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        北京物流信息聯盟

        物聯網要來了,我們怎么做好應對準備

        互聯網圈那點事 2021-10-06 12:26:03

        來源:arstechnica


        你知道嗎?甚至在“萬維網”(World Wide Web)出現之前,“物聯網”(Internet of Things)就已經出現了。

        在 1991 年,劍橋大學計算機實驗室(University of CambridgeComputer Lab)的一群研究人員曾經嘗試在實驗室內打造出一個用于共享咖啡壺狀態的監控系統,以解決研究人員來到位于走廊的咖啡壺旁邊卻發現咖啡壺仍處于空置狀態的尷尬情況。通過使用一臺攝像機、一張用于截取圖像卡片以及一款在“摩托羅拉 68000”系列計算機上運行的虛擬機系統,研究人員用傳感器搭建了一個用以顯示咖啡壺狀態的網絡。

        在剛開始的時候,研究人員將這個網絡設置成一款基于“X-Windows”協議的應用。直至 1993 年,人們才將這款咖啡壺服務器便轉化成“HTTP”協議,這套咖啡壺監控系統也一躍成為了互聯網的明星。很快這套系統就被接入了更多帶有傳感器的物件當中,例如熱水浴缸等。

        今天,數以百萬計的設備會通過互聯網來表達它們所見到、聽到和感覺到的東西。得益于成本低廉的嵌入式系統,現在物聯網的實現無需再借助虛擬機系統或者運行 Windows 系統的計算機等設備。

        目前有數十億設備正在通過網絡與其他設備進行溝通,它們完全顛覆人們對于“計算機”的概念。這些物聯網設備通過發送遙感信息和其他設備進行交流,它們能夠接收到近在咫尺的軟件所發送的指令,也能捕捉到遠在千里的服務器所發送的信息。如今軟件和傳感器在很大程度上接手了人類的工作,因為和人類相比,它們高效、便捷而且成本低廉。

        這些物聯網事物正在改變我們和實體世界之間的互動方式,現在我們可以和電視機進行交流,它們之所以能夠聽懂我們的指令,原因在于電視機的內部嵌入了傳感器和聲音處理芯片,因此它們可以通過云網絡對指令進行處理。

        我們在路上駕駛汽車的時候,傳感器可以通過收集我們手機上的數據以對路況進行評估。我們還可以通過移動應用來對汽車進行解鎖?,F在的健康設備會收集我們的數據并發送給醫生,我們的智能手表可以收集我們的脈搏信息并將其發送給其他人。對于現代社會而言,數字化的世界變得越來越實體化。

        智能手機的興起至現在僅僅經歷了八年時間,這股智能手機浪潮將我們帶入到一個實時連接的新時代,目前網絡設備的數量已經超過了地球的總人數。一些人估計在未來五年內網絡設備的總數將會達到人類總數的 7 倍以上,屆時連網的傳感器以及行業機器人等設備的數量將達 500 億個。

        計算能力的成本被大大降低,網絡連接的成本也變得低廉甚至是免費,新的軟件和芯片也使得連接變得越來越容易。在這樣的環境下,政府、公司甚至是個人都可以獲得關于物聯網事物的詳盡信息,這些機構或個人也可以通過一定的方式使事物實現自動化。在未來,我們將會活在萬物互聯的世界中。

        然而,就目前的情況而言,如果我們不能及時解決當下存在的問題,物聯網的前景必將受到影響。當事物開始全面物聯化時,人們勢必會對其安全性、隱私性和可靠性存在疑慮。因此,當身邊所有的事物都處于相互連接的狀態時,我們的社會秩序將產生怎樣的變化呢?

