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物联网的基础性技术范文1
关键词:颠覆性技术;创新;移动互联;机器人;人工智能
基金项目:“江苏省社科应用研究精品工程”课题;项目名称:颠覆性技术的识别及培育发展研究;项目编号:16SYB-023。
历史上,每次科技革命时期,都是颠覆性技术出现的高峰期。科技革命构成了发掘和发展颠覆性技术的难得历史机遇。目前,科W已经沉寂了60余年,第三次技术革命发生距今接近80年,科技知识体系积累的内在矛盾已经凸显,迫切需要新的重大突破。在物质科学、量子信息科学、生命科学、宇宙科学等基础科学领域,一些重要的科学问题和关键技术发生革命性突破的先兆日益显现;科技发展跨学科趋势愈益明显,新学科、新知识、新思想的出现更多体现为学科交叉融合的方式,许多重大创新出现在学科交叉领域。当今世界已处在新一轮科技革命的前夜,颠覆性技术大量涌现的时期即将到来。
一、颠覆性技术的概念
颠覆性技术概念最早出自美国哈弗商学院克莱顿・克里斯滕森教授1995年出版的《颠覆性技术的机遇浪潮》。他认为,颠覆性技术是指这样一类技术:它们往往从低端或边缘市场切入,以简单、方便、便宜为初始阶段特征,随着性能与功能的不断改进与完善,最终取代已有技术,开辟出新市场,形成新的价值体系。德国弗郎恩霍夫协会认为:颠覆性技术就是指能够“改变已有规则”的技术,即那些与现有技术相比,在性能或功能上有重大突破,其未来发展将逐步取代已有技术,进而改变作战模式或作战规则的技术。
综上所述,颠覆性技术是一种另辟蹊径、会对已有传统或主流技术途径产生颠覆性效果的技术,可能是完全创新的新技术,也可能是基于现有技术的跨学科、跨领域的创新型应用。颠覆性技术具有四个特点:技术发展速度快、产生潜在影响范围广、可创造经济价值高、带来颠覆性影响大。与渐进性技术相比,颠覆性技术在形态上更具有超越性和突变性,在效能上更具备革命性和破坏性。
二、我国颠覆性创新的领域选择
(一)“十三五”国家科技创新规划:15个领域
《“十三五”国家科技创新规划》中明确提出要发展引领产业变革的颠覆性技术:加强产业变革趋势和重大技术的预警,加强对颠覆性技术替代传统产业拐点的预判,及时布局新兴产业前沿技术研发,在信息、制造、生物、新材料、能源等领域,特别是交叉融合的方向,加快部署一批具有重大影响、能够改变或部分改变科技、经济、社会、生态格局的颠覆性技术研究,在新一轮产业变革中赢得竞争优势。重点开发移动互联、量子信息、人工智能等技术,推动增材制造、智能机器人、无人驾驶汽车等技术的发展,重视基因编辑、干细胞、合成生物、再生医学等技术对生命科学、生物育种、工业生物领域的深刻影响,开发氢能、燃料电池等新一代能源技术,发挥纳米技术、智能技术、石墨烯等对新材料产业发展的引领作用。
(二)国家科技重大专项:16个领域
《国家中长期科学技术发展规划纲要(2006-2020 年)》确定了核心电子器件、高端通用芯片及基础软件,极大规模集成电路制造技术及成套工艺,新一代宽带无线移动通信,高档数控机床与基础制造技术,大型油气田及煤层气开发,大型先进压水堆及高温气冷堆核电站,水体污染控制与治理,转基因生物新品种培育,重大新药创制,艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治,大型飞机,高分辨率对地观测系统,载人航天与探月工程等16个重大专项,涉及信息、生物等战略产业领域,能源资源环境和人民健康等重大紧迫问题,以及军民两用技术和国防技术。
(三)中国科技发展战略研究院:20项关键技术
2016年,中国科学技术发展战略研究院科技预测与评价研究所对关系到我国经济建设、生态建设、国防建设、民生改善乃至综合国力提升具有决定性、基础性的核心技术,按照科学(属于国际竞争激烈的前沿或核心技术)、颠覆性(有望取代主流技术、替代主导产业的技术)、重大(有望替代1-2个主导产品,或颠覆1个以上行业的技术)、可行(经过10年努力能够取得自主知识产权,并有望商业化的技术)四个原则,进行了预测和遴选,遴选出未来能够改变或部分改变科技、经济、生态、军事现状与格局的20项关键技术。
(四)中国科协创新战略研究院:7大领域
中国科协创新战略研究院在的《我国应对颠覆性技术创新需要重点布局的领域》中,认为未来十年世界范围内可能出现的颠覆性创新集中在9大领域:先进计算技术与人工智能、纳米技术与材料科学、基因与精准医疗、能源开发与存储、航空航天与地外生命探测、网络与大数据、智能汽车与智慧交通、绿色制造与先进制造、教育技术与知识自动化。
从我国各机构评选的技术来看,出现频率最高的五大技术领域是移动互联、机器人、3D 打印、人工智能、纳米技术,这五大技术领域将是我国未来颠覆性技术创新的主要方向。
三、我国颠覆性领域的技术创新方向
(一)移动互联领域
大力支持移动互联网软件开发,突破系统软件、人机交互、应用开发、虚拟化等热点技术与新兴技术。加快推进移动互联网的云计算和大数据应用,重点突破数据挖掘、海量数据处理、计费、访问控制等平台关键核心技术。支持开展未来网络重大基础设施(CENI)项目的关键技术研究,加强相关领域产品研发和产业孵化,大力推广基于下一代广播电视网的创新业务及相关应用。充分发挥移动互联网对生产领域的带动作用,在工程机械、汽车、食品、电子信息、物流等行业形成领先的服务产品。深化移动互联网在生活领域的引领作用,大力推广面向餐饮、休闲娱乐、购物、旅游等的移动互联网应用,重点发展移动支付、移动娱乐、移动阅读、移动资讯、移动搜索、移动位置服务等。鼓励移动互联网应用创新,重点发展车载数据与资讯、智能交通、基于北斗等多制式智能交通导航、远程测试诊断、在线节能监管、道路救援、食品安全溯源与安防等移动信息服务。
(二)机器人领域
重点研究智能机器人机构设计、制造工艺、智能控制和人机交互等共性技术,攻克机器人优化建模、精准感知、多机器人协调等核心技术。(1)伺服电机方面:重点发展根据机器人的高速,重载,高精度等应用要求,增加驱动器和电机的瞬时过载能力,增加驱动器的动态响应能力,驱动增加相应的自定义算法接口单元,且采用通用的高速通讯总线作为通讯接口,摒弃原先的模拟量和脉冲方式,进一步提高控制品质。(2)减速器方面:重点发展高强度耐磨材料技g、加工工艺优化技术、高速技术、高精度装配技术、可靠性及寿命检测技术以及新型传动机理的探索,发展适合机器人应用的高效率、低重量、长期免维护的系列化减速器。(3)控制器方面:重点研究开放式,模块化控制系统,开发适用于机器人控制的通用软件包;提高机器人控制器的智能化和网络化水平,开发具有多传感器信息融合能力的控制器。
(三)3D打印领域
围绕3D打印重点方向,突破一批原创性技术。(1)材料方面:针对金属3D打印专用材料,优化粉末大小、形状和化学性质等材料特性,开发满足3D打印发展需要的金属材料;针对非金属3D打印专用材料,提高现有材料在耐高温、高强度等方面的性能,降低材料成本。(2)工艺方面:解决金属构件成形中高效、热应力控制及变形开裂预防、组织性能调控,以及非金属材料成形技术中温度场控制、变形控制、材料组份控制等工艺难题。(3)装备及核心器件方面:加强3D打印专用材料、工艺技术与装备的结合,不断提高金属材料3D打印装备的效率、精度、可靠性,以及非金属材料3D打印装备的高工况温度和工艺稳定性,提升个人桌面机的易用性、可靠性;重点研制与3D打印装备配套的嵌入式软件系统及核心器件,提升装备软、硬件协同能力。
