):存儲的數據量大,但是蘊含的價值低。比如一段監控視頻時間長達2個小時,但是有用的數據可能只有1~2分鐘。數字技術是指對產生于人機交互、物聯網等以結構、半結構、非結構形式存儲于數據庫中的數據,進行提取和集成,以模式識別、數據挖掘、可視化以及統計分析等技術手段,通過數字技術生成模塊化的專用數字技術處理軟件包,進一步通過模塊集成實現決策支持、智能生產、智能服務、預測等技術創新,實現大數據的價值化。根據大數據的特點可知大數據和傳統數據的差別主要體現在數據處理技術上,大數據下的數字技術包括傳統基本數據處理技術如模式識別、數據挖掘、可視化、統計分析,和高級數據處理技術如移動計算、社會化媒體、物聯網、云計算、分析和預測五種技術,這五種數字技術融合后方能產生巨大的技術創新。移動計算指的是計算的實時性、動態性,即人和計算機的實時交互,機器和周圍環境的實時交互,通過移動計算,增加了數據使用技術在地點和時間上的靈活性,數據的實時處理是大數據的最核心技術。社會化媒體是指人們可以在社會化媒體平臺信息、分享內容、互動交流。社會化媒體平臺的使用數據具有“流”的特性,大數據流的特性改變了人們收集和評價信息的方式,也改變了技術創新方式。物聯網描述的是物理對象間的連接,這種交互作用發生在機器與機器之間,對象與對象之間。物聯網的形成開啟了服務創新、生產創新和增值過程的新維度,是新的增值模式和商業模式的基礎。云計算指的是一種基于互聯網的計算方式,主要解決數據的結構問題和管理問題,共享的軟硬件資源和信息按需提供給不同的使用者,通過云計算加快對信息的發現、組織和協調并為技術創新提供服務。分析和預測是對大數據進行關聯、趨勢性等知識發現技術,由于大數據的海量性、動態性、類型多樣性和價值低密度性,有價值的信息隱藏于碎片化的數據關聯中,而且隨時間的流逝不斷減少,因此傳統的優化算法、抽樣學習的數據挖掘技術、統計分析方法已不適用,基于知識發現的分析和預測技術是大數據的關鍵技術。針對大數據下的這些數字技術融合就有可能產生技術創新,就可能實現服務智能化、生產智能化、決策智能化等等。大數據時代給經濟增長帶來了大的變革,這種變革體現在:一是信息化與工業化的融合,大數據時代的本質是互聯網基礎上的信息技術在經濟增長和工業化中的廣泛應用,其核心在于信息化與工業化的融合。大數據并不能生產出新的物質產品,也不能創造出新的市場需求,大數據的價值,不僅是大數據技術本身,更是應用創新產生的經濟社會價值,能夠讓生產效率大幅提升,從而使工業制造的生產效率得到大規模提升,并進一步促進經濟發展。二是促進產業融合。大數據時代信息化和智能化的廣泛使用,使得不同產業或同一產業不同行業相互滲透、相互交叉,最終融合為一體,逐步形成新的產業。在技術融合、數字融合基礎上所產生的產業邊界模糊化,產業由分立走向融合,產業融合能夠通過建立與實現產業、企業組織之間新的聯系而改變競爭范圍,經濟增長效率大幅度提高。三是技術創新發生變化。在大數據背景下科技創新與產業結合程度加強,而且由于信息化的廣泛使用,信息化和工業化的深度融合,技術創新的協同性和共享性加強,科技創新與產業結合對經濟增長的作用加強。
二、大數據下數字技術創新的新特點
大數據下的技術創新與傳統漸進性技術創新有本質的不同,主要體現在創新方法、創新模式、創新管理、創新過程和創新結果五個方面。大數據背景下數字技術基礎上的技術創新具有一些新特點:
