“數字地球”(Digital Earth)的概念由美國副總統AI Gore于1998年1月提出，即以地球坐標為依據的、具有多分辨率的、有海量數據組成的、能立體表達的虛擬地球。在“數字地球”基礎上，IBM首席執行官彭明盛于2009年1月提出“智慧地球”(Smart Earth)的構想，核心思想是把要各種傳感器應用到人們生活中的各種物體中。并且能夠相互連接起來，形成“物聯網”，通過超級計算機和云計算將“物聯網”整合起來，實現網上數字地球與人類社會和物理系統的整合。從“數字地球”到“智慧地球”給人們提供了一個空前無比的視野和高度，在此基礎上，人們能以更加精細和動態的方式管理生產和生活，它的實現將在教育、可持續發展的決策、土地利用規劃、能源及危機處理等領域產生巨大的社會和商業效益n’。在“智慧地球”上。人們可以實現智慧中國、智慧城市、智慧礦山、智慧企業、智慧社區，甚至智慧家庭等。“智慧地球”可以理解成“物聯網”、互聯網和GIS的綜合體，其核心“物聯網”被認為是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的又一次信息產業浪潮。
物聯網(Internet of Things，IOT)，即物品的信息通過射頻識別(RFID)、激光掃描儀等信息傳感設備與互聯網連接起來，經過網絡傳輸到達指定的信息處理中心，最終實現物與物、人與物之間的自動化信息交互與處理的智能化網絡。物聯網被認為是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的又一次信息產業浪潮。2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會(WSIS)上，國際電信聯盟(ITU)發布了(ITU互聯網報告2005：物聯網》，報告指出，無所不在的物聯網通信時代即將來臨，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因特網主動進行交換。射頻識別技術(RFID)、傳感器技術、納米技術、智能嵌入技術將得到更加廣泛的應用。
1、物聯網與信息技術領域的發展趨勢
1.1控制、網絡和計算理論的共同發展計算機技術發展僅僅70多年，而工程物理系統已經發展近200年，但這兩個領域卻一直存在較大程度的鴻溝。物聯網和CPS(Cyber Physical System)的發展將有助于它們之間的融合，美國NSF的一位負責人Klshan Baheti博士，稱當前這種趨勢為“Convergence of Control，Networks and Computations at Nano，Micro and Macro Scale”。
1.2 GIS與GPS為物聯網提供基礎地理信息平臺
物聯網建設期間，可以利用地理信息平臺的空間分析能力進行傳感器布設的選址，從而達到終端布設的科學性、合理性；物聯網建成后，可以通過地理信息平臺把所有的物聯對象都落到統一的空間平臺上，從而可以直觀、生動、快速地對物聯對象進行定位、追蹤、查找和控制。其中，GPS為物聯網提供空間定位支持，可以滿足全球級、區域級、國家級的位置服務要求，對于定位精度更高的要求，可以選擇精度更好、更穩定的CORS技術，這種定位技術可以為物聯網提供精度達厘米級的動態實時定位服務。
最后，三維GIS技術可以為用戶提供一個集視覺、聽覺、觸覺等為一體的三維虛擬環境，利用物聯網前端傳感器傳回來的各種信息可以對被感知的對象進行虛擬重建、再現，從而可以建立具有真三維景觀描述的、可實時交互的、能進行空間分析和查詢的應用系統，將使物聯網的感知、顯示能力發生革命性的變化。
1.3移動GIS、互聯網技術與嵌入技術的融合，形成了“人機物一體”的互聯
移動GIS是集GIS、GPS、移動通信(gsMyGPRS/CDMA)三大技術于一體的系統。移動GIS為物聯網提供了天然的移動計算平臺，將物聯網的前端感知與移動GIS結合，可以幫助用戶準確地定位、追蹤對象，并提供一系列的模擬決策，最終完美地完成人機交互。而與此同時，嵌入式系統具有4個新特性：透明性(Transparent)、移動性(Mobile)、小型化(Miniature)和普適性(Ubiquitous)，更有利于其部署和應用。特別是，一直作為IT技術領先的美國，其NITRD的總統科學技術顧問委員會在2007年的PCAST報告中例舉了信息領域八大優先發展，明確指出四項高優先級發展技術，第一項即NIT systems connected with the physical world(cyber physical systems)”。
2、物聯網的關鍵技術挑戰
該研究從信息流的4個階段來分析物聯網發展所面臨關鍵技術挑戰，并思考其對各領域發展。特別是航空、農業等未來發展的作用。典型的信息流過程包括獲取、傳輸、處理和應用階段，在“物聯網”中，這個信息流的獲取能力被放大，自然對后面的技術提出其新的挑戰(圖2)。
2.1 信息獲取通過RFID標識以及新傳感器、高精度儀器技術等能夠對計算環境等實現更強的“信息獲取能力”，同時，通過接人設備的反饋控制技術能夠實現信息獲取“從被動獲取向到主動控制的轉變”。在信息獲取數據量方面，Pan STARRS天體望遠鏡陣列每年可獲取2.5 PB的數據，歐洲原子核研究委員會(CERN)的大型強子碰撞型加速裝置所做有關實驗每秒能產生40 TB的數據流，這是一個無法被存儲或分析的數量級。在信息主動控制方面，一些諸如遠程醫療、遠程手術的應用逐步發展，提供了更為有效的遠程協助和一體化處理能力。
