【摘要】在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，“數(shù)據(jù)”成為人類社會(huì)各項(xiàng)活動(dòng)的重要元素。數(shù)據(jù)的創(chuàng)造、傳輸和使用與“互聯(lián)網(wǎng)+”密切相關(guān)。目前，IPv4互聯(lián)網(wǎng)開始向下一代IPv6互聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)步演進(jìn)。IPv6的地址空間近乎無窮，可接入世間任何物體，構(gòu)成“物聯(lián)網(wǎng)”。包括光傳感器在內(nèi)的各種傳感器和智能終端已實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集、接入、傳送、分析處理以及數(shù)據(jù)的應(yīng)用，這些功能構(gòu)成了“互聯(lián)網(wǎng)+”的重要基礎(chǔ)。本文將重點(diǎn)論述下一代互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)與“光聯(lián)萬物”以及“光聯(lián)萬物”與“光谷夢(mèng)”的相關(guān)情況，闡述物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生以及最新概況、發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略意義與現(xiàn)實(shí)難題，以及物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于國家和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn)作用。
【關(guān)鍵詞】“互聯(lián)網(wǎng)+” 物聯(lián)網(wǎng) 光纖傳感 “光聯(lián)萬物”
【中圖分類號(hào)】TN913.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2016.17.004
2009年，諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)第一次把諾貝爾獎(jiǎng)授予一位技術(shù)專家——華裔美國學(xué)者高錕博士，以表彰其“將光纖傳輸用于光纖通信方面所取得的突破性成就”①。光纖傳輸助推人類進(jìn)入信息社會(huì)，并促進(jìn)形成巨大的全球性光纖通信產(chǎn)業(yè)②，為當(dāng)今“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代奠定了極為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。光纖不但能夠用于信息的傳輸，而且能夠用于信息的感知，這就是光纖技術(shù)的另一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域——光纖傳感③。光纖傳感與光纖通信方面的技術(shù)研究幾乎同步開始，但前者實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的步伐卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于后者。直到進(jìn)入21世紀(jì)，光纖傳感的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用才逐年發(fā)力，并在新世紀(jì)第二個(gè)十年的中期開始爆發(fā)性增長，這得益于“物聯(lián)網(wǎng)”這一戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)在中國乃至全球的興起以及物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用在各行各業(yè)的蓬勃發(fā)展。
物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱為“Internet of Things”，即“物體的聯(lián)網(wǎng)”。“物聯(lián)網(wǎng)”的出現(xiàn)表明，過去為人類所專有的互聯(lián)網(wǎng)，現(xiàn)在則要成為世間萬物互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)了。杰里米·里夫金在《第三次工業(yè)革命》中這樣描述了物聯(lián)網(wǎng)的未來場(chǎng)景：“所有東西都將互聯(lián)網(wǎng)化，超級(jí)物聯(lián)網(wǎng)將成為人類外腦，全球形成一個(gè)大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，傳感器將全人類聯(lián)系在了一起。”④很顯然，傳感器是物聯(lián)網(wǎng)賴以存在的核心基礎(chǔ)，而光纖傳感器是眾多傳感器中最具活力的一類，在物聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用中具有舉足輕重的作用。
下一代互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)
李克強(qiáng)總理在2015年的政府工作報(bào)告中提出：“制定‘互聯(lián)網(wǎng)+’行動(dòng)計(jì)劃，推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等與現(xiàn)代制造業(yè)結(jié)合，促進(jìn)電子商務(wù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)金融健康發(fā)展，引導(dǎo)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)拓展國際市場(chǎng)。”⑤正因如此，2015年被稱為“互聯(lián)網(wǎng)+”的元年。