1.數字技術下的技術創新方法具有組合性傳統的技術創新方法基于專業理論、專業技術和市場目標的共同作用,而大數據環境下的數字技術創新方法更多地來源于對不同技術的組合式創新。創新不僅是一種基于理論背景下的基礎性創新,而更可能是利用現有的數據技術手段和已有信息進行重新組合,技術創新方法的組合性主要體現在對數字的敏感性洞察以及創意路徑實現的組合。對于客戶消費行為的數據技術分析可以開發出BI系統。對于共眾通信數據分析可以開發輿情系統,KevinSystrom和MikeKrieger將Facebook最受歡迎的照片共享思想植入到智能手機中,開發出了能夠改變照片樣式的軟件。這些說明了數字技術提供了一種組合式技術創新的可能性。
2.數字技術下的技術創新模式具有開放性傳統的技術創新模式強調獨立創新、合作創新和引進創新模式,這些創新模式聚集對要解決的問題相關領域精通的專業性人才來提供技術創新方案。專業人才具備高精尖科技知識,能夠從更加專業的角度提出建議,而大數據下的技術創新能夠突破對專業人員和研究領域的限制。數字技術提供了一個開放式的創新環境,每個人都能夠在開放平臺上對要解決的問題進行新思想的交流與技術創新的實現。納特•特納和扎克•溫伯格是沃頓商學院學習經濟學和創業學的學生,二人雖然沒有學過醫學知識,但他們創辦的公司flatironhealth正在試圖用大數據分析技術找到治療癌癥的方法。這種群體力量參與和數字技術爆發出來的無限的智慧正是大數據下技術創新的模式。
3.數字技術下的技術創新管理具有突破性突破性技術創新是基于不同科學原理和技術方法之上的創新,能夠使產品具有新的性能和較低成本,且具有毀滅性,能開拓新的市場和潛在的應用,如石英鐘的出現給機械表以致命沖擊。數字技術下的融和式技術創新是突破性技術創新,單個領域的技術有可能只服務于特定背景下的產品或者服務,而不同領域技術的有效融合則可能衍生出更多的相關性技術創新。在技術進步的過程中,漸進式創新是階段性的、變革性的,而突破性技術創新是永恒的、革命性的。傳統的技術創新需要高成本的投入,大量的人才培養及儲備、基礎設施的建設、先進設備的研發及引入,通常這些投入需要經歷一定的時間才有可能獲得創新成果?;跀底旨夹g平臺,每個企業、機構甚至個人都成為了創新的主體,創新也不再局限于某一技術領域,而是以多種方式存在。如云端存儲服務及數據分析業務就為企業提供了一種成本相對較低的創新思路,從而使得技術創新具有更低成本。
4.數字技術下的技術創新過程具有非線性線性創新和非線性創新是基于創新過程的一種區分。線性創新過程是一個“基礎科學-應用科學-設計試制-制造-銷售”的單向的、逐次漸進的過程,創新起源于基礎研究。非線性創新過程突出了創新的多層次、多環節和多主體參與,在非線性創新過程中創新絕不是從研究到應用的線性鏈條,從小眾到大眾的傳播過程。數字技術下的技術創新突破了線性技術創新的思維,從創新的方式、主體、階段等方面進行非線互創新,是企業內外各種與技術創新有關因素相互作用的結果,突出了創新的多層次、多環節和多主體參與。在大數據時代,技術創新被認為是各創新主體、創新要素交互復雜作用下的一種復雜涌現現象,是創新生態下技術進步與應用創新共同演進的產物。
5.數字技術下的技術創新結果具有通用性通用性指能夠在多行業使用的創新技術,通用技術創新具有普遍性,能夠隨著時間推移催生大量的創新,數字技術下的技術創新具有這些特點。數字技術下通用性創新主要是由于創新的方法是組合式創新,對于已有發明或者技術創新,經過組合后有可能產生新的創新。這種創新方法表明,每一次的技術創新會成為未來創新的一塊積木,在不斷的積累過程中,就產生了持續技術進步。數字處理技術使得所有領域都能夠獲得海量的數據,并無限制地被復制和重復使用。因此,具有潛在價值的數字化積木式技術創新以前所未有的速度成倍增長,并且還在持續地提供未來組合式技術創新的可能性。