2.2信息傳輸在互聯網、移動網環境下，大量系統之間的信息共享與交互，使“復雜系統互聯”的光纖、路由等網絡技術發展，使得“信息傳輸能力更快”。例如，2010年3月Cisco發布CRS-3路由器可達322Tbps。在不斷提升信息傳輸能力的同時，如果通過大規模系統服務的調度和數據擺放也是能夠有效降低信息傳輸壓力的技術需求。
2.3信息處理物聯網的大規模應用，將對信息處理這一計算機關鍵環節提出新要求，將對計算、存儲能力要求更高。一方面是單純“量”層面的要求，例如。在2009年，Top 500計算能力總合2.26×10s億次，企業磁盤消耗達20 EB；另一方面則是“正確度”層面的要求，需要在正確時間、正確地點快速為用戶提供正確的信息，從而對“數據高效處理與智能挖掘”提出更高要求。特別是，隨著各類物聯網系統節點的擴展，海量數據引入應用系統。傳統關系數據庫已經無法再進行高效管理，因此對數據處理相關的存儲和并行計算等提出新的挑戰。
2.4信息應用主要體現為針對物聯網應用，需要實現對任何設備多樣化的信息服務，實現豐富、靈活的數據展現。同時，需要為移動終端等提供可適配的控制界面和低延遲網絡服務能力。特別是，移動終端設備的普及給這一應用提供了良機。
在物聯網技術和應用發展背景下，新型網絡軟件涉及的關鍵技術主要包括感知與標識技術、網絡與通信技術、計算與服務技術及管理與支撐技術4個方面。針對信息流的技術挑戰，對于網絡應用系統的主要研究挑戰包括實時數據感知與快速傳輸、多源數據的有機融合、復雜信息的智能挖掘、快捷的用戶交互方式和可靠及時的反饋控制等。
目前，“智慧城市”、“綠野千傳”、“車聯網”等等很多與物聯網相關的應用，特別是，在高可靠性要求極為嚴格的航空領域，已經在傳感、控制領域積累了很多豐富的技術和數據資源。當前在飛機的傳感器技術其實已經非常先進，飛機上已經部署了大量的傳感器，甚至包括民用航空設備已安裝大量的傳感器實時獲取狀態，例如氣路性能診斷、結構健康監測、機翼等關鍵結構件強度探測等。因此，通過空地網絡能夠將這些數據實時傳輸到地面航空服務數據中心，并進行數據有效處理分析，將能發揮兩方面的優勢。
3、物聯網時代下中間件發展
隨著物聯網的快速發展，中間件在物聯網的大規模應用中展現出了越來越重要的作用，中問件的發展歷程經歷了4個階段(圖3)。
3.1第1階段：雛形階段最早期的中間件是指在計算機硬件平臺之上的操作系統，目的是能夠合理、有效的使用硬件資源，大致始于20世紀70年代，這個時期是中間件發展的初始階段，概念還尚未成熟。通過在操作系統上層安裝部署應用程序的方式使得用戶能夠方便、高效的使用計算機。
3.2第2階段：發展階段進入20世紀80年代，隨著計算機網絡的快速發展。操作系統之上的中間件一網絡化平臺應運而生，目的是能夠支持網絡化軟件的開發和運行，這個時期出現了J2EE、.NET、DCOM、CORBA等技術和系統，一度成為學術界和工業界的研究和應用熱點，中間件概念逐漸成形。
3.3第3階段：整合階段目前，中間件處于整合階段。隨著網絡技術的發展和各種標準規范的推陳出新，平臺整合、應用整合、資源整合的重要性逐漸顯現了出來。隨著大型應用和互聯的需求，開始了各個層次的標準化工作，包括技術模型、體系架構、工具平臺、工程方法等，其中以SOA技術體系為典型代表，國際組織就建立了上百個標準和規范。在這個時期，在網絡化平臺之上的中間件——SOA中間件就需要推陳出新，對已經發展起來的多種中間件技術進行融合，然而，這種融合應當是深度的整合，而非簡單的拼湊，同時還要解決多個問題域，以適應互聯網計算環境的開放、動態、多變的特性。
3.4第4階段：普適階段未來.隨著“物聯網”技術的發展以及軟件市場逐步細分。依據軟件的“長尾理論”。中間件的靈活和個性化特征將會更為突出，以更加適應業務系統的要求，面向需求，貼近業務，與業務同步發展。而且，中間件發展進入細分階段以后.將更加直接、簡便的滿足不同用戶的需要。進入這個時期，面向“物聯網”的大規模的領域應用，中問件系統按照功能進行細分為基礎中間件和應用中間。
基礎中間件面向下層操作系統，按照基礎支撐、靈活組裝的原則向上層應用中間件提供支撐。而應用中間件面向上層應用，按照個性定制、應用開發的原則，向上層應用直接提供信息和資源。而在未來中間件的發展中，SOA仍將提供重要的支撐作用。
4、結論
物聯網的發展把傳統的信息通信網絡向廣泛的物理世界進行延伸，形成“人機物”一體化的信息系統。隨著數據分布式存儲技術和并行大規模數據計算中心的發展，如何在數據獲取、傳輸、處理和應用的階段形成格式可旺配、業務鏈接的服務中間件發展的新領地。再加之開放業務平臺、軟件在線服務運行對高效可適應、安全高可靠的需求，使得中間件將不在局限傳統單一領域。應用業務為主的上層應用。而是逐漸向互聯網運行平臺下方深入。高校作為教育和科研的基地，有效發揮學科融合，對擴大中間件系統適應物聯網的大規模應用環境，發揮出更高效更可靠的作用具有重要作用。
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