信息产业浪潮中，京东IoT的技术演进与实践创新
物联网正在改变着我们的世界。如今，在智能园区、智能城市、工厂，甚至街边的自动贩卖机中，处处可见物联网的踪迹。
据前瞻产业研究院的物联网相关报告预测，全球物联网设备数量将在一年内（2020-2021年）从307亿台增长到358亿台。前景一片广阔，各大企业也早已开始强化布局，积累各自的物联领域能力。如何落地IoT技术，让IoT更为快速地进入企业、进入千家万户，创造业务价值，是目前行业面临的挑战和机遇。
1月12日，由京东科技策划主办的线上公开课，来自 京东科技IoT产品部的资深架构师黄勇 通过 《智联万物，京东IoT技术创新与实践》 的演讲，梳理IoT产业的发展与技术演进历程，分享京东对IoT领域技术发展的趋势判断，展现京东在IoT技术与产业方面的创新与实践。
IoT发展经历的起起伏伏
无数人提及未来10年是属于万物互联的时代。无疑，IoT将在未来扮演一个十分重要的角色。1982年，卡内基梅隆大学的学生发明了与 ARPANET 连接的可口可乐机器，从那时到现在，IoT的历史其实不过短短40余年。这中间，IoT技术经历着波浪形的成长，时高时低。在中国，IoT同样是一个新兴的产业，直到2011年，我国将IoT纳入“十二五”规划，中国才在国家层面有了IoT相关积累，后经过新基建、工业互联网、产业物联网发展，IoT在宏观层面越来越热，IoT技术基础也越来越成熟。
那么，IoT究竟意味着什么呢？互联网与物联网之间有着一定的联系，从数字化的对象出发，就可以对两者进行区分。狭义的互联网，是指对内容的数字化，而物联网的数字化对象，则是智能家电、机床、高炉、流水线、车辆等，关注万物，所以叫做“万物互联”。
2020年JDD大会，京东首次系统阐释了面向未来十年的 新一代基础设施——京东数智化社会供应链 ，即用数智化技术连接和优化社会生产、流通、服务的各个环节，降低社会成本、提高社会效率。在这个长期的目标中，物联网作为重要的基础，连接了物理世界和数字世界，为社会供应链效率提供稳固的基石。
IoT经典的技术分层
从技术层面讲，一般来说物联网技术分为四层： 感知层 、 网络层 、 平台层 和 应用层 。
感知层 是物联网建设的重要成本项，把传统物件变成智能体的技术都需要一定的成本。感知层涉及到丰富的硬件，但归纳起来主要有三种用途： 一是标识物体， 例如用二维码、条码、RFID技术或NFC技术捕获信息； 二是捕获数据， 例如用温度传感器、加速计、陀螺仪等感知环境和动作； 三是操纵物体， 例如用线性马达、继电器等控制物体。
IoT技术发展到现在，感知层仍有一些需要突破的方向：更敏感和更全面的感知能力、解决低功耗的问题，以及解决小型化和低成本问题。
网络层 实际上也是成本项。网络层的主要职责是连接感知与平台层，在通过感知层完成数字化后，通过网络层把数据实时上传到网络层进行处理。目前，因为成本、功耗等原因，实时传输实际上很难做到，未来这也是一个有待攻克的方向。
网络层主要有两种类型，一个是 接入网 ，即贴近边侧的网络，它可以连接感知层，特别关注组网和协议；另一个是 核心网 ，很多时候会复用现有的网络，和互联网的基础设施趋同。
网络层未来的突破方向，首先是优化连接成本、连接扩大规模，低成本的联网技术能提高IoT的便捷性和易得性；另外，通过软件定义网络的方式，也能让IoT的互达性越来越好。
平台层， 当设备的数字化信息被网络层搬运后，就轮到了平台层进行发挥。平台层主要解决“效率”问题，通过现代的软件技术思路及落地优化，加快构建速度，降低单设备连接和数据处理成本。
平台层的主要涉及连接管理、应用使能、设备管理与垂直领域效率提高，未来的突破方向可以向着与云、大数据、AI技术与IoT平台结合的方向，降低物联网能力的使用门槛。
应用层是在整个IoT链路中的价值抓手。最大的挑战和机遇，是发掘业务价值。
IoT技术趋势
京东科技认为，万物智联技术将遵循这样一条 发展路径 ：解决 设备感知 问题→在云端建立 设备孪生 的实体/数字体，低延迟地把现场的物体反映到云端，变成数字化的孪生对象→ 场景孪生 ，解决云边端一体协同和不同场景数据的融合计算问题→ 数字孪生供应链 ，构建生态，创造价值。
在具体的技术点上，京东科技认为IoT有四个重要的方向：
1. 数字孪生， 把物理世界和数字世界联系在一起，将万物数字化，改变人类与物理世界交互的方式；
2. 边缘计算， 随着网络技术的延伸，将云端事务处理迁移到边缘，以实现低延迟、高性能；
3. 物应用框架， 随着物应用和物联网的深化，应用形态会越来越多，应用框架和应用生态也将更加重要，物联网未来的发展趋势中，事件驱动的流式计算是将来的IoT应用的一个核心计算形式；
4. IoT数据智能， IoT会产生大量数据，物联网产生的数据如何与其他数据结合，以及如何解决安全上的问题，都是数据智能方面有挑战的方向和趋势。