三、大數據時代我國新常態經濟增長中數字技術引領技術創新的路徑轉型
當前中國經濟步入以中高速增長為標志的“新常態”,新常態不僅意味著經濟增速的放緩,更意味著經濟增長動力的轉換和經濟增長方式的轉變,在新常態背景下,中國經濟的增長需要實現創新驅動戰略的支撐。在新常態的創新驅動中,我國面對大數據下技術創新帶來的機遇和挑戰,面對傳統技術創新的路徑依賴和數字技術下技術創新的特點,要發揮我國自身資源優勢,實現數字技術引領技術創新,推動我國經濟增長潛力開發,就要加快推進數字技術引領技術創新路徑轉變。
1.實施“政府組織+國企研發”的數字技術創新計劃技術創新正在成為大數據時代的發展關鍵詞,而且大數據下的技術創新具有開放性,特別是在數字化工廠方面,實現過程中有大量需要進行標準化的內容,歐美國家在這一方面起步早,已制定出系統集成、安全保障、數字化工廠、能耗等技術標準,因此要積極引進和參與國際化標準工作,同時實施舉國體制,發揮政府作用,組織開展我國的技術標準化研究,爭奪制造業競爭的話語權。另外,在產品市場規模巨大、產品集成復雜的重大技術創新領域,借鑒“高鐵”技術創新模式,由政府牽頭,發揮國企研發力量,重點突破某一領域的技術難題。在實施“政府組織+國企研發”的數字技術創新計劃中,重點要持續推進大數據平臺建設,構建信息共享機制。大數據環境下的技術創新是基于數據庫基礎上的,因此要持續推進數據庫、知識庫、云計算庫、數據分析庫的基礎平臺建設,大數據下人人都是技術創新者,要構建基于服務的、集成智能分析、快速決策分析的大數據處理支持系統接口,建立促進群體成員之間信息溝通、共享和促進群體技術創新的交互平臺,建立開放的大數據技術創新體系、協同創新模式和評估機制,以推動新常態下數字技術對技術創新的引領。
2.建立技術創新的市場機制,引導企業自主創新隨著我國經濟體制改革的深化和對外貿易的開放,市場化進程不斷加深,我國逐漸成為全球最大的產品市場,市場化需求確定了技術創新方向,技術創新中的市場杠桿作用越來越顯著,因此要完善大數據下技術創新的市場機制,引導企業根據自身優勢及市場需求,發現創新機遇并且進行自主創新。在引導企業自主創新的過程中要強化知識產權保護,制定稅收減免政策,激勵企業技術創新。企業作為技術創新的主體,在研發新技術、發現新知識過程中形成的無形資產如果無法得到法律的保護,企業就缺乏技術創新的動力。知識產權的清晰界定以及產權保護有助于企業開展自主創新,從技術創新中獲得高額收益,從而促進更加長遠的技術創新。我國目前對于知識產權界定、保護以及知識使用的制度及法律還不完善,因此,政府應該加大對于知識產權的保護力度,制定相關的制度政策及法律法規保護企業的自主創新成果,鼓勵技術創新。此外,要通過稅收減免政策激勵企業加大技術創新的投入強度。
3.加強數字技術人才培養,實施全球人才引進計劃大數據時代的到來使新常態下的中國企業面臨新的機遇和挑戰,企業應用和行業動態呈現出新趨勢和特征:社會網絡與社會計算、云計算、協同化軟件與技術、新型電子市場與新型電子商務將轉變企業運作和組織架構。大數據時代企業的關注點將從傳統的決策支持系統、智能系統、數據庫建模與設計、信息系統規劃、開發方法等方面逐漸轉移到以新概念、新技術實行的決策分析、信息安全和風險管理等領域上。大數據技術的戰略意義不在于掌握龐大的數據信息,而在于對這些含有意義的數據進行專業化處理,大數據環境下技術創新的實施,需要一大批對于大數據的搜集、處理、分析、決策支持等方面的高層次人才。因此在大數據背景下中國新常態的經濟中,要加強數字技術人才培養,實施全球人才引進計劃:一方面通過加強我國高校計算機、電子專業建設,調整培養方案,優化教學環境,創新創業項目實施,以培養掌握數字技術基礎型人才,加強人才隊伍建設,搭建人才創業平臺,營造人才創業環境,引導大數據人才創造;另一方面我國需要制定全球數字技術人才引進計劃,特別是了解核心技術的專業人才和數據分析師的引進,并為人才的流入做好政策支撐。