互聯(lián)網(wǎng)對(duì)世界政治、經(jīng)濟(jì)、文化、科技、軍事、社會(huì)生活和國家安全等方面產(chǎn)生了重大影響，是現(xiàn)代社會(huì)重要的信息基礎(chǔ)設(shè)施之一，也是衡量一個(gè)國家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志之一。但是，互聯(lián)網(wǎng)資源并不是取之不盡用之不竭的，例如現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的IPv4地址就面臨著嚴(yán)重短缺問題。2011年2月3日，國際互聯(lián)網(wǎng)名稱和編號(hào)分配機(jī)構(gòu)（ICANN）發(fā)布消息稱：“最后一批IPv4地址分配完畢，IPv4地址總庫已經(jīng)枯竭。”⑥這意味著，從2011年開始，全球都將面臨由于IPv4地址短缺造成的發(fā)展受限問題，同時(shí)這也促使各國將下一代IPv6互聯(lián)網(wǎng)的研究、發(fā)展和應(yīng)用提上日程。
相對(duì)于目前的IPv4互聯(lián)網(wǎng)來說，基于IPv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)擁有更先進(jìn)的基礎(chǔ)設(shè)施，是更加安全、可信、可控、可管、節(jié)能的網(wǎng)絡(luò)。最重要的是，它擁有足夠豐富的網(wǎng)絡(luò)地址資源。IPv4互聯(lián)網(wǎng)大約有43億個(gè)地址，而下一代IPv6互聯(lián)網(wǎng)擁有的地址是現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的1029倍，這就好比在地球表面鋪上一層沙子，每一顆沙子都可以擁有一個(gè)IP地址。在此基礎(chǔ)上，我們能夠更加智能地實(shí)現(xiàn)人與人、物與人、物與物的互聯(lián)。
“互聯(lián)網(wǎng)+”信息基礎(chǔ)設(shè)施可以概括為“云、網(wǎng)、端”三部分。“云”是指云計(jì)算以及大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。“網(wǎng)”不僅包括原有的“互聯(lián)網(wǎng)”，還拓展到“物聯(lián)網(wǎng)”領(lǐng)域。“端”則是指用戶直接接觸的個(gè)人電腦、移動(dòng)設(shè)備、可穿戴設(shè)備、傳感器，乃至以軟件形式存在的各類應(yīng)用。“互聯(lián)網(wǎng)+”的核心是“數(shù)據(jù)”。人類社會(huì)的各項(xiàng)活動(dòng)與數(shù)據(jù)的創(chuàng)造、傳輸和使用直接相關(guān)。數(shù)據(jù)是“互聯(lián)網(wǎng)+”的基礎(chǔ)，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)分析處理及數(shù)據(jù)應(yīng)用，而這正是“物聯(lián)網(wǎng)”的基本特征。尤其是下一代互聯(lián)網(wǎng)的IP地址近乎無窮，可接入世界任何物體，構(gòu)成“物聯(lián)網(wǎng)”。
物聯(lián)網(wǎng)是一種物際之間的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是我國重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，與正在快速發(fā)展的下一代互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、信息消費(fèi)等產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)密切相關(guān)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、醫(yī)療、通信、電力、物流、公共安全、城市管理等領(lǐng)域具有十分廣闊的需求。物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后的又一次技術(shù)革命浪潮。目前，我國在一些物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的研究已從無到有、從小到大，并在芯片、通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理等領(lǐng)域取得了一系列創(chuàng)新成果，形成了一定產(chǎn)業(yè)規(guī)模，已初步形成環(huán)渤海、長三角、珠三角以及中西部地區(qū)這四大區(qū)域集聚發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)空間格局。“賽迪顧問”發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2011年國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模為2600億元人民幣，2012年為3600億元人民幣，2013年為4800億元人民幣。在國家政策的大力扶持以及新應(yīng)用的推廣帶動(dòng)下，未來三年國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)保持快速增長態(tài)勢(shì)。預(yù)計(jì)到2016年底，國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過10000億元人民幣，未來三年物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的年均復(fù)合增長率可達(dá)34.5%，高于國際水平⑦。