(四)人工智能领域
进行人工智能前沿技术布局,推动核心技术产业化,重点突破人工智能基础理论(包括深度学习、类脑智能等)、人工智能共性技术(包括人工智能领域的芯片、传感器、操作系统、存储系统、高端服务器、关键网络设备、网络安全技术设备、中间件等基础软硬件技术)、人工智能应用技术(包括基于人工智能的计算机视听觉、生物特征识别、复杂环境识别、新型人机交互、自然语言理解、机器翻译、智能决策控制、网络安全技术等)。加快人工智能基础资源公共服务平台建设,包括满足深度学习计算需求的新型计算集群共享平台、云端智能分析处理平台、算法与技术开放平台、智能系统安全情报共享平台等,为人工智能创新创业提供相关研发工具、检验评测、安全、标准、知识产权、创业咨询等专业化服务。加快人工智能技术的产业化进程,推动人工智能在家居、汽车、无人系统、安防、制造、教育、环境、交通、商业、健康医疗、网络安全、社会治理等重要领域开展试点。
(五)纳米技术领域
加强纳米技术研究,重点突破纳米材料及制品的制备与应用关键技术,积极开发纳米粉体、纳米碳管、富勒烯等材料,大力推进纳米材料在电子信息、生物医药、新能源和节能环保等领域的广泛应用。针对信息、能源、环保、生物医学等领域的迫切需求,开发纳米结构加工与制造的新方法、纳米器件集成与系统的设计、制备技术。重点研究新型纳米电子、光电器件、传感器件,大力发展纳米晶太阳能电池、新型薄膜太阳能电池、有机太阳能电池、热电电池、超级电容器等技术,着力突破室内空气污染物、工业源有毒有害气体、动力机械尾气的纳米净化材料及催化净化技术,切实攻克纳米颗粒与生物活性物质的组装方法。促进纳米绿色印刷制版、高密度存储器、新型显示、高效能源转化、气体净化、疾病快速诊断等纳米材料与技术的规模化应用,抢占未来纳米材料发展的制高点。
参考文献
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物联网的基础性技术范文2
关键词:RFID技术 教学设计 物联网应用技术专业 高职院校
中图分类号:F240
文献标识码:A
文章编号:1004-4914(2017)02-243-02
一、引言
高职物联网应用技术专业的设置与发展已有六年多,全国开设的高职院校已超过百所,纵观各院校的课程体系来看,几乎所有设立该专业的学校都开设了有关无线射频识别技术方面的课程,虽然开设课程的名称各有不同,但其出发点是一致的,那就是都作为专业核心课程来开设。无线射频识别技术简称RFID技术,是物联网技术的主要关键技术之一,其应用面十分广泛,从个人身份证、交通卡到高速公路收费的ETC系统,这些应用十分贴近我们的日常生活,因此也相对容易让学生对其课程的学习感兴趣,但是RFID技术涉及的知识面比较宽泛,而且有相当的深度,这对本课程的教学工作带来了一定的难度,如何开展好该课程的教学设计成为任课教师的关键问题,笔者结合几年来的教学实践,从课程定位、教学内容、教学方法等多方面进行了梳理,起到一个抛砖引玉的作用。
二、课程定位和重要性
(一)课程定位
物联网应用技术专业是一新兴的专业,物联网技术也是起步晚发展快的一综合性技术,虽然专业建设经过近六年多来的探索与实践,Y累了一定的经验,取得了较好的成效,但就从现在情况看,各高职院校物联网专业建设差别较大,一是专业方向上的差别,二是课程体系上的差别,三是实训实验方面的差别。这些直接导致对RFID技术课程设置的定位考量,虽然大家不约而同是把RFID技术课程设定为专业核心课,但实际上的真实地位是相差甚远的。如潍坊职业学院的物联网专业,设定RFID技术应用作为专业的侧重方向,而绍兴职业技术学院把专业方向设定为物联网系统集成,那么势必在课程内容、课时数和实训实验水平上都会有很大的不同。RFID技术本身以无线电技术为基础,涉及电子技术、软件技术、计算机和嵌入式开发技术等,在课程逻辑关系上务必要做到以这些相关课程学习为前提与基础,也为后续的系统性应用做好技术准备。
(二)课程重要性
物联网产业目前是一新兴的产业,它涉及多学科多专业,在众多行业领域得以大规模地应用,作为物联网核心技术的无线射频识别技术的应用发展十分迅速,据不完全统计,国内有关RFID技术产业链的年产值已达数百亿元,相关RFID技术的工作岗位众多,从技术研发、产品研制、行业应用开发到设备的安装调试、工程项目实施与管理、技术推广等,无不呈现出技能型人才的身影。通过在物联网专业中设置相关RFID技术与应用类课程学习,让学生掌握RFID技术的基本概念、系统结构、技术标准和行业应用等多方面内容,以适应RFID产业的的快速发展。
三、教学内容、方法与考核
(一)教学内容组织
专业人才培养目标要通过课程的表现形式来实现,而课程内容更是课程的内在要素,课程有静态和动态二方面内涵,课程内容是静态的基础的,只有选取好RFID技术课程的相关内容才能满足物联网人才已定的人才培养要求。RFID技术涉及多方面知识,知识量大,范围广而深,那么如何界定好广度和深度是一个值得十分重视的问题,以就业为导向培养技术技能型人才为目标的要求看,就要把握好理论、应用和技能实训之间的比例,从课程实际出发,应适当加强理论知识的学习,才能更好地配合技能实训以达到知识与技能的内化吸收。目前,相关高职RFID技术课程的教材已出版不少,可以说五花八门,但真正属于精品的教材很难找到,从看到的众多教材中不难发现,不少的以所谓项目化组织形式出现,这些项目化教学的最大特点以项目体验的形式居多,但是RFID技术实际上是技术含量很高的技术,光通过这些项目化体验教学很难做到对RFID技术基本理论和应用知识的掌握,要么内容涉及很少,要么基础知识完全浮在表面,这些都很难满足RFID技术应用实际工作岗位的要求。针对物联网专业的特点,笔者认为课程内容至少应包括:RFID相关的无线电技术基础,RFID技术标准,RFID系统构成与工作原理,RFID关键技术,EPC系统及相关应用、RFID行业应用等方面内容。
(二)教学方法与考核
确定好课程教学内容后,采用何种教学方法与手段来提高课堂教学质量将是起决定性的因素。目前,课堂教学的方式、方法和手段众多,如项目化教学、任务驱动、教学做一体化、情景化教学、反转课堂等等,真是层出不穷,但是针对无线射频识别技术相关课程来说,由于其理论性强、知识面广、技术难度较大的特点,不见得都适用。传统的教学方式有其长久实践的优势,比较适合理论性较强的课程,教学信息化是当前国家要求推广的,特别是利用互联网的平台优势,为课堂教学担供了资源便利。高职学生总的来说,学习基础较差,主动性不够,缺少自我学习的能力,面对理论性要求较高的课程,往往有很大的恐惧心理,因此,在教学过程中多采用贴近学生生活中的案例,以师生互动的形式来引导学生对众多RFID技术概念的认知与理解,让学生知道这些技术的应用就在身边,容易提高学生对所学知识的兴趣。互联网平台对于高职学生具有天然的亲近感,发挥好互联网平台资源优势的特点,以课堂作业形式让学生查阅网络资源来补充所学内容,这样统一了学生的上网爱好和知识学习,只要加强管理可以达到较好的效果。