物聯網的基礎性技術范文5
專項資金的使用和安排堅持以下原則:
(一)市場主導,政府推動。尊重市場經濟規律,充分發揮市場基礎性作用,調動企業主體的積極性,針對戰略性新興產業發展中的薄弱環節和關鍵瓶頸制約,政府適當給予扶持和引導,營造良好環境,激發創新活力。
(二)集中資金,扶持重點。圍繞戰略性新興產業規劃明確的重大工程、重點發展方向,選擇戰略性新興產業的重點領域和關鍵環節,集中資金,綜合扶持,促進重大關鍵技術突破和產業化,引導產業鏈協同創新和區域集聚發展,鼓勵創新資源密集區域率先實現創新驅動發展。
(三)區別對象,創新方式。根據戰略性新興產業特點及階段性特征,針對不同對象、不同階段、不同問題,創新體制機制和支持方式,并做好與其他財政政策、金融政策、產業政策等的協調配合,促進戰略性新興產業發展。
專項資金支持范圍:
(一)支持新興產業創業投資計劃。采取中央財政資金與地方財政資金、社會資金參股,共同發起設立或增資現有創業投資基金等方式,支持具備原始創新、集成創新或消化吸收再創新屬性、且處于初創期、早中期的創新型企業發展。
(二)支持產學研協同創新。選擇受關鍵技術嚴重制約,關聯性、基礎性、公益性強的產業或技術,支持行業骨干企業整合產業鏈創新資源,加強產學研聯合攻關、新一代技術儲備、專利池集聚等,推動企業與高等學校、科研院所等構建技術創新聯盟,提高協同創新能力,帶動全產業鏈發展。
(三)支持技術創新平臺。圍繞戰略性新興產業重點領域,針對行業或技術領域特點,依托產業鏈優勢單位聯合相關科研機構、企業及投資者,建立涵蓋全產業鏈的開放性技術創新平臺,加強重大共性關鍵技術研發及產業化。
(四)支持區域集聚發展。選擇技術路徑清晰、產業發展方向明確、相關配套不完整或市場需求不足的產業或技術,支持地方政府加強資源統籌配置,引導上、中、下游相關產業自主跟進,推動創新要素向區域特色產業集聚,培育一批具有國際競爭力的產業集群。
(五)財政部、國家發展改革委會同有關部門根據《決定》和《規劃》要求,以及行業或產業發展需要確定的其他戰略性新興產業重點工作。
專項資金支持方式:
(一)專項資金一般采取撥款補助、參股創業投資基金等支持方式,并根據國際國內戰略性新興產業發展形勢進行適當調整。
(二)參股設立新興產業創業投資基金的管理程序、資金撥付等按照《新興產業創投計劃參股創業投資基金管理暫行辦法》(財建〔2011〕668號)執行。
《上海市戰略性新興產業發展專項資金管理辦法》(滬府發〔2012〕72號) 由“上海市自主創新和高新技術產業發展重大項目專項資金”更名而來。本辦法有效期至2017年6月30日。
項目推進部門分工如下:
(一)屬于大規模集成電路、民用航空、云計算、物聯網、下一代網絡(互聯網、電信網、廣電網)、新型顯示、智能電網、新能源高端裝備、智能制造、新能源汽車及汽車電子、衛星導航專項工程的項目,由市經濟信息化委為推進部門。
(二)屬于新興產業技術創新、生物醫藥與醫療器械專項工程的項目,由市科委為推進部門。
(三)屬于電子商務與新型貿易現代化專項工程的項目,由市商務委為推進部門。
(四)屬于高技術服務業專項工程的項目,由市發展改革委為推進部門。
(五)屬于其他戰略性新興產業領域的項目,參照原高新技術產業化工作分工,由相關部門為推進部門。