针对这些发展方向，京东科技在IoT技术方面做了很多探索。目前，业内比较常用的说法，就是“数字化、网络化、智能化”，这是一些物联网或和工业互联网发展一定绕不开的名词。京东科技认为，简单的表述，数字化由IoT技术承载，网络化靠云能力支撑；智能化发挥AI的优势。
IoT能力是以孪生为核心的物联网基础设施，通过直连、代理等设备接入方式，经过协议适配、设备连接、消息处理后，将其连接到核心能力层的数字孪生世界，向上层提供孪生服务能力。
在这个数字孪生世界里，京东科技目前所做的事情，围绕着构建设备孪生、场景孪生，以及构建数据处理的能力展开。把物理世界的设备通过各种方式连接到数字孪生世界，在其中进行偏向物特性的基础处理，提供插件化的业务拓展机制，并把获得的信息传递给上层具体业务领域应用或数据商，如大数据平台、监控或警告系统等。
具体到实践中，京东科技在 连接设备 、 描述能力 、 表达设备 和 表达场景 等角度进行了一些探索。
1. 连接设备。 京东科技在实际的物联网落地中，积累了丰富的设备连接经验。比如在智能家居领域多用Socket等长连接的方式，在较通用的物联领域会用MQTT协议，而在低功耗领域则采用CoAP协议。在具体的工业项目中，边侧会提供很多网关和更丰富的连接方式。设备连接到云端后，京东科技主要攻克了高性能集群，水平扩展支持，以及海量设备接入和主题订阅。
2. 描述能力。 设备连接后，通过代码方式实现设备的交互逻辑，是一种比较容易的方式，但这种方法的工程效率不一定高。为了解决这类问题，京东科技采用物模型来表达设备运行特性。物模型是京东科技物联管理平台运转的重要基础，简单来说就是“属性、事件、服务”，模型之间可以存在嵌套，以反映物理世界对象之间的关系。通过物模型数量的沉淀、可描述角度的增加，平台能力正在不断提升。
3. 表达设备。 京东科技在核心代码中深度实现基于物模型的物能力描述方式，结合上下行数据流，实现设备的数字化表达，进而提供物理世界设备的数字化“看”和“动”的能力-设备孪生。值得注意的是，结合实际应用场景和认知深入，京东IoT在设备表达上经历了一些关键的技术实践变化，从最开始的“设备快照”，演进到后来的“设备影子”，直至现在的设备孪生。
4. 表达场景。 设备不是孤立的，处于业务场景之中；设备孪生也被场景孪生所包含。场景孪生包含设备、人、环境等要素，需要通过场景引擎串接起来，完成一系列场景的任务，实现数字与现实结合的场景能力。
京东 IoT成功落地 消费、社区/地产、能源等领域
但这些仅仅是在IoT平台类技术上的一些探索，没有业务落地的技术，只能是空中阁楼。京东的IoT业务有哪些落地呢？实际上，经过多年深耕，京东IoT早已在消费、地产/社区、能源等领域积淀了大量成功的落地实践案例。
京东在 消费领域 具有天然的优势和根基。2014年，京东开始尝试做消费物联网，是从智能家居开始，基于7年多的积累，京东物联网能力孵化出智能家居服务系统和社区管理系统。这些系统可以连接京东设备或广泛的第三方设备，结合京东的零售能力、社区服务能力，提供丰富的消费互联网解决方案。
地产/社区领域 与消费领域有着内在的联系。智能家居领域的设备接入往往从设备设计阶段就开始，大量工作都产生在产品研发阶段，发布之后偏向解决并发性能问题和连接稳定性问题；但是在更广泛的ToB领域，IoT连接设备众多，且连接的协议不同，顶层标准设计缺失，没有统一的标准和规范，甚至项目开始时设备已经安装完，导致设备互联互通充满挑战。进入地产领域，京东在这些问题上积累了较为丰富的经验。基于京东物联网基础能力，为地产商、社区服务商和物业服务人员提供整套基于场景的解决方案和IoT技术能力。
在能源领域， 京东科技有着相当大的投入，并取得了丰富的成果。
在典型的火电站合作项目中，数据采集的方式多样，数据频度很高，AI分析对算力的要求较高。京东科技利用 自身在云服务成本 和 计算效率 方面的优势，很好的完成数据采集、计算、建模和参数优化的技术过程，帮助降低火电站的生产效率。
从“网”的角度， 京东科技通过与一些能源企业合作，解决边缘的海量接入问题，验证了物联管理平台的并发和扩展性能，打磨了物联管理平台的业务能力，很好的完成了这项作业。
从IoT的发展历程中可以看到，IoT还是一个新兴的行业，技术和场景应用落地正在奔向快车道。京东作为国内较早一批探索IoT的科技企业，也在跟着云和万物互联的时代，在探索中不断学习成长。
万物互联正当时，消费者端想要获得更优的体验，体会到真正的智能带给生活方式彻底的改变，IoT产品和服务的提供商，下一步的首要任务就是要早日解决数据互联互通与数据融合的挑战，从技术角度和商业考量上，扫清IoT进一步发展的障碍。
（获取演讲和视频资料方式见评论）
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