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近年來，智能硬件在中國市場(chǎng)發(fā)展迅速，而這些智能硬件到底是如何運(yùn)行的？本文將智能硬件拓展到他的底層技術(shù)，一層層遞進(jìn)，從物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行原理這個(gè)角度來說明智能硬件到底是怎么運(yùn)行在我們的生活中的，歡迎感興趣的伙伴們閱讀。

前言

近年來，智能硬件在中國市場(chǎng)發(fā)展迅速，比較火爆，基本我們?nèi)粘Ｉ钪锌梢钥吹降奈锲范伎梢宰龀芍悄苡布袌?chǎng)上智能硬件層出不窮，豐富多彩，“萬物均可智能”。

一個(gè)數(shù)據(jù)：中國智能硬件市場(chǎng)發(fā)展較快，有數(shù)據(jù)顯示，2020年智能硬件市場(chǎng)規(guī)模約為10767億元，2017-2020年的復(fù)合增長率為39%。隨著科技的發(fā)展以及智能終端產(chǎn)品多樣化的發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)計(jì)2022年中國智能硬件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到15787億元。目前市場(chǎng)上智能硬件普及程度開始提升，且產(chǎn)品種類更趨多樣化，加上消費(fèi)升級(jí)趨勢(shì)下，智能硬件作為優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品更受青睞，市場(chǎng)穩(wěn)步擴(kuò)大。

2020年，中國智能硬件行業(yè)以智能家居設(shè)備為主，占比30.6%;其次為智能穿戴設(shè)備，占比20.0%。隨著國家大力推進(jìn)“中國智造”，一系列政策利好，預(yù)計(jì)未來增長空間較大的細(xì)分領(lǐng)域?yàn)橹悄芸纱┐髟O(shè)備、智能家居設(shè)備等。

預(yù)計(jì)2020-2026年中國智能硬件行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)保持較快發(fā)展，按照20%的年均復(fù)合增長率預(yù)計(jì)，到2026年中國智能硬件行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)達(dá)到2萬億元。

這些在我們生活中給我們提供便利的智能硬件他們到底是如何運(yùn)行的，本文將智能硬件拓展到他的底層技術(shù)，一層層遞進(jìn)，從物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行原理這個(gè)角度來說明智能硬件到底是怎么運(yùn)行在我們的生活中的，涉及很多概念請(qǐng)各位耐心查看。

一、什么是硬件

智能硬件基于硬件，所以首先我們需要搞清楚什么是硬件，以及他如何發(fā)展的。

從學(xué)術(shù)的角度來看，硬件是計(jì)算機(jī)硬件的簡(jiǎn)稱，是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中由電子、機(jī)械及光電元件等組成的各種物理裝臵的總稱，是人類處理運(yùn)算與儲(chǔ)存資料的重要元件。簡(jiǎn)而言之，硬件的功能是輸入并存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)，以及執(zhí)行程序把數(shù)據(jù)加工成可以利用的形式。從外觀上來看，現(xiàn)今的微機(jī)由主機(jī)箱與外部設(shè)備組成。主機(jī)箱內(nèi)主要包括 CPU、內(nèi)存、 主板、硬盤驅(qū)動(dòng)器、光盤驅(qū)動(dòng)器、各種擴(kuò)展卡、連接線、電源等；外部設(shè)備包括鼠標(biāo)、鍵盤等。

從廣義的角度，若將硬件這一范圍再擴(kuò)大，去看整個(gè)計(jì)算文明的發(fā)展，可以追溯到半導(dǎo)體時(shí)代，信息技術(shù)最早發(fā)源于半導(dǎo)體，半導(dǎo)體材料的發(fā)明對(duì) 20 世紀(jì)的人類文明影響巨大。 1833 年，英國科學(xué)家巴拉迪首先發(fā)現(xiàn)硫化銀材料的半導(dǎo)體現(xiàn)象，至今半導(dǎo)體已經(jīng)成為必不可少的底層材料。時(shí)至今日，幾乎所有電子產(chǎn)品與計(jì)算機(jī)組件里都有半導(dǎo)體的存在。可以說， 半導(dǎo)體為三次計(jì)算文明（PC 互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、元宇宙）奠定了基礎(chǔ)。

