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1. 計算機領域的「三件事」
計算機從1946年正式誕生到今天，一共發展了七八十年的時間，簡單的說，其實就是做了三件事情：
1）在前二、三十年裡，是單機階段，人們考慮的是如何讓計算機能夠替我們幹事情，我們可以把這個階段稱為People Talk to Machine，人和機器說話。
2）從1970年前後，人們開始努力讓計算機互聯互通，讓很多臺機器同時為我們服務，最終爆發了1995年的網際網路革命，並取得了巨大成功。這個階段，我們可以稱它為Machines Talk to Machines，機器和機器說話。
3）2000年到今天，又過去了15年，網絡逐漸向物理環境延伸，數字網絡要實現與物理世界的共融。這在中國被稱「物聯網」，美國學術圈稱之為CPS，即Cyber Physical System，信息物理系統。美國IBM公司提出了智慧地球（Smart Planet）的概念，並由此衍生出智慧城市、智慧醫療、智慧旅遊等一系列「智慧」產業。這就是第三件事情：人通過網絡化的設備與自然界對話。
2. 摩爾定律與普適計算
「摩爾定律」：每1美元所能買到的電腦性能，將每隔18-24個月翻一倍以上早期的網絡主要是Client/Server（客戶/伺服器模式）的模型。客戶端想來就來想走就走，但伺服器必須always on，長期穩定存在以提供服務。
隨著硬體成本飛速下降，終端的計算能力越來越強，產生的數據越來越多，服務的瓶頸從原來的網絡轉移到了伺服器，「Server busy， but client idle」，於是就出現了新的Peer to Peer（P2P，對等計算）模型，每一個點都變得可以既是伺服器又是客戶端。
P2P之所以能夠迅速風靡全世界除了技術原因，還有很多社會因素。大約1999年前後，美國西北大學一幫學生想在網上進行音樂共享，因為買唱盤太貴啊，就搞了一個P2P 軟體，每個點都既是伺服器又是客戶端，通過網際網路交換和共享音樂文件，上線後第一年就有超過千萬的用戶。
一方面是計算資源的價格在不斷下降，另一方面是人們對生活和娛樂品質的不斷追求，於是一位叫Mark Weiser的科學家在1988年就提出一個概念：普適計算。
如果說網際網路計算此前一直崇尚人圍繞著網絡進行，普適計算則主張讓微小系統形成的網絡圍繞著人運轉。在普適計算中，最主要的理念是Invisible Computing（不可見的計算），在人們不注意的地方就有晶片和微型設備提供4A的服務：Anytime, Anywhere, Any device, Any data。
物聯網可以說是在普適計算的背景下應運而生的。
3. 傳感網到物聯網
了解物聯網，我們從傳感器網絡開始。
傳感器網絡就是由具備感知能力的節點組成的網絡。這些節點由感知、通信、計算和供電四部分組成，通過互聯互通的自組織，把感知到的環境信息傳遞出來，供人們使用。
節點首先要有感知能力，這是感知物理世界的基礎。其次，感知到的數據信息需要通信模塊返還給人，讓人獲取到信息。如果以遊戲Dota來舉例，傳感網節點就如同偵查守衛，俗稱「眼」。我們將「眼」插到敵後，就可以打開戰爭迷霧，獲得本來無法看到的視野，了解敵方動態。視野就是「眼」這個節點的感知能力，這是我們插眼的原始動力。而另一方面，「眼」必須有「通信能力」，才能將感知到的視野返回給玩家，使玩家了解到敵方信息。
傳感網最早的應用就像Dota的「眼」！上世紀90年代中後期，DARPA（美國國防部高級研究計劃局）提出了Smart Dust（智慧塵埃，又稱智慧粉塵）項目，從空中向地面撒上很多可通信可感知的節點，士兵在打仗時可以利用這些節點返回的信息有效索敵。
在「智慧塵埃」之後，無線傳感網的概念迅速拓展到民用。加州大學伯克利分校的大鴨島動物監測與紅木監測，哈佛大學的火山遙感和麻省理工學院的河流監控，進一步推動了自組織傳感網領域研究的熱潮。
在傳感網的應用方面，我們團隊也做了一些探索。2004-2005年，我們在內蒙古部署了最早的煤礦監控傳感網原型系統。2007年，我們在青島做了全球第二個海洋傳感網系統。2009年後，我們開始考慮傳感網規模化帶來的挑戰，在浙江天目山部署了森林環境下的全球規模最大、運行時間最長的無線傳感網—GreenOrbs（綠野千傳）。
「感知」是人類長期廣泛觀察自然界的必然需求，這個需求是永遠都不會停的。在無線傳感網中，大量的傳感器等微型化計算設備通過無線多跳網絡自組織地聯接在一起，完成持續環境監控和大規模數據採集的任務，填補了計算世界裡數據來源這個「木桶短板」。
這些感知網絡其實就組成了「物聯網」的概念，物聯網範圍還要稍稍寬點兒，不要求每個點都具備主動感知能力。物聯網，通過對普通對象的設備化，形成自製終端的互聯化，達到普適服務的智能化。
（未完待續）
物聯網的未來如何？科學家將如何應對技術挑戰？我們正在經歷第四次工業革命嗎？下期的《清華大講堂|劉雲浩：萬物相聯萬物生（下）》將為你解答這些問題，敬請期待~注本文經清華大學「研究生學術與職業素養」課程及作者本人授權發布。歡迎轉發轉載。
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