        物聯網的爆發上升時期

        物聯網的使命在于使所有事物智能化。例如,由“Nest Labs」出品的可以連接網絡的恒溫器、攝像頭以及煙霧報警器等產品無疑可以讓家居生活變得更加節能、安全。物聯網技術是“智能城市”、“小型建筑”以及“智能工廠”等項目的關鍵,傳感器制造商、網絡公司以及大型技術咨詢公司等機構將會在物聯網進程中如魚得水,所有公司都希望能夠從物聯網的蛋糕中分一杯羹。盡管有時候智能化的事物或許和傳感器的關系更加密切,但這些事物通常需要依托遠程的云服務器或者數據庫來處理信息和控制行動。

        從消費者的角度分析,Nest Labs 的產品缺失成功捕捉到了大眾的眼球,但目前處于上風的物聯網產品無疑是可穿戴設備,盡管“Apple Watch”等備受矚目的產品并沒有取得預期的效果?!昂吞O果公司的其他硬件設備相比,Apple Watch 在市場上所取得的進展確實處于劣勢。盡管如此,但 AppleWatch 還是成功地在一些使用案例上找到了自己的定位?!?/span>

        埃森哲(Accenture)旗下設計咨詢公司“Fjord”的首席客戶官(Chief Client Officer)兼創始人馬克 · 柯蒂斯(MarkCurtis)說道??碌偎雇茰y在接下來兩到三年內手環類的可穿戴設備可以在完全脫離智能手機的情況下獨立運作?!霸谀莻€時候,可穿戴設備和身邊事物之間的互動會變得更加頻繁?!笨碌偎贡硎?。

        對于可穿戴設備而言,健康領域是一個顯而易見的適用領域,因為可穿戴設備可以在人們無下意識行動的時候收集各項數據?!币粋€很好的例子是我們的糖尿病監測平臺?!笨碌偎拐f道,“要對患者進行監測,平臺需要在設備和數據之間設置恰當的連接,這種連接的設置無疑是非常復雜的。當然,倘若患者沒有一個智能手表,這一切都將淪為空談?!?/span>

        出于各種原因,政府往往希望能對物聯網收集的數據進行分析,因為這種做法不論是對服務的基礎同步還是針對緊急情況的應急響應,甚至對稅收的收集都將大有裨益?!拔覀兛梢詫④囆械篮腿诵械郎系慕煌粢暈槁摼W的傳感器?!泵绹茁暪荆≧aytheon)網絡安全和特別任務部門的首席技術官邁克 · 戴利(MichaelDaly)說道,“你可以從其中看到交通燈變化的次數以及人們在等待中所消耗的時間,并據此對交通流量進行調整?!?/span>

        除了政府以外,企業也對接入物聯網的數據深感興趣。目前越來越多的公司正針對物聯網設備的嵌入式技術以及網絡連接對于企業的系統以及產品的提升效果進行實驗。美國國家儀器公司(National Instruments)的執行副總裁埃里克 · 思達克羅夫(EricStarkloff)認為,企業最關心的是物聯網對儀器操作的提升效果。

        “企業一直在尋找能夠預警預警系統事故或者能夠使操作更具效率的標的物?!彼歼_克羅夫說道,“目前只有少數工業系統具備網絡化的遙感數據收集功能?!彼歼_克羅夫還補充道,在未來五年內最具增長潛力的無疑是“非新建”(Brown Field)模式下的應用。這類應用可以將工廠、精煉廠、辦公樓以及其他實體廠區的現存硬件升級為具備物聯網特性的智能化硬件。

        制造型企業時很早便開始使用物聯網,通用電氣公司(General Electric)已經成功將自己龐大的內部網絡改進成具備物聯網特性的智能網絡,現在他們可以從所有的產品中收集收據,例如燃氣渦輪發動機和火車頭等。由于物聯網是“未來工廠”的概念中極為重要的一環,飛機制造商“空客公司”(Airbus)正在國家儀器公司的幫助下試圖將物聯網整合到自身的智能化加工及機械化系統當中,空客公司所采用的是人和機器協同運作的生產方式。