專項資金主要用于支持新一代信息技術、高端裝備制造、生物、新能源、新材料、節能環保、新能源汽車等戰略性新興產業發展,支持范圍符合《上海市戰略性新興產業重點產品和技術指導目錄》及相關專項工程指南,并可按本市有關規定用于市創業投資引導基金。
專項資金重點支持技術含量高、應用前景好、示范帶動作用強、處于產業鏈關鍵環節的戰略性新興產業發展項目、產業科技攻關項目、示范應用項目、公共技術創新服務平臺等。這些項目按其性質、投資規模,分為重點項目、重大項目、配套項目等。
重點項目原則上屬于《關于本市加快培育和發展戰略性新興產業的實施意見》明確的專項工程領域,并同時符合以下條件:
(一)項目總投資1000萬元~2億元。其中,生物產業領域的項目總投資1000萬元~1億元,軟件和信息服務領域的項目總投資1000萬元~8000萬元。
(二)新增投資不低于總投資的80%。
(三)資本金不低于總投資的30%。
(四)在本市行政區域內實施,已完成項目立項程序,且已落實土地、規劃、環評、資金等實施條件。
(五)項目單位擁有項目實施必需的自主知識產權。
重大項目是指在滿足重點項目支持條件(第一款除外)的基礎上,并符合以下條件之一:
(一)生物產業領域的項目總投資高于1億元(含1億元),軟件和信息服務領域的項目總投資高于8000萬元(含8000萬元),其他領域的項目總投資高于2億元(含2億元)。
(二)市委、市政府明確的其他項目。
配套項目是指戰略性新興產業領域國家給予資金支持并需要本市配套的項目。
專項資金主要采取資本金注入、貸款貼息、投資補助等方式或其組合方式,重點用于設備購置等項目建設支出,以及新產品研究設計費等符合國家規定的研發費用支出。
重點項目的支持比例一般不超過新增投資的10%,對其中的產業科技攻關項目、示范應用項目、公共技術創新服務平臺等,支持比例不高于新增投資的30%,且支持金額均不高于2000萬元。對需超過上述規定比例或支持金額上限的項目,由領導小組辦公室研究并報市政府同意后確定。
重大項目的支持比例一般不超過新增投資的10%,對其中的產業科技攻關項目、示范應用項目、公共技術創新服務平臺等,支持比例不高于新增投資的30%,且支持金額不高于1億元。對需超過上述規定比例或支持金額上限的項目,另行上報市政府同意后確定。
優先支持本市重點項目和重大項目申報國家有關政策、資金扶持。配套項目的支持比例,原則上按國家有關部委的要求及本市有關規定執行。
物聯網的基礎性技術范文6
本文對未來互聯網的探索,將主要從網絡互聯的“邏輯”角度看,探索未來互聯網的架構、命名、編址和路由等的問題和進展。從這個角度看,在互聯網不同的歷史發展階段,至少已經有過3次對未來互聯網問題的大討論,以及由此而帶來的技術大突破。
(1)1960年代
理論準備階段?;ヂ摼W采用的核心技術是包交換,這一時期業界討論的焦點是包交換技術是否具有“未來”的問題。20世紀60年代初,Paul Baran等人,提出組建基于包交換技術的網絡,在技術上是完全可行的。但由于當時占主流的電路交換技術所帶來的強大商業利益和政治影響力,以及計算機技術和數字化技術處于發展初期等原因,直接導致當時一些大牌計算機公司和電信公司,總體上都質疑甚至反對包交換技術,認為沒有“未來”。這一時期的典型特征是學術界奠定了互聯網技術的理論基礎,但產業界主流觀點尚未接受,互聯網的“未來”還只停留在紙面上。
(2)1969—1993年
試驗階段。光有建立互聯網的理論不夠,還需要通過試驗來驗證組建的可行性,以證明在現實中互聯網是有“未來”的。1969年阿帕網的誕生表明從工程技術上講,組建包交換的網絡用于連接計算機是完全可行的。1983年TCP/IP技術在互聯網上的成功應用表明,業界已經找到了這樣一種異構網絡、大規模互聯的技術。這一時期的典型特征有兩個:
