“經(jīng)歷了物聯(lián)網(wǎng)應用遍地開花的第一個產(chǎn)業(yè)高潮之后，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)正迎來第二個發(fā)展高潮。”在近日舉辦的聚焦物聯(lián)網(wǎng)領域的2021年北京地區(qū)廣受關注學術(shù)成果報告會期間，北京科技大學教授、英國阿爾斯特大學講席教授寧煥生在接受《中國科學報》采訪時說。

對此，中國工程院院士、北京理工大學教授周立偉也表示，作為引領第四次科技革命的核心和基礎，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為我國乃至全球聚焦的熱點技術(shù)，并將是經(jīng)濟發(fā)展的主要推動力。

那么，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨哪些機遇？對于技術(shù)環(huán)節(jié)中多重“爆炸性”挑戰(zhàn)如何破壁？如何通過人才培養(yǎng)驅(qū)動產(chǎn)業(yè)發(fā)展？《中國科學報》就此采訪了相關專家。

二次產(chǎn)業(yè)浪潮來襲

我國在2009年提出發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)后，次年工業(yè)和信息化部啟動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金，我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)和應用隨即進入蓬勃發(fā)展時期。“這一時期可以看成我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的第一個高潮，其特點是物聯(lián)網(wǎng)應用遍地開花。”寧煥生說。

然而，他表示，由于這一階段物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)和人才較為缺乏，投資環(huán)境和應用需求尚不充分，很多企業(yè)的業(yè)務定位和經(jīng)營模式不夠清晰，核心技術(shù)和競爭力不足，市場定位不夠精準，一批物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)并未發(fā)展起來，幾年后物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進入了一個相對低潮的時期。

寧煥生表示，當前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)正迎來第二個發(fā)展高潮，主要原因就在于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所需的資金、技術(shù)、市場、用戶、需求、服務都相對豐富和明晰。“這一波的高質(zhì)量發(fā)展會有很多機會。”他說。例如，在技術(shù)方面，物聯(lián)網(wǎng)傳感器和感知技術(shù)更趨完善、網(wǎng)絡傳輸能力更快更強、應用場景和業(yè)務需求更加豐富和明確。

對此，周立偉也表示，現(xiàn)階段“大智云移物”——大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的實施已經(jīng)深入到社會各個領域。5G、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)加速融合，驅(qū)動物聯(lián)網(wǎng)場景不斷創(chuàng)新，開啟了萬物智聯(lián)的新時代。

風口與挑戰(zhàn)并存

隨著物聯(lián)網(wǎng)二次浪潮“風口”的開啟，物聯(lián)網(wǎng)相關的技術(shù)、應用正在蓬勃發(fā)展。

典型的物聯(lián)網(wǎng)包含三層架構(gòu)——感知層、網(wǎng)絡層、應用層。以感知技術(shù)為例，移動群智感知網(wǎng)絡正在代替?zhèn)鹘y(tǒng)的感知模式，成為物聯(lián)網(wǎng)領域的“新寵”。

“移動群智感知，將移動感知和眾包思想相結(jié)合，即利用人、車攜帶的移動終端進行感知，并將大量‘草根’用戶的移動設備作為基本感知單元，實現(xiàn)感知任務的分發(fā)與感知數(shù)據(jù)的收集，完成大規(guī)模復雜的感知任務。”北京郵電大學計算機學院副教授趙東對《中國科學報》說。相對于傳統(tǒng)固定部署的感知網(wǎng)絡，它有成本低、易維護、可擴展性高的優(yōu)點，在智慧城市建設方面大有可為。

目前，移動群智感知的興起正在帶來許多新業(yè)態(tài)，如“微差事”。一些通用移動群智感知平臺可吸納數(shù)十萬普通草根用戶完成群智感知任務。如微軟曾發(fā)布的實景拍攝任務，將用戶拍攝的數(shù)據(jù)整合到地圖上。“用戶甚至可在逛街等日常生活中隨時隨地地做一些感知任務，順便賺點錢。”趙東說。

在當前構(gòu)建新型能源系統(tǒng)，特別是電力系統(tǒng)的過程中，物聯(lián)網(wǎng)同樣大有用武之地。“目前，我國風電和光伏發(fā)電量均位于世界第一，但占整體用電量目前僅為10%。實現(xiàn)碳達峰、碳中和，光伏和風電的比例最終或?qū)⑦_到50%~70%。”清華大學機電系副教授、聚焦能源互聯(lián)網(wǎng)研究的張寧對《中國科學報》說。