        空客公司希望通過借助物聯網的力量確保公司在生產制造環節的準確性,同時他們也希望具備物聯網性質的內部系統可以監測出潛在問題?!霸诂F階段,他們在組裝飛機時大部分還是依賴人力上的操作。他們希望使工具智能化,因為智能化工具可以感知到鉚釘等材料是否已經安裝到位?!彼歼_克羅夫說道,“要實現這樣的效果,分析追蹤系統需要和生產流程緊密聯系,而不能通過云端的方式接入。他們的設備需要在本地的環境中進行頻繁的數據交換,智能化加工系統需要和眼鏡等智能化可穿戴設備相互連接?!?/span>

        在一定程度上,早于 90 年代開始波音公司(Boeing)便一直在嘗試通過“擴增實境”技術(Augmented Reality)實現空客公司當前的愿景。波音公司所采取的方式和通用電氣軟件公司(GE Software)于今年早期所展示的通過擴增實境技術整合物聯網的模式非常相似。在這種模式下的生產環境中,接收到視覺提示的技術人員會被引導至需要接受調整的設備。但空客公司卻計劃利用物聯網來實現由人工操控的工具和機械化系統之間的交流,兩者可以通過本地網絡傳輸數據,進而達到協同作業的效果。

        美國國防部(Department of Defense)也針對物聯網的應用作出了類似的設計,他們計劃通過物聯網提升士兵的表現。配備有嵌入式可穿戴系統的士兵可以轉化為國防部網絡的一個節點,系統可以追蹤士兵的健康狀況并大幅度提升士兵的戰斗表現。

        除了囊括無人戰斗機和其他傳感器的網絡之外,軍方還開發了一款聯網的頭盔傳感器,這款傳感器可以偵察震蕩打擊的強度。通過美國國防部高級研究計劃局(Defense Advanced Research Projects Agency)的一系列研究項目和其他實驗項目,美國軍方持續針對可穿戴技術進行開發。在未來,美國軍方的士兵可以和多個系統進行聯網。

        在由美國陸軍訓練與條令司令部(Training and Doctrine Command)最新贊助的會議中,一些科學家曾經針對植入式傳感器的可能性作出過討論,體內的傳感器可以在士兵無意識的情況下傳送關于士兵的信息。美國陸軍訓練與條令司令部的情報部門主管托馬斯·F· 格雷科(Thomas F. Greco)表示,物聯網技術和可穿戴傳感器結合到一起后可以使我們的感知變得更準確,戰場上模棱兩可的局面將會大大減少,指揮官也可以對部隊的行為了然于胸。但格雷科也表示這類數據將會影響士兵的秩序和紀律?!耙欢ǔ潭壬系哪:緛砭褪侨穗H關系中的潤滑劑?!彼f道,“當你獲取了關于對方所有的信息和數據之后,你和對方之間的關系必將受到影響?!?/span>

        在物聯網中,整個世界都在注目

        這一點和許多個人隱私倡導者針對物聯網所提出的問題非常相似。在 2013 年,聯邦貿易委員會曾(Federal Trade Commission)針對物聯網技術開展過一次研討會,與會人員曾經就收集個人敏感信息所可能造成的影響發起過警示。

        “例如個人地理位置、理財賬號及健康情況等信息。當你不間斷地希望收集個人愛好、位置以及身體情況等個人信息時,問題就出現了,因為另一個沒有直接參與信息收集的主體也可以通過別的方式來推斷出相關信息。在物聯網的世界里,即便是一件小小的設備所能手機起來的信息量也是驚人的,一個與會者曾表示即便僅有 10,000 名以內的用戶選擇使用某公司的物聯網家具智能化產品,這些設備每天可以獲得的離散信息量可達 1.5 億條,設備每隔 6 秒就可以針對每個家庭收集一次信息?!?/span>

        對于可穿戴設備而言,個人隱私更加是一個不容小覷的問題??碌偎拐f道:“人們會在公眾場合使用可穿戴設備以表達自己對潮流和風格的理解,但與此同時,可穿戴設備或許會從用戶身上收集一些極度隱私的信息。因此,用戶所顯示的或許正是關于自己最為隱私的一面,例如我們的會話、人際關系和健康狀況等。和可以隨時關閉塞到口袋中的手機不同,可穿戴設備是目前我們最親近、最樂意向外界展示的設備。由于可穿戴設備存在著這么一個悖論,因此在進行設計的時候我們必須注意把控好個人隱私和公開信息之間的界限?!?/span>

