物联网与智慧城市15.ppt

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1、1物联网与智慧城市物联网与智慧城市2一、物联网一、物联网二、物联网的关键技术二、物联网的关键技术三、物联网与智慧城市三、物联网与智慧城市3一、物联网41、物联网定义、物联网定义物联网物联网 IOTIOT，The Internet of ThingsThe Internet of Things 物物相连的互联网。物物相连的互联网。5物联网定义物联网定义 把所有物品通过射频识别把所有物品通过射频识别(RFID)(RFID)、红外、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来，进行信息传感设备与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，实现智能化识别

2、、定信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。位、跟踪、监控和管理。6 物联网是指将各种信息传感设备、装置物联网是指将各种信息传感设备、装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。在这个网络中物品变得络。在这个网络中物品变得有感觉，有有感觉，有思想，思想，能够彼此进行能够彼此进行交流交流，而无需人的，而无需人的干预。干预。7l 无线传感器网络无线传感器网络（WSNWSN，Wireless Sensor NetworkWireless Sensor Network）l 节点节点l 射频识别射频识别（RFIDRFID，Radio Frequency I

3、dentificationRadio Frequency Identification）装置装置l 红外感应器红外感应器l 移动手机移动手机l PDAPDAl 全球定位系统全球定位系统（GPSGPS，Global Positioning SystemGlobal Positioning System）l 激光扫描器激光扫描器82、物联网的发展、物联网的发展1999 年，美国麻省理工学院在建立年，美国麻省理工学院在建立“自动识别中心自动识别中心”时就前瞻性地提出了时就前瞻性地提出了“万物均可通过网络互联万物均可通过网络互联”的的观点，物联网（观点，物联网（IOT，The Internet of

4、Things）的）的概念由此产生。概念由此产生。 2005年国际电信联盟（年国际电信联盟（ITU） 在信息社会世界峰会在信息社会世界峰会 （WSIS）上，发布了）上，发布了ITU互联网报告互联网报告 2005：物：物联网联网 2008 年年 ，IBM 董事长兼董事长兼 CEO 彭明盛（彭明盛（Palmisano）在纽约开的外国关系理事会上，在纽约开的外国关系理事会上， 正式提出正式提出 “智慧智慧地球地球” （Smart Planet） 。要形成智慧型基础设施。要形成智慧型基础设施物联网物联网9103、物联网的架构、物联网的架构11124、物联网发展背景、物联网发展背景134、物联网发展背景、

5、物联网发展背景1）从图灵计算到网络计算的演化）从图灵计算到网络计算的演化14Alan Mathison Turing1912.6.23 - 1954.6.7图灵1936年的传世论文论可计算数及其在判定问题中的应用主要是回答德国大数学家希尔伯特在1900年提出的著名的“23个数学难题”之中的第10个，问题涉及逻辑的完备性，即是不是所有的数学问题在逻辑上都是可解的。自动计算机的理论模型是在该论文中提出的，这种抽象模型可以把推理化作一系列简单的机械动作,被称作为图灵机的模型,有许多等价描述。歪打正着，图灵机模型到上世纪60年代却转变成用来说明可计算能力的模型。为纪念该文发表30周年，1966年设立“

6、图灵奖”,以纪念这位计算机科学理论的奠基人。 15冯冯诺伊曼结构的计算机诺伊曼结构的计算机1、计算能力（ 1.76千万亿次浮点运算（美洲虎）1.27千万亿次(浮点运算（星云）2、存储能力3、I/O能力16程序设计和软件工程程序设计和软件工程在每一个层次上都能够进行程序设计。在每一个层次上都能够进行程序设计。高级语言程序设计过程是高级语言程序设计过程是“分析问题分析问题建立数建立数学模型学模型选择数据结构选择数据结构 设计算法设计算法 编程编程编译器逐层向下编译成为机器可执行代码由机编译器逐层向下编译成为机器可执行代码由机器运行器运行”的过程。的过程。 软件软件 = 程序程序 + 文档文档 =