他表示，風電、光伏，特別是分布式光伏等能源的加入，使能源系統(tǒng)由原來的統(tǒng)購統(tǒng)銷的方式變得發(fā)散。同時，風電和光伏存在很大的不確定性，且需通過電力電子并網(wǎng)，會引起電網(wǎng)安全穩(wěn)定問題。物聯(lián)網(wǎng)將有助協(xié)調(diào)成千上萬可發(fā)電的主體、消納大規(guī)模的可再生能源。

“人類歷來生活在復雜多樣的物理空間、社會空間和思維空間之中。隨著計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展，網(wǎng)絡空間已成為人類第四個基本生存空間。”寧煥生說。為此，在典型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)路線——“泛在連接”（感知/網(wǎng)絡/應用）的基礎之上，寧煥生提出了另一種技術(shù)路線——“空間融合”，即物聯(lián)網(wǎng)作為橋梁推進物理空間和網(wǎng)絡空間的融合。

他表示，盡管物聯(lián)網(wǎng)給生活、生產(chǎn)帶來諸多便利，但這兩種技術(shù)路線均面臨“爆炸性”的挑戰(zhàn)。例如，“泛在連接”的挑戰(zhàn)有數(shù)據(jù)爆炸與有限感知的矛盾（感知層的技術(shù)瓶頸）、連接爆炸與高效通信的矛盾（網(wǎng)絡層的技術(shù)瓶頸）、應用爆炸與精準適配的矛盾（應用層的技術(shù)瓶頸）。“空間融合”的挑戰(zhàn)有身份爆炸（物的身份識別瓶頸）與關系爆炸（物與物的連接瓶頸）。從“泛在連接”+“空間融合”角度來說則存在服務爆炸。

教育“破壁”助推創(chuàng)新發(fā)展

“如果說新技術(shù)應用是物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)推動者，學術(shù)和科研就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎理論和新技術(shù)的主要創(chuàng)造者，是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原創(chuàng)動力。”周立偉倡議，進一步促進相關學術(shù)思想的生長，為這場物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略盛會注入新生力量。

基礎研究和技術(shù)創(chuàng)新的關鍵在人。在人才培養(yǎng)方面，寧煥生表示，國內(nèi)許多高校在本科階段已設置物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，大多課程按照“感知層、網(wǎng)絡層、應用層”的技術(shù)體系設置。根據(jù)教育部在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設的課程體系方面的兩套指導意見，根據(jù)掛靠的學科不同，一些高校相關課程設置偏前端，一些則偏后端。

多位專家向《中國科學報》表示，近年來物聯(lián)網(wǎng)教育為產(chǎn)業(yè)發(fā)展輸送了許多人才，功不可沒。但針對這一領域的高度復雜性和學科交叉性，教育也應進一步“破壁”，以培養(yǎng)交叉學科人才，推進基礎教育與產(chǎn)業(yè)發(fā)展對接。對此，一些高校已經(jīng)作出部署。

北京理工大學教授夏元清介紹，北理工自2018年起開始實施書院制培養(yǎng)管理模式，設置睿信書院（信息科學技術(shù)、電子信息工程）等9大書院，新生進校第一年不分專業(yè)，培養(yǎng)綜合發(fā)展能力。同時，還設置了交叉課程。例如，北京書院專門負責北京市“高水平人才交叉培養(yǎng)計劃”和“高端人才貫通培養(yǎng)實驗”。

對于實現(xiàn)從基礎教育到產(chǎn)業(yè)對接， 張寧認為，在注重打基礎的同時，要加強實踐教育。以清華大學能源互聯(lián)網(wǎng)國際班為例，一方面，其本科課程設置進行了一系列創(chuàng)新，必修課程不僅要學習大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等信息領域的課程，還要學習傳熱學、工程物理等方面的跨學科知識。另一方面，通過讓學生參加相關國際會議、參觀實際工程項目、參與能源互聯(lián)網(wǎng)示范工程項目等實踐教育，讓學生切身體會能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的前沿發(fā)展。

“在物聯(lián)網(wǎng)應用方面，我們的市場足夠大，信息化發(fā)展速度足夠快，走得相對靠前。但高端傳感器方面仍相對欠缺。”寧煥生說。他建議進一步培養(yǎng)更多創(chuàng)新人才，加強基礎研究，推進物聯(lián)網(wǎng)“泛在連接”和“空間融合”兩個技術(shù)路線實現(xiàn)跨越發(fā)展。