课程考核是对课堂教学工作的检查与评价。高职无线射频识别技术相关课程是一偏重理论与应用的课程,依据学生的实际情况一般可采用过程性与终结性相结合的方式,过程性考核主要由课堂作业、课后作业、到课情况、上课纪律等方面组成。课程考试可采用理论知识加技能实操相结合。
四、实验与实训
实验与实训在无线射频识别技术相关课程中显得特别重要,这里特别强调了实验环节,主要由于课程的性质所决定的,对于有些理论性的知识需要有一定的实验来验证,以便让学生对所学知识通过自身实验过程得以确认来促进知识内化,当然对于高职学生重点是在RFID技术应用实训上。目前的无线射频识别技术实验实训设备一般有三大类:技术开发型、技术应用体验型和系统应用型。作为一个完整链条的实训条件建设当然包括三类型设备最好。实验实训的开设也要从实际出发,特别是与课程体系前置课程相关,由于高职学制相对较短,前置课程的开设会有好大局限性,另外学生的学习基础直接影响实验实训效果。笔者认为可以开设基础性实训、RFID原理实训和RFID系统行业应用实训。基础性实训:无线电技术相关验证、RFID产品认知、技术标准的理解等;RFID原理实训:基本RFID系统组成、电子标签识读与写入、防碰撞与定位应用体验等;RFID系统行业应用实训:可选取某一实际行业上的应用案例,如农产品安全溯源系统。其中RFID系统行业应用实训具有全局性的意义,可以强化学生对知识的理解和内化,可以作为重要实训。
RFID技术在智能农业中的应用如火如荼,典型的就是农业食品溯源系统。将农产品种(养)植、运输、加工和流通的信息相关联,形成完整的信息追溯链来确保农产品的安全性。整个系统涉及到溯源标识技术、监装技术、物流监控技术和数据采集与查询技术。溯源系统以RFID、条码技术的应用为基础,基本涵盖了物联网应用技术专业所学的大部分专业知识,通过溯源系统的实训体验把原本分散的技术串联起来,强化了学生对RFID技术应用。实训的主要内容有网络环境的搭建、服务器安装与调试、电子标签制作与识读、数据库管理与应用、PDA安装与调试和APP应用开发等。
参考文献:
[1] 张新.高职物联网应用技术专业建设探索与思考[J].物联网技术,2014(5)
[2] 张新.物联网应用技术实训教学探索与实践[J].中国市场,2016(1)
(作者单位:绍兴职业技术学院 浙江绍兴 312000)
物联网的基础性技术范文3
关键词:物联网;产业;协同创新;公共政策
物联网作为继计算机、互联网后的新一代信息技术革命,一出现就受到很大的关注,世界各发达国家均把发展物联网产业作为国家级的战略。中国政府同样意识到物联网产业的前景,把物联网上升到了国家战略的高度,在国务院印发的《“十二五”国家自主创新能力建设规划》中,物联网被纳入国家级战略性新兴产业。但是从世界范围内来看,我国物联网产业整体还处于起步阶段,在关键核心技术,商业模式、产业规模、市场应用等方面还不成熟。2013年2月17日,国务院了《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》,提出到2015年要推进物联网协同创新达到较高水平。健全和完善我国物联网发展协同创新的公共政策体系,对构建科技资源共享与配置方式的地方政府公共政策,建立地方投入和支持的长效机制有着重要的现实意义。
1物联网协同创新以及公共政策的含义
1.1物联网协同创新的含义
物联网协同创新是指物联网利益链上的主体,包括企业、政府、高校、科研机构及中介服务机构等,为解决物联网发展过程中的关键问题,进行优质资源要素的全面共享和创新要素的深度融合,构建协同创新的新模式和新机制。[1]
1.2公共政策的含义
公共政策是指政府为了达到一定目标,合法制定的法律法规、条例、计划规划、策略等需遵循的措施和依据。政府作为公共政策的核心主体,赋予了公共政策的权威性,也是政府将公共政策纳入到合法化的范畴之内,关于公共政策概念的各种讨论,体现了公共政策的一个本质特征,即公共政策具有权威性和合法性的特征。[2]
2物联网发展协作创新公共政策的必要性
物联网协同创新过程中,政府的主要工作就是通过制定公共政策来引导,其目的一方面是为了营造良好的政策环境,加大政策宣传,建立健全物联网协同创新的人才政策、财税政策、产业化政策、科技成果转化政策,服务性政策等,为促进人员、知识、设备、成果等资源共享和合理配置提供了服务和政策保障。另一方面是通过政策来促进互联网的深度协同创新,在关键核心技术、产业化规模、重大示范工程、科技成果转化率等方面早日赶超国际先进水平。要建立我国物联网发展的协同创新体系,不能仅依靠企业、高校和科研机构,必须有政府公共政策的支持为立足点。
3我国物联网协同创新公共政策总述
目前,我国物联网发展已取得的成就很大一部分要归功于政府的重视,政府一直将协同创新作为物联网发展的关键,采取了一系列公共政策推进物联网发展的协同创新。我国制定的促进协同创新的公共政策有《物联网“十二五”发展规划》《科技成果转化风险补偿专项资金暂行管理办法》《高层次创业创新人才引进计划实施办法》《物联网产业发展规划纲要(2009~2012年)》《科技成果转化专项资金管理办法(试行)》等。省级以下的地市层面制定的公共政策有(以江苏为例)《无锡市物联网产业发展规划纲要(2010~2015年)》《南通市促进高新技术成果转化和产业化的若干规定》《南京市“十二五”智慧城市发展规划》《苏州市科委加强科技成果鉴定管理暂行办法》等,[3]这些政策从人才政策、科技成果转化政策、产业化政策、财税优惠政策等方面共同构成了协同创新的公共政策体系。
4我国物联网协同创新发展的公共政策不足之处
4.1人才政策有待完善
高校、科研机构、企业等创新主体之间的人员沟通可以实现知识共享,是促进物联网的协同创重要途径。我国物联网人才政策在人才培养、人才引进、人才保障机制方面均有相关政策,但过分依赖高校或企业自主培养人才,这使得在政府层面上忽视了高校、科研机构、企业的协同的人才政策。具体问题体现在,现有政策对高校教师的选聘方面只重视有研究成果、学历在博士以上的教授级人员,而对有着丰富科研前线工作经验的人才视而不见。这些都不利于高校、科研机构与企业之间的人员培养、人员流动、知识共享。
4.2缺乏有针对性财税制度
物联网作为具有巨大发展潜力的高新技术产业,国家高度重视其发展,政府在物联网的财政、税收方面的投入逐年递增,资助的方式也呈现出各种形式。但是针对物联网协同创新的财政、税收支持政策还很匮乏。现有的政策体系并不是为着物联网协同创新而制定的,虽然在已有的高新技术、物联网相关政策中体现着对物联网协同创新的支持,但是毕竟缺少专门的政策,这也导致了大量的物联网协同创新项目较难得到政府扶持。
4.3服务性政策还需要完善