ps：半導(dǎo)體的作用是成為信息處理的元件材料。目前世界上很多電子產(chǎn)品，如計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、數(shù)字錄音機(jī)的核心單元都是利用半導(dǎo)體的電導(dǎo)率變化來處理信息。常見的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、砷化鎵等，而硅更是各種半導(dǎo)體材料中，在商業(yè)應(yīng)用上最具有影響力。半導(dǎo)體還可以制成的部件、集成電路等是電子工業(yè)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)品。

半導(dǎo)體材料、器件、集成電路的生產(chǎn)和科研已成為電子工業(yè)的重要組成部分。 集成電路它是半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展中最活躍的一個(gè)領(lǐng)域，已發(fā)展到大規(guī)模集成的階段。在幾平方毫米的硅片上能制作幾萬只晶體管，可在一片硅片上制成一臺(tái)微信息處理器，或完成其它較復(fù)雜的電路功能。

集成電路的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)更高的集成度和微功耗，并使信息處理速度達(dá)到微微秒級(jí)。 微波器件半導(dǎo)體微波器件包括接收、控制和發(fā)射器件等。毫米波段以下的接收器件已廣泛使用。在厘米波段，發(fā)射器件的功率已達(dá)到數(shù)瓦，人們正在通過研制新器件、發(fā)展新技術(shù)來獲得更大的輸出功率。 電子器件半導(dǎo)體發(fā)光、攝象器件和激光器件的發(fā)展使光電子器件成為一個(gè)重要的領(lǐng)域。它們的應(yīng)用范圍主要是：光通信、數(shù)碼顯示、圖像接收、光集成等。

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器在第四次工業(yè)革命背后的科技發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，如大數(shù)據(jù)、人工智能（AI, Artificial Intelligence）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT, Internet of Things）、智慧工廠和自動(dòng)駕駛汽車等。因此，過去幾年來，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的重要性和需求與日俱增，并預(yù)計(jì)在未來迎來進(jìn)一步增長，形成推動(dòng)創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展、突破現(xiàn)階段能力基礎(chǔ)的驅(qū)動(dòng)力。

這也是為什么半導(dǎo)體近幾年這么重要的原因。

二、什么是智能硬件

了解了硬件，我們?cè)賮砜纯词裁词侵悄苡布?/p>

智能硬件是繼智能手機(jī)之后的一個(gè)科技概念，通過軟硬件結(jié)合的方式，對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行改造，進(jìn)而讓其擁有智能化的功能。智能化之后，硬件具備連接的能力，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的加載，形成“云+端”的典型架構(gòu)，具備了大數(shù)據(jù)等附加價(jià)值。智能硬件移動(dòng)應(yīng)用則是軟件，通過應(yīng)用連接智能硬件，操作簡(jiǎn)單，開發(fā)簡(jiǎn)便，各式應(yīng)用層出不窮，也是企業(yè)獲取用戶的重要入口。

智能硬件是以平臺(tái)性底層軟硬件為基礎(chǔ)，以智能傳感互聯(lián)、人機(jī)交互、新型顯示及大數(shù)據(jù)處理等新一代信息技術(shù)為特征，以新設(shè)計(jì)、新材料、新工藝硬件為載體的新型智能終端產(chǎn)品及服務(wù)。隨著技術(shù)升級(jí)、關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施完善和應(yīng)用服務(wù)市場(chǎng)的不斷成熟，智能硬件的產(chǎn)品形態(tài)從智能手機(jī)延伸到智能可穿戴、智能家居、智能車載、醫(yī)療健康、智能無人系統(tǒng)等，成為信息技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)融合的交匯點(diǎn)。

三、什么是物聯(lián)網(wǎng)

