文章对物联网的自然属性进行了论述，认为物联网是存在于自然界的一种固有现象并首次提出了自然物联网、人造物联网和电子信息物联网的概念。此外，通过对物联网、自然物联网、人造物联网、电子信息物联网、“物+互联网”、计算机网络互联网、“互联网+”的构成和特点的论述，阐明了以上各种结构体系的概念以及物联网与互联网的关系。
0 引 言
自从上世纪六十年代末互联网诞生以来，其得到了快速的发展和广泛的应用。互联网在为人类生活带来翻天覆地的影响的同时，也极大地推动了人类社会的进步。随着人类科学技术的进步以及社会发展的需要，互联网的应用对象逐渐由人向各种物体延伸，实现“物与互联网”或者“互联网与物”的结合，使物与物之间基于互联网的信息传输成为现实。如今，互联网不仅成为了人们信息交流、信息获取必不可少的纽带，更随着 “互联网+”理念的应用在传统行业升级和增值方面成为强大的推动引擎。
物联网是当前电子信息技术行业讨论最热烈的话题，人们普遍认为其将成为人类产业发展的全新推动力，其全面应用将推动人类社会向“智慧地球”迈进。当前，全球物联网的研究尚处于起步阶段，在概念认识上还不清晰，对于“什么是物联网”、“物联网与互联网的关系和区别”，人们也还没有统一、完整的认识。最早给出物联网定义的是麻省理工大学的Kevin Ashton教授，他在上世纪九十年代末提出，物联网是将RFID技术与传感器技术应用于日常物品所创建的一个物与物相连的网络[1];而有人认为物联网是以互联网为基础，就是互联网的应用延伸，更直接将物联网表述成“The Internet of Things”[2];也有人认为物联网是一种完全区别于互联网的全新网络等。虽然不同的人从不同的角度对物联网形成了不同的认识，且从表象上看似乎各有各的道理，但他们均未从事物的本质出发去认识物联网。
笔者通过对物联网的长期研究，发现物联网是由具有感知和控制能力的“物”和实现物物通信交流的“联”组成的信息网，是一种客观存在的自然现象。其中“物”是物联网的主体，它既可以是用户，也可以是对象，能够感知、控制、被感知或被控制;而“联”则是物与物之间的联系纽带，用以实现物与物之间以各种各样的关联方式进行可靠的通信与交流。物联网中“物”和“联”不能孤立存在，它们是相互依存、相互促进、辩证而又统一的整体[3]。
1 物联网
宇宙是由信息组成的，物联网是宇宙中各种具有感知和控制能力的物体相互通信形成的信息网，是道法自然的真实体现，其概念模型就是六合宇宙模型，其六合分别为用户合、对象合、感知合、控制合、管理合和服务合，表达的是物联网世界各种信息相互协调、统一而又相互制约的逻辑关系。物联网六合宇宙概念模型如图1所示。
图1 物联网六合宇宙概念模型[3]
物联网的信息体系结构体现的是物联网信息的不同存在形式，是物联网六合宇宙概念模型的延伸与扩展。其信息体系结构图如图2所示，由图2可以看到，物联网信息体系结构由用户卦、对象卦、感知信息通信卦、控制信息通信卦、感知信息管理卦、控制信息管理卦、感知信息服务卦和控制信息服务卦八个部分组成，表达的是信息在物联网体系中转化的自然现象。
图2 物联网信息体系结构图[3]
物联网的信息运行体系结构由用户域、服务域、管理域、通信域和对象域五个部分构成，不同域体现的是物联网信息存在的不同表现方式，其信息运行体系结构图如图3所示。根据信息运行规律，信息可通过通信域、管理域和服务域在对象域和用户域之间实现感知和控制的相互转化。
图3 物联网信息运行体系结构图[3]
物联网是自然界客观存在的一种现象，其信息存在的形式和运行轨迹有其特定的规律，具有如下特点：
(1)物联网中的“物”包括对象和用户，二者在特定条件下可以相互转化，应具有相应的感知能力和控制能力，能够对自身状态、周围环境等信息进行相应的感知和控制，即“物”是“智能的物”;
(2)信息传递需要路径，这就要求对象与用户之间必须有一定的信息传递模式，但是这个信息传递模式不是特定的、唯一的，根据不同的场合和需求，可以有不同的形式;
(3)用户与对象之间的信息传递是一个完整的闭环。用户是物联网信息运行体系的主导者，对象是感知和控制的实施者。管理域与对象域之间的闭环以及服务域与对象域之间的闭环都是在用户的授权下实现的。
2 自然物联网
