該文為下半文，上半部分可點(diǎn)擊物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)必備的幾點(diǎn)技術(shù)要素（上）閱讀。

　　物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)技術(shù)要素-網(wǎng)絡(luò)

　　在把設(shè)備連接到物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)是不可或缺的。不僅要把設(shè)備連接到物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，還要把設(shè)備連接到其他設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)使用的網(wǎng)絡(luò)答題上分為兩種：一種是把設(shè)備連接到其他設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，另外一種是把設(shè)備連接到物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。

　　1、把設(shè)備連接到其他設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)

　　無(wú)法直接連接到互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備也是存在的。我們通過(guò)把設(shè)備連接到其他設(shè)備，就能通過(guò)其他設(shè)備把這些不能連接到互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)。前面我們介紹的傳感器節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)正是兩個(gè)典型的例子。此外，還有通過(guò)智能手機(jī)把可穿戴設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)發(fā)給物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)這一辦法。

　　藍(lán)牙和ZigBee是兩種具有代表性的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。它們是用無(wú)線連接的，利用的通信協(xié)議也是固定的。這些協(xié)議的特征有采用擅長(zhǎng)近距離通信的無(wú)線連接、低功耗、易于嵌入嵌入式設(shè)備等。

　　要把設(shè)備連接到其他設(shè)備，除了1對(duì)1之外，還可以采用1對(duì)N、N對(duì)N的方式連接。特別是N對(duì)N連接的情況，我們稱這種情況為網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

　　有一種與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)的通信標(biāo)準(zhǔn)，名為ZigBee。通過(guò)采用N對(duì)N的通信方式，設(shè)備可以一邊接管其他的設(shè)備，一邊進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。除此之外它還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是即使有一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障無(wú)法通信，其他設(shè)備也會(huì)代替它來(lái)執(zhí)行通信。

　　2、把設(shè)備連接到服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)

　　把設(shè)備連接到物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，會(huì)用到互聯(lián)網(wǎng)線路。3G和LTE等移動(dòng)線路最為常用。

　　除了現(xiàn)在Web服務(wù)種廣泛使用的HTTP和WebSocket協(xié)議以外，還有一些專為機(jī)器對(duì)機(jī)器通信和物聯(lián)網(wǎng)而產(chǎn)生的輕量級(jí)協(xié)議，如MQTT等。

　　物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)技術(shù)要素-物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)

　　物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)有兩個(gè)作用：一是從設(shè)備接受數(shù)據(jù)以及發(fā)送數(shù)據(jù)給設(shè)備；二是處理和保存數(shù)據(jù)。

　　我們來(lái)具體看一下這兩個(gè)作用。

　　1、數(shù)據(jù)交換

　　通常的Web服務(wù)會(huì)根據(jù)Web瀏覽器發(fā)送的HTTP請(qǐng)求發(fā)送HTML，然后用Web瀏覽器顯示。物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)服務(wù)則不采用Web瀏覽器，而是接受從設(shè)備直接發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)。設(shè)備發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)內(nèi)容包括設(shè)備搭載的傳感器所采集到的信息，以及用戶對(duì)設(shè)備進(jìn)行的操作。設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)服務(wù)的通信方法大致分為兩種：同步傳輸和異步傳輸。

　　在同步傳輸?shù)那闆r下，設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)把數(shù)據(jù)發(fā)送給物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。接下來(lái)直到物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)接收完數(shù)據(jù)之前，不管設(shè)備向物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)發(fā)送多少次數(shù)據(jù)，都算作一次傳輸。反過(guò)來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)在執(zhí)行對(duì)設(shè)備的反饋時(shí)，則是先由設(shè)備向物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)發(fā)送請(qǐng)求消息，然后物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)會(huì)響應(yīng)請(qǐng)求并將信息發(fā)送給設(shè)備。就這種方法而言，直到設(shè)備發(fā)送請(qǐng)求之前，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)都不能把消息發(fā)送給設(shè)備。但是這種方法只適用于不知道設(shè)備IP地址的情況，因?yàn)榫退悴恢涝O(shè)備的IP地址，只要設(shè)備發(fā)送了請(qǐng)求，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)就能把消息發(fā)送給設(shè)備。

　　在異步傳輸中，設(shè)備會(huì)把數(shù)據(jù)發(fā)送給物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，每發(fā)送一次，就算作一次傳輸。此外，從物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)向設(shè)備進(jìn)行傳輸時(shí)，無(wú)需等待設(shè)備發(fā)來(lái)的請(qǐng)求，可以在任意時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行發(fā)送。采用這個(gè)方法能在物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)規(guī)定的任意一個(gè)時(shí)刻發(fā)送消息。但是，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需要預(yù)先知道發(fā)送消息的設(shè)備的IP地址。

　　2、處理和保存數(shù)據(jù)

　　處理和保存數(shù)據(jù)的操作包括把從設(shè)備接受到的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，以及從接收到的數(shù)據(jù)來(lái)判斷如何控制設(shè)備。

　　從設(shè)備接收到的數(shù)據(jù)不只能用計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)單處理的數(shù)值型數(shù)據(jù)，根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容，還包含圖像、語(yǔ)音、自然語(yǔ)言這些很難直接用計(jì)算機(jī)處理、沒(méi)有被結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。我們把這種數(shù)據(jù)叫作非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。處理時(shí)，有時(shí)也會(huì)把那些易于用計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)從非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中提取出來(lái)，例如把表示圖像和語(yǔ)音特征的值提取出來(lái)。這些信息會(huì)被保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

