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作为美国智能家居的代表公司Nest(已被谷歌收购)以及智能门锁公司August都发明了可以跟智能手机和浏览器“对话”的装置,但它们目前其实还并不能跟其他物体“对话”。
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2016年,旧金山的一家塔吉特(Target)超市举行了智能家居展,展出了多项物联网应用和装备,但对大多数人来说,找到一款真正有用的,想要购买的东西却不多。比如,用智能手机上的应用打开咖啡机而不是亲自按下按钮,这谈不上多有革命性和多能吸引消费者。
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当然也有不少值得关注的进展。2015年,斯坦福大学的研究员阿素托史·萨克塞纳(Ashutosh Saxena)在硅谷的红木城创建了可以让整个房间都自动化的“物体的大脑”,或者说,创造了一个“机器人的家”:房间里装了成百上千的传感器和可以学习人类生活习惯的智能物体,他的研究或可改变智能家居。
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2016年,物联网软件公司Evrythng(没错,名字就是这样写的)签下了这个领域最大的合同,它跟艾利丹尼森公司计划在未来3年内合作发明智能的衣服和鞋子,将它们连接到云端,自然也能跟智能手机沟通,比如,当你找不到自己喜欢的T恤衫时,就可以让手机帮你找出来。
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总体来说,目前可以彼此沟通的物体数量还太少,当未来越来越多的东西可以加入“对话”行列时,我们就可以宣称真正的物联网大爆发到来了。
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目前,有三个主要原因是物联网发展的“拦路虎”。第一,我们没有一个占据绝对优势的行业标准,大的玩家们还在“明争暗斗”。第二,已有的电池的持续时间还不够长,即使传感器、芯片等使用的电量非常低,物联网需要的24小时在线智能装置也是非常耗电的。第三,当我们将百万级的物体全部连接起来后,我们还会遇到一个新层面的安全问题。如何保证没有其他人可以对我的家门、车门发出行动指令?又如何保证我的车跟车库之间的对话没有被非法装备劫持?
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强者们的“标准混战”
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物联网标准领域的竞争非常激烈,很难预测到底谁会赢得控制权。大公司们已经形成了财团、抱团竞争,比如,美国电信巨头AT&T、思科、IBM、英特尔和通用电气共同成立的工业互联网联盟(Industrial Internet Consortium,IIC)财团。再比如,三星、博通、戴尔宣布成立的“开放互联联盟”(Open Interconnect Consortium)。但是,有一个公司显然目前拥有很大的优势:2014年,大约1.2亿种的智能家居装备和大约2 000万辆的汽车都配置了高通芯片,高通芯片还被用于很多可穿戴设备中。高通用的“标准”是AllJoyn [AllJoyn由高通创新中心(Qualcomm Innovation Center)的开源项目开发,主要用于通过Wi-Fi或蓝牙技术近距离无线传输,程序员可以很方便地编写出搜索附近设备的应用程序,并且无论对方的品牌、类别、系统是什么都可以在无须云环境的情况下连接]。
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苹果公司的实力也不容小觑,它在2014年发布了智能家居平台HomeKit,2015年5月,宣布首批支持其平台的智能家居设备在6月上市。
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有趣的是,2015年,英特尔与开源硬件巨头Arduino联合推出了一款廉价的低功耗可穿戴设备开发板“Arduino 101”,这是开源硬件圈的一件好事,也意味着英特尔进入物联网领域时,一定会跟Arduino合作。
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同样在2015年,国际Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)披露了下一个“Wi-Fi认证”服务,即“无线感知”(Wi-Fi Aware)。通过这项技术,智能设备能够在连接建立之前就探测到周围兼容设备(比如智能手机)的存在,并且可以直接跟这些设备交流应用程序上的信息。2016年,Wi-Fi联盟又发布了新标准Wi-Fi HaLow,称其传输距离是传统Wi-Fi的两倍,耗能也有所降低。之前,由于Wi-Fi应用于物联网的最大问题是耗能,很多厂商都不会在无法安装高容量电池却需要长时间工作的设备上使用Wi-Fi,Wi-Fi联盟一直试图通过降低耗能来成为新标准制定者。
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但是,蓝牙和Wi-Fi到底是不是物联网下连接物体的正确方式还不一定。LTE(Long Term Evolution)技术被用于目前4G网络下的无线连接,为LTE制作通信芯片的专业公司也有不少,比如以色列的Altair半导体公司(2016年被索尼收购),以及总部位于巴黎的Sequans。2015年,该领域新发布了两个标准:一个是英特尔、爱立信和诺基亚发布的“窄带LTE”(Narrow Band-LTE),另一个是华为与沃达丰发布的窄带蜂窝物联网(Narrow-Band Cellular IoT)。
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创业者“空中取电”的奇思妙想
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电池问题是困扰世界的一大难题,自锂电池于1991年被发明以来,它的充电效率每年都会提升5%~10%。遗憾的是,我们的需求增长远快于此,而且锂电池本身的尺寸也没有大幅度缩小。我们需要更轻的相机、更轻的智能手机、更轻的笔记本电脑……与此同时,这些智能电子装备昼夜待机很是耗电,我们又不想背一个又大又重的电池,该怎么办呢?
