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眾多常見(jiàn)物品和機(jī)器中都裝配了微型計(jì)算機(jī)，這些計(jì)算機(jī)控制著它們的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)可以啟用各種有用的應(yīng)用軟件。越來(lái)越多的此類(lèi)嵌入式系統(tǒng)逐漸聯(lián)系起來(lái)，匯聚成一個(gè)“物聯(lián)網(wǎng)”。展望未來(lái)，在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的各類(lèi)機(jī)器將推動(dòng)生產(chǎn)、能源分配和交通系統(tǒng)發(fā)生重大變革。

單片機(jī)無(wú)處不在。單片機(jī)本質(zhì)上是內(nèi)嵌于機(jī)器中的微型計(jì)算機(jī)，它們統(tǒng)御著迅速擴(kuò)張的功能王國(guó)。舉例而言，在洗衣機(jī)中，單片機(jī)可以讀取衣物標(biāo)簽上的電子 標(biāo)簽，從而識(shí)別出衣物質(zhì)地是免燙材料，還是羊毛。利用其他傳感器傳遞的信息，單片機(jī)能夠判斷衣物的臟污程度。它們還可以控制洗滌強(qiáng)度，并確保機(jī)蓋蓋嚴(yán)。

借助RFID芯片，西門(mén)子物流中心可對(duì)進(jìn)貨進(jìn)行自動(dòng)登記。

幾乎在所有的機(jī)器中都可以找到嵌入式單片機(jī)的身影，小到DVD播放器和電動(dòng)工具，大到汽車(chē)和計(jì)算機(jī)斷層掃描儀，都離不開(kāi)它們。單片機(jī)在體積和處理能 力上有別于個(gè)人計(jì)算機(jī)。嵌入式系統(tǒng)通常配備單片機(jī)、內(nèi)存及用于與外界交互的接口，但是它們?cè)隗w積上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于個(gè)人計(jì)算機(jī)。通常情況下，整個(gè)電子電路就集成 于一枚芯片上。盡管此類(lèi)單片機(jī)的外觀十分小巧，它們卻可以憑借軟件的力量輕而易舉地控制機(jī)器，甚至駕馭復(fù)雜機(jī)器也不在話下。

“幾十年后，人們將很難再看到不帶內(nèi)嵌計(jì)算機(jī)的工業(yè)產(chǎn)品。”德國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)家Karl Steinbuch早在1966年時(shí)便如此預(yù)言。如今他的預(yù)言早已成真，德國(guó)行業(yè)協(xié)會(huì)Bitkom和羅蘭•貝格管理咨詢(xún)公司的數(shù)據(jù)顯示，目前全球嵌入式系 統(tǒng)的市場(chǎng)總額約達(dá)2000億歐元，并且這個(gè)數(shù)字仍在迅速增長(zhǎng)。

嵌入式系統(tǒng)對(duì)于西門(mén)子而言尤為重要，因?yàn)槲鏖T(mén)子出售的幾乎所有產(chǎn)品中都配備了這種小到近乎看不到、碰不著的袖珍計(jì)算機(jī)，從醫(yī)療設(shè)備和自動(dòng)化設(shè)備，到樓宇管理系統(tǒng)、列車(chē)、配電系統(tǒng)和輪機(jī)，不一而足。

塑料加工公司Rehau AG 利用RFID系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)。

與普通計(jì)算機(jī)一樣，單片機(jī)依靠軟件工作，西門(mén)子在該領(lǐng)域積累了深厚的專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)。公司現(xiàn)有17000名程序員，每年在軟件研究方面的投資約達(dá)20億歐 元。同時(shí)，西門(mén)子在這一領(lǐng)域的活動(dòng)并不局限于嵌入式系統(tǒng)。“我們是歐洲僅次于SAP的第二大軟件公司。”西門(mén)子企業(yè)發(fā)展部的Gerhard Kress如是道。

在該領(lǐng)域，西門(mén)子的重心逐步向所謂的“行業(yè)IT”信息解決方案轉(zhuǎn)移，也就是“針對(duì)具體領(lǐng)域量身打造的信息技術(shù)解決方案。”Kress介紹說(shuō)。他還指 出“相對(duì)而言，通用IT同時(shí)適用于很多領(lǐng)域。比如說(shuō)Microsoft Office軟件，以及采購(gòu)、銷(xiāo)售、資源調(diào)度和數(shù)據(jù)庫(kù)管理方面的各種軟件。西門(mén)子的重心不在此類(lèi)解決方案和應(yīng)用上。”

