物联网与云计算和海计算

　　物联网和云计算

　　目前大部分人都认同将物联网分为3个层次，一是应用层，二是网络层，三是感知层。但未来的物联网应该是一个由云+端组成的一个庞大网络。随着传感器网络大规模部署，各种终端被分布到各种各样的基础设施上收集信息，再通过各种网络将这些信息发送到云端进行计算和处理，经过计算和处理的信息最后到了应用层，为不同的领域提供支撑服务。

　　人类通过各种信息感应、探测、识别、定位、跟踪和监控等手段和设备实现对物理世界的“感、知、控”，这一环节成为物联网的前段；而基于互联网计算的智能及对物理世界的反馈和控制成为物联网的后端。当下无论学术界还是工业界，目光普遍聚焦在物联网的前段，但物联网的后端也同样重要。从后端看，物联网可以看作是一个基于互联网的、以提高物理世界的运行、管理、资源使用效率等水平为目标的大规模信息系统。该系统具备实时感应、高度并发和自主协同等特征。

　　云计算（Cloud Computing）为众多用户提供了一种新的高效率计算模式，兼有互联网服务的便利、廉价和大型机的能力。它的目的是将资源集中于互联网上的数据中心，由这种云中心提供应用层、平台层和基础设施层的集中服务，以解决传统IT系统零散性带来的低效率问题。云计算是信息化发展进程中的一个阶段，强调信息资源的聚集、优化、动态分配和回收，旨在节约信息化成本、降低能耗、减轻用户信息化的负担，提高数据中心的效率。云计算出现的初衷是解决特定大规模数据处理问题，因此，它被业界认为是支撑物联网后端的最佳选择，云计算为物联网提供后端处理能力与应用平台。

　　云计算是互联网发展带来的一种新型计算和服务模式，它是通过分布式计算和虚拟化技术建设数据中心或超级计算机，以租赁或免费方式向技术开发者或企业客户提供数据存储、分析以及科学计算等服务。广义上讲，云计算是指厂商通过建立网络服务集群，向多种客户提供硬件租赁、数据存储、计算分析和在线服务等不同类型的服务。云计算的主要服务形式有以亚马逊公司为代表的基础设施即服务，以Saleforce为代表的平台即服务，以及以微软公司为代表的软件即服务等。

　　云计算的“云”就是存在于互联网的服务器集群上的服务器资源，包括硬件资源（如服务器、存储器和处理器等）和软件资源（如应用软件、集成开发环境等）。本地终端只需要通过互联网发送一条请求信息，“云端”就会有成千上万的计算机为你提供需要的资源，并把结果反馈给发送请求的终端。每个提供云计算服务的公司，其服务器资源分布在相对集中的世界上少量几个地方，对资源基本采用集中式的存放管理，而资源的分配调度采用分布式和虚拟化技术。云计算强调终端功能的弱化，通过功能强大的“云端”给需要各种服务的终端提供支持。如同用电用水一样，可以随时随地获取计算、存储等信息服务。

　　物联网和海计算

　　海计算（Sea Computing）是2009年8月18日，通用汽车金融服务公司董事长兼首席执行官molina，在2009技术创新大会上所提出的全新技术概念。海计算为用户提供基于互联网的一站式服务，是一种最简单可依赖的互联网需求交互模式。用户只要在海计算系统输入服务需求，系统就能明确识别这种需求，并将该需求分配给最优的应用（或内容资源）提供商进行处理，最终返回给用户相匹配的结果。与云计算的后端处理相比，海计算指的是智能设备的前端处理。海计算通过在物理世界的物体中融入计算与通信设备以及智能算法，让物物之间能够互联，在事先无法预知的场景中进行判断，实现物物之间的交互作用。海计算一方面通过强化融入在各物体中的信息装置，实现物体与信息装置的紧密融合，有效地获取物质世界信息；另一方面通过强化海量的独立个体之间的局部即时交互和分布式智能，使物体具备自组织、自计算、自反馈的海计算功能。海计算的本质是物物之间的智能交流，实现物物之间的交互。云计算是服务器端的计算模式，而海计算代表终端的大千世界，海计算是物理世界各物体之间的计算模式。

　　简而言之，海计算模式倡导由多个融入了信息装置、具有一定自主性的物体，通过局部交互而形成具有群体智能的物联网系统。该系统具有以下优点。

　　（1）节能、高效。充分利用局部性原理，可以有效地缩短物联网的业务直径，即覆盖从感知、传输、处理与智能决策，到控制的路径，从而降低能耗，提高效率。

　　（2）通用结构。通过引入融入信息装置的“自主物体”，有利于产生通用的、可批量重用的物联网部件和技术，这是信息产业主流产品的必备特征。

　　（3）分散式结构。海计算物联网强调分散式结构，较易消除单一控制点、单一瓶颈和单一故障点，扩展更加灵活。群体智能使得海计算物联网更能适应需求和环境变化。

　　中国科学院提出“海计算”这个新的计算模式，实质上是把智能推向前端。智能化的前端具有存储、计算和通信能力，能在局部场景空间内前端之间协同感知和判断决策，对感知事件及时做出响应，具有高度的动态自治性。海计算的每个“海水滴”就是全球的每个物体，它们具有智能，能够协助感知和互动。亿万种物体组成物联网系统，就如同海水滴形成大海一样。

　　物联网涉及到全球的物体（包括人）及其应用需求，感知层数据的特性也各不相同，这些决定了物联网的架构需要“云”和“海”相结合。一方面，在局部应用场景中，感知数据存储在局部现场，智能前端在协同感知的基础上，通过实时交互共同完成事件判断、决策等处理，及时对事件做出反应。另一方面，云计算的“云”的后端提供面向全球的存储和处理服务。物联网的各种前端把处理的中间或最后结果存储到云的后端。前端在本地处理过程中，在必要时需要后端的存储信息和处理能力的支持，及时发送服务请求获得云的后端支持。这具有良好的扩展性，既满足前端实时交互，又满足全球物体的互联互通。