智能硬件我們?cè)贁U(kuò)大一個(gè)概念就是物聯(lián)網(wǎng)（LOT），智能硬件產(chǎn)品是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用落地的體現(xiàn)方式之一。想要知道智能硬件的底層一定要設(shè)計(jì)一個(gè)技術(shù)-物聯(lián)網(wǎng)。目前智能硬件都基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)底層邏輯進(jìn)行信息交互，但還沒有達(dá)到萬物互聯(lián)的狀態(tài)，不過已經(jīng)走在物物互聯(lián)的路上了，比如：天貓精靈可以控制電視、窗簾、燈具等等。

那么什么是物聯(lián)網(wǎng)呢？

物聯(lián)網(wǎng)（ IoT ，Internet of things ）即“萬物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，將各種信息傳感設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，人、機(jī)、物的互聯(lián)互通。

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，IT行業(yè)又叫：泛互聯(lián)，意指物物相連，萬物萬聯(lián)。由此，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：

1. 物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；
2. 其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。

因此，物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

四、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展可能對(duì)于大多數(shù)人來說感知到的也就近幾年的事情，但是其實(shí)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展已經(jīng)歷經(jīng)了22年。

1900年，來自卡內(nèi)金梅隆大學(xué)的程序員將一臺(tái)可口可樂自動(dòng)售賣機(jī)連接到互聯(lián)網(wǎng)，讓工程師無需下樓就知道還剩多少可樂，這個(gè)是名義上最早的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

1991年，來自英國劍橋大學(xué)的特洛伊咖啡壺吸引了百萬人關(guān)注。劍橋大學(xué)的科學(xué)家們編寫了一套程序，利用便攜式攝像機(jī)捕捉圖像，以三幀每秒的速率傳遞到計(jì)算機(jī)上，便于查看咖啡是否煮好，這是世界上第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)攝像頭。

1995年，微軟帝國的締造者比爾蓋茨撰寫了轟動(dòng)全球的未來之路，在該書中，比爾蓋茨也提到了物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想。

1998年，英國工程師Kevin Aston在寶潔公司的一次演講中首次提出物聯(lián)網(wǎng)概念，把所有物品通過射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備與因特網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理，該工程師也因此被稱為”物聯(lián)網(wǎng)之父”。

2003年，美國技術(shù)評(píng)論提出，傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首。

2005年，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)上，國際電信聯(lián)盟發(fā)布了《ITU因特網(wǎng)報(bào)告2005》正式提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念。報(bào)告指出，無所不在的物聯(lián)網(wǎng)通信時(shí)代即將來臨。

2009年，IBM提出物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略智慧地球，標(biāo)志著物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入到快速發(fā)展期

2013年，谷歌眼鏡發(fā)布，這是物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴技術(shù)的一個(gè)革命性進(jìn)步。

2014年，亞馬遜發(fā)布了Echo智能揚(yáng)聲器，開啟智能音箱及智能家居時(shí)代。

2015年至2018年期間，阿里巴巴、百度、騰訊相繼成立IOT物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部。

2019年，沃達(dá)峰發(fā)布了2019年物聯(lián)網(wǎng)報(bào)告，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，超過1/3的公司現(xiàn)在正在使用物聯(lián)網(wǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過22年的發(fā)展，尤其在近幾年廣泛應(yīng)用在我們生活中，那么他到底是如何運(yùn)行的呢？

五、物聯(lián)網(wǎng)到底是怎么運(yùn)作的？

簡(jiǎn)單來說，物聯(lián)網(wǎng)就是具有唯一標(biāo)識(shí)符 ( UID )的設(shè)備，能夠通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)并且計(jì)算數(shù)據(jù)，并且支持應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)（即輸入/輸出控制終端，可基于現(xiàn)有的手機(jī)，PC等終端進(jìn)行）控制或回顯，再通俗一點(diǎn)來說，就是智能硬件通過收集的數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互，網(wǎng)絡(luò)通知到硬件并且給出相應(yīng)的反應(yīng)，同時(shí)可以在app上查看對(duì)應(yīng)記錄甚至可以控制處理硬件的過程。

