? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?第四次工業(yè)革命?物聯(lián)網(wǎng)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2019-12-28 青野云麓

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things，簡(jiǎn)稱IOT）是指通過(guò) 各種信息傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、 連接、互動(dòng)的物體或過(guò)程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化 學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，通過(guò)各類可能的網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品和過(guò)程的智能化感知、識(shí)別和管理。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等的信息承載體，它讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象形成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。

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物聯(lián)網(wǎng)概念最早出現(xiàn)于比爾蓋茨1995年《未來(lái)之路》一書，在《未來(lái)之路》中，比爾蓋茨已經(jīng)提及物聯(lián)網(wǎng)概念，只是當(dāng)時(shí)受限于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、硬件及傳感設(shè)備的發(fā)展，并未引起世人的重視。

1998年，美國(guó)麻省理工學(xué)院創(chuàng)造性地提出了當(dāng)時(shí)被稱作EPC系統(tǒng)的“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想。

1999年，美國(guó)Auto-ID首先提出“物聯(lián)網(wǎng)”的概念，主要是建立在物品編碼、RFID技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上。過(guò)去在中國(guó)，物聯(lián)網(wǎng)被稱之為傳感網(wǎng)。中科院早在1999年就啟動(dòng)了傳感網(wǎng)的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些適用的傳感網(wǎng)。同年，在美國(guó)召開(kāi)的移動(dòng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)國(guó)際會(huì)議提出了，“傳感網(wǎng)是下一個(gè)世紀(jì)人類面臨的又一個(gè)發(fā)展機(jī)遇”。

2003年，美國(guó)《技術(shù)評(píng)論》提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來(lái)改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首。

2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)（WSIS）上，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。報(bào)告指出，無(wú)所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來(lái)臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過(guò)因特網(wǎng)主動(dòng)進(jìn)行交換。射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將到更加廣泛的應(yīng)用。

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物聯(lián)網(wǎng)的基本特征

物聯(lián)網(wǎng)的基本特征從通信對(duì)象和過(guò)程來(lái)看，物與物、人與物之間的信息交互是物聯(lián)網(wǎng)的核心。物聯(lián)網(wǎng)的基本特征可概括為整體感知、可靠傳輸和智能處理。

整體感知—可以利用射頻識(shí)別、二維碼、智能傳感器等感知設(shè)備感知獲取物體的各類信息。

可靠傳輸—通過(guò)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的融合，將物體的信息實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地傳送，以便信息交流、分享。

智能處理—使用各種智能技術(shù)，對(duì)感知和傳送到的數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)與控制的智能化。

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物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域涉及到方方面面，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、交通、物流、安保等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的應(yīng)用，有效的推動(dòng)了這些方面的智能化發(fā)展，使得有限的資源更加合理的使用分配，從而提高了行業(yè)效率、效益。 在家居、醫(yī)療健康、教育、金融與服務(wù)業(yè)、旅游業(yè)等與生活息息相關(guān)的領(lǐng)域的應(yīng)用，從服務(wù)范圍、服務(wù)方式到服務(wù)的質(zhì)量等方面都有了極大的改進(jìn)，大大的提高了人們的生活質(zhì)量; 在涉及國(guó)防軍事領(lǐng)域方面，雖然還處在研究探索階段，但物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用帶來(lái)的影響也不可小覷，大到衛(wèi)星、導(dǎo)彈、飛機(jī)、潛艇等裝備系統(tǒng)，小到單兵作戰(zhàn)裝備，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的嵌入有效提升了軍事智能化、信息化、精準(zhǔn)化，極大提升了軍事戰(zhàn)斗力，是未來(lái)軍事變革的關(guān)鍵。

智能交通

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在道路交通方面的應(yīng)用比較成熟。隨著社會(huì)車輛越來(lái)越普及，交通擁堵甚至癱瘓已成為城市的一大問(wèn)題。對(duì)道路交通狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控并將信息及時(shí)傳遞給駕駛?cè)?，讓駕駛?cè)思皶r(shí)作出出行調(diào)整，有效緩解了交通壓力；高速路口設(shè)置道路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱ETC)，免去進(jìn)出口取卡、還卡的時(shí)間，提升車輛的通行效率;公交車上安裝定位系統(tǒng)，能及時(shí)了解公交車行駛路線及到站時(shí)間，乘客可以根據(jù)搭乘路線確定出行，免去不必要的時(shí)間浪費(fèi)。 社會(huì)車輛增多，除了會(huì)帶來(lái)交通壓力外，停車難也日益成為一個(gè)突出問(wèn)題，不少城市推出了智慧路邊停車管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于云計(jì)算平臺(tái)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與移動(dòng)支付技術(shù)，共享車位資源，提高車位利用率和用戶的方便程度。該系統(tǒng)可以兼容手機(jī)模式和射頻識(shí)別模式，通過(guò)手機(jī)端APP軟件可以實(shí)現(xiàn)及時(shí)了解車位信息、車位位置，提前做好預(yù)定并實(shí)現(xiàn)交費(fèi)等等操作，很大程度上解決了“停車難、難停車”的問(wèn)題。