(3)1994-2001年
這一時期隨著Tim Berbers Lee在互聯網上發明了WWW(萬維網)這樣的“殺手級”應用,TCP/IP技術戰勝ATM等技術成為最大的贏家,IP化成為潮流?;ヂ摼W這一時期面臨的最重要挑戰已經不再是證明自己的技術可行性和站穩腳跟的問題,而是考慮統一后如何建設一個“新世界”的問題,因此互聯網“未來”的主要矛盾開始從“外部”轉向“內部”,即自身的發展問題。IPv4地址(尤其是B類地址)即將耗盡和路由表的不斷膨脹,是20世紀90年代以來,互聯網面向“未來”的核心問題?;ヂ摼W的國際權威標準組織IETF(互聯網工程任務組)提出了發展下一代互聯網(NGI)的問題,并且給出了權威的候選技術方案IPv6。從這時起業界普遍認為,互聯網的“未來”在于用IPv6替代IPv4。
2 IPv6固有缺陷
20世紀90年代初,互聯網工程任務組(IETF)提出做下一代IP(IPng)的直接原因,是因為IPv4地址即將耗盡(尤其是B類地址)和路由表的快速膨脹,將直接導致互聯網無法持續發展。為此,1993年在RFC1550里進行了征求新的IP協議的呼吁,以替代當時已經使用了10年的IPv4協議,并公布了新協議需要實現的主要目標。
IETF收到了多個IPng提案,最后取長補短,于1998年融合成了今天我們看到的IPv6協議。但很明顯,最后正式批準通過的IPv6技術(RFC2460)部分滿足了RFC1550提出的需求,因此直至今日雖然基本的IPv6地址長度、包頭、路由和安全等機制已經確定和穩定,但一些所謂的“高級”特點仍然還在不斷發展和完善中。
IPv6所針對的需求是在大約20年前提出的,并且按當時對IPv4互聯網的認識和技術水平設計的。而當時的互聯網還沒有商用,安全問題也不突出,移動互聯網、三網融合、物聯網和云計算的概念還沒出現,因此IPv6沿用了現在看來存在諸多問題、當時看來非常完美的IPv4互聯網體系架構(端到端透明性),主要針對的是地址短缺和路由擴展性等問題。
端到端透明性是互聯網最初設計中的核心思想,即將互聯網系統中與通信相關的部分(IP網絡)與高層應用(端點)分離,最大限度地簡化網絡的設計,將盡可能多的復雜性和控制放在用戶終端上。這為后來互聯網從實驗室走向社會,商用化的蓬勃發展起到了決定性的作用。但這一思想有兩個基本假設:第一,互聯網最初是由具有共同愛好的技術專家設計開發的,他們之間相互信任;第二,互聯網是由科研團體或政府研究機構管理下的非商用網絡。這兩個基本假設滲透到了互聯網初期設計的方方面面。
但隨著互聯網應用的不斷發展,尤其是應用目的從教育科研的“公益”轉向贏利為目的的“商業”,用戶群體從“自律”的科研人員轉向普通大眾,應用環境從數據為主走向話音和視頻,接入方式從固定走向移動,終端從計算機轉向手機,從人際通信轉向物聯網,互聯網從資源、網絡到應用,從管理、安全到政策等,都面臨著諸多相互關聯的關鍵問題需要研究和解決,IPv6所繼承的IPv4時代的下一代互聯網的體系架構,已經面臨很大挑戰了。
IPv6存在固有缺陷的典型證據是,到2011年2月3日全球IPv4地址耗盡了,但從IPv4向IPv6過渡幾乎是剛剛開始,有監測表明IPv6流量只占全球互聯網流量的0.2%左右,最近6個月的流量占比竟然下降了。這些都迫使IETF重新認識IPv6,重新認識和發展IPv6的競爭性技術(網絡地址翻譯)。
3未來互聯網的研究