下圖可以很直觀的看出物聯(lián)網(wǎng)是如何運(yùn)行的：

六、物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵底層技術(shù)

通過物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的原理我們不難發(fā)現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行起來是基于硬件、網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算等硬條件的，但實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)不僅僅簡(jiǎn)單的這幾個(gè)我們熟知的硬條件，更依賴于物聯(lián)網(wǎng)獨(dú)有的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)了物和網(wǎng)的連接。

實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)有著必要且核心的3層結(jié)構(gòu)，首先是傳感網(wǎng)絡(luò)，以二維碼、RFID(射頻識(shí)別技術(shù))傳感器為主，實(shí)現(xiàn)“物”的識(shí)別；其次是傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)或者未來的NGN（下一代網(wǎng)絡(luò)），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計(jì)算；第三是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，即輸入/輸出控制終端，可基于現(xiàn)有的手機(jī)，C等終端進(jìn)行。物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)也都在圍繞這三層進(jìn)行突破。

接下來簡(jiǎn)單介紹一下圍繞這三層結(jié)構(gòu)的技術(shù)，這些技術(shù)才是物聯(lián)網(wǎng)的底層依賴，是物聯(lián)網(wǎng)能夠走通實(shí)現(xiàn)“萬物互聯(lián)”的基礎(chǔ)。

1、射頻識(shí)別技術(shù)

每一個(gè)智能硬件都有一個(gè)自己的獨(dú)一無二的編碼，來識(shí)別硬件到底是音響還是手機(jī)，而想要達(dá)到這個(gè)唯一的識(shí)別需要依賴射頻識(shí)別技術(shù)。

射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，簡(jiǎn)稱RFID）是一種簡(jiǎn)單的無線系統(tǒng)，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，它通過射頻無線信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，它由一個(gè)詢問器（或讀寫器）和很多應(yīng)答器（或標(biāo)簽）組成。

讀寫器可以識(shí)別各種標(biāo)簽，每個(gè)標(biāo)簽具有擴(kuò)展詞條唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象，它通過天線將射頻信息傳遞給讀寫器，讀寫器讀取信息的設(shè)備。

射頻技術(shù)原理圖

RFID技術(shù)讓物品能夠“開口說話”。這就賦予了物聯(lián)網(wǎng)一個(gè)特性即可跟蹤性。就是說人們可以隨時(shí)掌握物品的準(zhǔn)確位置及其周邊環(huán)境。

射頻技術(shù)在我們?nèi)粘Ｉ钪刑峁┝撕艽蟮谋憷?，比如在我們每個(gè)人都熟知的物流行業(yè)，射頻識(shí)別技術(shù)結(jié)合全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，可以對(duì)物流運(yùn)輸過程進(jìn)行全面可視化跟蹤。當(dāng)貼有電子標(biāo)簽的物流大貨車，經(jīng)過各個(gè)帶有無線信號(hào)讀寫器的城市轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)時(shí)，裝有快遞的大貨車可以不用停下來而直接通過，就知道哪些快遞已經(jīng)到了什么城市什么轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)，同時(shí)把最新的物流信息更新在我們的手機(jī)里，不僅節(jié)省了通關(guān)的時(shí)間和人工成本，也讓我們更加及時(shí)的知道自己的快遞到了哪里。

RFID技術(shù)在國外起步較早，而中國卻起步較晚，但是中國在短短的時(shí)間內(nèi)取得了顯著的成績，不僅掌握了高頻芯片的設(shè)計(jì)技術(shù)，并成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，而且超高頻芯片業(yè)已經(jīng)開發(fā)完成。在中國開始使用RFID技術(shù)，例如中國的二代身份證、中國火車管理系統(tǒng)、智能交通、城市建設(shè)、移動(dòng)支付等多領(lǐng)域中展開。如今，RFID技術(shù)已經(jīng)融入人們生活的方方面面，它給我們帶來的方便和快捷已經(jīng)讓我們深深的感受今天生活的美好。