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是一個(gè)潛力巨大、關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、具有重大意義的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。隨著我國各級(jí)政府的強(qiáng)力推進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將迎來快速發(fā)展期。但是，也要清醒地看到，我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)既面臨很好的發(fā)展機(jī)遇，也面臨著較為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。主要體現(xiàn)在：第一，我國物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)普遍規(guī)模較小，缺乏龍頭企業(yè)帶動(dòng)行業(yè)發(fā)展；第二，物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)融資困難，制約了新技術(shù)研究、新產(chǎn)品開發(fā)和新業(yè)務(wù)推廣；第三，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)商業(yè)模式不清晰，用戶需求不明確，呈現(xiàn)碎片化；第四，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的上下游資源分散，亟待整合；第五，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用推進(jìn)不足，需要政府加強(qiáng)引導(dǎo)；第六，亟待制定物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。
物聯(lián)網(wǎng)與“光聯(lián)萬物”
在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，大數(shù)據(jù)成為重要的生產(chǎn)要素，而大數(shù)據(jù)的來源正是物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)將構(gòu)建虛擬世界與實(shí)體世界深度融合的全新體系，推動(dòng)人類社會(huì)全面進(jìn)入“萬物互聯(lián)”的時(shí)代。無處不在的“光”，可以被用于物聯(lián)網(wǎng)的感知、接入、傳輸、交換與互連。光電子技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新聯(lián)動(dòng)、協(xié)同發(fā)展，通過光感知、光接入、光傳輸、光互連、光顯示、光傳能等手段，實(shí)現(xiàn)“光聯(lián)萬物”，構(gòu)成未來智慧世界的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。
“光聯(lián)萬物”是指以光來感知數(shù)據(jù)、接入數(shù)據(jù)、傳送數(shù)據(jù)而形成的“光聯(lián)網(wǎng)”，是“物聯(lián)網(wǎng)”的形態(tài)之一，其具體內(nèi)涵體現(xiàn)在“光感知”、“光互連”、“光應(yīng)用”三個(gè)方面。光感知，即光電協(xié)同、感知萬物，主要包括光纖傳感、光譜傳感、光波導(dǎo)傳感、光干涉?zhèn)鞲?、光觸覺傳感、光嗅覺傳感、光視覺傳感等；光互聯(lián)，即光電融合、互聯(lián)萬物，主要包括光纖光纜、光器件模塊、光電集成、光接入系統(tǒng)、光電儀器、光網(wǎng)絡(luò)、光與無線融合通信等。光應(yīng)用，即光電應(yīng)用、智慧萬物，主要包括光聯(lián)家庭、光聯(lián)社區(qū)、光聯(lián)制造等“光聯(lián)萬物”各行各業(yè)的具體應(yīng)用。
為實(shí)現(xiàn)“光聯(lián)萬物”而購建的“光聯(lián)網(wǎng)”，將包括光感知、光接入、光傳送和光應(yīng)用這四個(gè)層面。其中，光感知既可以直接利用各種光學(xué)傳感器來感知數(shù)據(jù)，也可以利用普通傳感器結(jié)合光纖傳輸來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)感知。光接入既包括高速大容量的光纖接入（光纖到戶），也包括面向4G/5G移動(dòng)通信的光與無線融合接入。光傳送依托由骨干和城域光網(wǎng)支撐的下一代互聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的傳輸與互聯(lián)。光應(yīng)用指的是在數(shù)據(jù)感知與接入傳送的基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建各種業(yè)務(wù)服務(wù)平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的各類應(yīng)用服務(wù)。
