常利婷 王悅

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)成為世界范圍內(nèi)的熱點(diǎn)討論問題。如今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)、物流、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方方面面發(fā)展的如火如荼。隨著云平臺(tái)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)開始助力于科學(xué)研究領(lǐng)域，本文淺析了物聯(lián)網(wǎng)在國(guó)內(nèi)外科學(xué)研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀、前景展望、研究意義、存在問題，并給出了發(fā)展建議。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);科學(xué)研究;科學(xué)物聯(lián)網(wǎng);云平臺(tái)

物聯(lián)網(wǎng)指通過某種方式將各種大規(guī)模的群體智能傳感器和執(zhí)行器連接到互聯(lián)網(wǎng)。它們好比一個(gè)個(gè)不斷學(xué)習(xí)的人工智能，周圍環(huán)境的變化促進(jìn)它們的學(xué)習(xí)，從而為人類提供更好的服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)不僅是技術(shù)的革新，也是各領(lǐng)域發(fā)展的新動(dòng)力。各高校、實(shí)驗(yàn)室、企業(yè)也開始行動(dòng)起來，將物聯(lián)網(wǎng)引入科研領(lǐng)域，助力與科學(xué)研究。

1 物聯(lián)網(wǎng)在科學(xué)研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 智能實(shí)驗(yàn)室

實(shí)驗(yàn)室是科技創(chuàng)新的重要組成，物聯(lián)網(wǎng)在科學(xué)研究中的應(yīng)用主要集中在實(shí)驗(yàn)室的改革：打造智能實(shí)驗(yàn)室。微軟全球最大的人工智能和物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室落戶上海并計(jì)劃于今年4月開始運(yùn)行，將推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型深度融合。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，出現(xiàn)了“迷你”便攜智能實(shí)驗(yàn)室。微生物學(xué)家用其來判斷細(xì)菌的抗敏性;俄羅斯科學(xué)家利用它在短時(shí)間內(nèi)為患者找到能夠殺滅感染病毒的抗生素。[1]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及檢測(cè)市場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，智能實(shí)驗(yàn)室成為發(fā)展趨勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)將在各環(huán)節(jié)運(yùn)用新興技術(shù)，使實(shí)驗(yàn)室發(fā)揮在科學(xué)研究中的技術(shù)支撐作用。

1.2 可穿戴設(shè)備

目前，用于健康監(jiān)測(cè)和疾病預(yù)測(cè)的可穿戴設(shè)備是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域討論的核心內(nèi)容。隨著中國(guó)進(jìn)入老齡化社會(huì)，自我健康監(jiān)測(cè)和預(yù)防醫(yī)學(xué)的需求不斷增加，可穿戴設(shè)備具有廣闊的發(fā)展前景。[2]可穿戴設(shè)備不僅可以監(jiān)測(cè)心率、體表溫度、運(yùn)動(dòng)量等生理參數(shù)，還能檢測(cè)出與肝炎、炎癥甚至胰島素有關(guān)的重要生理指標(biāo)的異常，用于廣泛的醫(yī)療觀察。[3]可穿戴研究領(lǐng)域正朝著設(shè)備尺寸最小化、測(cè)量更多生命跡象以及通過智能手機(jī)發(fā)送可靠數(shù)據(jù)的方向前進(jìn)。

1.3 生物醫(yī)學(xué)研究

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已在最近的幾項(xiàng)生物醫(yī)學(xué)研究中得到應(yīng)用。國(guó)外有科學(xué)家開發(fā)了一個(gè)用于帕金森病及糖尿病護(hù)理反饋的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái);[4]在西班牙，政府資助了一個(gè)旨在自動(dòng)檢測(cè)兒童精神運(yùn)動(dòng)發(fā)育延遲的發(fā)展項(xiàng)目;在臨床試驗(yàn)方面，輝瑞已經(jīng)與IBM合作建立合作關(guān)系;Phillips，Jawbone，Epson等一些公司利用可穿戴設(shè)備完成人體數(shù)據(jù)的收集和分析，探索疑難雜癥的解決方案。[5]總體上，物聯(lián)網(wǎng)在科學(xué)研究領(lǐng)域的應(yīng)用仍位于起步階段。各大實(shí)驗(yàn)室及其科研人員未實(shí)現(xiàn)通力合作，大都互相隔離，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不流通，阻礙了科學(xué)領(lǐng)域取得更大突破。因此，提升物聯(lián)網(wǎng)在科學(xué)研究中的應(yīng)用水平，有助于集中科研力量取得更大突破，使科學(xué)更平等、透明。