自然物联网指的是自然界固有智能物体之间相互通信所形成的信息网，是物联网最原始的表现形式。自然界固有智能物体是指能够感知周围环境信息并根据信息进行行为调整的物体，如人类、动植物等。自然物联网有许多例子，比如在一个狼群中，群狼与头狼之间便形成了物联网。狼群是一个具有严密等级制度的组织，在这个组织中，所有的狼都会听从头狼的号召与指挥，它们分工明确，探路、警戒、搜寻猎物等各司其责。在狼群的物联网信息运行体系结构中，群狼作为对象，对猎物等环境信息进行感知并通过肢体、气味、声音等生物间的通信方式将其感知到的信息传递给作为用户的头狼，头狼将所接收到的信息进行分析、整理后再向整个狼群发出相应的控制信息，并组织狼群统一行动。狼群的物联网信息运行体系结构如图4所示。
图4 狼群的物联网信息运行体系结构
除了上述狼群的物联网，动物间的求偶现象也可以构成物联网，如雄孔雀与雌孔雀之间的求偶现象也是自然物联网的体现。雌雄孔雀互为对象和用户，在一定的空间范围内能够相互感知对方发出的求偶信息(生物和化学信息、行为信息等)，并主动做出相互靠近的反应，实现孔雀的交配。在上述过程中，雌雄孔雀能够感知自身体内激素和环境信息并自动向环境发出求偶信息，例如雄性孔雀开屏、鸣叫等吸引雌性孔雀注意力的行为，雌孔雀看到或听到雄性的求偶行为后做出自动靠近雄性的行为等。
总之，根据物体间相互作用机制以及信息传递方式的不同，大自然中存在着各种形态的、大大小小的物联网，它们相互依存、相互影响，共同构成了绚丽多彩的，能够实现自动调节的生态系统。
3 人造物联网
相对于自然物联网，人造物联网并非自然界所固有的，而是通过人类的智慧成果在人与人、人与物以及物与物之间所建立起来的信息运行体系。人造物联网是人类社会发展的产物，主要为人类服务。本文前面已表述物联网是智能物体间的一种信息交互，是存在于自然界的一种现象，所谓人造，即在这个物联网体系中，某一组成部分并不是自然界所原本具有的，或者智能的“物”是由人创造，抑或物与物之间的“联”是由人所创造，智能的“物”及其间的“联”均由人创造而来。
人造物联网是为人类服务伴随着人类社会发展而产生的。在古时烽火戏诸侯的故事中，周幽王与诸侯之间通过烽火台进行相互联系，构成了一个典型的人造物联网，其信息运行体系结构如图5所示。在这个物联网中，诸侯是对象，对各边镇要塞进行守卫并监视敌军情况，而周幽王则是用户，接收诸侯传来的信息并对诸侯进行控制与指挥。烽火台则是人为建造的用于诸侯与周幽王之间传达敌军入侵信息和御敌信息的通信工具，即烽火台是组成该物联网的“联”。
图5 周幽王与诸侯之间的物联网信息运行体系结构
由于“物”与“联”的多样性，人造物联网有许多不同的类型。上述周幽王与诸侯之间通过烽火狼烟这种信息传递纽带而构成了人造物联网体系，除此之外，人与人之间还可以通过与其它人造信息“联”构成不同的人造物联网体系，而这些人造信息“联”可以是传统的飞鸽传书、孔明灯、鼓声、鞭炮声、钟声等，也可以是现代的各类通信网络，如电话通信网(移动通信网、PSTN等)、数据通信网(互联网、帧中继网等)、传真通信网、公用电报网、广播电视网等。虽然不同的“联”有不同的原理和应用特点，但它们在实现物与物的信息交流上具有统一性，能够成为相应智能物体间的信息运行纽带并与相应的智能物体组成物联网体系。
4 电子信息物联网
电子信息物联网主要是以互联网作为信息运行的纽带，在智能物体间以电子信息的方式进行相互联系的物联网体系。电子信息物联网属于人造物联网范畴，是目前人造物联网最主要的一种表现形式。
电子信息物联网的信息运行体系结构如图6所示，同样由对象域、通信域、管理域、服务域和用户域五个部分组成。其信息运行同样符合物联网的信息运行规律，即首先在对象域，具有感知和控制能力的对象(智能物体)将其感知单元所感知到的信息以电子信息的方式通过通信域的通信网络向管理域的运营商管理系统传输，运营商管理系统对信息进行处理后再通过服务域的服务网络将信息传送到用户域的用户，用户根据相应需求再通过服务网络发出相应的电子控制信息并依次经服务域、管理域、通信域后被对象域的对象所接收，对象再根据控制信息实现控制。
图6 电子信息物联网信息运行体系结构
当前市场上的人造物联网产品普遍是以互联网作为对象和用户之间的信息传输纽带，因此这类人造物联网产品都属于电子信息物联网的范畴，如智能家居领域的物联网智能燃气表。物联网智能燃气表通过互联网、移动通信网络以及无线传感器网络等技术，经通信平台、运营商管理平台、服务平台与用户平台连接在一起，是电子信息物联网产品的典型代表。物联网智能燃气表的信息运行体系结构如图7所示。首先在对象域，物联网智能燃气表是嵌入了相应感知单元和控制单元的具有相应感知和控制能力的智能物体，其可实现燃气使用状态、感控单元自身状态、环境状态等信息的感知，并可将感知信息通过相应的通信网络传输至燃气运营商管理系统，燃气运营商再通过相应的服务网络将燃气表感知信息传输给用户，用户根据相应的需求发出燃气表控制信息并经过服务域、管理域、通信域传输给物联网智能燃气表，物联网智能燃气表再根据控制命令进行自我控制操作。