“光聯(lián)萬物”涵蓋的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域十分廣泛，包括工業(yè)應(yīng)用、工程應(yīng)用、民用及國防應(yīng)用等。舉例來說，利用光纖傳感器，人們已經(jīng)在航空領(lǐng)域開發(fā)出能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)飛機(jī)和船體結(jié)構(gòu)損傷的“光纖智能蒙皮”，在交通領(lǐng)域開發(fā)出能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)橋梁和隧道安全的“光纖橋隧健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，在災(zāi)害防御領(lǐng)域開發(fā)出能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)滑坡、覆冰、潰堤潰壩等災(zāi)害事故的光纖傳感系統(tǒng)，在民用安全防務(wù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了光纖大樓安防、光纖門窗安防和光纖周界安防，在城市管理領(lǐng)域建立起城市管網(wǎng)光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。隨著“光聯(lián)萬物”技術(shù)的推進(jìn)，“光”將進(jìn)入每一個(gè)家庭，越來越貼近百姓生活。據(jù)估計(jì)，“光聯(lián)萬物”全產(chǎn)業(yè)鏈的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到30000億元人民幣，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
圖1 “光聯(lián)網(wǎng)”的體系架構(gòu)
“光聯(lián)萬物”與“光谷夢(mèng)”
2001年，武漢東湖新技術(shù)開發(fā)區(qū)被原國家計(jì)委和科技部批準(zhǔn)為國家光電子產(chǎn)業(yè)基地，即“武漢·中國光谷”⑧。經(jīng)過15年的建設(shè)發(fā)展，“武漢·中國光谷”從初期的數(shù)十億產(chǎn)值規(guī)模到2015年一舉邁入“萬億俱樂部”⑨，建設(shè)成效極為顯著，這里已經(jīng)成為武漢乃至全中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一張靚麗名片。 2009年，“武漢·中國光谷”被國務(wù)院批準(zhǔn)為國家自主創(chuàng)新示范區(qū)，是全國114家高新技術(shù)開發(fā)區(qū)中特批的三個(gè)國家自主創(chuàng)新示范區(qū)之一，建設(shè)面積規(guī)劃達(dá)到518平方公里，形成了光電子信息產(chǎn)業(yè)、生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)、節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)、高端裝備制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)等產(chǎn)業(yè)布局，建成了國內(nèi)最大的光纖光纜、光電器件生產(chǎn)基地，同時(shí)也是國內(nèi)最大的光通信技術(shù)研發(fā)基地以及最大的激光產(chǎn)業(yè)基地。“武漢·中國光谷”光纖光纜的生產(chǎn)規(guī)模居全球第二，國內(nèi)市場(chǎng)占有率為50%，國際市場(chǎng)占有率為12%；光電器件、激光產(chǎn)品的國內(nèi)市場(chǎng)占有率為40%，在全球產(chǎn)業(yè)分工中占有一席之地。
2013年，習(xí)近平總書記考察“武漢·中國光谷”時(shí)，對(duì)光谷的建設(shè)工作給予了四個(gè)方面的肯定：一是光谷科技成果轉(zhuǎn)化效果明顯；二是光谷圍繞改革做了不少文章；三是光谷與大學(xué)結(jié)合緊密，光谷的研究機(jī)構(gòu)多，科技人才多，有自主創(chuàng)新成果，科技成果轉(zhuǎn)化較好，光谷的大學(xué)產(chǎn)業(yè)化做得不錯(cuò)；四是光谷的產(chǎn)業(yè)特色明顯，尤其在光電子產(chǎn)業(yè)方面特色鮮明。
在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，“武漢·中國光谷”的光電子信息產(chǎn)業(yè)面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。以“光聯(lián)萬物”為標(biāo)志的“互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)”將成為具有光谷特色的升級(jí)版光電子信息產(chǎn)業(yè)的重要支柱，通過發(fā)揮光谷“光”的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的“物聯(lián)”特色，可以實(shí)現(xiàn)“光聯(lián)萬物、創(chuàng)造未來”。“光聯(lián)萬物”將成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的前沿?zé)衢T產(chǎn)業(yè)方向，并正在快速從技術(shù)開發(fā)走向規(guī)?；瘧?yīng)用，具有廣闊的產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景。
