密歇根州立大學(xué)教授、清華大學(xué)軟件學(xué)院教授劉云浩是中國(guó)最早定義 “物聯(lián)網(wǎng)” 的學(xué)者。近日，他接受了 ACM 官網(wǎng)的專訪，談了他對(duì)未來五年內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)領(lǐng)域研究前景的展望。

劉云浩，密歇根州立大學(xué)講座教授、計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系主任。他還擔(dān)任清華大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授、清華大學(xué)軟件學(xué)院教授。他的研究領(lǐng)域包括物聯(lián)網(wǎng)、普適計(jì)算和定位計(jì)算，傳感網(wǎng) / 射頻識(shí)別（RFID）和分布式系統(tǒng)。

他曾獲得 ACM 主席獎(jiǎng)、ACM MobiCom 最佳論文獎(jiǎng)，中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)、NSF 中國(guó)國(guó)家杰出青年基金、中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)物聯(lián)網(wǎng)青年成就獎(jiǎng)等。

劉云浩著有《位置，定位計(jì)算與可定位性》一書，以及中文教科書《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》。他因?yàn)閷?duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)做出的杰出貢獻(xiàn)被評(píng)為 ACM Fellow。他還擔(dān)任 ACM Transactions on Sensor Networks 期刊主編、ACM 中國(guó)理事會(huì)名譽(yù)主席等職。

近日，ACM 官方對(duì)劉云浩教授進(jìn)行了專訪，劉教授在訪談中談到自己如何對(duì)走上物聯(lián)網(wǎng)研究之路，展望了未來五年物聯(lián)網(wǎng)和傳感器領(lǐng)域可能出現(xiàn)的進(jìn)步，并以 ACM 中國(guó)理事會(huì)主席的身份，提到了 ACM 在中國(guó)面向開發(fā)者和從業(yè)者開展的一系列活動(dòng)。

以下是新智元對(duì)此次訪談內(nèi)容的編譯。

ACM：您是何時(shí)開始對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)感興趣的？

劉云浩：進(jìn)入計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研究生學(xué)習(xí)階段之前，我從事了四年工程師工作，專注于物流和供應(yīng)鏈方向。行業(yè)的工作經(jīng)歷給我增加了網(wǎng)絡(luò)和其他IT方面的經(jīng)驗(yàn)。本世紀(jì)初，我開始攻讀博士學(xué)位時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)革命正在進(jìn)行，我深刻地意識(shí)到互聯(lián)網(wǎng)將在全世界產(chǎn)生巨大的影響。

我特別欣賞互聯(lián)網(wǎng)“自我可擴(kuò)展”這個(gè)設(shè)計(jì)理念。我認(rèn)為我們要（并且最終會(huì)）使互聯(lián)網(wǎng)變得更加聰明，要實(shí)現(xiàn)這樣的想法，不僅要連接機(jī)器，而且要連接人、汽車、衣服甚至其他所有東西，同時(shí)要給互聯(lián)網(wǎng)加上“眼睛”和“耳朵”，讓互聯(lián)網(wǎng)具備感知能力。我開始深入研究物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)和 RFID 相關(guān)技術(shù)，希望能打造一系列深度互聯(lián)、可編程的、智能化新型實(shí)用設(shè)備，打通數(shù)據(jù)的采集瓶頸，提供比以往更多的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與信息。

ACM: 您主持的項(xiàng)目 GreenOrbs 在森林里部署了 1000 多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，會(huì)用來收集一年多的數(shù)據(jù)。在開發(fā) GreenOrbs 的過程中遇到了哪些挑戰(zhàn)？機(jī)遇又在哪里？

劉云浩：該項(xiàng)目開展的動(dòng)機(jī)是人們?cè)谶^去幾十年中為應(yīng)對(duì)全球氣候變化所做的總體努力。環(huán)境研究表明，溫室氣體排放量的增加（其中主要成分是二氧化碳）是全球氣候變化的罪魁禍?zhǔn)?。森林消化陸地生態(tài)系統(tǒng)中的碳儲(chǔ)量，而城市是二氧化碳排放的主要來源。