        一些個人隱私問題可以通過設計來解決,柯蒂斯曾經高度贊揚蘋果公司為了保護用戶隱私所選擇的設計方案:他們會利用脈動傳感器以檢測智能手表是否已經被摘除(摘除后的智能手表需要重新輸入密碼才能激活),而且當檢測到用戶的視線沒有集中在手表上時,智能手表的屏幕將會自動關閉。

        “沒有一款智能設備是孤立的,所有的這些設備都在收集著大量關于我們的數據。即便是一些看似無傷大雅的信息(例如個人健康數據等)也可能會被有目的地利用。例如關于你每天所行走的步伐數據就可以用于推斷你是誰、你會到那些地方以及你的出行方式等等?!崩茁暪镜拇骼f道。

        在一些情況下,這些信息的收集有其正面意義。例如針對個人健康狀況及地理位置的追蹤可以讓我們在地震時檢測到人員的安危情況以及所處的地理位置。但一旦這些信息被持續收集及存儲,我們將有可能面對巨大的隱私危機。

        “個人信息有被泄露的危險,屆時被泄漏的可不僅僅是我們所行走的公里數等無傷大雅的數據,因為個人醫療記錄等令人難堪的信息也有可能被一并泄露?!笨碌偎拐f道,“在缺少恰當管控措施的情況下,第三方有可能會不經意地泄露用戶的個人信息。許多人對于和醫生分享自己的健康狀況或許并不介懷,可是當人們的健康數據被保險公司獲悉時,他們或許會對這種泄露行為心生憤懣?!?/span>

        戴利補充稱鑒于物聯網設備會保存及傳輸大量數據,因此我們或許應該界定這些設備應該在多長的時間限度內收集用戶的信息,以及對于過期的數據設備應該以何種方式進行刪除。

        針對這類問題,從一開始就界定好哪些數據不應該納入被收集的范圍內將會使解決問題變得事半功倍。盡管不是每一款設備都如空客公司在工廠所安裝的一般已經作好提前設置,但負責收集數據的系統在進行數據收集時可以先行分析哪些數據對于分析而言更具價值。

        加快物聯網應用和布局的進度

        對于工業化用戶而言,減少數據流或許并不是一個它們需要納入考慮的問題,因為它們通常不會和外界的互聯網有著太深入的接觸。對于工業化用戶而言,它們需要的或許只是低階版本的物聯網。工業化用戶僅需將工廠的本地網絡和其他工業化系統進行聯系,私人的廣域網根本就不在它們的考慮范圍內。之所以會出現這樣的結果,一方面是工業化用戶對網絡的安全性有著嚴苛的要求,另一方面則是希望確保系統的可靠性。

        「要在工業化用戶中提升應用的深度和廣度,物聯網供應商需要對網絡的可靠性進行升級?!咕W絡服務商阿卡邁(Akamai)的首席分析師克里斯 · 亞歷山大(Kris Alexander)說道,“工業化用戶對網絡的可靠性有著很高的要求,如果物聯網的整合讓它們在一年內遇上 4 次故障停工,那是全然不可接受的結果?!钡绻鞠M麑⑽锫摼W技術整合到自己的生產過程中,它們將會選擇互聯網和物聯網相結合的模式以降低成本。

        針對工業化用戶低延時、高速度的物聯網需求,相關部門正在實施全新的網絡標準。那些在以太網(Ethernet)和網際協議(Internet Protocol)技術的基礎上建立的系統在不久后將會進入到工廠的內部。

        “高時效網絡”(Time Sensitive Networking)是一個以時間同步為導向的網絡標準,這個標準一直處于「電氣與電子工程師協會」(Institute of Electrical and Electronics Engineers)和致力于專業質量音頻發展的聯盟組織「AVnu Alliance」的關注下,該標準適用于我們從通用電氣公司的實驗室中所看到的許多物聯網應用。