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智能家居

智能家居就是物聯(lián)網(wǎng)在家庭中的基礎(chǔ)應(yīng)用，隨著寬帶業(yè)務(wù)的普及，智能家居產(chǎn)品涉及到方方面面。 家中無(wú)人，可利用手機(jī)等產(chǎn)品客戶端遠(yuǎn)程操作智能空調(diào)，調(diào)節(jié)室溫，甚者還可以學(xué)習(xí)用戶的使用習(xí)慣，從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的溫控操作，使用戶在炎炎夏季回家就能享受到冰爽帶來(lái)的愜意;通過(guò)客戶端實(shí)現(xiàn)智能燈泡的開(kāi)關(guān)、調(diào)控?zé)襞莸牧炼群皖伾鹊? 插座內(nèi)置Wifi，可實(shí)現(xiàn)遙控插座定時(shí)通斷電流，甚者可以監(jiān)測(cè)設(shè)備用電情況，生成用電圖表讓你對(duì)用電情況一目了然，安排資源使用及開(kāi)支預(yù)算;智能體重秤，監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)效果。內(nèi)置可以監(jiān)測(cè)血壓、脂肪量的先進(jìn)傳感器，內(nèi)定程序根據(jù)身體狀態(tài)提出健康建議; 智能牙刷與客戶端相連，供刷牙時(shí)間、刷牙位置提醒，可根據(jù)刷牙的數(shù)據(jù)生產(chǎn)圖表，口腔的健康狀況; 智能攝像頭、窗戶傳感器、智能門鈴、煙霧探測(cè)器、智能報(bào)警器等都是家庭不可少的安全監(jiān)控設(shè)備，你及時(shí)出門在外，以在任意時(shí)間、地方查看家中任何一角的實(shí)時(shí)狀況，任何安全隱患?？此品爆嵉姆N種家居生活因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)變得更加輕松、美好。

公共安全

近年來(lái)全球氣候異常情況頻發(fā)，災(zāi)害的突發(fā)性和危害性進(jìn)一步加大，網(wǎng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境的不安全性，情況提前預(yù)防、實(shí)時(shí)預(yù)警、及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，降低災(zāi)害對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)的威脅。 美國(guó)布法羅大學(xué)早在 2013 年就提出研究深?；ヂ?lián)網(wǎng)項(xiàng)目，過(guò)特殊處理的感應(yīng)裝置置于深海處，時(shí)分析水下相關(guān)情況，洋污染的防治、海底資源的探測(cè)、甚至對(duì)海嘯也可以提供更加可靠的預(yù)警。該項(xiàng)目在當(dāng)?shù)睾羞M(jìn)行試驗(yàn)，得了成功，一步擴(kuò)大使用范圍提供了基礎(chǔ)。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以智能感知大氣、土壤、森林、水資源等方面各指標(biāo)數(shù)據(jù)，善人類生活環(huán)境發(fā)揮巨大作用。

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物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的挑戰(zhàn)

雖然物聯(lián)網(wǎng)近年來(lái)的發(fā)展已經(jīng)漸成規(guī)模，各國(guó)都投入了巨大的人力、物力、財(cái)力來(lái)進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)。但是在技術(shù)、管理、成本、政策、安全等方面仍然存在許多需要攻克的難題, 具體分析如下:

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)

目前，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)并不適合物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)感知層的數(shù)據(jù)多源異構(gòu)，不同的設(shè)備有不同的接口，不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層也由于使用的網(wǎng)絡(luò)類型不同、行業(yè)的應(yīng)用方向不同而存在不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)。建立的統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在正在面對(duì)的難題。

管理平臺(tái)問(wèn)題

物聯(lián)網(wǎng)自身就是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)體系，加之應(yīng)用領(lǐng)域遍及各行各業(yè)，不可避免的存在很大的交叉性。如果這個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系沒(méi)有一個(gè)專門的綜合平臺(tái)對(duì)信息進(jìn)行分類管理，就會(huì)出現(xiàn)大量信息冗余、重復(fù)工作、重復(fù)建設(shè)造成資源浪費(fèi)的狀況。每個(gè)行業(yè)的應(yīng)用各自獨(dú)立，成本高、效率低，體現(xiàn)不出物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，勢(shì)必會(huì)影響物聯(lián)網(wǎng)的推廣。 物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)急需要一個(gè)能整合各行業(yè)資源的統(tǒng)一管理平臺(tái)，使其能形成一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈模式。