图7 物联网智能燃气表信息运行体系结构
电子信息物联网的产生得益于人类科学技术的进步，可广泛应用到人类生产、生活的各个方面，如智慧交通、智慧社区、智慧政务、智慧农业、智能家居、智慧能源、智慧环保、智慧医疗等，其原理就是将各种类型的感知技术和控制技术融入人类活动所需要的各种物体中，使这些物体变成具有感知和控制能力的智能物体，从而优化人类生产管理、解放人类劳动、方便人类生活，拉近人与物、人与自然的关系，实现人类社会和大自然的融合。
5 物+互联网
“物+互联网”指的是将某一物体与互联网进行连接，以实现本物体的信息通过互联网传输出去或者通过互联网接收别的物体信息。“物+互联网”的主体是“物”，不仅可以是普通的非智能物体，也可以是只具有感知功能的半智能物体，抑或是具有感知和控制功能的智能物体，而互联网则是各种物所借助的信息传输工具。根据人类目的的不同，将不同类型的“物”与互联网连接后可实现不同的功能。
非智能物体既不具有感知功能，又不具有控制功能，必须经过人将非智能物体的信息与互联网进行连接，实现非智能物体的信息在互联网上的交流和共享。
半智能物体仅仅具有感知功能，不具有控制功能，只能将半智能物体的感知信息自动与互联网连接，不能通过互联网对其进行控制，必须由人控制。
智能物体既具有感知功能，又具有控制功能，可以将智能物体的感知信息通过互联网与用户连接，用户接收感知信息后发出控制信息，再通过互联网将控制信息传输至智能物体，智能物体通过控制功能实现智能控制。
总之，“物+互联网”就是物通过互联网为人类服务。
6 互联网
互联网是一个由各种不同类型和规模的、独立运行和管理的计算机网络按照约定的协议所组成的世界范围的巨大计算机网络，其网络构成简图如图8所示。组成互联网的计算机网络包括小规模的局域网(LAN)、城市规模的城域网(MAN)以及大规模的广域网(WAN)，这些网络通过普通电话线、高速率专用线路、卫星、微波和光缆等线路把不同国家、不同地区、不同部门、不同组织、不同家庭等的网络终端连接起来，形成了一个全世界人类可以相互交流的信息通路。
图8 互联网网络构成简图
通过互联网，人们不仅可以实现相互间的通信和交流，还可以获取各方面的知识、信息和经验。互联网拉近了人与人之间的距离，为人类生活带了翻天覆地的变化，但其本质只是人类信息交流的一种工具。
7 互联网+
从“互联网+”的概念在2012年11月的易观第五届移动互联网博览会上被首次提出，在短短的三年时间内，“互联网+”这个词已成为风靡全中国的话题。那么什么是“互联网+”?“互联网+”加的又是什么?这是需要我们探究的问题。“互联网+”的主体是互联网，其本质就是通过“互联网+各种业务”为人类服务的一种手段。“+”代表的是一种增值，“互联网+”的含义就是希望通过互联网与各行业业务的融合，创造新的发展生态，实现各行业的升级和转型。
随着信息技术的发展，当前“互联网+”理念已应用到许多行业，如“互联网+金融业务”、“互联网+零售业务”、“互联网+租车业务”、“互联网+快餐业务”等。“互联网+”是人通过互联网去寻找物，利用物为人类服务。
8 结 语
物联网是自然界客观存在的，是自然界中包括人类及各种具有感知和控制能力的物体之间的一种信息交互关系;物联网的对象和用户在特定条件下可以相互转化，其信息传递模式不是特定的、唯一的，根据不同的场合和需求，可以有不同的形式;在物联网体系中，用户是信息运行体系的主导者，对象是感知和控制的实施者，信息传递在用户和对象之间形成完整的闭环;物联网分为自然物联网和人造物联网，其中自然物联网是自然界固有存在的自然现象，而人造物联网是通过人类的智慧成果在人与人、人与物以及物与物之间所建立起来的;电子信息物联网以互联网作为信息传输纽带，是现阶段人造物联网的一种最主要的表现形式。
“物+互联网”的主体是 “物”，并且可以是“非智能物体”、“半智能物体”以及“智能物体”，不论“物”的类型，“物+互联网”均是由人类智慧所构建起来的服务于人类的结构体系，表达的是“物”的一种信息传输方式。
互联网是网络与网络之间相互连接而成的庞大网络，是人类信息交流的工具。“互联网+”的本质是“互联网+各种业务”，其主体是互联网，表达的是对互联网应用的一种扩展和延伸。
作者：邵泽华 来源：物联网技术 2016年5期
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