未來互聯網的關鍵目標需求,不僅包括IPv6可以提供的充足地址資源和路由具有高度擴展性等,還需要RFC1550中沒有涉及或未突出強調的,IPv6難以滿足的一些特點,如支持多種業務模式及網絡結構,安全可信,可管理、可控制,能夠保證服務質量,符合綠色節能需求等。為了區別于以IPv6為代表的“下一代互聯網”的說法,“未來互聯網”的說法在2005年前后開始出現了。
面對當前互聯網所面臨的問題,同時也為了搶占未來信息技術的制高點,美、歐、中、日、韓等國家和地區都紛紛開展了對未來互聯網的研究。這些未來網絡研究計劃的研究目標大多著眼于10~15年之后、可以取代現有互聯網的新型網絡。其中,美國和歐盟是目前全球未來互聯網研究的中心,他們的基本思路是從理論研究和試驗平臺兩個方面同時推進:一方面,進行創新體系結構、交換與傳輸體制、關鍵算法等方面的理論探索;另一方面,建設可以對這些理論研究成果進行大規模、真實用戶測試驗證的試驗網絡平臺。
歐盟在其FP7計劃中資助了眾多未來互聯網方面的研究項目,主要可以分為業務、媒體、物聯網、安全、網絡架構、試驗床等方面的內容,其中最重要的部分是對未來互聯網基礎架構的研究和試驗床的建設,僅FIRE(Future Internet Research and Experimentation)試驗床項目的投入就達到了4000萬歐元。美國未來互聯網的研究主要由國家自然科學基金會(NSF)和各大高校來推動。從2005年開始的FIND(Future Internet Network Design)計劃最初資助了近50個未來互聯網相關的研究項目。在2010年,NSF逐步將未來互聯網的研究項目重點聚焦于多業務支持、云計算、移動性、網絡基礎架構(基于名字的路由)等方面。同時,美國還大力加強試驗床的建設,Planetlab已經在全球部署了520個站點,擁有1138個節點,其戰略意圖就是要成為未來互聯網的骨干基礎設施。
4面向主機和面向內容的聯網
4.1面向主機的聯網
傳統的互聯網都是面向主機(含終端和子網),提供主機間的互聯的,即設備間信息傳遞的基本互通性。因此,無論IPv4還是IPv6技術,IP編址的對象仍然是一臺主機(終端或子網),而不是互聯網上的其他對象(如一個網頁、一個視頻片段等);其次,編址的含義仍然是表示主機連接到互聯網上的接口位置信息(Where),而不是主機的身份信息(Name),IPv6只是改變了IPv4編址的語法(拉長到128位)而沒有改變基本語義。
面向主機聯網的未來互聯網研究,主要是希望提出新型網絡架構,以及與之對應的命名、編址和路由機制等,以重點解決IPv4和IPv6沒有考慮到,或者難以解決的一些問題。比如,主要希望解決未來互聯網通信中的擴展性(泛在)、可靠性、安全性、服務質量、移動性支持和綠色通信等。而為了更好地解決這些問題,IETF正在研究下一代將目前IP地址中的位置信息和身份信息分離的技術,已經出現了ID/Locator(身份地址分離)和Map/Encaps(映射封裝)兩種主要思路。仿照和借鑒電信網E.164編碼,國內外也有多個課題和試驗,研究未來互聯網的層次化路由問題。而互聯網通信中的地址真實性問題,也已經取得了一些進展。另外,基于虛擬化技術的可重構路由,也已經成為一種重要的研究方向。
4.2面向內容的聯網
面向主機聯網的IPv4和IPv6技術,解決了通信中最基本的內容傳遞問題,而用戶在真正使用互聯網的時候,關心的問題要更廣。比如,內容如何發現、叫什么名字和如何展現給用戶等,這些都是IP無法實現的,都需要借助高層技術(如URI,HTTP和XML)以及之上的應用(搜索引擎,P2P等)來實現?;ヂ摼W的這種內容傳遞與內容處理分層(分離)的模型,導致內容存儲的位置與內容本身、內容的組織(發現)方式和與內容傳遞方式,沒有直接聯系,內容重復和傳遞效率低下甚至找不到內容的問題經常出現。