随着物联网协同创新发展的不断深入,创新主体中的服务性组织(包括中介服务机构,物联网行业协会、物联网产业联盟,公共信息技术平台等)也在不断的完善以促进高校、企业、科研机构之间的交流,因此用于监督规范这些服务性组织的政策逐渐被制定出来。但对于这些服务性组织的性质、地位、作用等方面,我国目前也都缺乏明确的政策法律的规定,[4]这些都不利于物联网协同创新的发展,服务性政策亟需完善。
4.4缺乏产业化政策
物联网产业潜力巨大,但是产业规模仍然很小,尽管相关产业参与物联网协同创新发展的热情高涨,也取得了较快的发展,不可否认的是,技术和应用的发展水平目前还处在初级阶段。物联网并未形成较为完善的商业模式,没有形成规模化的集聚产业链。这不仅仅是技术问题,还涉及规划、管理、协调、合作等方方面面的问题,急需国家层面的相应配套政策。[5]
5我国物联网协同创新发展的公共政策建议
物联网协同创新系统复杂多变,协同创新的参与主体多,协同创新模式多样化。完善和健全我国物联网发展协同创新公共政策体系,对构建科技资源共享与配置方式的地方政府公共政策,建立地方投入和支持的长效机制有着重要的现实意义,本文提出以下公共政策建议。
5.1完善物联网协同创新人才政策
政府对物联网人才的引进、激励稳定的相关条款已经出现在较多的政策法规中,为人才充分施展才能营造了的良好环境。但物联网协同创新少不了高校、科研机构、企业等创新主体之间的合作,人才的流动就不可避免,充分发挥人才在物联网协同创新中的核心地位,鼓励人才在物联网协同创新项目的各主体间的必要流动。首先,政府制定人才流动的激励、优惠政策。规定高校、研究机构中参与物联网科研的教师等研究人员必须定期到企业中学习,同时企业一线科技工作者进入高校、科研机构培训,提高企业的创新技术水平,促进高校、科研机构、企业之间的人才流通和知识分享。其次,政府部门建设物联网人才流动保障措施,对于人才流动的档案、薪资、职位等级等权益制定出明确的政策条款,档案的调动遵循优先处理、自动处理原则,在部门调动的人才到岗前完成档案的调动工作且不需要被调动人员亲自办理。薪资、职位等与人才利益相关,政府保障其至少和流动前相同,对于响应政府号召而进行人才流动的人员,给予薪资上调,职位提高等奖励措施。
5.2健全科学技术转化政策
首先,科学技术成果转化相关政策的制定过程中要遵循利益引导原则,物联网发展协同创新的主体不同,其追求的目标呈现出差异性,企业注重的是经济利益最大化,而高校和科研机构追求的则是保持科学技术成果的前沿性和创新性。国家应针对不同创新主体之间的需求制定合理的科学技术转化政策,促进科学技术的转化率的提高。具体政策内容建议包括:一是在创造主体的利益驱动机制中融入市场标准;二是对创造主体的利益驱动不应仅限于直接的物质激励,还应包含精神激励,即在科研评价和人才评价标准中体现科技成果转化的价值。[6]
5.3丰富财政投入方式,建立风险投资机制
首先,我国对于物联网小企业的协同创新项目支持力度较小,建议政府制定针对物联网小中企业的协同创新项目专项资金,初期可用无偿资助的形式,中央财政、地方财政共同筹措。使得想进行创新的中小型物联网企业拥有较为充分的资金来进行技术创新并且吸引科研机构加入,增强综合实力从而提升我国物联网整个行业的实力,促进物联网的产业化集聚。物联网的协同创新是存在风险的,创新主体对于合作的风险有着各自的顾虑,政府应制定相关政策帮助物联网创新主体降低这种风险以消除顾虑。建议政府财政拨款作为物联网协同创新风投资金。建立专业监督评估部门,为市场前景好、具有产业化可能的协同创新项目提供资金。
5.4完善产业化政策
政府部门引导,建立专门从事物联网研发和推广的产业园区,引导相关企业积极参与,整合多方优势资源,开展基础性和共性技术研发,推进技术产业化以及重大试点示范项目的实施,支撑物联网产业的发展。一是优化高新技术产业化环境,制定支持国家物联网产业化基地建设的优惠政策,例如土地、资金支持等,在促进物联网企业发展的同时带动周边企业发展,形成区域性的物联网协同创新产业链。二是制定相关政策措施,支持产业内有产业化前景的关键的、基础性的技术创新及推广,提高物联网相关产品的应用范围,创造实现重大科技突破、重大示范工程的机会,促进物联网产业的协同创新。
5.5完善物联网协同创新的评价机制
为避免物联网协同创新项目的主体为了得到政府资助而作假,政府应制定相关监督评价政策抵制这种现象。第一就是建立协同创新专家评估体系,在项目的各个时期都有专家进行专业的评估,针对物联网协同创新成果的市场前景和产业化可能性,评价物联网协同创新是否可行。第二,建立协同创新协调制度,解决创新主体合作之间可能存在的矛盾,增强协同创新的内部一致性。
参考文献:
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物联网的基础性技术范文4
由于互联网的发展产生了大量的数据,对这些数据应用计算机技术、数学模型、统计分析等进行处理,就有可能成为有价值的、可销售的数据产品,这种基于数字技术下的创新性信息使用方法,提高了决策者的决策效率及可信度,能够引起整个服务业和制造业本质性的改变。因此大数据蕴含着极高的经济和商业价值。对于大数据的概念,企业和学术界目前尚未形成统一的定义。研究机构Gartner将大数据定义为需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。美国国家科学基金会(NSF)将大数据定义为“由科学仪器、传感设备、互联网交易、电子邮件、音视频软件、网站点击流等多种数据源生成的大规模、多元化、复杂的、长期的分布式数据集”。麦肯锡认为大数据是指无法在一定时间内用传统数据库软件工具对其内容进行采集、存储、管理和分析的数据集合。当前对于大数据的特点主要存在两种观点:Dumbill采用IBM公司的观点,认为大数据具有“3V”特点,即数据量大(Volume)、数据类型复杂(Variety)、产生速度快(Velocity)。还有部分学者认为大数据具备“4V”特点,在3V的基础上增加了价值性(Value)。
(1)数据量大(Volume):目前数据的计量单位用太字节、泽字节和尧字节计算。IDC《数字宇宙膨胀:到2020年全球信息增长预测》显示,数字信息每年按照几何级数态势递增,到2020年数字量将达到40ZB。
(2)数据类型复杂(Varie-ty):相对于传统的便于存储的结构化数据,大数据下非结构化数据越来越多,比如网络浏览轨迹、视频、音频、图片、地理位置信息等。数据类型的多样性对数据的处理能力提出了更高的要求。
(3)产生速度快(Velocity):数据的产生和更新频率快,每秒都在即时增加,因此大数据的存储以及实时处理和分析能力是大数据背景下技术创新的关键要求。
