任何一種信息系統(tǒng)的價(jià)值，都在于“信息價(jià)值環(huán)路”。在技術(shù)層面，“信息環(huán)”的構(gòu)建一直處在變動(dòng)和發(fā)展的狀態(tài)中。當(dāng)我們對(duì)實(shí)現(xiàn)“信息環(huán)”的技術(shù)進(jìn)行抽象化地理解，便能從信息環(huán)的發(fā)展趨勢(shì)中看到網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)。

文前注釋：

本文涉及內(nèi)容較多，有許多概念在我此前的文章中有所提及。我將其中比較重要的關(guān)鍵字進(jìn)行了羅列，如讀者需要加深理解，可進(jìn)一步閱讀我此前的文章：

• “信息環(huán)”、“信息價(jià)值環(huán)路”：參見(jiàn)《物聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值之一：是因?yàn)樾畔⒊?ldquo;環(huán)”》
• “面向接受者的非對(duì)稱通信”、“啁啾”：參見(jiàn)《邊緣網(wǎng)絡(luò)接入方式，特別向你上傳過(guò)的那張紙條》
• “共享”單車：參見(jiàn)《共享單車技術(shù)含量，一篇文章全說(shuō)透了》
• “語(yǔ)義化”：參見(jiàn)《為什么說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是門語(yǔ)言》
• 技術(shù)的組合進(jìn)化：參見(jiàn)《想理解物聯(lián)網(wǎng)，先從“技術(shù)本質(zhì)”入手》
• “匯聚流”、“價(jià)值流”：參見(jiàn)《先理解這些概念，再說(shuō)你懂物聯(lián)網(wǎng)》

一、自動(dòng)化設(shè)備的信息環(huán)路

即使在沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)的情況下，自動(dòng)化設(shè)備也能夠?qū)崿F(xiàn)自身與物理世界“感知采集-計(jì)算控制-執(zhí)行操作”的信息環(huán)路。設(shè)備能夠自主地調(diào)整其周邊的物理環(huán)境(也稱為“物理交互”)，能夠影響事物發(fā)展的過(guò)程，“激勵(lì)”現(xiàn)實(shí)世界根據(jù)其目標(biāo)產(chǎn)生變化。自主的決策控制能力，使得設(shè)備可以脫離人的操控和干預(yù)而自動(dòng)化運(yùn)行，這讓各行業(yè)的生產(chǎn)效率大為提高。

對(duì)于自動(dòng)化設(shè)備，信息處理的本質(zhì)就是形成一個(gè)“現(xiàn)實(shí)世界-虛擬世界”的控制信息環(huán)路。

工程師們通過(guò)將各種機(jī)械部件、電子元器件系統(tǒng)化地組裝起來(lái)，制造出自動(dòng)化設(shè)備。設(shè)備中主要的信息處理模塊包括：傳感器、控制器、計(jì)算器(存儲(chǔ)器)、執(zhí)行器。如果生產(chǎn)應(yīng)用的環(huán)境比較穩(wěn)定，設(shè)備操作對(duì)象的狀態(tài)簡(jiǎn)單，決策的邏輯也不復(fù)雜，那么計(jì)算器和控制器可以共存于同一塊芯片或計(jì)算模塊內(nèi);但如果環(huán)境的變化較多，設(shè)備的工作情況復(fù)雜，那么就需要單獨(dú)的計(jì)算器(存儲(chǔ)器)來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯計(jì)算。

圖參考：《中興通訊技術(shù)》2011年2月•第1期 -《從云計(jì)算到海計(jì)算：論物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)》

二、M2M設(shè)備的信息環(huán)路

自動(dòng)化的設(shè)備可以在相對(duì)穩(wěn)固的環(huán)境中獨(dú)立運(yùn)作，但它通常都不能離開(kāi)專屬的生產(chǎn)環(huán)境，設(shè)備對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性較低，并且無(wú)法與外界互動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的邏輯功能。此外，如果設(shè)備出現(xiàn)故障、生產(chǎn)流程出現(xiàn)問(wèn)題，還是需要監(jiān)管人員留在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控和維護(hù)，這樣并不利于企業(yè)的成本控制和效率提升。

如果能將設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)信息、以及環(huán)境和其它生產(chǎn)資料的現(xiàn)狀，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到一個(gè)集中化的平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)管，并且能通過(guò)這個(gè)中心平臺(tái)反向控制設(shè)備的運(yùn)行，那不僅能夠提高生產(chǎn)設(shè)備的適應(yīng)性，還能降低人員成本，提高資產(chǎn)管理的效率。