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成本問(wèn)題

就目前來(lái)看，各國(guó)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)都積極支持，在看似百花齊放的背后，能夠真正投入并大規(guī)模使用的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目少之又少。譬如，實(shí)現(xiàn)RFID技術(shù)最基本的電子標(biāo)簽及讀卡器，其成本價(jià)格一直無(wú)法達(dá)到企業(yè)的預(yù)期，性價(jià)比不高；傳感網(wǎng)絡(luò)是一種多跳自組織網(wǎng)絡(luò)，極易遭到環(huán)境因素或人為因素的破壞，若要保證網(wǎng)絡(luò)通暢，并能實(shí)時(shí)安全傳送可靠信息，網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)成本高。在成本沒(méi)有達(dá)到普遍可以接受的范圍內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展只能是空談。

安全性問(wèn)題

傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展成熟、應(yīng)用廣泛，尚存在安全漏洞。物聯(lián)網(wǎng)作為新興產(chǎn)物，體系結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各方面的安全問(wèn)題更加突出。其關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)是傳感網(wǎng)絡(luò)，傳感器暴露的自然環(huán)境下，特別是一些放置在惡劣環(huán)境中的傳感器，如何長(zhǎng)期維持網(wǎng)絡(luò)的完整性對(duì)傳感技術(shù)提出了新的要求，傳感網(wǎng)絡(luò)必須有自愈的功能。 這不僅僅受環(huán)境因素影響，人為因素的影響更嚴(yán)峻。RFID是其另一關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)，就是事先將電子標(biāo)簽置入物品中以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的狀態(tài)，這對(duì)于部分標(biāo)簽物的所有者勢(shì)必會(huì)造成一些個(gè)人隱私的暴露，個(gè)人信息的安全性存在問(wèn)題。不僅僅是個(gè)人信息安全，如今企業(yè)之間、國(guó)家之間合作都相當(dāng)普遍,一旦網(wǎng)絡(luò)遭到攻擊,后果將更不敢想象。 如何在使用物聯(lián)網(wǎng)的過(guò)程做到信息化和安全化的平衡至關(guān)重要。

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2020年的物聯(lián)網(wǎng)有什么可以期待？

物聯(lián)網(wǎng)將連接更多不可連接的事物

如果物聯(lián)網(wǎng)解決方案沒(méi)有顯示出足夠快的投資回報(bào)，那么企業(yè)就不會(huì)采用它。歷史上，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備經(jīng)常屬于此類。由于設(shè)備采購(gòu)、安裝和維護(hù)的高成本，物聯(lián)網(wǎng)解決方案對(duì)于許多公司和用例來(lái)說(shuō)不太實(shí)用，而且這還沒(méi)有考慮到網(wǎng)絡(luò)訂閱和漫游費(fèi)用的成本。這些額外的成本使公司很難看到快速、充分的投資回報(bào)。

然而，到2020年，新的和廉價(jià)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備以及更實(shí)惠的安裝、維護(hù)和網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)將繼續(xù)擴(kuò)展。物聯(lián)網(wǎng)還將通過(guò)增加對(duì)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的投資，特別是低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)，如Sigfox，來(lái)開(kāi)始朝著更實(shí)惠的模式發(fā)展，以使物聯(lián)網(wǎng)在全球范圍內(nèi)更廣泛地可用。這些網(wǎng)絡(luò)將創(chuàng)造更廣泛的選擇和低成本解決方案，使物聯(lián)網(wǎng)的采用對(duì)各種規(guī)模和需求的組織來(lái)說(shuō)都是值得的。因此，公司將能夠充分利用物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的好處。

物聯(lián)網(wǎng)安全將變得至關(guān)重要

與數(shù)據(jù)安全一樣，物聯(lián)網(wǎng)安全仍然是整個(gè)科技界以及政府內(nèi)部的頭等大事。在整個(gè)2020年，這種情況將繼續(xù)發(fā)展和成熟。

為了發(fā)展，需要暴露當(dāng)前實(shí)踐中的漏洞。只有在數(shù)據(jù)泄露發(fā)生后，我們才能看到數(shù)據(jù)安全性的成熟。同樣，也只有在出現(xiàn)安全漏洞后，才會(huì)出現(xiàn)對(duì)更安全物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的需求，該漏洞會(huì)刺激廣泛的行動(dòng)，并促使物聯(lián)網(wǎng)解決方案提供商開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品，以更有效和更高效地預(yù)防和檢測(cè)漏洞。此外，還將圍繞物聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、基于價(jià)值的安全性展開(kāi)對(duì)話，如果只有少數(shù)人才能負(fù)擔(dān)得起，那么防止攻擊的最好、最高科技的解決方案對(duì)不斷增長(zhǎng)的物聯(lián)網(wǎng)用戶來(lái)說(shuō)是沒(méi)有好處的。