長期以來，“光”在信息技術(shù)領(lǐng)域一直處于配角地位。以傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)為例，“光”僅僅起到通過光纖通信網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的作用。而在“光聯(lián)萬物”中，光的功能一直延伸到數(shù)據(jù)感知層面，即可實(shí)現(xiàn)“光到萬物”⑩（OTTT: Optics to the things）。數(shù)據(jù)的感知、接入和傳送等過程均有光的參與，由此，光電信息產(chǎn)業(yè)真正發(fā)揮出了其特色主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)。
此外，“光聯(lián)萬物”在全球范圍內(nèi)也具有重要的創(chuàng)新意義。目前，國外知名大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)都已部署了光感知、光接入、光傳送、光應(yīng)用技術(shù)等方面的研發(fā)。“光聯(lián)萬物”這一概念的提出標(biāo)志著光谷已經(jīng)站到了國際創(chuàng)新技術(shù)研究的制高點(diǎn)，這對(duì)于促進(jìn)東湖國家高新區(qū)新一代光電信息產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代具有十分重大的意義。
目前，“光聯(lián)萬物”已經(jīng)被列入武漢東湖高新區(qū)全面建成有全球影響力的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心的“光谷夢(mèng)”?重點(diǎn)實(shí)施的五大專項(xiàng)計(jì)劃之一。武漢市委常委、武漢東湖高新區(qū)管委會(huì)書記胡立山提出了實(shí)現(xiàn)“光谷夢(mèng)”的“三步走”戰(zhàn)略，即：到2020年，建成全球有一定影響力的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心，建成世界一流高科技園區(qū)——享譽(yù)世界的“光谷”；到2030年，建設(shè)成為全國高端創(chuàng)新要素集聚中心，成為知識(shí)創(chuàng)新的策源地、技術(shù)創(chuàng)新的樞紐地、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的圓夢(mèng)地，在光電子信息、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域形成2~3個(gè)擁有技術(shù)主導(dǎo)權(quán)的產(chǎn)業(yè)集群，成為全球有影響力的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心；到2049年，走出一條具有光谷特色的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展道路，打造創(chuàng)新要素自由流動(dòng)、特色產(chǎn)業(yè)高端發(fā)展、園區(qū)服務(wù)優(yōu)質(zhì)高效的生態(tài)科技新城，全面建成有全球影響力的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心。武漢東湖高新區(qū)發(fā)布的《“光聯(lián)萬物”行動(dòng)方案》提出實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+光電子”戰(zhàn)略，以光為紐帶，推動(dòng)光電子技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新聯(lián)動(dòng)、協(xié)同發(fā)展。通過發(fā)展光感知、光互聯(lián)、光計(jì)算、光顯示、光能源等關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)，打造萬億規(guī)模企業(yè)集群。
在2015年舉行的武漢國際光電子博覽會(huì)上，“光聯(lián)萬物”這一重要戰(zhàn)略舉措得到了趙梓森、姜德生、丁文華等院士的高度認(rèn)同，他們認(rèn)為其既體現(xiàn)了“光電”特色，又突顯了“物聯(lián)”內(nèi)涵，必將成為武漢光谷“互聯(lián)網(wǎng)+光電子”產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一面旗幟，將對(duì)高新區(qū)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和工業(yè)倍增產(chǎn)生巨大促進(jìn)作用。院士及專家們還建議，高新區(qū)要高度重視傳感器等核心器件，鼓勵(lì)需求牽引創(chuàng)新研發(fā)，加大政府支持力度，將“光聯(lián)萬物”打造成國內(nèi)外知名品牌?。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，經(jīng)過15年的建設(shè)，在“武漢·中國光谷”已經(jīng)誕生了一批在下一代互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、光通信與網(wǎng)絡(luò)、光線傳感網(wǎng)、光制造、光器件、軟件等領(lǐng)域能夠參與國際競(jìng)爭(zhēng)的互聯(lián)網(wǎng)與光電子企業(yè)，光谷的光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)走在世界前列，武漢尤其是東湖國家高新區(qū)已具備推動(dòng)“光聯(lián)萬物”戰(zhàn)略率先實(shí)現(xiàn)和落地生根的基礎(chǔ)條件。