所以，“M2M(Machine-to-Machine)”的概念就誕生了。從字面來(lái)看，“M2M”是指“機(jī)器和機(jī)器之間建立連接”，不過(guò)從常見(jiàn)的應(yīng)用形式來(lái)看，“M2M”主要是基于“2端”連接的應(yīng)用：“終端”設(shè)備和“云端”應(yīng)用。通用“端到端”的M2M系統(tǒng)解決方案，即是指：企業(yè)資產(chǎn)由M2M設(shè)備或模塊，通過(guò)無(wú)線/有線的通信方式連接到集中化的管理應(yīng)用平臺(tái)。

一方面，企業(yè)資產(chǎn)(機(jī)器、工具、耗材等)的各類狀態(tài)信息，經(jīng)過(guò)M2M設(shè)備采集后傳遞到管理應(yīng)用平臺(tái);另一方面，管理應(yīng)用平臺(tái)也可以下發(fā)操作指令給M2M設(shè)備，控制相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備。

圖參考：《從M2M到物聯(lián)網(wǎng)(架構(gòu)、技術(shù)及應(yīng)用)》---機(jī)械工業(yè)出版社

對(duì)于企業(yè)的資產(chǎn)：純粹的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)原材料，可以通過(guò)M2M設(shè)備上的傳感設(shè)備實(shí)時(shí)地偵測(cè)其物理、化學(xué)等狀態(tài);而一部分具有計(jì)算能力的生產(chǎn)設(shè)備，則可以通過(guò)增加通信模塊實(shí)現(xiàn)與集中管理平臺(tái)的連接;此外，對(duì)于影響生產(chǎn)的各類環(huán)境信息，也可以通過(guò)M2M設(shè)備上的環(huán)境檢測(cè)傳感器進(jìn)行探測(cè)并上報(bào)。

M2M的應(yīng)用使得企業(yè)員工省去了很多奔波之苦，降低了企業(yè)資產(chǎn)管理的成本，提升了系統(tǒng)的自適應(yīng)能力，乃至形成了許多新的商業(yè)模式和市場(chǎng)領(lǐng)域。

在M2M應(yīng)用中，數(shù)據(jù)的傳遞形成了一個(gè)大而長(zhǎng)的信息環(huán)，這個(gè)環(huán)使得系統(tǒng)的應(yīng)用者可以獲取設(shè)備信息并控制設(shè)備的運(yùn)作。

三、M2M應(yīng)用的服務(wù)開(kāi)放：信息環(huán)的解耦

不過(guò)從一個(gè)更高的層面來(lái)看，M2M應(yīng)用仍有不足，其中最大的問(wèn)題在于應(yīng)用的復(fù)用性不強(qiáng)。在M2M的應(yīng)用系統(tǒng)中，自上而下的各個(gè)功能單元之間處于“緊耦合”的狀態(tài)。

整個(gè)系統(tǒng)通常屬于專項(xiàng)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用，涉及的數(shù)據(jù)和終端設(shè)備一般不具有共享的條件;設(shè)備和設(shè)備、系統(tǒng)和系統(tǒng)之間也不能相互服務(wù)。這種由單一應(yīng)用“獨(dú)享”設(shè)備能力、信息數(shù)據(jù)的模式，常稱為“煙囪式”或“藩籬式”應(yīng)用。

1. M2M系統(tǒng)中“服務(wù)端”和“用戶端”的一體化設(shè)計(jì)

早期，M2M應(yīng)用的使用者通常比較集中，或是企業(yè)內(nèi)部員工，或是產(chǎn)業(yè)鏈上下游的合作伙伴。由于系統(tǒng)的用戶數(shù)量不會(huì)太多，并且僅限于專業(yè)團(tuán)隊(duì)使用，操控的輸入輸出設(shè)備也部署得相對(duì)集中。

所以，M2M應(yīng)用中的兩個(gè)關(guān)鍵部分：服務(wù)端(云端)和操控端(用戶端)，通常會(huì)集成在一起，或是通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器連接。他們?cè)谲浖糠中纬删o耦合的狀態(tài)，無(wú)法分清系統(tǒng)中的連接層次(操作端和服務(wù)端)。

并且，M2M應(yīng)用系統(tǒng)不會(huì)向公眾用戶開(kāi)放，也無(wú)需在互聯(lián)網(wǎng)上部署公開(kāi)的應(yīng)用入口。如果專業(yè)人員有遠(yuǎn)程進(jìn)入系統(tǒng)、進(jìn)行操作的需求，則可以在遠(yuǎn)程操作終端(電腦)上安裝專用的企業(yè)VPN連接軟件，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)建立專用數(shù)據(jù)隧道來(lái)保證安全使用。

(1) 服務(wù)端：功能錨點(diǎn)