        除了適用于工業化物聯網應用以外,許多汽車生產商也對高時效網絡標準產生了濃郁的興趣?!钙嚿a商對高時效網絡標準抱有強烈的興趣,因為這些廠商希望能夠在網際協議的基礎上控制汽車?!顾歼_克羅夫說道。

        盡管工業化物聯網和傳統的物聯網相比有所欠缺,但對工業化用戶而言,帶寬始終是一個負擔。思達克羅夫表示,要從物聯網設備中收集用于進行深度分析的傳感數據,企業需要將信息分解成更便于分析和使用的形式,而要做到這一點則需要在前沿進行許多分析工作。當遙感數據來自數以百萬計的用戶設備時,企業需要對所收集的數據進行篩選,這樣做除了可以保護用戶的隱私外,也有助于維持系統的可靠性。

        其中一個可供選擇的路徑是反轉的內容傳輸網絡,內容提供者會利用「MapReduce」功能或者其他大數據處理架構針對數據進行前置處理,然后再將經過處理的數據交給物聯網應用進行分析。阿卡邁公司在內部采取的就是這種方法,目前阿卡邁公司正在試驗如何將其轉化成一項針對物聯網應用的服務。

        “今天我們擁有應用編程接口(REST APIs),我們可以使用該接口為企業進行數據檢索。我們正在探索可供第三方將數據導入該系統的方式?!眮啔v山大說道。借助于分布式數據收集網絡,目前阿卡邁公司每年可以收集 1.2 艾字節的數據。

        “如果數據的來源僅為數千款設備,更好地選擇是依托亞馬遜公司(Amazon)的網絡服務搭建屬于自己的服務。但目前阿卡邁公司內部所使用的服務足以支持數十萬款設備的數據反饋活動。我們正在和有興趣使用我們的網絡以收集數據的汽車公司進行接洽?!眮啔v山大說道。

        還有一個問題是,你應該如何通過網絡對數以百萬計的設備進行升級呢?亞歷山大表示阿卡邁公司已經在汽車產業上取得了成功,他們在去年曾經為 4,000 萬輛汽車進行了軟件升級。

        一些新興的技術正在讓物聯網的連接變得更加可靠,即將到來的 5G 移動寬帶標準將會把移動設備的延時控制在一毫秒以內。為了保障設備的可靠性,自動駕駛汽車等終極物聯網設備需要一個低延時、可靠的數據連接環境。

        不論物聯網設備所使用的是第幾代無線寬帶技術,它們使用的都是基于網際協議的網絡連接。但安全研究人員曾經利用斯普林特(Sprint)公司的網絡成功入侵吉普自由光車型(Jeep Cherokee)的車載連接系統,進而控制整臺汽車的網絡。

        顯而易見,以移動網絡為基礎的物聯網設備也存在一定的安全隱患。安全問題或許是物聯網所面對的問題中性質最為嚴重的一個了,因為針對物聯網系統所發起的攻擊有可能會對現實世界產生深遠的影響。

        物聯網存在被黑客入侵的風險

        你只需用搜索引擎進行簡單的搜索動作即可明白物聯網系統存在著多大的被入侵風險。你僅需環顧身邊一周便可以發現安保攝像頭、嬰兒監測攝像頭等安全保障措施少得可憐的網絡攝像頭,還有媒體設備的操控界面、高壓交流電(High Voltage Alternating Current)系統、城市交通管理系統以及各種各樣的家居路由器等。當然,這些看似在互聯網環境中“裸奔”的設備并不一定會輕易被黑客入侵,但萬一黑客成功入侵其中一樣設備,他們要進入到其他設備便易如反掌。

        這些設備不僅會通過網絡進行虛擬交流,在一些案例中,某些內置了網絡連接功能的設備在進行溝通活動時甚至會給現實世界帶來影響:例如加快離心分離器的旋轉速度、給門解鎖或者上鎖、打開加熱器、使汽車的剎車失效等。讓設備連接到網絡并不意味著設備勢必會被入侵,但和網絡取得連接的設備有可能存在一定的安全隱患,特別是當設備被連接到公眾網絡時,其中一些設備甚至有可能存在可供黑客利用的安全漏洞。和人們所使用的日常設備不同,為物聯網設備設計補丁是一件非常復雜的事情。