在創(chuàng)新研發(fā)與產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)方面，“武漢·中國光谷”的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟已有80余家會(huì)員單位，高新區(qū)從事物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的企業(yè)多達(dá)1000余家，已經(jīng)形成了一部分有特色的“光聯(lián)萬物”創(chuàng)新技術(shù)和創(chuàng)新產(chǎn)品，如物聯(lián)網(wǎng)核心芯片、光纖陀螺使用的特種光纖、光纖光柵工程應(yīng)用傳感系統(tǒng)、光纖智能皮膚、家庭安全防務(wù)系統(tǒng)、高速光互連模塊、RJ45光互連線纜、智能電力接線夾溫度監(jiān)測(cè)以及光谷云接入與云服務(wù)平臺(tái)等，這些新技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)形成了較大的產(chǎn)值規(guī)模，為“光聯(lián)萬物”計(jì)劃的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
在創(chuàng)新平臺(tái)方面，武漢東湖國家高新區(qū)目前已擁有下一代互聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)國家工程實(shí)驗(yàn)室、光纖傳感技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室、光纖通信與網(wǎng)絡(luò)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、特種光纖光纜國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等國家級(jí)研發(fā)平臺(tái)，涵蓋“光聯(lián)萬物”的感知、接入、傳送、應(yīng)用各個(gè)層面。2012年10月，科技部批準(zhǔn)組建“湖北東湖國家綠色光電國際創(chuàng)新園”，并要求：“按照政府引導(dǎo)、企業(yè)主導(dǎo)、市場(chǎng)運(yùn)作的運(yùn)行機(jī)制，培育壯大產(chǎn)業(yè)集群，通過國家綠色光電國際創(chuàng)新園區(qū)的建設(shè)與發(fā)展，積極開展國際科技合作，打造激光、光伏、光聯(lián)網(wǎng)三大產(chǎn)業(yè)聚集化發(fā)展的國際創(chuàng)新園。”其中，光聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)基地將著力打造面向綠色信息的光聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新園?，為“光聯(lián)萬物”的順利實(shí)施提供產(chǎn)學(xué)研用一體化的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)合作平臺(tái)。
在國際合作協(xié)同創(chuàng)新方面，以專業(yè)化合理分工為基礎(chǔ)，以東湖開發(fā)區(qū)《“光聯(lián)萬物”行動(dòng)方案》的實(shí)施啟動(dòng)為契機(jī)，依靠國家和省市政府引導(dǎo)資金及政策，實(shí)現(xiàn)多樣化、多層次的自主研發(fā)與開放合作創(chuàng)新相結(jié)合，建立產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，成為具有國內(nèi)領(lǐng)先水平和國際先進(jìn)水平的行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系。
按照規(guī)劃，到2020年，東湖國家高新區(qū)將基本形成較為完善的“光聯(lián)萬物”產(chǎn)業(yè)生態(tài)，在光感知、光通信、激光、地球空間信息等特色優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域?qū)?huì)誕生一批世界領(lǐng)先的重大技術(shù)創(chuàng)新成果，形成一批改變世界的原創(chuàng)性新興產(chǎn)業(yè)和新興業(yè)態(tài)，帶動(dòng)區(qū)域企業(yè)實(shí)現(xiàn)總收入30000億元，為“光谷夢(mèng)”的實(shí)現(xiàn)做出重要貢獻(xiàn)。 圖2 “光聯(lián)萬物”的應(yīng)用領(lǐng)域
“光聯(lián)萬物”創(chuàng)造未來
“光聯(lián)萬物”是前所未有的一次跨界創(chuàng)新，涵蓋了光材料、光傳感、光網(wǎng)絡(luò)、光通信、光應(yīng)用等一系列國內(nèi)領(lǐng)先的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。未來，人們的生活將因“一束光”而產(chǎn)生無限可能。
“光聯(lián)萬物”產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要重點(diǎn)解決項(xiàng)目規(guī)劃、資金投入、認(rèn)知體驗(yàn)、創(chuàng)新合作以及推廣應(yīng)用等問題。首先，要做好頂層設(shè)計(jì)，制定《“光聯(lián)萬物”行動(dòng)計(jì)劃》的具體實(shí)施方案。其次，采用政府、企業(yè)、風(fēng)投三位一體的模式，籌措“光聯(lián)萬物”創(chuàng)投基金，支持“光聯(lián)萬物”大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新。第三，應(yīng)建設(shè)“光聯(lián)萬物”成果展示和體驗(yàn)平臺(tái)，支持國內(nèi)外企業(yè)展示最新技術(shù)與產(chǎn)品。