2007 年，我們啟動(dòng)了 GreenOrbs 項(xiàng)目。首要目標(biāo)是在森林中建立長(zhǎng)期和大規(guī)模的傳感器網(wǎng)絡(luò)，以提供全年的生態(tài)監(jiān)測(cè)，包括收集各種感官數(shù)據(jù)，主要涉及溫度、濕度、照明和二氧化碳的含量，然后與研究人員共享這些數(shù)據(jù)。當(dāng)時(shí)，在野外還沒有超過 200 個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳感網(wǎng)系統(tǒng)，已有的系統(tǒng)一次只能工作幾個(gè)月。因此，我們是第一個(gè)旨在創(chuàng)建擁有數(shù)千個(gè)傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)并能連續(xù)運(yùn)行幾年的系統(tǒng)項(xiàng)目。從 2008 年開始，GreenOrbs 在不同地方經(jīng)歷了多次不同規(guī)模的部署。例如，到 2010 年初，杭州項(xiàng)目中的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模達(dá)到了 330 個(gè)節(jié)點(diǎn)。

我們隨后將網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大到 500 個(gè)節(jié)點(diǎn)，并部署到中國(guó)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)天目山。到 2011 年，我們累計(jì)在森林中部署了超過 2000 個(gè)節(jié)點(diǎn)。我們還使用網(wǎng)絡(luò)提供“林冠郁閉度”（Canopy closure）測(cè)量。林冠郁閉度的定義為由頂葉垂直遮蔽的地面面積占林區(qū)總面積的百分比。它是一種廣泛使用的重要林業(yè)指標(biāo)，但傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)要么準(zhǔn)確性差，要么成本過高。使用類似的方法，GreenOrbs 還可以通過將傳感器部署在三維空間中測(cè)量名為“葉面積指數(shù)”的林業(yè)指標(biāo)。

基于第一階段的基礎(chǔ)，我們開始了 GreenOrbs 項(xiàng)目的第二階段，CitySee。2011 年，我們?cè)诮K無錫部署了 1200 個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)配備了數(shù)十個(gè)傳感器。在接下來的三年當(dāng)中，在中國(guó)國(guó)家自然基金委的資助和工業(yè)界的支持下，我們?cè)?30 多個(gè)城市部署了各種規(guī)模的 CitySee 子系統(tǒng)。CitySee 收集多維數(shù)據(jù)，包括二氧化碳、溫度、濕度、聲音、照明、位置和人員行為等。變化極快的城市環(huán)境以及對(duì)長(zhǎng)期、大規(guī)模、連續(xù)和同步監(jiān)測(cè)的需求給我們帶來了全新的挑戰(zhàn)，因此我們提出和嘗試采用了一系列創(chuàng)新設(shè)計(jì)來應(yīng)對(duì)，如超低功耗協(xié)議、非測(cè)距無線定位、被動(dòng)網(wǎng)絡(luò)診斷和非傳感器感知等等。GreenOrbs 和 CitySee 成為智慧城市研究的早期實(shí)踐嘗試，我們從中學(xué)到了很多，對(duì)于如今的系統(tǒng)設(shè)計(jì)大有裨益。

ACM: 在未來五年內(nèi)，您認(rèn)為傳感器網(wǎng)絡(luò)或物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可能會(huì)有哪些顯著的進(jìn)步？