(4)价值密度低(Value):存储的数据量大,但是蕴含的价值低。比如一段监控视频时间长达2个小时,但是有用的数据可能只有1~2分钟。数字技术是指对产生于人机交互、物联网等以结构、半结构、非结构形式存储于数据库中的数据,进行提取和集成,以模式识别、数据挖掘、可视化以及统计分析等技术手段,通过数字技术生成模块化的专用数字技术处理软件包,进一步通过模块集成实现决策支持、智能生产、智能服务、预测等技术创新,实现大数据的价值化。根据大数据的特点可知大数据和传统数据的差别主要体现在数据处理技术上,大数据下的数字技术包括传统基本数据处理技术如模式识别、数据挖掘、可视化、统计分析,和高级数据处理技术如移动计算、社会化媒体、物联网、云计算、分析和预测五种技术,这五种数字技术融合后方能产生巨大的技术创新。移动计算指的是计算的实时性、动态性,即人和计算机的实时交互,机器和周围环境的实时交互,通过移动计算,增加了数据使用技术在地点和时间上的灵活性,数据的实时处理是大数据的最核心技术。社会化媒体是指人们可以在社会化媒体平台信息、分享内容、互动交流。社会化媒体平台的使用数据具有“流”的特性,大数据流的特性改变了人们收集和评价信息的方式,也改变了技术创新方式。物联网描述的是物理对象间的连接,这种交互作用发生在机器与机器之间,对象与对象之间。物联网的形成开启了服务创新、生产创新和增值过程的新维度,是新的增值模式和商业模式的基础。云计算指的是一种基于互联网的计算方式,主要解决数据的结构问题和管理问题,共享的软硬件资源和信息按需提供给不同的使用者,通过云计算加快对信息的发现、组织和协调并为技术创新提供服务。分析和预测是对大数据进行关联、趋势性等知识发现技术,由于大数据的海量性、动态性、类型多样性和价值低密度性,有价值的信息隐藏于碎片化的数据关联中,而且随时间的流逝不断减少,因此传统的优化算法、抽样学习的数据挖掘技术、统计分析方法已不适用,基于知识发现的分析和预测技术是大数据的关键技术。针对大数据下的这些数字技术融合就有可能产生技术创新,就可能实现服务智能化、生产智能化、决策智能化等等。大数据时代给经济增长带来了大的变革,这种变革体现在:一是信息化与工业化的融合,大数据时代的本质是互联网基础上的信息技术在经济增长和工业化中的广泛应用,其核心在于信息化与工业化的融合。大数据并不能生产出新的物质产品,也不能创造出新的市场需求,大数据的价值,不仅是大数据技术本身,更是应用创新产生的经济社会价值,能够让生产效率大幅提升,从而使工业制造的生产效率得到大规模提升,并进一步促进经济发展。二是促进产业融合。大数据时代信息化和智能化的广泛使用,使得不同产业或同一产业不同行业相互渗透、相互交叉,最终融合为一体,逐步形成新的产业。在技术融合、数字融合基础上所产生的产业边界模糊化,产业由分立走向融合,产业融合能够通过建立与实现产业、企业组织之间新的联系而改变竞争范围,经济增长效率大幅度提高。三是技术创新发生变化。在大数据背景下科技创新与产业结合程度加强,而且由于信息化的广泛使用,信息化和工业化的深度融合,技术创新的协同性和共享性加强,科技创新与产业结合对经济增长的作用加强。
二、大数据下数字技术创新的新特点
大数据下的技术创新与传统渐进性技术创新有本质的不同,主要体现在创新方法、创新模式、创新管理、创新过程和创新结果五个方面。大数据背景下数字技术基础上的技术创新具有一些新特点:
1.数字技术下的技术创新方法具有组合性传统的技术创新方法基于专业理论、专业技术和市场目标的共同作用,而大数据环境下的数字技术创新方法更多地来源于对不同技术的组合式创新。创新不仅是一种基于理论背景下的基础性创新,而更可能是利用现有的数据技术手段和已有信息进行重新组合,技术创新方法的组合性主要体现在对数字的敏感性洞察以及创意路径实现的组合。对于客户消费行为的数据技术分析可以开发出BI系统。对于共众通信数据分析可以开发舆情系统,KevinSystrom和MikeKrieger将Facebook最受欢迎的照片共享思想植入到智能手机中,开发出了能够改变照片样式的软件。这些说明了数字技术提供了一种组合式技术创新的可能性。
2.数字技术下的技术创新模式具有开放性传统的技术创新模式强调独立创新、合作创新和引进创新模式,这些创新模式聚集对要解决的问题相关领域精通的专业性人才来提供技术创新方案。专业人才具备高精尖科技知识,能够从更加专业的角度提出建议,而大数据下的技术创新能够突破对专业人员和研究领域的限制。数字技术提供了一个开放式的创新环境,每个人都能够在开放平台上对要解决的问题进行新思想的交流与技术创新的实现。纳特•特纳和扎克•温伯格是沃顿商学院学习经济学和创业学的学生,二人虽然没有学过医学知识,但他们创办的公司flatironhealth正在试图用大数据分析技术找到治疗癌症的方法。这种群体力量参与和数字技术爆发出来的无限的智慧正是大数据下技术创新的模式。
3.数字技术下的技术创新管理具有突破性突破性技术创新是基于不同科学原理和技术方法之上的创新,能够使产品具有新的性能和较低成本,且具有毁灭性,能开拓新的市场和潜在的应用,如石英钟的出现给机械表以致命冲击。数字技术下的融和式技术创新是突破性技术创新,单个领域的技术有可能只服务于特定背景下的产品或者服务,而不同领域技术的有效融合则可能衍生出更多的相关性技术创新。在技术进步的过程中,渐进式创新是阶段性的、变革性的,而突破性技术创新是永恒的、革命性的。传统的技术创新需要高成本的投入,大量的人才培养及储备、基础设施的建设、先进设备的研发及引入,通常这些投入需要经历一定的时间才有可能获得创新成果。基于数字技术平台,每个企业、机构甚至个人都成为了创新的主体,创新也不再局限于某一技术领域,而是以多种方式存在。如云端存储服务及数据分析业务就为企业提供了一种成本相对较低的创新思路,从而使得技术创新具有更低成本。
4.数字技术下的技术创新过程具有非线性线性创新和非线性创新是基于创新过程的一种区分。线性创新过程是一个“基础科学-应用科学-设计试制-制造-销售”的单向的、逐次渐进的过程,创新起源于基础研究。非线性创新过程突出了创新的多层次、多环节和多主体参与,在非线性创新过程中创新绝不是从研究到应用的线性链条,从小众到大众的传播过程。数字技术下的技术创新突破了线性技术创新的思维,从创新的方式、主体、阶段等方面进行非线互创新,是企业内外各种与技术创新有关因素相互作用的结果,突出了创新的多层次、多环节和多主体参与。在大数据时代,技术创新被认为是各创新主体、创新要素交互复杂作用下的一种复杂涌现现象,是创新生态下技术进步与应用创新共同演进的产物。
5.数字技术下的技术创新结果具有通用性通用性指能够在多行业使用的创新技术,通用技术创新具有普遍性,能够随着时间推移催生大量的创新,数字技术下的技术创新具有这些特点。数字技术下通用性创新主要是由于创新的方法是组合式创新,对于已有发明或者技术创新,经过组合后有可能产生新的创新。这种创新方法表明,每一次的技术创新会成为未来创新的一块积木,在不断的积累过程中,就产生了持续技术进步。数字处理技术使得所有领域都能够获得海量的数据,并无限制地被复制和重复使用。因此,具有潜在价值的数字化积木式技术创新以前所未有的速度成倍增长,并且还在持续地提供未来组合式技术创新的可能性。
三、大数据时代我国新常态经济增长中数字技术引领技术创新的路径转型
当前中国经济步入以中高速增长为标志的“新常态”,新常态不仅意味着经济增速的放缓,更意味着经济增长动力的转换和经济增长方式的转变,在新常态背景下,中国经济的增长需要实现创新驱动战略的支撑。在新常态的创新驱动中,我国面对大数据下技术创新带来的机遇和挑战,面对传统技术创新的路径依赖和数字技术下技术创新的特点,要发挥我国自身资源优势,实现数字技术引领技术创新,推动我国经济增长潜力开发,就要加快推进数字技术引领技术创新路径转变。
