李芫慶

摘 要 自IBM于2008年提出“智慧地球”概念以來，該詞迅速席卷全球，受到幾乎各國尤其是發(fā)達國家的普遍重視。本文主要針對“智慧地球”中涉及的關鍵技術和“智慧地球”在采煤業(yè)中的應用以及“智慧地球”中需要考慮的安全問題進行了分析闡述。

關鍵詞 智慧地球 物聯網 云計算

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A

1 “智慧地球”的提出

2008年11月，IBM提出了“智慧地球”概念。智慧地球也稱為智能地球，就是把感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成所謂“物聯網”，然后將“物聯網”與現有的互聯網整合起來，實現人類社會與物理系統(tǒng)的整合。智慧地球=互聯網+物聯網。次年美國總統(tǒng)奧巴馬公開肯定IBM“智慧地球”思路。隨后“智慧地球”得到了世界各國的普遍認同，并將其提升到國家戰(zhàn)略的高度，大力發(fā)展與其相關的技術，以此來提升國家的綜合實力。中國提出了相對于“智慧地球”的“智慧中國”的概念，溫總理又強調要大力發(fā)展與“智慧中國”相聯系的傳感器技術，以此來振興綜合國力。

2 “智慧地球”中涉及的關鍵新興技術

通過對“智慧地球”概念的分析，“智慧地球”涉及信息感知、傳輸及處理三個過程。感知需要物聯網技術，傳輸主要依靠互聯網技術，而處理需要云計算等技術。而互聯網作為一種較為成熟的技術，故下面不對其進行分析闡述。

2.1物聯網技術

物聯網（Internet of Things）即物物相連的網絡。物聯網作為信息的采集者，所以它在“智慧地球”中所起到的作用可謂舉足輕重。一旦采集的信息不準確，一切都成了空談。在物聯網中起主要作用的又是由傳感器節(jié)點組成的傳感網。傳感網是一種大規(guī)模網絡，由大量的節(jié)點組成，這主要是為了保證采集信息的準確性。它是自組織網絡，為了適應網絡拓撲結構（節(jié)點之間的網絡結構）的動態(tài)變化。它是多跳路由的網絡，解決了節(jié)點遠距離無法通信的問題。它是以數據為中心的網絡，只關注采集到的信息而不會關心它是由哪個節(jié)點而采集。它是應用相關的網絡，針對每一個具體應用來研究傳感器網絡技術。

傳感網受其節(jié)點的以下限制，這會大大降低了傳感網的運行效率。節(jié)點的能量有有限，對網絡的生存周期提出了嚴峻挑戰(zhàn)。節(jié)點的計算和存儲能力有限。如何利用有限的計算和存儲資源來完成諸多協(xié)同任務成為傳感器網絡設計的挑戰(zhàn)。

此外，物聯網中還要一種關鍵技術叫RFID。RFID是讓物體開口說話的技術即射頻識別，俗稱電子標簽。它可以快速讀寫，長期跟蹤管理，被認為是本世紀最有發(fā)展希望的一種技術。RFID通過無線射頻（低頻、高頻、超高頻與微波）進行非接觸雙向數據通信對目標加以識別。

2.2云計算技術

云計算以應用為目的，通過網絡將大量的軟硬件按一定的結構體系相連接，根據應用需求的變化不斷地調整結構體系，從而建立一個內耗最小，功效最大的虛擬資源服務中心。云計算是一種商業(yè)化的應用。云計算具有超大規(guī)模（云具有相當規(guī)模）、虛擬化（云不是固定的有形實體）、高可靠性、通用性（不針對特定的應用）、高可擴展性（云的規(guī)?？梢詣討B(tài)伸縮）、按需服務（云按需購買使用）與廉價的特點。同時它還是一個極其復雜的系統(tǒng)，是一種跨學科技術。

3 “智慧地球”中的安全問題

信息的安全問題是一個古老的話題，很早人們就注重對信息的保密，如凱撒密碼。“智慧地球”作為一把雙刃劍，有利亦有弊，既可能極大地改變人們的生活方式，給人們帶來便利，但是，如果安全問題得不到解決，反作用亦是極大的。因此，信息安全問題成為“智慧地球”應用中的重中之重。

由于物聯網由大量的傳感節(jié)點組成，采集的信息量將是極其龐大的，而且涉及到生活、政治、經濟和軍事等各個方面，這就使得我們不得不考慮這些信息的安全問題。一旦信息被泄露，造成的后果將是不可估量的，難以彌補，影響人們生活的各個方面，甚至危害國家安全，帶來不可補救的問題。此外，聯系到中國信息行業(yè)發(fā)展的現狀，由于中國各方面的技術還不夠成熟，未能達到與我國國情相匹配的水平，仍然有待突破。在這種狀況下，若仍然不斷地依靠IBM來進行“智慧中國”的構造，中國就很可能處于外國的監(jiān)視中，使自己陷入被動狀態(tài)，十分不利于我國的進一步發(fā)展。

對信息的安全處理，可以使用業(yè)務認證機制、加密機制身份識別技術（電子ID身份識別技術和基于生物特征識別技術）、密鑰管理技術（對稱與非對稱）、消息鑒別和數字簽名等技術。

中國既要依靠IBM的幫助，又不能完全依靠IBM的幫助，加緊對“智慧地球”中核心技術的突破，打破依賴進口的被動局面，加快構建“智慧中國”的步伐，是我國躋身于世界的前列。

4 “智慧地球”的前景

盡管各國將“智慧地球”上升到一種戰(zhàn)略高度，投入大量的人力、物力、財力去攻克它，但是“智慧地球”現在還處于起步階段，各方面的核心技術還需要不斷地突破，信息的安全問題也未能得到解決，世界各國基本上是先從一個其中領域（如智慧城市）發(fā)展，然后逐步擴展到其他領域。相信隨著人們對“智慧地球”理解的加深，科學技術的進一步發(fā)展，核心技術的不斷突破，信息安全問題的進一步解決，“智慧地球”將真正地造福人類，真到使人們隨時隨地獲取所要的信息，使物理世界與信息世界相統(tǒng)一。

參考文獻

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