劉云浩：近幾年，你也許經(jīng)常會(huì)聽到 AI+IOT、邊緣計(jì)算和大數(shù)據(jù)這樣的概念。不久前，ACM 將 2018 年的圖靈獎(jiǎng)授予了三位 AI 開拓者--Yoshua Bengio，Geoffrey Hinton 和 Yann LeCun，以表彰他們對(duì)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所做的貢獻(xiàn)。我覺得很顯然，嵌入AI的物聯(lián)網(wǎng)是最有前景的技術(shù)之一。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)多年來一直在建立一個(gè)全面和深度互聯(lián)的世界。生成大數(shù)據(jù)，處理人們從辦公室到家庭到汽車上的所有事務(wù)。有些人已經(jīng)開始使用“萬物互聯(lián)”（或 IoE ）來代替“物聯(lián)網(wǎng)”這個(gè)詞了。傳統(tǒng)上，數(shù)據(jù)分析在云中進(jìn)行，以集中的方式存儲(chǔ)和挖掘。但是對(duì)于像自動(dòng)駕駛這種特別實(shí)時(shí)的應(yīng)用來說，這個(gè)分析過程不夠快，況且數(shù)據(jù)的集中也引發(fā)人們對(duì)數(shù)據(jù)隱私問題的擔(dān)憂。

相比之下，AI 嵌入式技術(shù)可幫助企業(yè)和個(gè)人直接從物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備獲得有意義的洞察。邊緣系統(tǒng)變得更加智能，AI+物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的強(qiáng)大功能也將使工業(yè)設(shè)備更安全和更個(gè)性化，使家居更智能化和私密化。這標(biāo)志著互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)將從更多地關(guān)注以消費(fèi)者為導(dǎo)向的需求，轉(zhuǎn)向以行業(yè)為導(dǎo)向的需求，并擴(kuò)展到更廣泛的領(lǐng)域。

ACM: 中國(guó)的研究人員和從業(yè)者如何通過參與 ACM 和 ACM 中國(guó)理事會(huì)的活動(dòng)獲益？

劉云浩：自 2009 年ACM中國(guó)理事會(huì)成立以來，在過去的 10 年里，我們?cè)谥袊?guó)建立了 20 多個(gè)城市分會(huì)和 10 多個(gè) ACM 特別興趣小組（SIG）分會(huì)。這些分會(huì)非常活躍。例如，由北京大學(xué)張銘教授主持的 ACM SIGCSE 中國(guó)與 ACM 會(huì)員就計(jì)算機(jī)科學(xué)、軟件工程和人工智能的課程建設(shè)上進(jìn)行合作。ACM 中國(guó)理事會(huì)還支持為 ACM 中國(guó)會(huì)員提供在線學(xué)習(xí)資源和課程。ACM SIG 中國(guó)分會(huì)，例如SIGAI，SIGMOD，SIGCOMM，SIGMOBILE，SIGBIO，SIGMM，SIGSAC，SIGOPS 也為中國(guó)的研究人員和從業(yè)者提供了大量的輔導(dǎo)和研討會(huì)。

連同 20 多個(gè)城市分會(huì)，特別是在南京、合肥、成都、上海、重慶、西安、大連、北京、哈爾濱、太原、天津、濟(jì)南、青島、蘭州等地的支持下 ，自 2017 年以來，ACM 中國(guó)理事會(huì)組織ACM中國(guó)圖靈大會(huì)（ACM TURC）。每年都有 1500 名 ACM 中國(guó)會(huì)員參加。許多 ACM 圖靈獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)叱鱿瘯?huì)議并作主題發(fā)言；在以往的會(huì)議上，Vinton Cerf，Raj Reddy，John Hopcroft，Leslie Valiant 和姚期智都出席了，前 ACM 主席 Alexander Wolf 和 Vicki Hanson 也參加了中國(guó)圖靈大會(huì)并發(fā)言。簡(jiǎn)而言之，作為 ACM 家族的一員，ACM 中國(guó)理事會(huì)為中國(guó)的研究人員和從業(yè)者提供了非常棒的工具和資源，以促進(jìn)其職業(yè)生涯的發(fā)展并豐富其知識(shí)儲(chǔ)備，結(jié)識(shí)更多的科學(xué)同行。