1.实施“政府组织+国企研发”的数字技术创新计划技术创新正在成为大数据时代的发展关键词,而且大数据下的技术创新具有开放性,特别是在数字化工厂方面,实现过程中有大量需要进行标准化的内容,欧美国家在这一方面起步早,已制定出系统集成、安全保障、数字化工厂、能耗等技术标准,因此要积极引进和参与国际化标准工作,同时实施举国体制,发挥政府作用,组织开展我国的技术标准化研究,争夺制造业竞争的话语权。另外,在产品市场规模巨大、产品集成复杂的重大技术创新领域,借鉴“高铁”技术创新模式,由政府牵头,发挥国企研发力量,重点突破某一领域的技术难题。在实施“政府组织+国企研发”的数字技术创新计划中,重点要持续推进大数据平台建设,构建信息共享机制。大数据环境下的技术创新是基于数据库基础上的,因此要持续推进数据库、知识库、云计算库、数据分析库的基础平台建设,大数据下人人都是技术创新者,要构建基于服务的、集成智能分析、快速决策分析的大数据处理支持系统接口,建立促进群体成员之间信息沟通、共享和促进群体技术创新的交互平台,建立开放的大数据技术创新体系、协同创新模式和评估机制,以推动新常态下数字技术对技术创新的引领。
2.建立技术创新的市场机制,引导企业自主创新随着我国经济体制改革的深化和对外贸易的开放,市场化进程不断加深,我国逐渐成为全球最大的产品市场,市场化需求确定了技术创新方向,技术创新中的市场杠杆作用越来越显著,因此要完善大数据下技术创新的市场机制,引导企业根据自身优势及市场需求,发现创新机遇并且进行自主创新。在引导企业自主创新的过程中要强化知识产权保护,制定税收减免政策,激励企业技术创新。企业作为技术创新的主体,在研发新技术、发现新知识过程中形成的无形资产如果无法得到法律的保护,企业就缺乏技术创新的动力。知识产权的清晰界定以及产权保护有助于企业开展自主创新,从技术创新中获得高额收益,从而促进更加长远的技术创新。我国目前对于知识产权界定、保护以及知识使用的制度及法律还不完善,因此,政府应该加大对于知识产权的保护力度,制定相关的制度政策及法律法规保护企业的自主创新成果,鼓励技术创新。此外,要通过税收减免政策激励企业加大技术创新的投入强度。
3.加强数字技术人才培养,实施全球人才引进计划大数据时代的到来使新常态下的中国企业面临新的机遇和挑战,企业应用和行业动态呈现出新趋势和特征:社会网络与社会计算、云计算、协同化软件与技术、新型电子市场与新型电子商务将转变企业运作和组织架构。大数据时代企业的关注点将从传统的决策支持系统、智能系统、数据库建模与设计、信息系统规划、开发方法等方面逐渐转移到以新概念、新技术实行的决策分析、信息安全和风险管理等领域上。大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息,而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理,大数据环境下技术创新的实施,需要一大批对于大数据的搜集、处理、分析、决策支持等方面的高层次人才。因此在大数据背景下中国新常态的经济中,要加强数字技术人才培养,实施全球人才引进计划:一方面通过加强我国高校计算机、电子专业建设,调整培养方案,优化教学环境,创新创业项目实施,以培养掌握数字技术基础型人才,加强人才队伍建设,搭建人才创业平台,营造人才创业环境,引导大数据人才创造;另一方面我国需要制定全球数字技术人才引进计划,特别是了解核心技术的专业人才和数据分析师的引进,并为人才的流入做好政策支撑。
物联网的基础性技术范文5
专项资金的使用和安排坚持以下原则:
(一)市场主导,政府推动。尊重市场经济规律,充分发挥市场基础性作用,调动企业主体的积极性,针对战略性新兴产业发展中的薄弱环节和关键瓶颈制约,政府适当给予扶持和引导,营造良好环境,激发创新活力。
(二)集中资金,扶持重点。围绕战略性新兴产业规划明确的重大工程、重点发展方向,选择战略性新兴产业的重点领域和关键环节,集中资金,综合扶持,促进重大关键技术突破和产业化,引导产业链协同创新和区域集聚发展,鼓励创新资源密集区域率先实现创新驱动发展。
(三)区别对象,创新方式。根据战略性新兴产业特点及阶段性特征,针对不同对象、不同阶段、不同问题,创新体制机制和支持方式,并做好与其他财政政策、金融政策、产业政策等的协调配合,促进战略性新兴产业发展。
专项资金支持范围:
(一)支持新兴产业创业投资计划。采取中央财政资金与地方财政资金、社会资金参股,共同发起设立或增资现有创业投资基金等方式,支持具备原始创新、集成创新或消化吸收再创新属性、且处于初创期、早中期的创新型企业发展。
(二)支持产学研协同创新。选择受关键技术严重制约,关联性、基础性、公益性强的产业或技术,支持行业骨干企业整合产业链创新资源,加强产学研联合攻关、新一代技术储备、专利池集聚等,推动企业与高等学校、科研院所等构建技术创新联盟,提高协同创新能力,带动全产业链发展。
(三)支持技术创新平台。围绕战略性新兴产业重点领域,针对行业或技术领域特点,依托产业链优势单位联合相关科研机构、企业及投资者,建立涵盖全产业链的开放性技术创新平台,加强重大共性关键技术研发及产业化。
(四)支持区域集聚发展。选择技术路径清晰、产业发展方向明确、相关配套不完整或市场需求不足的产业或技术,支持地方政府加强资源统筹配置,引导上、中、下游相关产业自主跟进,推动创新要素向区域特色产业集聚,培育一批具有国际竞争力的产业集群。
(五)财政部、国家发展改革委会同有关部门根据《决定》和《规划》要求,以及行业或产业发展需要确定的其他战略性新兴产业重点工作。
专项资金支持方式:
(一)专项资金一般采取拨款补助、参股创业投资基金等支持方式,并根据国际国内战略性新兴产业发展形势进行适当调整。
(二)参股设立新兴产业创业投资基金的管理程序、资金拨付等按照《新兴产业创投计划参股创业投资基金管理暂行办法》(财建〔2011〕668号)执行。
《上海市战略性新兴产业发展专项资金管理办法》(沪府发〔2012〕72号) 由“上海市自主创新和高新技术产业发展重大项目专项资金”更名而来。本办法有效期至2017年6月30日。
项目推进部门分工如下:
(一)属于大规模集成电路、民用航空、云计算、物联网、下一代网络(互联网、电信网、广电网)、新型显示、智能电网、新能源高端装备、智能制造、新能源汽车及汽车电子、卫星导航专项工程的项目,由市经济信息化委为推进部门。
(二)属于新兴产业技术创新、生物医药与医疗器械专项工程的项目,由市科委为推进部门。
(三)属于电子商务与新型贸易现代化专项工程的项目,由市商务委为推进部门。
(四)属于高技术服务业专项工程的项目,由市发展改革委为推进部门。
(五)属于其他战略性新兴产业领域的项目,参照原高新技术产业化工作分工,由相关部门为推进部门。
专项资金主要用于支持新一代信息技术、高端装备制造、生物、新能源、新材料、节能环保、新能源汽车等战略性新兴产业发展,支持范围符合《上海市战略性新兴产业重点产品和技术指导目录》及相关专项工程指南,并可按本市有关规定用于市创业投资引导基金。