隨著互聯網內容重要性的日益突出,以內容為中心的聯網(即如何將內容傳遞與內容的組織和存儲有效結合起來),開始成為未來互聯網研究的重要分支了。面向內容的聯網讓用戶將注意力集中在需要的內容而不是位置上,因此直接對所請求的數據和內容進行命名和編址,不關心所請求的內容具體在哪個主機上,也就不必根據主機的位置進行尋址和路由,從而可以提高內容組織、存儲和傳遞的效率。
比如,伯克利大學的DONA(Data-Oriented Network Architecture)項目結合了IP層和內容服務時的一些需求。為實現數據和服務的持久性和安全性,命名體系采用了扁平結構和可自我認證的方式。路由機制為實現數據和服務的可用性,其映射機制為用戶請求提供較近的數據副本或服務,以避免請求失敗或服務器過載的情況出現等。
而美國國家自然基金委資助的NDN(Name-based Networking)項目以數據的名稱(Name)作為數據的惟一標識符在網絡中進行路由,不再需要主機地址的間接轉換。在NDN網絡中,當一個節點需要獲得某個內容時,它向周圍所有連通的通路發出請求數據包,任何節點偵聽到這一請求數據包并擁有該請求數據包所請求的內容時,可以返回含有請求內容的內容數據包。無論請求數據包還是內容數據包,都以名字為依據來交換數據。
5未來互聯網的未來
太多的關注不一定是好事。TCP/IP成功的重要因素之一,就是發展初期只是在學校和研究機構進行,并未得到政府和電信行業的特別關注(當時關注的是X.25和幀中繼技術等),國際標準組織關注的就更少了(這也是為什么會有IETF,而沒有在已有的國際標準組織進行標準化的原因),產業界一些公司甚至持懷疑態度。而2005年未來互聯網的概念一經提出,就得到了多個國家和標準化組織的關注,反而導致了難以形成合力和統一的認識,總體來看研究成果寥寥,還處于比較初級的階段,能否成功依然面臨著諸多挑戰和問題。
(1)對體系架構的理解不同
體系架構是描述網絡中不同組成部分如何分解,以及這些部分如何關聯起來的,是所有新型網絡設計的基礎性工作。對未來互聯網體系架構的理解不同,直接導致了“雞同鴨講”的問題。例如,W3C基于“互聯網就是網站”的基本認識,認為語義網就是下一代互聯網,更多地從應用層來理解網絡體系架構;而ITU等其他組織和機構則更多地從承載網層面來理解;IETF試圖不對現有互聯網的體系架構做任何改動,因此還在圍繞IPv6做文章。隨著云計算的興起,一些人認為云計算就代表著未來互聯網的發展趨勢和架構,建立以云計算數據中心為核心的未來互聯網架構,也是很重要的方向之一。
(2)開放度的問題
互聯網因完全開放而繁榮,也因不受控制的開放而導致安全、隱私和版權保護等問題層出不窮。隨著近年來移動“App Store”的成功,不少組織和專家主張回歸“圍墻花園”模型。完全開放會帶來信任和可靠性的內在缺陷,但“受限”到何種程度才是最合理的?
(3)標準化工作難以協調和統一
各個標準化組織工作各自為政,彼此之間缺乏共識。比如,ITU-T熱衷于“革命”思路,致力于推出一個全新的網絡體系架構標準;而IETF相對來說更加“現實”,傾向于在互聯網現有體系架構下進行改良,針對已出現的問題不斷推出新的RFC,不考慮太長遠的事情,不考慮互聯網的新型架構。
(4)如何將通信和存儲有效結合
面向主機和面向內容的聯網,缺乏有效的銜接機制。目前的互聯網聯網和內容層面都存在諸多問題,通信和存儲在未來互聯網中的結合是必須的。但由于歷史的原因,二者屬于不同的產業和“圈子”,也缺乏權威的機構,溝通和結合困難。