“物”的特性和功能的數(shù)字化定義：在集中化的平臺(tái)上，設(shè)備、環(huán)境、物料在生產(chǎn)使用過(guò)程中的物理特性、運(yùn)行狀態(tài)、操作過(guò)程，根據(jù)應(yīng)用的需要被完全地?cái)?shù)字化定義。設(shè)備的功能在虛擬的數(shù)字化空間中，映射成一個(gè)完整的字符序列和軟件程序。

信息應(yīng)用的數(shù)字化定義：在集中化平臺(tái)上，“云端”所具備的信息處理能力(大數(shù)據(jù)分析、視頻化呈現(xiàn)、數(shù)據(jù)搜索、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)等)也被數(shù)字化定義。

這樣“終端”和“云端”的能力都集中在統(tǒng)一的平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化呈現(xiàn)，形成了一個(gè)完整的功能集。

在M2M的應(yīng)用系統(tǒng)中，必然有一部分核心的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，集中化地實(shí)現(xiàn)了兩種能力的數(shù)字映射，即具備了完整的應(yīng)用功能集。其中的兩種能力，一個(gè)是“改變現(xiàn)實(shí)的能力(終端)”，另一個(gè)是“信息處理能力(云端)”。這些核心節(jié)點(diǎn)稱為應(yīng)用的“功能錨點(diǎn)”，能夠提供完整的“應(yīng)用服務(wù)”。

(2) 用戶端：M2M系統(tǒng)功能的使用者

在M2M應(yīng)用中，使用者通過(guò)系統(tǒng)所具備的“信息化交互”方式，即通過(guò)輸入輸出終端(例如鍵盤(pán)鼠標(biāo)和顯示器作為“操控端”)，就可以和M2M應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行指令交互，在核心計(jì)算節(jié)點(diǎn)(功能錨點(diǎn))中，調(diào)用終端設(shè)備的功能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的改造。在應(yīng)用過(guò)程中，使用者通過(guò)操控端(輸入輸出設(shè)備)向應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)出的操作指令，稱為應(yīng)用的“激勵(lì)源”。

2. “服務(wù)端”和“用戶端”分離，致使“信息環(huán)”解耦

在互聯(lián)網(wǎng)思維的感染、軟件工業(yè)進(jìn)步的浪潮之下，M2M應(yīng)用逐漸向“外部開(kāi)放，內(nèi)部解耦”的方向發(fā)展。

原本的應(yīng)用可以在平臺(tái)側(cè)，通過(guò)開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口，向整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放功能。用戶可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)接口(入口)獲得系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)，以及終端設(shè)備提供的服務(wù)。這便是目前最常見(jiàn)的一種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式-“共享”的商業(yè)模式。在這個(gè)模式中，有三個(gè)“端”：用戶端、服務(wù)端(云端)、設(shè)備端(終端)。

設(shè)備終端屬于企業(yè)資產(chǎn)，由云端服務(wù)負(fù)責(zé)監(jiān)控和管理，云端服務(wù)將終端設(shè)備的功能大打包成商業(yè)服務(wù)，在互聯(lián)網(wǎng)中向用戶開(kāi)放，用戶只要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)登錄云端服務(wù)所構(gòu)建的應(yīng)用平臺(tái)，就能以“租賃”的形式使用企業(yè)的終端設(shè)備。

從信息連接的角度來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)“三端”型的應(yīng)用和以往M2M型應(yīng)用有了巨大的區(qū)別，這個(gè)區(qū)別就是信息環(huán)的“解耦”。

如今雨后春筍般的互聯(lián)網(wǎng)共享應(yīng)用，將“服務(wù)”和“用戶”掰開(kāi)了。大眾用戶，使用手機(jī)(用戶端)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)登錄應(yīng)用服務(wù)端，應(yīng)用服務(wù)端則提供統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化的租賃服務(wù)。

服務(wù)端先對(duì)用戶進(jìn)行認(rèn)證、收費(fèi)并記錄使用情況。當(dāng)驗(yàn)證了用戶的資格后，服務(wù)端便將終端設(shè)備的使用權(quán)交付給用戶。

用戶在結(jié)束設(shè)備(終端)的使用后，將使用權(quán)釋放并完成與服務(wù)器租用結(jié)算。一次租賃服務(wù)結(jié)束后，終端又處于空閑狀態(tài)，等待著下一位用戶。

在終端共享的過(guò)程中，用戶端和服務(wù)端之間形成了無(wú)數(shù)個(gè)臨時(shí)的“激勵(lì)環(huán)”。用戶的消費(fèi)意圖在手機(jī)上形成“激勵(lì)信息”，激活了服務(wù)端的服務(wù)程序。服務(wù)端通過(guò)攜帶控制信息的“執(zhí)行環(huán)”，將指令傳遞給終端，并給予用戶終端的使用權(quán)(例如共享單車的短信解鎖流程)。