专项资金重点支持技术含量高、应用前景好、示范带动作用强、处于产业链关键环节的战略性新兴产业发展项目、产业科技攻关项目、示范应用项目、公共技术创新服务平台等。这些项目按其性质、投资规模,分为重点项目、重大项目、配套项目等。
重点项目原则上属于《关于本市加快培育和发展战略性新兴产业的实施意见》明确的专项工程领域,并同时符合以下条件:
(一)项目总投资1000万元~2亿元。其中,生物产业领域的项目总投资1000万元~1亿元,软件和信息服务领域的项目总投资1000万元~8000万元。
(二)新增投资不低于总投资的80%。
(三)资本金不低于总投资的30%。
(四)在本市行政区域内实施,已完成项目立项程序,且已落实土地、规划、环评、资金等实施条件。
(五)项目单位拥有项目实施必需的自主知识产权。
重大项目是指在满足重点项目支持条件(第一款除外)的基础上,并符合以下条件之一:
(一)生物产业领域的项目总投资高于1亿元(含1亿元),软件和信息服务领域的项目总投资高于8000万元(含8000万元),其他领域的项目总投资高于2亿元(含2亿元)。
(二)市委、市政府明确的其他项目。
配套项目是指战略性新兴产业领域国家给予资金支持并需要本市配套的项目。
专项资金主要采取资本金注入、贷款贴息、投资补助等方式或其组合方式,重点用于设备购置等项目建设支出,以及新产品研究设计费等符合国家规定的研发费用支出。
重点项目的支持比例一般不超过新增投资的10%,对其中的产业科技攻关项目、示范应用项目、公共技术创新服务平台等,支持比例不高于新增投资的30%,且支持金额均不高于2000万元。对需超过上述规定比例或支持金额上限的项目,由领导小组办公室研究并报市政府同意后确定。
重大项目的支持比例一般不超过新增投资的10%,对其中的产业科技攻关项目、示范应用项目、公共技术创新服务平台等,支持比例不高于新增投资的30%,且支持金额不高于1亿元。对需超过上述规定比例或支持金额上限的项目,另行上报市政府同意后确定。
优先支持本市重点项目和重大项目申报国家有关政策、资金扶持。配套项目的支持比例,原则上按国家有关部委的要求及本市有关规定执行。
物联网的基础性技术范文6
本文对未来互联网的探索,将主要从网络互联的“逻辑”角度看,探索未来互联网的架构、命名、编址和路由等的问题和进展。从这个角度看,在互联网不同的历史发展阶段,至少已经有过3次对未来互联网问题的大讨论,以及由此而带来的技术大突破。
(1)1960年代
理论准备阶段。互联网采用的核心技术是包交换,这一时期业界讨论的焦点是包交换技术是否具有“未来”的问题。20世纪60年代初,Paul Baran等人,提出组建基于包交换技术的网络,在技术上是完全可行的。但由于当时占主流的电路交换技术所带来的强大商业利益和政治影响力,以及计算机技术和数字化技术处于发展初期等原因,直接导致当时一些大牌计算机公司和电信公司,总体上都质疑甚至反对包交换技术,认为没有“未来”。这一时期的典型特征是学术界奠定了互联网技术的理论基础,但产业界主流观点尚未接受,互联网的“未来”还只停留在纸面上。
(2)1969—1993年
试验阶段。光有建立互联网的理论不够,还需要通过试验来验证组建的可行性,以证明在现实中互联网是有“未来”的。1969年阿帕网的诞生表明从工程技术上讲,组建包交换的网络用于连接计算机是完全可行的。1983年TCP/IP技术在互联网上的成功应用表明,业界已经找到了这样一种异构网络、大规模互联的技术。这一时期的典型特征有两个:
(3)1994-2001年
这一时期随着Tim Berbers Lee在互联网上发明了WWW(万维网)这样的“杀手级”应用,TCP/IP技术战胜ATM等技术成为最大的赢家,IP化成为潮流。互联网这一时期面临的最重要挑战已经不再是证明自己的技术可行性和站稳脚跟的问题,而是考虑统一后如何建设一个“新世界”的问题,因此互联网“未来”的主要矛盾开始从“外部”转向“内部”,即自身的发展问题。IPv4地址(尤其是B类地址)即将耗尽和路由表的不断膨胀,是20世纪90年代以来,互联网面向“未来”的核心问题。互联网的国际权威标准组织IETF(互联网工程任务组)提出了发展下一代互联网(NGI)的问题,并且给出了权威的候选技术方案IPv6。从这时起业界普遍认为,互联网的“未来”在于用IPv6替代IPv4。
2 IPv6固有缺陷
20世纪90年代初,互联网工程任务组(IETF)提出做下一代IP(IPng)的直接原因,是因为IPv4地址即将耗尽(尤其是B类地址)和路由表的快速膨胀,将直接导致互联网无法持续发展。为此,1993年在RFC1550里进行了征求新的IP协议的呼吁,以替代当时已经使用了10年的IPv4协议,并公布了新协议需要实现的主要目标。
IETF收到了多个IPng提案,最后取长补短,于1998年融合成了今天我们看到的IPv6协议。但很明显,最后正式批准通过的IPv6技术(RFC2460)部分满足了RFC1550提出的需求,因此直至今日虽然基本的IPv6地址长度、包头、路由和安全等机制已经确定和稳定,但一些所谓的“高级”特点仍然还在不断发展和完善中。
IPv6所针对的需求是在大约20年前提出的,并且按当时对IPv4互联网的认识和技术水平设计的。而当时的互联网还没有商用,安全问题也不突出,移动互联网、三网融合、物联网和云计算的概念还没出现,因此IPv6沿用了现在看来存在诸多问题、当时看来非常完美的IPv4互联网体系架构(端到端透明性),主要针对的是地址短缺和路由扩展性等问题。
端到端透明性是互联网最初设计中的核心思想,即将互联网系统中与通信相关的部分(IP网络)与高层应用(端点)分离,最大限度地简化网络的设计,将尽可能多的复杂性和控制放在用户终端上。这为后来互联网从实验室走向社会,商用化的蓬勃发展起到了决定性的作用。但这一思想有两个基本假设:第一,互联网最初是由具有共同爱好的技术专家设计开发的,他们之间相互信任;第二,互联网是由科研团体或政府研究机构管理下的非商用网络。这两个基本假设渗透到了互联网初期设计的方方面面。
但随着互联网应用的不断发展,尤其是应用目的从教育科研的“公益”转向赢利为目的的“商业”,用户群体从“自律”的科研人员转向普通大众,应用环境从数据为主走向话音和视频,接入方式从固定走向移动,终端从计算机转向手机,从人际通信转向物联网,互联网从资源、网络到应用,从管理、安全到政策等,都面临着诸多相互关联的关键问题需要研究和解决,IPv6所继承的IPv4时代的下一代互联网的体系架构,已经面临很大挑战了。
IPv6存在固有缺陷的典型证据是,到2011年2月3日全球IPv4地址耗尽了,但从IPv4向IPv6过渡几乎是刚刚开始,有监测表明IPv6流量只占全球互联网流量的0.2%左右,最近6个月的流量占比竟然下降了。这些都迫使IETF重新认识IPv6,重新认识和发展IPv6的竞争性技术(网络地址翻译)。
3未来互联网的研究
未来互联网的关键目标需求,不仅包括IPv6可以提供的充足地址资源和路由具有高度扩展性等,还需要RFC1550中没有涉及或未突出强调的,IPv6难以满足的一些特点,如支持多种业务模式及网络结构,安全可信,可管理、可控制,能够保证服务质量,符合绿色节能需求等。为了区别于以IPv6为代表的“下一代互联网”的说法,“未来互联网”的说法在2005年前后开始出现了。