2、傳感器技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)離不開傳感器，傳感器技術(shù)讓硬件有了“感覺”，并且把硬件感知到的“感覺”轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，傳給網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行處理，這就基于MEMS技術(shù)。

MEMS是微機(jī)電系統(tǒng)（ Micro – Electro – Mechanical Systems）的英文縮寫。它是由微傳感器、微執(zhí)行器、信號(hào)處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成的一體化的微型器件系統(tǒng)。

它把信息的獲取、處理和執(zhí)行集成在一起，組成具有多功能的微型系統(tǒng)，集成于大尺寸系統(tǒng)中，它把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后計(jì)算機(jī)才能進(jìn)一步處理，從而大幅度地提高系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化和可靠性水平。因?yàn)镸EMS，賦予了普通物體新的生命，它們有了屬于自己的數(shù)據(jù)傳輸通路、有了存儲(chǔ)功能、操作系統(tǒng)和專門的應(yīng)用程序，從而形成一個(gè)龐大的傳感網(wǎng)。這讓物聯(lián)網(wǎng)能夠通過物品來實(shí)現(xiàn)對(duì)人的監(jiān)控與保護(hù)。

常見的傳感器有：熱敏傳感器、光敏傳感器、氣敏傳感器、力敏傳感器、磁敏傳感器、濕敏傳感器、聲敏傳感器、放射線傳感器、視覺傳感器、味敏傳感器。

比如：遇到酒后駕車的情況，如果在汽車和汽車點(diǎn)火鑰匙上都植入微型感應(yīng)器，那么當(dāng)喝了酒的司機(jī)掏出汽車鑰匙時(shí)，鑰匙能透過氣味感應(yīng)器察覺到一股酒氣，就通過無線信號(hào)立即通知汽車 “暫停發(fā)動(dòng)”，汽車便會(huì)處于休息狀態(tài)。同時(shí)“命令”司機(jī)的手 機(jī)給他的親朋好友發(fā)短信，告知司機(jī)所在位置，提醒親友盡快來處理。

在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，通過感知識(shí)別技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)物與物之間的信息交互，是融合物理世界和信息世界的重要一環(huán)，是物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別于其他網(wǎng)絡(luò)的最獨(dú)特的部分?？梢哉f，傳感器技術(shù)給物聯(lián)網(wǎng)帶來新的發(fā)展契機(jī)。

3、M2M技術(shù)

想要實(shí)現(xiàn)物品聯(lián)網(wǎng)甚至“萬物互聯(lián)”，那么勢(shì)必涉及一個(gè)話題，就是連接，連接基于的技術(shù)叫做M2M技術(shù)。

M2M（Machine-To-Machine）技術(shù)是指機(jī)器對(duì)機(jī)器的通信，即M2M是無線通信和信息技術(shù)的整合，它使系統(tǒng)、感應(yīng)終端設(shè)備、后臺(tái)信息系統(tǒng)及操作者之間實(shí)現(xiàn)信息共享。它提供這四者之間的無線連接，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的必要條件，它基于云計(jì)算平臺(tái)和智能網(wǎng)絡(luò)，可以依據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，改變對(duì)象的行為進(jìn)行控制和反饋。

M2M技術(shù)涉及5個(gè)重要的技術(shù)部分：機(jī)器、M2M硬件、通信網(wǎng)絡(luò)、中間件、應(yīng)用。

1.機(jī)器

實(shí)現(xiàn)M2M的第一步就是從機(jī)器/設(shè)備中獲得數(shù)據(jù)，然后把它們通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。使機(jī)器“開口說話”，讓機(jī)器具備信息感知、信息加工（計(jì)算能力）、無線通信能力。

2.M2M硬件

M2M硬件是使機(jī)器獲得遠(yuǎn)程通信和聯(lián)網(wǎng)能力的部件。主要進(jìn)行信息的提取，從各種機(jī)器或設(shè)備那里獲取數(shù)據(jù)，并傳送到通信網(wǎng)絡(luò)。M2M硬件共分為五種：嵌入式硬件、可組裝硬件、調(diào)制解調(diào)器（Modem）、傳感器 、識(shí)別標(biāo)識(shí)（Location Tags）。

