什么是物联网 (IoT) 以及它是如何工作的？

物联网（IoT）是指接入互联网的物理设备，如今全球已有数十亿台。尽管仍处于发展初期，物联网的未来潜力巨大。

2023 年，物联网增速达 15%，预计到 2030 年将保持每年 17% 的稳定增长。在无线信号、低成本芯片以及人工智能迅猛发展的推动下，物联网持续发展壮大。从提供信息的机器人助手，到人们可通过手机 App 控制的冰箱、洗衣机，物联网正逐渐成为日常生活的一部分。

数据科学家在挖掘物联网价值方面扮演着关键角色。如今，数据科学家可以采集并利用物联网等技术收集到的数据，通过分析与可视化将其转化为能为组织或企业创造价值的信息。

对于未来的数据科学领军者而言，理解物联网等技术能够强化决策能力、创造商业价值。

下文将介绍物联网的定义、起源、应用场景、对各行业的影响及其未来潜力。

什么是物联网？

在全球范围内，各类设备通过互联网相连并可相互通信，这些设备及其联网能力共同构成了物联网。

家中使用亚马逊 Alexa 或谷歌 Home 的用户，都在使用物联网。设备内置的传感器让它们能够彼此交互。

如今，人们可以远程开灯，也可以在室内拿外套时，就启动车道上的汽车。

接入物联网的设备可以响应语音指令或 App 指令。用户甚至可以为 Alexa 设置固定流程：听到早安问候就播报天气，或通过手机 App 提前预热烤箱。

开灯、通过 Ring 摄像头等安防设备守护家庭、创造前所未有的智能体验，这一切都得益于物联网。

物联网如何工作？

物联网设备在原理上与电脑等设备相似：都接入互联网并获取海量信息。向谷歌 Home 提问，或用 iPhone 向 Siri 咨询时，设备都会联网获取答案。

互联网的普及是物联网得以实现的重要基础。物联网如今如此普及的另一原因是低成本芯片的普及。早期计算机体积庞大、操作繁琐、价格昂贵，甚至需要专门机房放置核心部件。

芯片越小、成本越低，就越容易被家庭和企业使用。如今芯片成本极低，互联网几乎无处不在，让物联网设备极易购买和使用。

物联网设备通过传感器和云端共享数据。传感器接收物理信号，再通过互联网执行操作或与其他终端通信。

常见例子包括：（1）谷歌 Home 中的麦克风（2）监测工业锅炉温度并向控制系统传输数据的温控仪（3）向医疗机构上传数据的血压监测仪

与谷歌文档等云端存储程序类似，物联网设备在云端存储和调取数据与指令，并通过传感器理解需求，进而做出相应反馈。

物联网设备看似智能，实则只是根据预设信息对设定的输入和变量做出响应。它们实用、高效、便捷，但并不具备人类那样的思考与理解能力。

物联网设备有哪些？目前如何应用？

物联网让设备更智能，推动众多行业实现创新变革。小到家用亚马逊音箱，大到向操作员预警来船的吊桥传感器，都属于物联网设备。

部分智能设备帮助企业开展运输与物流管理，一些车辆还能实现自动驾驶。所有这些设备都接入物联网，且联网设备的数量短期内不会放缓。

尽管这些设备在诸多方面带来便利，但必须注意：它们始终在采集和存储信息。谷歌 Home 会持续监听唤醒词，智能电视知晓用户观看内容，可视门铃能识别访客。

多数情况下这些数据无害，但安全问题不容忽视。接入物联网的设备越多，发生数据泄露与相关问题的风险就越高。尽管如此，物联网设备仍在生活诸多领域带来显著益处。

目前物联网的主要应用场景包括：

1. 消费级物联网。包括智能家居设备（灯泡、电视、家电、Alexa 等语音助手），以及现代汽车中的联网技术，让生活更便捷。

2. 商用物联网。大型连锁商店利用物联网监测盗窃、纠正定价错误、追踪库存。库存不足的商品可自动补货，未按计划送达的货物会自动提醒人工处理。物联网正彻底改变运输与物流行业。

3. 军用物联网。出于安全考虑，军方对物联网（又称军用物联网 IoMT）的应用较为低调。但自主无人机、机器人、弹药与装甲装备等均已投入使用。

4. 工业物联网。工业场景中，物联网设备用于升级生产线、实现生产自动化，提升工作环境的便捷性与安全性。从机器人设备到高精度传感器，物联网正推动工业蓬勃发展。

5. 基础设施物联网。将基础设施接入物联网对提升安全至关重要。联网汽车可在感知前方障碍物时自动刹车；列车主动控制系统可在弯道自动减速，降低脱轨风险；公交及车辆摄像头可向当局上报犯罪、危险驾驶或事故信息。基础设施中物联网设备越多，系统就越完善、安全。

物联网对各领域的影响

从大城市基础设施，到家用与商用人工智能的发展，物联网及其设备正深刻改变人们的生活方式。

部分领域受影响更为显著，其他领域也将随着新设备的推出逐步跟进。

1. 交通。汽车、火车、卡车、公交行驶的道路正越来越多地安装传感器。这些传感器除了与车辆通信，还能向维修人员或管理部门上报问题。同时，货物位置追踪与运输过程监控也在改变交通物流模式。