第四，通過國際合作打造全球領(lǐng)先的“光聯(lián)萬物”人才平臺(tái)、項(xiàng)目平臺(tái)、測(cè)試平臺(tái)和創(chuàng)新平臺(tái)。第五，在市政、安全、家居、制造、社區(qū)、健康以及傳感器和創(chuàng)新合作等方面支持“光聯(lián)萬物”應(yīng)用示范工程，例如：（1）光聯(lián)家庭。綜合運(yùn)用光視覺、光觸覺、光聽覺等傳感產(chǎn)品，開展智能家居、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育等示范應(yīng)用。（2）光聯(lián)工廠。綜合應(yīng)用光制造技術(shù)、光計(jì)數(shù)技術(shù)、光電融合精密位置傳感技術(shù)，提高生產(chǎn)線、專用設(shè)備的精度和智能化控制，利用光纖傳感溫感、煙感安全監(jiān)測(cè)及示范應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工廠作業(yè)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警。（3）光聯(lián)樓宇。綜合運(yùn)用圖像感知、視頻感知等優(yōu)勢(shì)，開展光纖振動(dòng)傳感防入侵、光線聲波傳感防盜等監(jiān)測(cè)及示范應(yīng)用，通過攝像頭、紅外探測(cè)器、光線傳感器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)異常事件自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和智能預(yù)警功能。（4）光聯(lián)社區(qū)。通過安裝感知設(shè)備、傳輸設(shè)備等，采集社區(qū)人、地、物等信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)社區(qū)內(nèi)部治安、街道基礎(chǔ)設(shè)施、街道交通等實(shí)施精細(xì)化、空間可視化管理，建立社區(qū)服務(wù)平臺(tái)，圍繞民生、商務(wù)、社區(qū)管理等提供智能服務(wù)。（5）光聯(lián)健康。結(jié)合光纖呼吸/脈搏監(jiān)測(cè)、光纖睡眠質(zhì)量檢測(cè)、光纖內(nèi)窺探測(cè)儀等儀器設(shè)備，構(gòu)建遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)，支持可穿戴設(shè)備、“互聯(lián)網(wǎng)+”醫(yī)療診治設(shè)備等技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用示范。
結(jié)語
在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，與正在快速發(fā)展的下一代互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、信息消費(fèi)等產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)密切相關(guān)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、醫(yī)療、通信、電力、物流、公共安全、城市管理等領(lǐng)域具有十分廣闊的需求。作為推進(jìn)國家光電子信息產(chǎn)業(yè)基地轉(zhuǎn)型升級(jí)以及實(shí)現(xiàn)“光谷夢(mèng)”的重要舉措，“武漢·中國光谷”推出了“光聯(lián)萬物”的宏偉藍(lán)圖。“光聯(lián)萬物”是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，是一個(gè)非常具有發(fā)展?jié)摿Φ膽?zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)方向。“光聯(lián)萬物”戰(zhàn)略的實(shí)施將促進(jìn)光電子和物聯(lián)網(wǎng)的深度融合，在信息技術(shù)、健康安全、智慧家庭、智能制造等領(lǐng)域催生一批原創(chuàng)性新興企業(yè)集群。這將是構(gòu)成未來智慧世界的基礎(chǔ)，也是全球發(fā)展的新趨勢(shì)。屆時(shí)，虛擬世界與實(shí)體世界深度融合，人類社會(huì)將全面進(jìn)入物與物、物與人、人與人的萬物互聯(lián)時(shí)代。
“光聯(lián)萬物”將會(huì)成為“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代光電子信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的一面旗幟，其發(fā)展同時(shí)面臨著機(jī)遇和挑戰(zhàn)，需要群策群力，產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新，才能取得重要技術(shù)突破，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)全方位開創(chuàng)“光聯(lián)萬物”產(chǎn)業(yè)及其應(yīng)用的新格局。
【注釋】
【1】陳亮光：《值得回憶的往年軼事——高錕博士獲頒諾貝爾獎(jiǎng)》，北京：紀(jì)念光纖發(fā)明50周年大會(huì)，2016年。
【2】劉德明：《基于波分多址技術(shù)的千兆以太無源光網(wǎng)絡(luò)》，深圳：中國工程院/中國科學(xué)院技術(shù)科學(xué)論壇，2003年；劉德明：《基于光與無線融合的射頻無源光網(wǎng)絡(luò)》，《中興通訊技術(shù)》，2012年第5期。