美國(guó)聯(lián)邦和州法律將為物聯(lián)網(wǎng)安全解決方案的持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。1月1日，加州將成為第一個(gè)制定法律的州，該法律要求在該州銷售的所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都必須嵌入“合理的網(wǎng)絡(luò)安全措施”。在接下來(lái)的一年里，我們可以期待其他州或者其他國(guó)家和地區(qū)，也會(huì)討論類似的措施。

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物聯(lián)網(wǎng)將通過(guò)人工智能（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）推動(dòng)更好的決策

組織將越來(lái)越多地轉(zhuǎn)向物聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供數(shù)據(jù)，以支持他們的人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)解決方案。數(shù)據(jù)收集是確保人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序產(chǎn)生準(zhǔn)確和有洞察力結(jié)果的重要部分，數(shù)據(jù)過(guò)少通常會(huì)導(dǎo)致人工智能項(xiàng)目失敗或有偏見(jiàn)的結(jié)果。

為了真正利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)，并允許較小的運(yùn)營(yíng)公司獲得與較大企業(yè)相同的洞察力，就必須大規(guī)模采用物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，如果利用得當(dāng)，這些數(shù)據(jù)可以為企業(yè)的運(yùn)營(yíng)、資產(chǎn)管理和其他方面提供有價(jià)值的洞察力。當(dāng)這些數(shù)據(jù)被輸入到機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能模型中時(shí)，就可以提供洞察力，從而使企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者和高管人員能夠?qū)ζ浣M織做出更明智的決策。

隨著新網(wǎng)絡(luò)和便宜的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在2020年變得越來(lái)越普遍，小型公司可以使可擴(kuò)展的物聯(lián)網(wǎng)成為現(xiàn)實(shí)。由于傳感器的成本低至1美元，因此各種規(guī)模的企業(yè)將能夠收集比以往任何時(shí)候都多的數(shù)據(jù)，從而將大量數(shù)據(jù)輸入人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)模型中，進(jìn)而推動(dòng)更準(zhǔn)確的決策制定。

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物聯(lián)網(wǎng)將推動(dòng)智慧城市發(fā)展

智慧城市的概念并不新鮮。也就是說(shuō)，到目前為止，大多數(shù)智慧城市應(yīng)用程序都致力于在盡可能多的地方提供基于WiFi的網(wǎng)絡(luò)連接。這使得人們能夠方便地獲取重要信息，例如公共汽車的到來(lái)，但對(duì)于大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能夠提供的深入信息卻無(wú)能為力。這主要是由于WiFi的高成本。雖然WiFi連接可以連接人們，但它成本太高、能耗太高，無(wú)法成為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的可行網(wǎng)絡(luò)，這意味著城市往往錯(cuò)過(guò)了能夠真正使其更智能的寶貴見(jiàn)解。

到2020年，市政當(dāng)局和政府可以轉(zhuǎn)向更實(shí)惠的網(wǎng)絡(luò)連接選項(xiàng)，使他們能夠在城市范圍內(nèi)更大規(guī)模地部署物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。像Sigfox網(wǎng)絡(luò)一樣，低功耗廣域網(wǎng)旨在將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備簡(jiǎn)單、低功耗和低成本地連接到互聯(lián)網(wǎng)。（來(lái)自物聯(lián)之家）像這樣的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍很廣，但只使用少量的能源，使它們成為城市在更大規(guī)模引入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)可以利用的完美（和實(shí)用）網(wǎng)絡(luò)。在接下來(lái)的一年里，在低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）上運(yùn)行的物聯(lián)網(wǎng)將使智慧城市能夠擴(kuò)展并提供更好的城市服務(wù)，例如更好地管理垃圾收集或更快地發(fā)現(xiàn)犯罪。

物聯(lián)網(wǎng)將在2020年走向增長(zhǎng)和成熟。通過(guò)這種擴(kuò)展，物聯(lián)網(wǎng)將通過(guò)向用戶提供有價(jià)值的見(jiàn)解，來(lái)繼續(xù)改善企業(yè)和個(gè)人生活。盡管行業(yè)利益相關(guān)方在應(yīng)對(duì)新的市場(chǎng)挑戰(zhàn)和增長(zhǎng)機(jī)遇的過(guò)程中可能會(huì)遇到挫折，但2020年將是物聯(lián)網(wǎng)真正大規(guī)模起飛的一年——每個(gè)人都應(yīng)該為此做好準(zhǔn)備。