　　設(shè)備按照所提取數(shù)據(jù)的判斷邏輯來(lái)決定反饋的內(nèi)容，例如基于某個(gè)房間的度數(shù)據(jù)來(lái)決定空調(diào)的開關(guān)狀態(tài)和目標(biāo)溫度。這些處理和保存的方法大體上分為兩種：一種是對(duì)保存的數(shù)據(jù)定期進(jìn)行采集和處理的批處理，另一種是將收到的數(shù)據(jù)逐次進(jìn)行處理的流處理。

　　根據(jù)房間的溫度變化來(lái)調(diào)整空調(diào)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，從向空調(diào)發(fā)出指示到溫度發(fā)生變化，這中間會(huì)需要一段時(shí)間。這種情況下就適合采用批處理來(lái)持續(xù)記錄每隔一定時(shí)間的溫度值，并定期執(zhí)行處理。此外，如果希望回到房間之后再打開空調(diào)，那么就適合采用能立即執(zhí)行操作的流處理。

　　物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)技術(shù)要素-數(shù)據(jù)分析

　　前一節(jié)我們以“溫度傳感器和空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)系”為例進(jìn)行了說(shuō)明。那么我們能像這個(gè)例子那樣，輕松實(shí)現(xiàn)根據(jù)房間溫度控制空調(diào)這一目的嗎？

　　要實(shí)現(xiàn)這一目的，需要決定控制空調(diào)開/關(guān)的房間溫度值，也就是決定溫度的閾值。這種情況下，閾值會(huì)根據(jù)使用者目的而有所不同。舉個(gè)例子，把空調(diào)的功耗降到最小所需要的閾值和保持令人體感舒適的溫度所需要的閾值就是兩個(gè)不同的值。此外，為了能準(zhǔn)確判斷房間里有沒(méi)有人，需要從多個(gè)傳感器的值所包含的關(guān)聯(lián)性來(lái)判斷人再或不在房間里。人類很難光憑經(jīng)驗(yàn)去摸索和決定這種值。這就凸顯出了數(shù)據(jù)分析的重要性。

　　數(shù)據(jù)分析的代表性方法有兩種，分別是統(tǒng)計(jì)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)。

　　1、統(tǒng)計(jì)分析

　　統(tǒng)計(jì)分析是用數(shù)學(xué)手法通過(guò)搜集到的大量數(shù)據(jù)來(lái)明確事物的聯(lián)系性的方法。比如為了實(shí)現(xiàn)給空調(diào)節(jié)能的目的，我們調(diào)查了空調(diào)在某個(gè)固定的溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，房間的溫度和空調(diào)的耗電量，并將這些數(shù)據(jù)制成了表格。

　　從這個(gè)關(guān)系中可以推導(dǎo)出在室溫下把空調(diào)溫度設(shè)定在多少才能嘴省電，由此就能決定閥值了。

　　2、機(jī)器學(xué)習(xí)

　　統(tǒng)計(jì)分析基于大量數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，明確當(dāng)前數(shù)據(jù)間形成的關(guān)聯(lián)。機(jī)器學(xué)習(xí)則不僅僅能進(jìn)行分析，還能預(yù)測(cè)今后的發(fā)展?fàn)顩r。

　　機(jī)器學(xué)習(xí)就如它的字面意思一樣，計(jì)算機(jī)會(huì)按照程序決定的算法，機(jī)械性地學(xué)習(xí)所給數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系性。當(dāng)給出未知數(shù)據(jù)時(shí)，也會(huì)輸出與其對(duì)應(yīng)的值。

　　機(jī)器學(xué)習(xí)分為兩個(gè)階段：學(xué)習(xí)階段和識(shí)別階段。在學(xué)習(xí)階段，一個(gè)名為學(xué)習(xí)器的程序會(huì)基于一些訓(xùn)練數(shù)據(jù)，機(jī)械性地掌握這些數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。作為學(xué)習(xí)階段的結(jié)果，計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)的算法輸出參數(shù)，然后以這個(gè)參數(shù)為基礎(chǔ)創(chuàng)建叫作鑒別器（discriminator）的程序。只要把未知的數(shù)據(jù)給這個(gè)鑒別器，就能輸出最合適這個(gè)值的結(jié)果。

　　舉個(gè)例子，假設(shè)我們想使用若干種傳感器來(lái)識(shí)別房間里有沒(méi)有人。這種情況下需要準(zhǔn)備兩種數(shù)據(jù)，即房間里有人時(shí)的傳感器數(shù)據(jù)（正面例子）和房間里沒(méi)人時(shí)的傳感器數(shù)據(jù)（反面例子）。計(jì)算機(jī)通過(guò)把這兩種數(shù)據(jù)分別交給學(xué)習(xí)器，可以獲取制作鑒別器用的參數(shù)。對(duì)于以參數(shù)為基準(zhǔn)制作的鑒別器而言，只要輸入從各個(gè)感測(cè)設(shè)備接收到的數(shù)據(jù)，鑒別器就能輸出結(jié)果，告訴我們現(xiàn)在房間里是否有人。

　　上述內(nèi)容屬于機(jī)器學(xué)習(xí)的示例之一，被稱作分為問(wèn)題。在用于執(zhí)行數(shù)據(jù)分類的機(jī)器學(xué)習(xí)算法中有很多途徑，如用于垃圾郵件過(guò)濾器的貝葉斯過(guò)濾器和用于分類文檔及圖像的支持向量機(jī)（Support Vector Machine，SVM）等。此外，除了分類問(wèn)題以外，機(jī)器學(xué)習(xí)還能解決很多領(lǐng)域的問(wèn)題。