2 前景展望

建立科學(xué)物聯(lián)網(wǎng)。各科研實(shí)驗(yàn)室通過科學(xué)物聯(lián)網(wǎng)，將他們的分布式傳感器和執(zhí)行器鏈接到一個(gè)強(qiáng)大的開放式機(jī)器學(xué)習(xí)平臺(tái)，由此推動(dòng)全球范圍的實(shí)驗(yàn)。[6]

科學(xué)物聯(lián)網(wǎng)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將各個(gè)實(shí)驗(yàn)室傳感設(shè)備互通互聯(lián)，從而將各領(lǐng)域的信息整合，實(shí)現(xiàn)了繁雜數(shù)據(jù)的檢測(cè)、搜集和系統(tǒng)化管理。實(shí)驗(yàn)室可以通過多種通信手段將數(shù)據(jù)發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)。在各驗(yàn)室共同遵守一定道德和法律標(biāo)準(zhǔn)的前提下，該平臺(tái)通過定制化的服務(wù)對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理、分析和利用?？蒲械暮诵氖菙?shù)據(jù)，科學(xué)物聯(lián)網(wǎng)的建立無疑會(huì)大大降低科研人員獲取數(shù)據(jù)的難度。設(shè)想一下，如果研究人員能獲取各地實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)，將會(huì)給科學(xué)研究帶來多大突破？

該云平臺(tái)將繼承如今開放平臺(tái)現(xiàn)有特點(diǎn)：（1）海量連接;（2）實(shí)時(shí)性;（3）高并發(fā)訪問;（4）多種推送信息方式;（5）打造事件觸發(fā)引擎，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件應(yīng)急處理;（6）數(shù)據(jù)管理與分析能力統(tǒng)一。并且，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)創(chuàng)造：（1）不同領(lǐng)域互相開放，相關(guān)聯(lián)領(lǐng)域互相促進(jìn)，打破以往各不相往來的局面;（2）設(shè)有討論區(qū)，供科學(xué)家們提出問題、征集意見、發(fā)表見解;（3）設(shè)立科學(xué)動(dòng)態(tài)專區(qū)，供實(shí)驗(yàn)室人員及時(shí)了解全世界科學(xué)大事件。

3 研究意義

3.1 推動(dòng)合作與交流

科學(xué)物聯(lián)網(wǎng)為科研人員提供了更便捷的交流方式，科研難題可以更快速的得到幫助，有助于互相激發(fā)靈感，從而取得更大的突破。

3.2 造就更好的人工智能

數(shù)據(jù)對(duì)于人工智能的重要性廣為人知，人工智能系統(tǒng)如果需要各地實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)，該如何挖掘？科學(xué)物聯(lián)網(wǎng)可以為人工智能搜集海量數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練。

3.3 有助于提升科學(xué)家科研能力，從而推動(dòng)科學(xué)的發(fā)展

科學(xué)物聯(lián)網(wǎng)將科學(xué)家從繁瑣的數(shù)據(jù)收集勞動(dòng)中解放，可以使其更集中于思考與探索工作。獲取數(shù)據(jù)更快更及時(shí)，數(shù)據(jù)的精確性、安全性、時(shí)效性及全面性更高，大大提高了科研的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，加速了新科研成果的產(chǎn)生。

4 存在的問題

4.1 數(shù)據(jù)安全

數(shù)據(jù)安全問題一直是談?wù)摻裹c(diǎn)。科學(xué)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)共享存在安全隱患。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備經(jīng)常會(huì)被一些病毒感染，形成僵尸網(wǎng)絡(luò)。例如2016年的Mirai 惡意軟件襲擊了多家互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)公司，有30多萬個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備遭遇Hajime病毒感染。[8]怎么才能避免科研數(shù)據(jù)不被非法使用？

4.2 技術(shù)難度大、建設(shè)成本高

在構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)能力方面，我們面臨確保物聯(lián)網(wǎng)安全、跨部門合作、技術(shù)嫻熟員工的可用性、無法提供令人信服的投資回報(bào)、整合不同的數(shù)據(jù)等問題。[7]并且各研究領(lǐng)域?qū)茖W(xué)物聯(lián)網(wǎng)的需求不一致，大大增加了開發(fā)難度。信息安全問題擴(kuò)大也造成信息安全開支加大。有報(bào)道稱，2021 年前，企業(yè)在信息安全領(lǐng)域的開支將增加大約364億美元。[8]