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手机被发明后,尺寸在20多年里一直是越来越小,直到最近数年,智能手机的屏幕反而越来越大。人们很快就会明白,不仅是屏幕大带来的体验好,更重要的是电池的续航能力:如今的大屏智能手机仍然用的是锂电池,但尺寸几乎是几年前的2倍。这也是锂电池的价格近几年来很难降下来的原因。
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电池问题还会带来地缘政治学的难题,因为全世界的大部分锂产品是由四家化工企业生产的,分别是总部位于美国路易斯安那州的Albermarle、智利化工和矿业公司(Chile’s SQM)、美国费城的富美实公司(FMC Corporation)以及中国的天齐锂业。2012年,美国政府发现锂电池是如此重要的战略性资产,专门发布了“能源存储研究项目”(JCESR)。大公司们也纷纷开始了自己的电池研究项目,特斯拉和松下正在美国内华达州建立制造先进电池的工厂,特斯拉很快会开始销售Powerwall(特斯拉主打的家用电池,不仅可以给Tesla供电,而且可以供给整个家庭用电,使用来自太阳能电池板的电能)。
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由于电池的局限,目前的物联网应用大多都跟用电的设备有关(即那些需要插上电源插座才能运行的设备)。比如,2016年,亚马逊开始销售“智能”打印机,当它没有墨水的时候,可以自动加墨,销售“智能”洗衣机,当忘加洗衣液或洗衣液比较少的时候,可以自动添加。短期之内,如24M(位于波士顿)这样的创业公司正试图发明更好、更便宜的锂离子电池。
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目前,我对电池的主要希望都寄托在了纳米技术上,比如,以色列的创业公司StoreDoT,正在研究“超级电容器”,可以跟特斯拉和松下的电池匹配,但只需几分钟就能充满电,而不是像原来那样需要几个小时。
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物联网需要的电池正是纳米技术有望实现的:轻便、便宜,几分钟乃至几秒钟就可以完全充好电,充一次电能使用好几个月。
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1902年,电气工程师和发明家尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)设计了用于无线输电实验的沃登克里弗塔,又称作特斯拉塔,后因资金原因被拆除。特斯拉的眼光超前了一个多世纪,2007年,美国麻省理工学院的物理学教授马林·索尔亚契奇(Marin Soljacic)发表论文证明特斯拉的梦想是完全可行的,电能完全可以在空气中传输,只不过要用磁共振这种方法。马林·索尔亚契奇试图将基于磁共振的充电技术商业化,这也是WiTricity公司的由来,这种技术具有支持远距离传输、支持多个设备同时充电、对放置位置的要求不高、可以穿越障碍等多个优点。
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2014年,英特尔购买了将无线充电功能集成到Skylake处理器的许可证。这一年,一家名为Powermat的创业公司的表现也很抢眼。Powermat由以色列企业家Ran Poliakine在2007年创立,它采用特斯拉的想法,用感应充电的技术实现相近物体之间的电能传输。2009年,Powermat发布了一种装备,可以实现远程为智能手机充电,之后,该公司跟世界电池领域最知名的品牌金霸王Duracell成立了合资企业。2014年,这家合资企业重新设计的产品被湾区200多家星巴克咖啡店采用,为顾客提供无线手机充电。
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从技术上讲,感应技术是紧耦合的,而共振技术是松散耦合。这两种技术之外还有另一条路线,由2012年成立于湾区的公司Energous提出的另一种方案:射频电波。它可以为设备提供点对点无线电力输送。Energous的方案分发送器和接收器两端。Energous在2015年和2016年开始销售它的充电设备,并将其缩小到了一个U盘里,一端的发送器插入笔记本电脑的USB接口,用蓝牙定位可兼容设备并发送射频波;另一端的接收器设备(一个微小的接收器芯片)连接到一个智能手机或可穿戴设备上,将射频波转换为可充电的直流电。2016年,包括希亚姆·格拉科塔(Shyam Gollakota)(2015世界通信技术奖得主)在内的美国华盛顿大学的一个团队发布了一款名为PoWi-Fi(Power over Wi-Fi)的创新路由器,不仅可以无线接入互联网,还能利用无线为终端设备充电。约书亚·史密斯(Joshua Smith)在英特尔主导一个无线充电项目时听起来像个疯子,因为他的想法是利用电视的辐射波来发电。不过,现在他正跟萨亚姆·古拉卡塔的团队合作,他们“空中取电”的计划是,“捕获”电视辐射波、电脑辐射波、Wi-Fi和蓝牙辐射波等各种各样在房间里移动的能量,再把它们转化为可充电的电能,一旦这个实验获得成功,电池就将成为历史了!这项名为无源Wi-Fi(passive Wi-Fi)的技术,正由该团队创建的Jeeva Wireless公司商业化。
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无线充电领域的创新者还试图用超声波为电子设备充电,这个想法的发明者是美国一位名叫梅瑞狄斯·佩里(Meredith Perry)的女孩,她也是uBeam公司的创始人,uBeam充电过程是先将电转化为超声波,然后从空中发送超音频,再在另外一端用一个电子设备捕捉超声转化回电流,接收者连接该设备实现充电。
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一如既往,大公司们都在等着看到底哪项无线充电技术可以占优势。三个大的联盟各有自己支持的标准,第一个无线充电联盟(Wireless Power Consortium,WPC)推出的无线充电标准是“Qi”,该标准的支持者包括三星、LG、索尼、黑莓、HTC和诺基亚;第一个充电联盟电源事物联盟(PMA)的主要支持者有Powermat、AT&T、WiTricity、谷歌以及金霸王电池;第三个无线充电联盟为无线电力联盟(Alliance for Wireless Power),2015年,A4WP和PMA两大无线充电技术联盟合并,新联盟更名为AirFuel Alliance,这家拥有近200家会员企业的联盟在寻找统一标准上往前迈了一步。
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物联网需要“医生”和“警察”
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