1. 嵌入式硬件：嵌入到機(jī)器里面，使其具備網(wǎng)絡(luò)通信能力。常見的產(chǎn)品是支持GSM/GPRS或CDMA無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的無線嵌入數(shù)據(jù)模塊。
2. 可組裝硬件：在M2M的工業(yè)應(yīng)用中，廠商擁有大量不具備M2M 通信和連網(wǎng)能力的設(shè)備儀器，可改裝硬件就是為滿足這些機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)通信能力而設(shè)計(jì)的。
3. 調(diào)制解調(diào)器（Modem）：上面提到嵌入式模塊將數(shù)據(jù)傳送到移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，起的就是調(diào)制解調(diào)器的作用。如果要將數(shù)據(jù)通過公用電話網(wǎng)絡(luò)或者以太網(wǎng)送出，分別需要相應(yīng)的Modem。
4. 傳感器：傳感器可分成普通傳感器和智能傳感器兩種。智能傳感器（Smart Sensor）是指具有感知能力、計(jì)算能力和通信能力的微型傳感器。由智能傳感器組成的傳感器網(wǎng)絡(luò)（Sensor Network）是M2M技術(shù)的重要組成部分。一組具備通信能力的智能傳感器以Ad Hoc方式構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)，協(xié)作感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并發(fā)布給觀察者；也可以通過GSM網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)將信息傳給遠(yuǎn)方 的IT系統(tǒng)。
5. 識(shí)別標(biāo)識(shí)（Location Tags）：識(shí)別標(biāo)識(shí)如同每臺(tái)機(jī)器、每個(gè)商品的“身份證”，使機(jī)器之間可以相互識(shí)別和區(qū)分。常用的技術(shù)如條形碼技術(shù)、射頻識(shí)別卡RFID（Radio- Frequency Identification）技術(shù)等。標(biāo)識(shí)技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于商業(yè)庫存和供應(yīng)鏈管理。

3.通信網(wǎng)絡(luò)

通信網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)M2M技術(shù)框架中處于核心地位，包括：廣域網(wǎng)（無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)、Internet、公眾電話網(wǎng)）、局域網(wǎng)（以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)WLAN、Bluetooth）、個(gè)域網(wǎng)（ZigBee、傳感器網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙）。

4.中間件

中間件包括兩部分：M2M 網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)收集/集成部件。網(wǎng)關(guān)是M2M系統(tǒng)中的“翻譯員”，它獲取來自通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳送給信息處理系統(tǒng)。主要的功能是完成不同通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。

5.應(yīng)用

數(shù)據(jù)收集/集成部件是為了將數(shù)據(jù)變成有價(jià)值的信息。對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行不同加工和處理，并將結(jié)果呈現(xiàn)給需要這些信息的觀察者和決策者。這些中間件包括：數(shù)據(jù)分析和商業(yè)智能部件，異常情況報(bào)告和工作流程部件，數(shù)據(jù)倉庫和存儲(chǔ)部件等。

M2M在家庭應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)日常水、電和煤氣計(jì)量儀表，利用M2M器件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表，并整合GPRS模塊和CDMA模塊，作為數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸通路，直接與銀行服務(wù)商的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，代替人力。

拿智能停車場(chǎng)來說，當(dāng)該車輛駛?cè)牖螂x開天線通信區(qū)時(shí)，天線以微波通訊的方式與電子識(shí)別卡進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，從電子車卡上讀取車輛的相關(guān)信息，在司機(jī)卡上讀取司機(jī)的相關(guān)信息，自動(dòng)識(shí)別電子車卡和司機(jī)卡，并判斷車卡是否有效和司機(jī)卡的合法性，核對(duì)車道控制電腦顯示與該電子車卡和司機(jī)卡一一對(duì)應(yīng)的車牌號(hào)碼及駕駛員等資料信息；車道控制電腦自動(dòng)將通過時(shí)間、車輛和駕駛員的有關(guān)信息存入數(shù)據(jù)庫中，車道控制電腦根據(jù)讀到的數(shù)據(jù)判斷是正常卡、未授權(quán)卡、無卡還是非法卡，據(jù)此做出相應(yīng)的回應(yīng)和提示。