7、算法算法 + 数据数据 + 文档文档17 通信（尤其是光通信和移动通信）通信（尤其是光通信和移动通信）和网络（尤其是互联网）比可计算和网络（尤其是互联网）比可计算模型和软件理论发展快，且很快渗模型和软件理论发展快，且很快渗透到人类生活中去，加快了从图灵透到人类生活中去，加快了从图灵计算到网络计算的转变。计算到网络计算的转变。18互联网之父互联网之父Vinton G. Cerf（1943- ）美国国家研究推进机构美国国家研究推进机构CNRI董事长董事长Robert E. Kahn（1938- ）19万维网之父万维网之父Tim Berners-Lee（1955- ）20维基之父 Wikipedia

8、 2001年年1月月15日正式问世，目前世日正式问世，目前世界上最大的界上最大的Wiki系统，系统，“让世界上每个人都能让世界上每个人都能自由分享人类知识的总和自由分享人类知识的总和”，创始人吉米，创始人吉米威威尔士和拉里尔士和拉里桑格桑格Jimmy Wales 1966.8.7-Lawrence Sanger 1968.7.16 -21中国互联网发展状况网民人数网民人数3.16亿宽带网民宽带网民2.70亿手机用户手机用户6.70亿年增长率年增长率133% 手机网民手机网民1.18亿农村网民农村网民8460万中文网站287.8万网站域名网站域名1682万（截至2009年3月31日）一个无处不网

9、、无时不网、人人上网、时时在线的时代！222330年前，电脑被送进千家万户20年前，网络被送进千家万户现在，服务被送进千家万户24网络计算网络计算美国阿岗美国阿岗(Argonne)国家实验室的国家实验室的资深科学家、美国网格计算项目资深科学家、美国网格计算项目的领导人，的领导人，(Ian Foster)，曾在，曾在1998年主编过题为年主编过题为网格：网格：21世世纪信息技术基础设施的蓝图纪信息技术基础设施的蓝图的的一本书。一本书。网格之父网格之父 Ian Foster25网格网格(grid)(grid)依托专网或互联网，将处于不同地域、不同领域的多个计算机资源组织起来，统一调度，组成一台虚拟

10、的“超级计算机”， 完成一个共同的任务，如一个要求大量计算处理周期和大量数据的科学计算问题。网络计算网络计算（续（续1）26互联网实现了计算机硬件的连通互联网实现了计算机硬件的连通Web实现了网页的连通实现了网页的连通网格试图实现互联网上所有资源的全面连通。网格试图实现互联网上所有资源的全面连通。 Web 2 Web Server网络计算网络计算（续（续2）27l 网格把整个互联网整合成一台网格把整个互联网整合成一台巨大的超级计算机巨大的超级计算机，实现计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、实现计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源的全面共享。信息资源、知识资源的全面共享

11、。l 互联网的第三次浪潮的实质，就是要将万维网互联网的第三次浪潮的实质，就是要将万维网World Wide Web）升华为网格（）升华为网格（Great Global Grid）。）。网络计算（续网络计算（续3）28（2）29 Steven Strogatz(1959- , America)Duncan Watts(1971- , America)WS 小世界模型小世界模型(1998)30对等计算（对等计算（P2PP2P）31对等计算（对等计算（P2P） Point-to-Point 物理上物理上，点和点之间直接相连，点和点之间直接相连 People-to-People 逻辑上逻辑上，用户（应

12、用）和用户直接对话，用户（应用）和用户直接对话 Peer-to-Peer 对话的两端是平等的对话的两端是平等的3233大众参与的计算大众参与的计算l 类似于图片识别等任务对于人来说很简单，但要转类似于图片识别等任务对于人来说很简单，但要转化为图灵可计算问题却是很大的挑战，因此，网络化为图灵可计算问题却是很大的挑战，因此，网络环境出现可信计算和可信软件的研究。环境出现可信计算和可信软件的研究。l 又如，目前搜索引擎上的爬虫程序搜索的只是文字又如，目前搜索引擎上的爬虫程序搜索的只是文字资料，难以实现图片内容搜索。而如果能够让用户资料，难以实现图片内容搜索。而如果能够让用户参与这种搜索，参与这种搜索

