《认知计算与深度学习》_基于物联网云平台的智能应用_3.2.4 物联网与环境交互框架

【摘要】 本书摘自《认知计算与深度学习》一书中第3章，第2节，为陈敏、黄铠所著。

3.2.4 物联网与环境交互框架

作为一种新型“网络”,物联网不仅连接着手机、电脑等智能设备终端，而且也连接 着日常生活中“不联网的事物”或“惰性对象”。我们首先介绍物联网的四层基础架构。

物体传感和信息收集。 建立智能设备的第一步就是收集关于环境、事物以及目标物体 的信息。例如，传感器用于持续不断地监测人的生理活动和行为，如健康状态和行为模式。

RFID 技术用于收集重要的个人信息，同时将其存储在一个低消耗的能随身携带的芯片中。

信息传递。目前我们拥有的各种无线技术都可以用于信息传递，例如无线传感器网络(WSN)、 人体局域网 (BAN)、WiFi、 蓝牙、 ZigBee、GPRS、GSM、 蜂窝技术和3G 等。这些不同的通信技术可以使系统容纳更多的应用。

信息处理。智能机器需要以更加自动化和智能化的方式去处理信息，这样才能随时随地给人们提供智能服务。例如根据用户的兴趣过滤社交网络中无意义的信息。

智能应用和服务。 物联网传感可以和许多其他网络系统进行交互，如图3-7所示。例 如，我们可以根据用户的具体需要个性化地分析其性能数据。传感数据文件和网络策略可以 基于特定的应用程序需求进行调整。基于数据分析获得的情报以及传感层和分析层之间的交 互能产生高能效的传感行为。数据分析同样有助于智能设备。至于网络层，其管理功能(网 络功能虚拟化和软件定义网络)即使在分析层也能满足运营商严格的服务协议水平，准确地监测和控制网络流量，减少运营费用。

通过与 WSN 相连， M2M (机器对机器)系统中的传感器可以收集到广泛的信息。因此 除了M2M 通信，机器也可以通过与WSN 整合以收集信息然后做出决策。有了做决策的能 力和自动控制的能力， M2M 系统就可以升级为CPS (信息物理系统)。因此在物联网的体系结构中， CPS 是 M2M 引入了更多智能和交互操作之后的升级系统。对于不同类型的应用，物联网有不同的表现形式，如 WSN、M2M、BAN 和 CPS。

在表3-2中，我们用 x 的不同个数区分不同物联网框架的相关特性。 x 的个数越多表 示该物联网框架对于某特性的需求越高，得益于大量无线网络和智能设备， CPS 应用可以提 供基于智能信息(从周围环境中获取的)的智能服务。可以看到， WSN 是物联网一个基础的方案。它被当作M2M 的补充和CPS 的基础。在智能信息处理方面， CPS 是 M2M的进化产物。

接下来，我们将详细说明四种无线物联网应用框架，分别是 WSN、M2M、BAN和CPS。

● WSN 。 它由自主监控物理或环境条

件的空间分布式传感器构成。传感器之间的相互合作能将数据通过网络传递给目标位置。 WSN 主要通过各种传感器节点采集的信息来感知物联网的基本情况。

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