另外，家中老人戴上嵌入智能傳感器的手表，在外地的子女可以隨時(shí)通過手機(jī)查詢父母的血壓、心跳是否穩(wěn)定；智能化的住宅在主人上班時(shí)，傳感器自動(dòng)關(guān)閉水電氣和門窗，定時(shí)向主人的手機(jī)發(fā)送消息，匯報(bào)安全情況。

因?yàn)橛辛薓2M這項(xiàng)技術(shù)，讓硬件能夠自己發(fā)聲，讓硬件有了自己獨(dú)特的表達(dá)方式。

4、云計(jì)算

假設(shè)我們智能硬件-智能音箱遍布了每家每戶，那么智能音箱收集到的信息傳輸給網(wǎng)絡(luò)自己再處理反饋，如果都基于智能音箱自己以及家庭網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算能力和處理能力的話，可能會(huì)有更大的延時(shí)，造成較差的用戶體驗(yàn)。想要實(shí)現(xiàn)減輕智能硬件的負(fù)擔(dān)，物聯(lián)網(wǎng)需要基于云來處理大量的數(shù)據(jù)反饋給智能硬件，這個(gè)技術(shù)叫云計(jì)算。

云計(jì)算（cloud computing）是分布式計(jì)算的一種，指的是通過網(wǎng)絡(luò)“云”將巨大的數(shù)據(jù)計(jì)算處理程序分解成無數(shù)個(gè)小程序，然后，通過多部服務(wù)器組成的系統(tǒng)進(jìn)行處理和分析這些小程序得到結(jié)果并返回給用戶。

云計(jì)算早期，簡(jiǎn)單地說，就是簡(jiǎn)單的分布式計(jì)算，解決任務(wù)分發(fā)，并進(jìn)行計(jì)算結(jié)果的合并。因而，云計(jì)算又稱為網(wǎng)格計(jì)算。通過這項(xiàng)技術(shù)，可以在很短的時(shí)間內(nèi)（幾秒鐘）完成對(duì)數(shù)以萬計(jì)的數(shù)據(jù)的處理，從而達(dá)到強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

云計(jì)算的一個(gè)核心理念就是通過不斷提高“云”的處理能力，不斷減少用戶終端的處理負(fù)擔(dān)，最終使其簡(jiǎn)化成一個(gè)單純的輸入輸出設(shè)備，并能按需享受“云”強(qiáng)大的計(jì)算處理能力。物聯(lián)網(wǎng)感知層獲取大量數(shù)據(jù)信息，在經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)層傳輸以后，放到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)上，再利用高性能的云計(jì)算對(duì)其進(jìn)行處理，賦予這些數(shù)據(jù)智能，才能最終轉(zhuǎn)換成對(duì)終端用戶有用的信息。

到現(xiàn)在我們明白了，因?yàn)橛辛诉@些底層技術(shù)的支撐以及進(jìn)步，近些年的智能硬件才能發(fā)展的風(fēng)生水起，給我們的生活、工作、生產(chǎn)帶來一個(gè)又一個(gè)的便利。

七、總結(jié)

硬件/機(jī)器發(fā)展的本質(zhì)是服務(wù)于人，人機(jī)交互技術(shù)出現(xiàn)前后差別還是很大的，讓我們進(jìn)入了一個(gè)新的智能的世界。

交互硬件出現(xiàn)之前，早期的硬件其實(shí)是功能型的工具，與人的溝通是單向性的，更多的作用是延伸人在體力上的能力，比如遙控器等，人們所用的機(jī)械或電氣化的機(jī)器只能算作工具，機(jī)器的運(yùn)行步驟仍需要人實(shí)時(shí)把控，機(jī)器起到的作用是輔助/替代人類體力勞動(dòng)。