通常情況下，行業(yè)IT以嵌入式系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行構(gòu)建，并不斷向用戶(hù)提供新功能。例如，有了嵌入式智能技術(shù)以后，操作一臺(tái)現(xiàn)代化CT掃描儀的醫(yī)生可以在 本地監(jiān)視器上查看機(jī)器生成的掃描圖像，同時(shí)該數(shù)據(jù)還可以通過(guò)集成的外部接口傳輸?shù)皆\斷軟件，例如西門(mén)子的syngo.via。醫(yī)生掌握此類(lèi)數(shù)據(jù)后，可以更 好地診斷病情，例如他們可以將患者的掃描圖像與之前的圖像進(jìn)行比較，再做出判斷。“這為醫(yī)生帶來(lái)了更大好處，同時(shí)還可促進(jìn)我們的硬件銷(xiāo) 售。”Kress表示，“這樣，行業(yè)IT已經(jīng)成為西門(mén)子的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。”

客戶(hù)同樣也將受益于行業(yè)IT的優(yōu)勢(shì)。例如，某家汽車(chē)制造商通過(guò)引進(jìn)西門(mén)子的*工程解決方案，已經(jīng)成功地將研發(fā)時(shí)間縮短近一半之多。這些解決方案 包括面向設(shè)計(jì)、計(jì)算和模擬的NX軟件；在產(chǎn)品生命周期內(nèi)管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)的Teamcenter軟件；面向工廠設(shè)計(jì)和生產(chǎn)自動(dòng)化的Tecnomatix和全集 成自動(dòng)化（TIA），以及面向工廠實(shí)時(shí)過(guò)程的SIMATIC IT系統(tǒng)。

上述系統(tǒng)不僅可以在產(chǎn)品研發(fā)中大顯神威，汽車(chē)制造商還可以用它們來(lái)設(shè)計(jì)新工廠，優(yōu)化生產(chǎn)率，乃至在虛擬環(huán)境中開(kāi)發(fā)機(jī)器。這樣既節(jié)約了時(shí)間和成本，還能避免人為失誤。此外，從制造過(guò)程中采集的信息可以饋回研發(fā)流程，進(jìn)而促進(jìn)產(chǎn)品的改進(jìn)。

“通用IT市場(chǎng)的年增長(zhǎng)率大概是4%，但是行業(yè)IT的增長(zhǎng)速度為9%。” Kress指出。正因如此，行業(yè)IT才成為“西門(mén)子IT變革”的核心，這項(xiàng)變革計(jì)劃旨在開(kāi)辟介于西門(mén)子傳統(tǒng)解決方案與通用IT之間的新市場(chǎng)。

當(dāng)樹(shù)也會(huì)“講話”的時(shí)候。人類(lèi)在很久以前就掌握了全球數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（或稱(chēng)互聯(lián)網(wǎng)）。現(xiàn)在機(jī)器也要實(shí)現(xiàn)同樣的創(chuàng)舉了。 在物聯(lián)網(wǎng)日益開(kāi)疆拓土的趨勢(shì)下，這種愿景正在變成現(xiàn)實(shí)，比如，有些智能化控制中心已經(jīng)開(kāi)始利用自己的接口直接與其他中心通信。“我們預(yù)計(jì)到2020年，將 有500億臺(tái)設(shè)備實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。”愛(ài)立信*執(zhí)行官Hans Vestberg稱(chēng)。愛(ài)立信公司甚至在樹(shù)木上安裝了嵌入式系統(tǒng)，目的是讓樹(shù)可以向互聯(lián)網(wǎng)傳遞信息。“假如你經(jīng)營(yíng)著一家林業(yè)公司，如果你能了解樹(shù)的感受，這 是不是會(huì)很有用？”