        “一方面,供應商并不愿意長期為低端設備提供服務支持。如果我所售賣的是一款用于打開車庫閘門的開門器,那么我在很可能不會為這款開門器提供長期的硬件更新服務,想要廠商長時間提供免費服務并不是一個可行的方案。智能手表和健康監控器等智能化設備也存在著類似的情況。因此想要提升產品的安全性,你只能通過購買下一代產品來實現。但在這種情況下我們將會擁有大量被擱置的聯網設備,你或許已經將它們遺忘在家里的某個角落,這些被遺忘的設備有可能會成為安全敞口?!贝骼f道。

        一些入侵行為的目的并不是為了盜取用戶數據,而是通過設備發送垃圾郵件或者進行分散式阻斷攻擊(distributed denial of service attacks),現在在家庭路由器中已經發生過類似的案例。

        另一個安全敞口出現在安全升級節奏相對較慢的工業領域?!肮I化企業針對報廢設備的處理方式非常不一致。工業化設備和消費性電子產品最大的區別在于升級周期。在工業化環境中,監測高壓交流電系統冷卻情況的數據中心由一方進行監測,這些冷卻設備投入使用的周期非常長,有的甚至能達 80 年之久。因此,監測技術的進展往往要比更換設備的步伐要快得多。你該如何對這類建筑進行升級呢?因此在工業領域中并不存在升級周期的說法,只有維護周期?!彼歼_克羅夫說道。

        “有些系統連接的甚至是一些不能中斷的事物。例如在面對電網系統的時候,我們不可能隨意對其進行升級,更不可能在每周二為其打一次補丁?!贝骼a充道。

        曲折但光明的未來

        工業化的物聯網系統不論對于企業自身還是它們的客戶而言都存在著引發財務危機的風險。在萬物互聯的環境中,黑客只需入侵高壓交流電系統便可以輕易入侵到目標的網絡之中。一旦黑客成功潛入和交通管理或者其他政府職能相關的系統當中,他們可能會引發重大的社會混亂。

        “試想一下,要是交通燈出現了異常,整個社會將會受到多大影響?”戴利表示,“如果我們正處于緊急情況當中,交通燈的失靈有可能會導致飲水供應車未能及時進入到社區。一旦公共系統出現了問題,大規模的供應鏈斷裂事件必將發生?!?/span>

        即便是在網絡已經誕生20年的今天,安全事故仍然在個人計算機領域屢屢發生,安全問題似乎很難在短期內得到根治。因此,物聯網的未來取決于設備開發商和服務提供商將如何應對這類挑戰。

        物聯網未來還取決于政府針對深受公眾關注的隱私問題的回應,其近來針對網絡化汽車和無人飛行器的回應還僅僅是一個開始。伴隨著云計算以及歐盟數據「安全港」等事物的出現,物聯網設備的未來將會變得更加風云莫測。

        盡管困難重重,但我們仍然有理由相信物聯網設備將會以我們不能預見的方式引發全新的互聯網服務浪潮,正如智能手機的出現便使曾經以個人電腦為主導的世界轉化成一個以移動智能化設備為主導的世界。

        “和智能手機的軌跡相比,可穿戴設備目前所取得的進展確實相對較慢。但我堅信可穿戴設備在未來五年內將會得到廣泛的應用。以印度為代表的發展中國家將會以我們難以預見的方式實現可穿戴設備的大規模應用,屆時可穿戴設備將會超越智能手機成為最具代表性的物聯網設備,正如目前在非洲移動支付技術已經超越了電腦支付技術一樣?!?/span>

        注:文章由TECH2IPO/創見,阮嘉俊 編譯,首發于TECH2IPO/創見(http://tech2ipo.com)。