【3】劉德明：《互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展及應(yīng)用》，深圳：互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)技術(shù)創(chuàng)新論壇，2015年；劉德明：《Research Progress in the Key Device and Technology for Fiber Optic Sensor Network》，PHOTONIC SENSORS，2016年。
【4】［美］杰里米·里夫金：《第三次工業(yè)革命》，北京：中信出版社，2012年。
【5】李克強(qiáng)：《政府工作報(bào)告》，《人民日?qǐng)?bào)》，2015年3月17日，第1版。
【6】王秀玉：《值得載入歷史新聞最后一批IPv4地址沒了》，光明網(wǎng)，2011年2月4日。
【7】賽迪顧問：《中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告》，2015年。
【8】百度百科：《“武漢·中國光谷”的發(fā)展歷程》，2016年。
【9】張珊妮：《光谷企業(yè)總收入跨越萬億元》，《湖北日?qǐng)?bào)》，2016年1月19日，第1版。
【10】劉德明：《From “FTTH”to “FTTS”》，中美光纖傳感技術(shù)研究、發(fā)展與應(yīng)用研討會(huì)，2009年。
【11】張珊妮：《武漢東湖高新區(qū)亮出“光谷夢(mèng)”：建設(shè)全球有影響力創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心》，中國新聞網(wǎng)，2015年9月14日。
【12】洪兵：《院士專家熱議“光聯(lián)萬物”行動(dòng)方案 獻(xiàn)策中國光谷二次騰飛》，人民網(wǎng)，2015年11月12日。
【13】張珊妮：《打造有光谷特色的升級(jí)版物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)》，《湖北日?qǐng)?bào)》，2015年11月12日。
Optics Links Everything: The Future "Internet+" World
Liu Deming
Abstract: In the "Internet+" age, data becomes the important element of various activities of human society. The creation, transmission, and use of data are closely related to the "Internet+" scheme. Along with the steady evolution of Internet from the past IPv4 to the next-generation IPv6, the IP address resources would be almost infinite, and almost everything could be accessed through the Internet, which results in a new network—the Internet of Things (IOT). Various sensors, such as optical sensors, and intelligent terminals, have helped to realize the collection, access, transmission, analytical processing, and application of data, which constitutes the important basis of the "Internet+". This paper focuses on introducing the relevant information of the next-generation Internet and the Internet of Things, the Internet of Things and the "optics-link-everything", and the "optics-link-everything" and the "optics valley dream", and explains the origin and the new development of IOT, the strategic significance and the practical problems of IOT, as well as the catalytic role of IOT in promoting national and regional economic development.
Keywords: "Internet +", Internet of Things, Optical Fiber Sensors, Optics-Link-Everything
【作者簡(jiǎn)介】劉德明，華中科技大學(xué)光學(xué)與電子信息學(xué)院教授、博導(dǎo)，下一代互聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)國家工程實(shí)驗(yàn)室主任，中國下一代互聯(lián)網(wǎng)專家委員會(huì)專家，中國光學(xué)工程學(xué)會(huì)光通信與信息網(wǎng)絡(luò)專家委員會(huì)主任。研究方向?yàn)楣馔ㄐ排c光網(wǎng)絡(luò)、光纖傳感器件與網(wǎng)絡(luò)、光電子技術(shù)、下一代互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。主要著作有《光纖光學(xué)（第三版）》《光通信信號(hào)處理》《光纖技術(shù)及其應(yīng)用》等。