4.3 伴隨著一系列法律問題

各實(shí)驗(yàn)室共享數(shù)據(jù)，借助別人實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的驚人實(shí)驗(yàn)成果是否也應(yīng)共享？這就涉及知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題，解決該問題需要事先有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。更重要的是信息安全法律問題，針對(duì)不同主體，有不同的形式。對(duì)于個(gè)人，有個(gè)人隱私信息保護(hù)問題，如果醫(yī)生將傳感器放在患者身上，患者的數(shù)據(jù)上傳到云空間被不法利用該怎么辦？對(duì)于實(shí)驗(yàn)室，通過被標(biāo)記對(duì)象，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)被遠(yuǎn)程收集，這可能會(huì)造成實(shí)驗(yàn)成果被抄襲。同時(shí)科學(xué)物聯(lián)網(wǎng)的普及，其安全問題也和國(guó)家安全息息相關(guān)。各實(shí)驗(yàn)室若全球互聯(lián)，不法分子可能會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻擊，操縱其監(jiān)控裝置。事實(shí)上，我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)是受美國(guó)制約下的國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)的一部分，使用的主流操作系統(tǒng)幾乎都由美國(guó)支配，缺少國(guó)產(chǎn)研發(fā)的產(chǎn)品。相關(guān)行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)一旦發(fā)生問題，將嚴(yán)重影響該行業(yè)發(fā)揮社會(huì)功能，影響國(guó)家經(jīng)濟(jì)，甚至對(duì)國(guó)家安全造成破壞性影響。[9]

5 發(fā)展建議

（1）不斷加強(qiáng)創(chuàng)新，掌握物聯(lián)網(wǎng)所需要的關(guān)鍵技術(shù)，解決現(xiàn)階段應(yīng)用上的薄弱環(huán)節(jié)。相關(guān)部門要逐步擴(kuò)大資金投入，提出更多扶助政策，在物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)方面做出更大的突破和創(chuàng)新。（2）政府部門需要發(fā)揮宏觀引導(dǎo)和調(diào)控的作用，引導(dǎo)市場(chǎng)上更多的企業(yè)以及科研單位將資金與技術(shù)投入到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究中，全面提高物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在市場(chǎng)運(yùn)作范圍下的示范效應(yīng)。[10]（3）世界物聯(lián)網(wǎng)博覽會(huì)向世界宣傳科學(xué)物聯(lián)網(wǎng)概念，積極號(hào)召各個(gè)領(lǐng)域科學(xué)家們通力合作研討安全網(wǎng)絡(luò)體系。（4）國(guó)與國(guó)之間通力合作，讓權(quán)威性科學(xué)家合作建設(shè)該系統(tǒng)，共同商討世界物理網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。各科研機(jī)構(gòu)應(yīng)在對(duì)物聯(lián)網(wǎng)達(dá)成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)之后，制定相應(yīng)規(guī)范，而不是各自為陣。

6 結(jié)語

在科技領(lǐng)域，不同的人對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展持有不同的看法，物聯(lián)網(wǎng)存在的失敗或許讓一些人對(duì)它喪失信心，但物聯(lián)網(wǎng)終會(huì)是大勢(shì)所趨。我們習(xí)慣了物聯(lián)網(wǎng)帶來的便利，由于物聯(lián)網(wǎng)的某些特定因素未被適當(dāng)解決，其發(fā)展將充滿挑戰(zhàn)，必須首先處理安全、隱私和可靠性問題?，F(xiàn)如今各個(gè)國(guó)家都對(duì)物聯(lián)網(wǎng)寄予厚望，推出了一系列政策促進(jìn)科學(xué)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，并且其研究意義使我們更加有動(dòng)力著手去開發(fā)它?？茖W(xué)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用將涉及不同行業(yè)的具體背景，要加強(qiáng)與行業(yè)協(xié)作，實(shí)現(xiàn)深度融合。我們希望它盡早服務(wù)于人類，并且是由各國(guó)科學(xué)家一起研發(fā)，而非被少數(shù)人掌控研發(fā)專利，只有這樣，科學(xué)物聯(lián)網(wǎng)才能更安全地造福人類。

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作者簡(jiǎn)介：常利婷（1998-），女，山東菏澤曹縣人，本科，研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù);王悅（1997-），女，山東聊城東阿縣人，本科，研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。