2. 智能基础设施。得益于物联网，汽车、家庭乃至城市都在成为智能基础设施的一部分。如今的智能家居几乎可完全通过 App 和语音控制。汽车可实现自动驾驶，非自动驾驶车辆也能提醒驾驶员车道偏离、车速与刹车状态。

城市利用物联网追踪人口流动、监测闯红灯车辆、核查公交是否限速等。

3. 安防。物联网在安防领域应用广泛，如 Ring 摄像头、智能锁等。商用车辆的联网摄像头可减少盗窃，追踪设备可确保安全车速，保护驾驶员与行人。

安全也是物联网研究的重点。这些设备曾遭受黑客攻击，网络攻击风险可能持续上升。安全专业人员在使用物联网设备的同时，也必须认清云端联网设备的固有风险。

4. 隐私。由于物联网的工作原理，隐私问题十分复杂。大多数消费者明白，需要用部分隐私换取便利体验，通常不会带来严重风险。但物联网设备厂商会采集大量数据并可能出售，这也是该领域需要关注的问题。

5. 网络战。网络犯罪日益增多，危害也愈发严重。一旦黑客侵入电脑、家庭、汽车、电网或其他联网设备，就可能实现控制。这意味着他们不仅能窃取数据，还能操控同一网络中的其他物联网设备。

6. 大数据分析。大数据规模持续扩大。物联网设备不间断采集数据，为大数据分析提供极具价值的洞察。

7. 人工智能。人工智能可为残障人士提供辅助，如视力障碍者或无法操作家居系统的人群。它还能在人类不宜作业的危险区域操控设备，并为网站提供聊天机器人等支持。

物联网的优势

尽管物联网与联网设备存在固有安全风险，但其带来的益处同样显著。提升物联网价值，意味着能惠及更多的消费者与企业。

1. 物联网对企业的好处。在商业领域，物联网正被用于为企业创造更多价值与收益。企业获得的核心优势主要包括：

（1）提升生产力：技术接管常规工作，让员工专注于更核心的业务。

（2）强化安全保障：提升企业、网络平台以及物流运输环节的安全性。

（3）优化客户服务与体验：借助人工智能技术与数据实现服务升级。

（4）拓展合作网络：为企业与供应商、经销商搭建更多连接渠道。

（5）降低运营成本：通过提高效率减少开支。

2. 物联网对消费者的好处。物联网不仅为企业带来优势，也让消费者的生活发生积极改变。消费者获得的价值包括：

（1）生活更便捷：智能家居设备、更快捷的企业服务、订单物流实时追踪。

（2）操作更简单：通过聊天机器人等人工智能工具，轻松完成退换货、维修配件申领与商品更换。

（2）效率更高：日常事务自动化，让人们能完成更多事情。

（4）辅助决策：高效获取信息，快速对比并选择最适合自己的方案。

（5）安全更有保障：可视门铃、安防公司手机警报、户外摄像头等设备提升居家与出行安全。

物联网的未来

物联网及其设备前景光明。整体增长预测强劲，2023—2033 年工业物联网复合年增长率（CAGR）预计高达12.1%，市场规模将达到1.39 万亿美元。

其他物联网领域增长趋势类似，保持高个位数至低两位数增长。尽管物联网看似一夜爆发，但其发展历经多年规划与积累。

如今基础设施已基本成型，物联网的持续增长将聚焦于创新设备与应用。十年后的物联网难以精准预测，因为技术突破随时可能发生。

以下是物联网未来五大核心趋势：

1. AI 技术发展。人工智能不断拓展应用边界，让任务执行更高效。随着 AI 更加智能，将渗透到更多生活领域。

2. 物联网与 5G、卫星连接当前物联网主要依赖 Wi‑Fi。基于 5G 宽带与卫星的设备将实现更快、更稳、更安全的连接。自动驾驶汽车、工厂 AI 机器人、可再生能源智能电网都将成为 5G 生态的重要部分。

3. 低延迟与边缘计算。低延迟（数据从一端传输到另一端的耗时）能实现更多功能。随着低延迟与云计算普及，将全面提升用户速度与通信流畅度。

4. 可穿戴设备。智能手表已可监测健康、显示短信、播放音乐、接听电话等。未来可穿戴设备功能将持续扩展。例如智能戒指支持非接触支付、接收提醒、解锁智能锁；生物传感器可记录步数、体态、生命体征等医疗数据。

5. 更智能的家庭与城市。完全由 App 或语音控制的智能家居正在普及，智慧城市也紧随其后。例如通过智能技术与物联网调节交通信号灯、优化车流与安防。

每一项趋势都为现有技术提供拓展空间。这些变革将让物联网实现爆发式增长，全球更多个人与企业将在生活与工作中持续依赖物联网。

物联网价值将持续增长

毋庸置疑，许多人喜爱物联网带来的便利。随着时间推移，物联网设备及其连接能力的价值将持续提升。设备数量会更多，功能与选择也会更丰富。

目前物联网仍处于初级阶段。随着企业认识到其潜力、消费者体会到其便捷性，物联网设备的需求与研发投入将持续增长。

物联网的最终形态尚不明确：AI 与物联网是否存在发展上限？隐私与安全担忧是否会让人们放弃便利、拒绝使用物联网？这些问题只能由时间回答。但从当前趋势看，物联网设备的研发与普及在可预见的未来仍将持续增长。