硬件的智能化時(shí)代開啟之后，交互硬件重構(gòu)與人之間的關(guān)系，甚至是構(gòu)建信任關(guān)系。機(jī)器從機(jī)械化到智能化的發(fā)展，尤其是有了人工智能技術(shù)加持之后，開始具備人的認(rèn)知、思考、執(zhí)行能力，幫助人類不只是實(shí)現(xiàn)體力的進(jìn)化（力氣的放大），并可以反過來作用于人，延伸人類在腦力方面的能力。

對(duì)于智能硬件發(fā)展，預(yù)測(cè)大致可以分為三個(gè)階段，第一個(gè)階段是對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的性能升級(jí)和智能化改造；第二個(gè)階段，在新技術(shù)的推動(dòng)下誕生與過去不同的新型產(chǎn)品，這些產(chǎn)品能夠取代人工；第三個(gè)階段，則是進(jìn)一步發(fā)展的廣義機(jī)器人，擁有逐漸與人腦趨同的智能能力，可以主動(dòng)決策。

目前的人工智能技術(shù)已經(jīng)可以替代某些行業(yè)的人工勞動(dòng)，如客服行業(yè)，這意味著以 AI 為內(nèi)核的智能硬件開始越來越智能化。

且隨著人工智能的進(jìn)一步發(fā)展，機(jī)器最終會(huì)像人類一樣會(huì)讀寫文字、識(shí)別圖像、辨別物體及辨別味道，甚至可以思考、決策，具備情感。

超人工智能的提出與發(fā)展對(duì)一些行業(yè)的職業(yè)發(fā)展造成了一定的威脅。牛津哲學(xué)家、知名人工智能思想家尼克·博斯特羅姆（Nick Bostrom）把超級(jí)智能描述為“在幾乎所有領(lǐng)域都比最聰明的人類大腦更聰明，包括科學(xué)創(chuàng)新、通識(shí)、社交技能領(lǐng)域”。

隨著技術(shù)的進(jìn)步、人類數(shù)字化進(jìn)程的加速，機(jī)器將會(huì)從弱人工智能階段進(jìn)化到強(qiáng)人工智能階段，到了強(qiáng)人工智能階段，超人工智能階段就不遠(yuǎn)了。

基于對(duì)超人工智能的向往，各大公司也在爭(zhēng)先恐后的研究人形機(jī)器人，目前已經(jīng)有人形機(jī)器人發(fā)布。

小米cyberone全尺寸人形仿生機(jī)器人：CyberOne有聰明的大腦，能感知45種人類語義情緒，分辨85種環(huán)境語義；小腦也特別發(fā)達(dá)，小米自研全身控制算法，協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)21個(gè)關(guān)節(jié)自由度；視覺敏銳：Mi Sense視覺空間系統(tǒng)，三維重建真實(shí)世界；四肢強(qiáng)?。喝?種關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)，峰值扭矩300Nm。

雷軍表示，在智能機(jī)器人領(lǐng)域，人形仿生機(jī)器人的技術(shù)集成度最高、難度也最大，小米還處于剛剛起步的第一階段，CyberOne每天都在學(xué)習(xí)新的技能，“我們相信，未來智能機(jī)器人一定會(huì)走進(jìn)人們的生活”。

但更關(guān)鍵的問題其實(shí)在于，機(jī)器人會(huì)不會(huì)產(chǎn)生高級(jí)智能？人工智能奇點(diǎn)是否真的會(huì)來臨？機(jī)器人是否最終會(huì)取代人類？人工智能與人類究竟應(yīng)該形成什么樣的關(guān)系？但機(jī)器發(fā)展至今，仍處于若弱人工智能階段，在于現(xiàn)今的社會(huì)仍處于數(shù)字化轉(zhuǎn)型階段。目前還無法回答這些問題，留下來的是對(duì)于技術(shù)長河發(fā)展深深展望。

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