從連接的角度來(lái)看，共享服務(wù)通過(guò)兩個(gè)信息環(huán)，實(shí)現(xiàn)了面向大眾的物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)應(yīng)用：臨時(shí)的激勵(lì)環(huán);長(zhǎng)效的執(zhí)行環(huán)。

“激勵(lì)環(huán)”是用戶獲取服務(wù)而建立的臨時(shí)性連接，該環(huán)路中主要有用戶的服務(wù)請(qǐng)求消息，以及服務(wù)端的反饋信息。“激勵(lì)環(huán)”可以在互聯(lián)網(wǎng)中建立，由公眾化的用戶從用戶端進(jìn)行建立。

“執(zhí)行環(huán)”是企業(yè)管理、控制終端設(shè)備的數(shù)據(jù)聯(lián)接，該環(huán)路中的信息包括：設(shè)備、環(huán)境狀態(tài)信息、設(shè)備的控制指令、軟件升級(jí)補(bǔ)丁、應(yīng)用日志等等。“執(zhí)行環(huán)”和M2M的連接類似，是企業(yè)云端的服務(wù)系統(tǒng)和企業(yè)資產(chǎn)之間的專用連接。該連接中含有一系列的信息交互標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范了和“物”相關(guān)的生產(chǎn)、操作、管理、運(yùn)營(yíng)等等的流程，使得企業(yè)可以管理經(jīng)營(yíng)資產(chǎn)，用戶可以使用設(shè)備服務(wù)。

3. “服務(wù)端”的特性分類

信息環(huán)的逐漸解耦，使得“服務(wù)端(平臺(tái))”脫穎而出。它需要面向廣大用戶建立“激勵(lì)環(huán)”，提供企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用的能力;面向企業(yè)自身資產(chǎn)建立“執(zhí)行環(huán)”，將生產(chǎn)流程和資產(chǎn)設(shè)備映射在系統(tǒng)服務(wù)器中，將企業(yè)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)字化的定義。

作為中間人，“服務(wù)端”起到了承上啟下的作用，是物聯(lián)網(wǎng)形成互服務(wù)生態(tài)的關(guān)鍵。共享的應(yīng)用平臺(tái)，可以看作是一種面向應(yīng)用的“物聯(lián)網(wǎng)中間件平臺(tái)”。

從服務(wù)平臺(tái)開(kāi)放的程度來(lái)看，主要分成三種類型：

• 完全不開(kāi)放，系統(tǒng)的所有用戶都是企業(yè)的內(nèi)部部門和員工，對(duì)外部不提供服務(wù)和能力;
• 有限開(kāi)放(也稱為“封閉市場(chǎng)”)，除了內(nèi)部使用外，還向有業(yè)務(wù)來(lái)往、有商業(yè)合作的企業(yè)或用戶提供應(yīng)用服務(wù);
• 完全開(kāi)放(也稱為“開(kāi)放市場(chǎng)”)，服務(wù)平臺(tái)在互聯(lián)網(wǎng)中開(kāi)放功能接口，對(duì)使用者不做預(yù)設(shè)的身份限定，服務(wù)面向大眾。這類似于互聯(lián)網(wǎng)的門戶網(wǎng)站，大眾用戶可以隨取隨用。(備注：“完全開(kāi)放”指的是用戶的范圍，并不是指所有的應(yīng)用功能。企業(yè)內(nèi)部的資產(chǎn)管理、業(yè)務(wù)分析、專家平臺(tái)等營(yíng)運(yùn)、開(kāi)發(fā)的應(yīng)用，并不會(huì)向外部開(kāi)放)

服務(wù)端(物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái))可以部署在開(kāi)放的互聯(lián)網(wǎng)或私有網(wǎng)絡(luò)中。不過(guò)，基于“物聯(lián)網(wǎng)”的本質(zhì)定義，只有當(dāng)服務(wù)端部署(暴露)在互聯(lián)網(wǎng)中，即應(yīng)用的“功能錨點(diǎn)”部署在互聯(lián)網(wǎng)中，并具有一定的開(kāi)放性(有限開(kāi)放、完全開(kāi)放)時(shí)，才算是真正意義上的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

在標(biāo)準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，“物”的功能會(huì)通過(guò)服務(wù)端暴露在互聯(lián)網(wǎng)中，服務(wù)端通過(guò)“執(zhí)行環(huán)”對(duì)“物”進(jìn)行控制和管理，并通過(guò)它的互聯(lián)網(wǎng)接口交付給外部用戶進(jìn)行使用。

【本文是51CTO專欄作者王峰的原創(chuàng)文章，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者本人獲取授權(quán)】

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