2011年夏季，西門(mén)子和德國(guó)科普雜志《Spektrum der Wissenschaft》同樣為愛(ài)爾蘭根植物園中一株已經(jīng)生長(zhǎng)150年的橡樹(shù)裝上了測(cè)量裝置。安裝在樹(shù)上的可吸入顆粒物傳感器和臭氧測(cè)量計(jì)可以記錄環(huán)境 數(shù)據(jù)，同時(shí)由氣象站和網(wǎng)絡(luò)攝像頭協(xié)助其工作。通過(guò)WiFi網(wǎng)絡(luò)，這棵橡樹(shù)將自己的數(shù)據(jù)發(fā)送給一臺(tái)計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，然后便能檢測(cè)出這棵樹(shù)在特 定時(shí)間的健康狀況?；ヂ?lián)網(wǎng)用戶(hù)可以直接查看相關(guān)信息，這棵“會(huì)說(shuō)話的樹(shù)”經(jīng)常在Facebook和Twitter上更新動(dòng)態(tài)，它還會(huì)向Flickr上傳照 片，向YouTube上傳視頻。

當(dāng)然物聯(lián)網(wǎng)的本領(lǐng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于使橡樹(shù)與人互動(dòng)。實(shí)際上，整座風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)器之間也可以進(jìn)行通信。比如，在某座風(fēng)電場(chǎng)中，運(yùn)營(yíng)商并沒(méi)有讓每臺(tái)發(fā)電機(jī)滿(mǎn)負(fù)荷 運(yùn)轉(zhuǎn)，而是利用西門(mén)子的軟件來(lái)使發(fā)電機(jī)可以相互交換數(shù)據(jù)，最終既能最大限度提高風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量，又能最大限度地減輕某些組件的磨損。

醫(yī)生可以在并非用于診斷目的的平板電腦或監(jiān)視器上觀察患者影像，并將它們發(fā)送到其他地方。

智能電網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)大顯身手的另一個(gè)領(lǐng)域。比如，將來(lái)，洗衣機(jī)和制冷系統(tǒng)等用電設(shè)備將與互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通信，從而平衡電力供需關(guān)系。西門(mén)子和電力公司 Allgäuer überlandwerk GmbH目前就在測(cè)試一個(gè)類(lèi)似的智能電網(wǎng)，測(cè)試工作已經(jīng)進(jìn)行一年多。“這里的情形如同人們期望2020年能在德國(guó)看到的情景一樣。”Allgäuer* 工程官M(fèi)ichael Fiedeldey透露。

到那時(shí)，汽車(chē)有可能也會(huì)實(shí)現(xiàn)彼此通信，與周邊環(huán)境通信，通過(guò)這種通信來(lái)避免交通事故，確保交通通暢。舉例而言，如果交通堵塞超過(guò)了一定程度，車(chē)輛會(huì)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向后面的車(chē)輛發(fā)出提醒。機(jī)器還會(huì)與其他機(jī)器通信，做好緊急救助的準(zhǔn)備。

制造業(yè)的變革。很多工業(yè)領(lǐng)域也對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)躍躍欲試，究其原因，是因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)可以推動(dòng)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)真正意義上的變 革。德國(guó)聯(lián)邦政府的高科技戰(zhàn)略舉措中有一項(xiàng)行動(dòng)叫做“工業(yè)4.0”，西門(mén)子也是其參與成員之一。這個(gè)行動(dòng)的*就持此觀點(diǎn)。“工業(yè)4.0”的愿景是構(gòu)建 以分布式智能為特色的體系，在該體系下，工廠將擺脫集中生產(chǎn)模式。

在這一藍(lán)圖中，待處理部件和制造機(jī)器將進(jìn)行對(duì)話，借此自行優(yōu)化制造工藝。“每件原材料上都有一個(gè)很小的嵌入式系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)微型Web服 務(wù)器，它配備一個(gè)無(wú)線接口，可以看做是它的數(shù)字化內(nèi)存。” 德國(guó)人工智能研究中心（位于Saarbrücken）負(fù)責(zé)人Wolfgang Wahlster教授說(shuō)道，“嵌入式系統(tǒng)可以確切地判斷出應(yīng)該如何處理原材料產(chǎn)品，然后單獨(dú)向工廠中的相應(yīng)機(jī)器請(qǐng)求所需的操作。”

在不遠(yuǎn)的將來(lái)，通過(guò)與周遭設(shè)備通信，包裹能在物流網(wǎng)絡(luò)中自己找到運(yùn)輸路線。

在歷經(jīng)機(jī)械化生產(chǎn)、大規(guī)模電氣化生產(chǎn)和生產(chǎn)工藝的電子自動(dòng)化之后，第四次工業(yè)革命將是物聯(lián)網(wǎng)和分散式控制的舞臺(tái)，它們所具備的靈活性會(huì)讓單件產(chǎn)品的制造也有利可圖。這種趨勢(shì)必將有助于高收入國(guó)家創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)，保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