13、，34l 目前的搜索引擎软件要判断图片内容很难，公司不得不雇佣目前的搜索引擎软件要判断图片内容很难，公司不得不雇佣一些人来整理图片，为其标上标签。一些人来整理图片，为其标上标签。l Luis开发了一个游戏：网上玩家共同看一张图，玩家必须给开发了一个游戏：网上玩家共同看一张图，玩家必须给出一个关键字，另一个玩家要与之配对，一旦两边输入的关出一个关键字，另一个玩家要与之配对，一旦两边输入的关键字一样就得分，进入下一关。这样，游戏运行的一段时间键字一样就得分，进入下一关。这样，游戏运行的一段时间之后将会产生大量基本图片标签。而如果网络游戏者都能为之后将会产生大量基本图片标签。而如果网络游戏者都能为这

14、样的图片标签系统作贡献，甚至可以渐渐将整个图片的资这样的图片标签系统作贡献，甚至可以渐渐将整个图片的资料库建立起来。料库建立起来。35社会标注社会标注BEACHSEAPEOPLETALKINGPORCH SKYBELLCHAT BY BEACH36群体智能：对图片进行分类群体智能：对图片进行分类37分成为两类分成为两类38分成为六类分成为六类为宠物找到了主人！为宠物找到了主人！39（3 3）云计算）云计算 互联网上某些节点强大的信息资源，包括存储资源、互联网上某些节点强大的信息资源，包括存储资源、计算资源、软件资源、数据资源、管理资源，通过计算资源、软件资源、数据资源、管理资源，通过云计算以互

15、联网上的服务方式，变成广大用户动态、云计算以互联网上的服务方式，变成广大用户动态、可伸缩的虚拟资源，为用户所用。强调需求驱动、可伸缩的虚拟资源，为用户所用。强调需求驱动、用户主导、按需服务，即用即付，用完即散，不对用户主导、按需服务，即用即付，用完即散，不对用户集中控制，用户不关心服务者在什么地方。用户集中控制，用户不关心服务者在什么地方。40重点关注节点间的交互重点关注CPU和操作系统云计算图灵计算不确定的计算确定的计算尽力而为的解最优解无集中控制、局域性偏好依附统一的调度人主动参与的计算人不参与的计算服务模型可计算模型有主体行为能力机械的执行图灵计算与云计算的比较4142内容一：虚拟计算内

16、容一：虚拟计算虚拟存储虚拟存储虚拟机虚拟机虚拟网络虚拟网络虚拟社区虚拟社区虚拟计算能力虚拟计算能力计算设施的本身细节和物理位置对用户透明。计算设施的本身细节和物理位置对用户透明。43内容二：变粒度和跨粒度计算内容二：变粒度和跨粒度计算云滴在不同的粒度上提供服务：云滴的弥散性雾云滴的聚合云团毛毛细雨，小雨，中雨，大雨44内容三：不确定性计算内容三：不确定性计算互联网上信息的特点是海量和低质量。低质量包括高噪声、高冗余、不完备、不协调、不一致、随机、模糊、多变等。45搜索结果的不确定性 对于用户的一个请求，对于用户的一个请求，Google搜索引擎返回成千上万的相关搜索引擎返回成千上万的相关网页，用户难以直接得到最关心的回答。网页，用户难以直接得到最关心的回答。不断地在不断地在“下一页下一页”中找寻答案并不是最终目中找寻答案并不是最终目标，如何将搜索返回的结果集聚合形成一个标，如何将搜索返回的结果集聚合形成一个“摘要摘要”的按需回答，才是解决问题的关键。的按需回答，才是解决问题的关键。46l 根本上是定性定量转换计算l 内容计算：词（概念）计算、语义计算、文本计算、语音计算等；语构、语义、语