面对当前互联网所面临的问题,同时也为了抢占未来信息技术的制高点,美、欧、中、日、韩等国家和地区都纷纷开展了对未来互联网的研究。这些未来网络研究计划的研究目标大多着眼于10~15年之后、可以取代现有互联网的新型网络。其中,美国和欧盟是目前全球未来互联网研究的中心,他们的基本思路是从理论研究和试验平台两个方面同时推进:一方面,进行创新体系结构、交换与传输体制、关键算法等方面的理论探索;另一方面,建设可以对这些理论研究成果进行大规模、真实用户测试验证的试验网络平台。
欧盟在其FP7计划中资助了众多未来互联网方面的研究项目,主要可以分为业务、媒体、物联网、安全、网络架构、试验床等方面的内容,其中最重要的部分是对未来互联网基础架构的研究和试验床的建设,仅FIRE(Future Internet Research and Experimentation)试验床项目的投入就达到了4000万欧元。美国未来互联网的研究主要由国家自然科学基金会(NSF)和各大高校来推动。从2005年开始的FIND(Future Internet Network Design)计划最初资助了近50个未来互联网相关的研究项目。在2010年,NSF逐步将未来互联网的研究项目重点聚焦于多业务支持、云计算、移动性、网络基础架构(基于名字的路由)等方面。同时,美国还大力加强试验床的建设,Planetlab已经在全球部署了520个站点,拥有1138个节点,其战略意图就是要成为未来互联网的骨干基础设施。
4面向主机和面向内容的联网
4.1面向主机的联网
传统的互联网都是面向主机(含终端和子网),提供主机间的互联的,即设备间信息传递的基本互通性。因此,无论IPv4还是IPv6技术,IP编址的对象仍然是一台主机(终端或子网),而不是互联网上的其他对象(如一个网页、一个视频片段等);其次,编址的含义仍然是表示主机连接到互联网上的接口位置信息(Where),而不是主机的身份信息(Name),IPv6只是改变了IPv4编址的语法(拉长到128位)而没有改变基本语义。
面向主机联网的未来互联网研究,主要是希望提出新型网络架构,以及与之对应的命名、编址和路由机制等,以重点解决IPv4和IPv6没有考虑到,或者难以解决的一些问题。比如,主要希望解决未来互联网通信中的扩展性(泛在)、可靠性、安全性、服务质量、移动性支持和绿色通信等。而为了更好地解决这些问题,IETF正在研究下一代将目前IP地址中的位置信息和身份信息分离的技术,已经出现了ID/Locator(身份地址分离)和Map/Encaps(映射封装)两种主要思路。仿照和借鉴电信网E.164编码,国内外也有多个课题和试验,研究未来互联网的层次化路由问题。而互联网通信中的地址真实性问题,也已经取得了一些进展。另外,基于虚拟化技术的可重构路由,也已经成为一种重要的研究方向。
4.2面向内容的联网
面向主机联网的IPv4和IPv6技术,解决了通信中最基本的内容传递问题,而用户在真正使用互联网的时候,关心的问题要更广。比如,内容如何发现、叫什么名字和如何展现给用户等,这些都是IP无法实现的,都需要借助高层技术(如URI,HTTP和XML)以及之上的应用(搜索引擎,P2P等)来实现。互联网的这种内容传递与内容处理分层(分离)的模型,导致内容存储的位置与内容本身、内容的组织(发现)方式和与内容传递方式,没有直接联系,内容重复和传递效率低下甚至找不到内容的问题经常出现。
随着互联网内容重要性的日益突出,以内容为中心的联网(即如何将内容传递与内容的组织和存储有效结合起来),开始成为未来互联网研究的重要分支了。面向内容的联网让用户将注意力集中在需要的内容而不是位置上,因此直接对所请求的数据和内容进行命名和编址,不关心所请求的内容具体在哪个主机上,也就不必根据主机的位置进行寻址和路由,从而可以提高内容组织、存储和传递的效率。
比如,伯克利大学的DONA(Data-Oriented Network Architecture)项目结合了IP层和内容服务时的一些需求。为实现数据和服务的持久性和安全性,命名体系采用了扁平结构和可自我认证的方式。路由机制为实现数据和服务的可用性,其映射机制为用户请求提供较近的数据副本或服务,以避免请求失败或服务器过载的情况出现等。
而美国国家自然基金委资助的NDN(Name-based Networking)项目以数据的名称(Name)作为数据的惟一标识符在网络中进行路由,不再需要主机地址的间接转换。在NDN网络中,当一个节点需要获得某个内容时,它向周围所有连通的通路发出请求数据包,任何节点侦听到这一请求数据包并拥有该请求数据包所请求的内容时,可以返回含有请求内容的内容数据包。无论请求数据包还是内容数据包,都以名字为依据来交换数据。
5未来互联网的未来
太多的关注不一定是好事。TCP/IP成功的重要因素之一,就是发展初期只是在学校和研究机构进行,并未得到政府和电信行业的特别关注(当时关注的是X.25和帧中继技术等),国际标准组织关注的就更少了(这也是为什么会有IETF,而没有在已有的国际标准组织进行标准化的原因),产业界一些公司甚至持怀疑态度。而2005年未来互联网的概念一经提出,就得到了多个国家和标准化组织的关注,反而导致了难以形成合力和统一的认识,总体来看研究成果寥寥,还处于比较初级的阶段,能否成功依然面临着诸多挑战和问题。
(1)对体系架构的理解不同
体系架构是描述网络中不同组成部分如何分解,以及这些部分如何关联起来的,是所有新型网络设计的基础性工作。对未来互联网体系架构的理解不同,直接导致了“鸡同鸭讲”的问题。例如,W3C基于“互联网就是网站”的基本认识,认为语义网就是下一代互联网,更多地从应用层来理解网络体系架构;而ITU等其他组织和机构则更多地从承载网层面来理解;IETF试图不对现有互联网的体系架构做任何改动,因此还在围绕IPv6做文章。随着云计算的兴起,一些人认为云计算就代表着未来互联网的发展趋势和架构,建立以云计算数据中心为核心的未来互联网架构,也是很重要的方向之一。
(2)开放度的问题
互联网因完全开放而繁荣,也因不受控制的开放而导致安全、隐私和版权保护等问题层出不穷。随着近年来移动“App Store”的成功,不少组织和专家主张回归“围墙花园”模型。完全开放会带来信任和可靠性的内在缺陷,但“受限”到何种程度才是最合理的?
(3)标准化工作难以协调和统一
各个标准化组织工作各自为政,彼此之间缺乏共识。比如,ITU-T热衷于“革命”思路,致力于推出一个全新的网络体系架构标准;而IETF相对来说更加“现实”,倾向于在互联网现有体系架构下进行改良,针对已出现的问题不断推出新的RFC,不考虑太长远的事情,不考虑互联网的新型架构。
(4)如何将通信和存储有效结合
面向主机和面向内容的联网,缺乏有效的衔接机制。目前的互联网联网和内容层面都存在诸多问题,通信和存储在未来互联网中的结合是必须的。但由于历史的原因,二者属于不同的产业和“圈子”,也缺乏权威的机构,沟通和结合困难。