與此同時(shí)，工廠中執(zhí)行同類(lèi)任務(wù)的機(jī)器也將能在生產(chǎn)線與生產(chǎn)線之間靈活切換，而無(wú)需中央控制系統(tǒng)干預(yù)。Wahlster套用PC領(lǐng)域的“即插即用”術(shù)語(yǔ)將之稱(chēng)為“即插即產(chǎn)”。

西門(mén)子目前在負(fù)責(zé)一個(gè)歐盟項(xiàng)目的協(xié)調(diào)工作，項(xiàng)目名為“應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)”，該項(xiàng)目旨在促進(jìn)生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)靈活的物聯(lián)網(wǎng)。在“工業(yè)4.0”框架下，西門(mén)子還參 與了RES-COM項(xiàng)目（依托情景觸發(fā)的機(jī)器對(duì)機(jī)器通信節(jié)約資源）。該項(xiàng)目由Wahlster牽頭，由德國(guó)聯(lián)邦教育與研究部撥款實(shí)施，其初衷在于促進(jìn)能 源、淡水、空氣和原材料等寶貴資源得到高效利用。

“但是如果有人認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)只會(huì)采集傳感器數(shù)據(jù)，那他就錯(cuò)了。”西門(mén)子中央研究院的Joachim Walewski說(shuō)道，“它還必須要輸出具有可操作性的信息。”比如說(shuō)，如果材料運(yùn)送車(chē)輛中的傳感器只知道如何識(shí)別紅燈，那還不夠。系統(tǒng)必須能知道這輛貨 車(chē)在朝哪個(gè)方向行駛，知道前方有交通燈，同時(shí)系統(tǒng)還要做出正確判斷，也就是說(shuō)現(xiàn)在需要?jiǎng)x車(chē)了。

位于多特蒙德的弗勞恩霍夫物流研究院院長(zhǎng)Michael ten Hompel教授將數(shù)據(jù)包比喻為貨物集裝箱，并喜歡用“互聯(lián)網(wǎng)物流”這個(gè)詞。在不遠(yuǎn)的將來(lái)，包裹通過(guò)與周邊環(huán)境設(shè)備進(jìn)行通信，自己就可以在物流網(wǎng)絡(luò)中找出 運(yùn)輸路線。“如此一來(lái)，緊急的貨物會(huì)得到更快的運(yùn)輸，其他包裹則需要等待。”他介紹道。集裝箱中的嵌入式系統(tǒng)配備有微處理器、傳感器并無(wú)線連網(wǎng)，它們不僅 可以找到正確的運(yùn)輸路線，還具有其他功能，比如利用溫度傳感器監(jiān)視易腐貨物，從而充當(dāng)產(chǎn)品存儲(chǔ)器。

“云”在未來(lái)的物流領(lǐng)域也將發(fā)揮核心作用，這個(gè)概念是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)按需獲取處理能力、軟件和存儲(chǔ)空間。“所有與貨物搬運(yùn)和送貨有關(guān)的IT流程都將轉(zhuǎn)移 到云中。” ten Hompel說(shuō)，“那么，比如說(shuō)RFID掃描儀，它不會(huì)連接到倉(cāng)庫(kù)中的某臺(tái)服務(wù)器，而是連接到云中的計(jì)算機(jī)。”在從產(chǎn)地運(yùn)輸?shù)绞肇浀攸c(diǎn)的過(guò)程中，貨物將全 方位獲取服務(wù)市場(chǎng)的信息，頗似軟件模塊記錄貨物的到貨情況，并將該信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。這樣的小應(yīng)用可以像樂(lè)高積木一樣，根據(jù)需要組合成更為復(fù)雜的服務(wù)， 很多供應(yīng)商會(huì)提供此類(lèi)服務(wù)。

