感觉神经系统是生物感知世界、感知自我、获取外界和自身信息的重要通道,感觉神经一端与脑或脊髓相连,另一端与分布在体表、眼、耳、鼻以及内脏中的感觉神经末梢相连,感觉神经末梢感受机体内外的刺激后产生兴奋,并转化为神经冲动,经传入神经传入神经中枢,引发触觉、视觉、听觉、嗅觉等感觉信号。
互联网大脑的感觉神经系统首先是从传感器网络发展起来的,人们为了从外界获取信息,必须借助感觉器官。在复杂的自然规律研究和生产活动中,单靠人们自身的感觉器官是远远不够的。为适应这种情况,传感器伴随着工业革命的深入开展被发明出来。因此可以说,传感器是人类五官的延长,又被称作电五官。
传感器通过互联网的线路连接在一起成为传感器网络,最早的传感器网络可以追溯到20世纪70年代美军在越战中使用的“热带树”传感器。为了遏制北越在胡志明小道的后勤补给,美军在这条小道上投放了上万个“热带树”传感器。这是一种振动和声响传感器,当北越车队经过时,传感器探测到振动和声响即向指挥中心发送感知信号,美军收到信号后即组织轰炸。有资料显示,越战期间,美军依靠“热带树”的帮助总共炸毁了4万多辆北越运输卡车。[11]
在很长时间里,以传感器网络为代表的互联网大脑感觉神经系统并没有受到人类的重视,直到2009年IBM提出智慧地球,物联网爆发,互联网大脑的感觉神经系统才开始发育,物联网重点发育部位如图1.11所示。
图1.11 物联网重点发育部位
2017年,全球物联网设备安装数量高达285亿个,到2020年,全球物联网设备安装数量预估会增加到500亿个。空调控制、LED照明控制、路灯控制、轨道安全监控、医疗设备实时监控、发电厂实时传感器等,为智慧城市、智慧企业和智慧社会的感知提供支持,麦肯锡(McKinsey)全球研究机构预计,到2025年,物联网对全球经济的影响将高达6.2万亿美元[12]。
物联网之间通信技术的应用,即互联网大脑感觉神经纤维的发育,目前主要分为两类:一类是蜂舞协议(Zigbee)、WiFi[13]、蓝牙、Z-Wave[14]等短距离通信技术,主要用于智能家居、工业数据采集等局域网通信场景;另一类是低功耗广域网(LPWAN),即广域网通信技术,进行大范围、远距离的通信需要远距离通信技术。
提到远距离无线通信,大家可能会有疑问:不是有移动蜂窝通信技术吗?的确,目前全球电信运营商已经构建了覆盖全球的移动蜂窝网络。然而,2G、3G、4G、5G等移动蜂窝网络虽然覆盖范围广,但基于移动蜂窝通信技术的物联网设备功耗大、成本高,而且主要用于人与人之间的通信。(www.xing528.com)
为物联网提供通信服务的低功耗广域网技术分为两类:一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术;另一类是工作于授权频谱的NB-IoT、eMTC等技术。这两类中最重要的分别是LoRa技术和NBIoT技术。
LoRa技术是最早由法国公司Cycleo开发的一种扩频无线调制专利技术。2012年,Cycleo被美国升特公司(Semtech)以约500万美元收购,收购之后,升特公司为促进其他公司共同参与LoRa生态,于2015年2月联合Actility[15]、思科(Cisco)和IBM等多家厂商共同发起创立LoRa联盟。
经过三年多时间的发展,目前LoRa联盟在全球拥有500多个会员,并在全球100多个国家布置了LoRa网络,这些网络遍及美国、加拿大、巴西、中国、俄罗斯、印度、马来西亚、新加坡等国家和地区,2018年阿里巴巴、腾讯宣布加入LoRa联盟,为LoRa通信技术带来巨大助力。
从技术方面来看,相比成本和能耗较高的NB-IoT方案,LoRa技术的用户不依靠运营商就可以完成LoRa网络部署,布设更快,成本更低。在小区、农场、产业园等封闭区域,特别是NB-IoT信号较弱的室内和地下,LoRa技术的优势更明显。目前,美国、法国、韩国等41个国家的350个城市已开始应用LoRa技术进行布网试点,共有67家网络运营商在提供服务。
在中国主推的物联网通信技术标准为NB-IoT,2015年,华为联合高通(Qualcomm)、沃达丰(Vodafone)等国际知名企业正式提出NB-IoT的概念。除了华为,三大运营商对NB-IoT也青睐有加。NBIoT为运营商建网,不像LoRa为企业独立建网,所以NB-IoT在通信基站本身的基础上进行改造就可以,用不大的工作量就能建成网络。然后,运营商就可以通过这一数据通道进行收费,从而增加了接入终端数。
频谱是物联网连接标准最宝贵的财富,与LoRa属于私人或公司标准不同,NB-IoT属于国际标准,这种差异导致NB-IoT拥有被保护的合法频谱。简单来说,拥有合法频谱就相当于拥有合法的停车位,在这一点上,LoRa先天不足。[16]
总体来看,2009年开始迅猛发展的物联网,为互联网大脑感觉神经系统的发育和2018年类脑智能巨系统的大量涌现奠定了技术基础。
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