面向所有人的服務(wù)。這正是“服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)”背后的構(gòu)想。在這種構(gòu)想下，全球計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將演變成一個(gè)龐大的軟件模塊 庫(kù)，所有模塊均采用標(biāo)準(zhǔn)化接口，因此這些模塊可以輕松地進(jìn)行組合，構(gòu)成更高級(jí)的服務(wù)。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，Michael ten Hompel的研究院已經(jīng)嘗試對(duì)杜伊斯堡的一座配送倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行改造，為其配置了云技術(shù)。

“我們的云服務(wù)器以各種軟件模塊為載體，支持31種‘業(yè)務(wù)對(duì)象’。比如，它們包括倉(cāng)庫(kù)管理和貨物接收方面的軟件。這些軟件模塊是由十幾家供應(yīng)商提供 的，但是它們?nèi)孔裱榷ǖ臉?biāo)準(zhǔn)，所以可以輕松地進(jìn)行集成。”ten Hompel說(shuō)。這座倉(cāng)庫(kù)只用兩周時(shí)間便改造完成，可以開(kāi)門(mén)營(yíng)業(yè)，而通常情況下，倉(cāng)庫(kù)改造工程可能需要長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的時(shí)間。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以互相“交談”，從而優(yōu)化產(chǎn)能。在愛(ài)爾蘭根，一株裝有測(cè)量裝置的橡樹(shù)常常在“Twitter”上更新動(dòng)態(tài)，報(bào)告自身狀況。

未來(lái)的服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)可能同樣會(huì)讓我們過(guò)上更舒適的生活。比如，一些研究人員預(yù)見(jiàn)到一個(gè)可以為所有人提供靈活組合的服務(wù)的網(wǎng)上市場(chǎng)。假如某個(gè)家庭的供熱 系統(tǒng)出現(xiàn)故障，戶(hù)主不必再聯(lián)系工人上門(mén)維修，而只需在服務(wù)平臺(tái)上發(fā)一條幫助請(qǐng)求。系統(tǒng)利用語(yǔ)義技術(shù)，能夠根據(jù)季節(jié)和天氣預(yù)告判斷問(wèn)題類(lèi)型和嚴(yán)重程度。然 后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)所有相關(guān)維修工的日程安排自動(dòng)查找到合適的維修工，并安排這次維修服務(wù)。實(shí)現(xiàn)上述構(gòu)想的前提條件是推行“統(tǒng)一服務(wù)描述語(yǔ)言”（USDL）中 所載的標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)描述。USDL是在德國(guó)“Theseus”IT研究項(xiàng)目框架下開(kāi)發(fā)出的一種語(yǔ)言，西門(mén)子在其開(kāi)發(fā)中發(fā)揮了重要作用。

同樣，成長(zhǎng)于互聯(lián)網(wǎng)中的自主服務(wù)也將在未來(lái)的智能電網(wǎng)中發(fā)揮重要作用，其形式是軟件代理，這種代理可以代表消費(fèi)者和電力生產(chǎn)者獨(dú)立完成電能的購(gòu)買(mǎi)與銷(xiāo)售交易。此類(lèi)網(wǎng)上電力交易的電價(jià)將不只取決于供需狀況（目前則取決于供需狀況），還會(huì)考慮到以往經(jīng)驗(yàn)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。

放眼未來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)中的海量數(shù)據(jù)將成為新型服務(wù)的基礎(chǔ)。屆時(shí)我們可能會(huì)看到根據(jù)不同季節(jié)的日常用電需求模型而為建筑物和家庭用戶(hù)提供的服務(wù)，根據(jù)每天 不同時(shí)段的交通量為交通規(guī)劃師提供的服務(wù)，以及根據(jù)天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)為樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)提供的服務(wù)。例如，如果建筑物能預(yù)先了解天氣轉(zhuǎn)暖情況，便可以提前逐步調(diào) 低供熱溫度。

能積累經(jīng)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)甚至可以探明即將發(fā)生的組件故障。例如，西門(mén)子的燃?xì)廨啓C(jī)利用數(shù)千只傳感器向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中饋入數(shù)據(jù)，從而可以監(jiān)視自身的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，最終達(dá)到優(yōu)化發(fā)電機(jī)效率的目的。

西門(mén)子從全世界近400家工廠采集此類(lèi)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)部件的損耗情況，確保在部件發(fā)生故障以前就予以更換。有了預(yù)防性維修，便能避免讓人措手不及的故障——讓機(jī)器具備報(bào)告自身狀況的能力，大有裨益！