基于物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)下區(qū)塊鏈與人工智能分析

況 璟

（湖北郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，湖北 武漢 420023）

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)學(xué)術(shù)上的定義為“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，其核心體系建立在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上，并逐漸擴(kuò)展和延伸，在日常生產(chǎn)、生活中形成網(wǎng)絡(luò)。不僅如此，物聯(lián)網(wǎng)的用戶已經(jīng)發(fā)展至任何物品之間，從而實(shí)現(xiàn)了“物物相息”?；谖锫?lián)網(wǎng)體系架構(gòu)下，區(qū)塊鏈和人工智能技術(shù)擁有廣泛的應(yīng)用空間，能夠從根本上改善互聯(lián)網(wǎng)的弊端，提升信息的處理效率和安全性。

1 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)概念簡(jiǎn)述

現(xiàn)代學(xué)者研究物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，常常引入“M2M”的概念，即實(shí)現(xiàn)人（Man）與機(jī)器（Machine）、人與人以及機(jī)器與機(jī)器之間的相互交流和信息傳遞。隨著技術(shù)的發(fā)展，“M2M”的框架逐漸擴(kuò)大，不再局限于物聯(lián)網(wǎng)本身，而是為更多技術(shù)的應(yīng)用提供平臺(tái)。物聯(lián)網(wǎng)中的“物”指代構(gòu)成條件，否則不能納入物聯(lián)網(wǎng)范圍，包含數(shù)據(jù)傳輸通路、實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)功能、中央處理器、操作系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)特定功能的應(yīng)用程序、依托于物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議、在世界網(wǎng)絡(luò)中擁有能夠被識(shí)別的唯一編號(hào)。上述7項(xiàng)原則缺一不可。

現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)建立在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、無(wú)線數(shù)據(jù)通信技術(shù)等，構(gòu)成了覆蓋“萬(wàn)事萬(wàn)物”的“大物聯(lián)網(wǎng)”框架。其中，所有物品可以實(shí)現(xiàn)自主交流，無(wú)需人工介入。其本質(zhì)在于運(yùn)用RFID技術(shù)，在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)體系下，實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)識(shí)別與信息的互聯(lián)、共享[1]。

區(qū)塊鏈技術(shù)是一種集分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制以及加密算法于一身的新型應(yīng)用模式，沒(méi)有脫離于計(jì)算機(jī)技術(shù)的框架?；谏漕l識(shí)別技術(shù)，能夠使物品（如區(qū)塊鏈的初始應(yīng)用—比特幣）具備“專屬編號(hào)”，賦予其“開(kāi)口說(shuō)話”的能力，故而不會(huì)出現(xiàn)混淆。

人工智能可以被籠統(tǒng)地理解為通過(guò)程序植入，使電腦具備部分“人腦”的思維能力，從而在更高的效率下，完成一系列既定工作。基于此，區(qū)塊鏈技術(shù)和人工智能技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)下，必將進(jìn)一步改變?nèi)祟?lèi)生活。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)下的區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 區(qū)塊鏈技術(shù)的特性分析

如上文所述，區(qū)塊鏈技術(shù)最早產(chǎn)生并應(yīng)用于比特幣交易體系，通過(guò)在計(jì)算機(jī)底層植入具備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸和共識(shí)機(jī)制等功能的控制程序，能夠極大地提升比特幣交易過(guò)程的安全性。時(shí)至今日，以數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層以及共識(shí)層等6大層面為代表的區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)得到了全面提升，特別是在保護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)中信息安全方面，無(wú)論是鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)還是區(qū)塊結(jié)構(gòu)，不僅能夠從根源上降低信息“被改動(dòng)”或“完全失竊”現(xiàn)象出現(xiàn)的頻率，還能對(duì)新區(qū)塊的產(chǎn)生過(guò)程進(jìn)行不間斷檢測(cè)。在物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)下，區(qū)塊結(jié)構(gòu)被設(shè)置成一種以網(wǎng)絡(luò)形式為主的全新節(jié)點(diǎn)。發(fā)生虛擬貨幣交易時(shí)，一切數(shù)據(jù)均可以被視為程序的“表現(xiàn)結(jié)構(gòu)”。通常情況下，區(qū)塊之間的構(gòu)成結(jié)構(gòu)是相同的，均可以分為頭和軀體兩個(gè)部分，分別負(fù)責(zé)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有信息，以及對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的變動(dòng)（交易）信息進(jìn)行整理。

區(qū)塊鏈的另外兩項(xiàng)核心技術(shù)為非對(duì)稱加密和分布式結(jié)構(gòu)。其中非對(duì)稱加密針對(duì)公鑰、私鑰進(jìn)行加密操作時(shí)，若要找到“突破口”，應(yīng)該使用“頭痛醫(yī)腳”的方式，而并非“直來(lái)直往”的對(duì)稱式加密設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，公鑰的復(fù)雜程度較高，需要經(jīng)過(guò)多層函數(shù)（固定）加密計(jì)算后方可獲得，而私鑰則為隨機(jī)產(chǎn)生，在二者的共同作用下，區(qū)塊鏈信息存儲(chǔ)的安全性極強(qiáng)。在分布式結(jié)構(gòu)下，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)選擇更加多樣化，無(wú)論是當(dāng)前設(shè)備還是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，均可以成為目標(biāo)存儲(chǔ)區(qū)。此外，基于物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)下，任何網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)均具備獨(dú)立的信息處理能力，因此能夠?qū)崿F(xiàn)局部或全局的應(yīng)用運(yùn)算[2]。

2.2 以區(qū)塊鏈為核心的物聯(lián)網(wǎng)安全問(wèn)題應(yīng)對(duì)方式

2.2.1 存在的安全問(wèn)題分析

在物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)下，區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展方向在于全面系統(tǒng)地解決網(wǎng)絡(luò)時(shí)代引發(fā)的安全問(wèn)題，比如令人民群眾深?lèi)和唇^的信息泄露現(xiàn)象。由于智能手機(jī)的普及，各類(lèi)應(yīng)用軟件層出不窮。在注冊(cè)、登陸、使用的過(guò)程中，手機(jī)號(hào)、身份證號(hào)，甚至是身份證照片等均毫無(wú)秘密可言。而背后的運(yùn)營(yíng)商為了降低成本，并沒(méi)有設(shè)置完善的安全管理體系，諸多信息過(guò)于隨便地存儲(chǔ)于常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)中。一些不法分子只需付出少量的金錢(qián)，即可肆意獲取，隨之而來(lái)的短信、電話“轟炸”令人們頭痛不已。

2.2.2 應(yīng)用區(qū)塊鏈為核心的物聯(lián)網(wǎng)解決安全問(wèn)題意義

在區(qū)塊鏈技術(shù)得到廣泛應(yīng)用后，第三方人工直接干預(yù)的機(jī)會(huì)大幅度降低，只需留下少量的監(jiān)管人員，既可以提升數(shù)據(jù)信息的安全性，又能夠減少“中間商賺差價(jià)”的環(huán)節(jié)，從而起到平穩(wěn)物價(jià)的作用。其具體表現(xiàn)為以下3個(gè)方面。

（1）可以極大程度地保障物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)安全?；ヂ?lián)網(wǎng)金融的快速發(fā)展，將區(qū)塊鏈技術(shù)融合在互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，有利于促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)金融行業(yè)的發(fā)展，結(jié)合區(qū)塊鏈的自身應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，將其可以應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)金融產(chǎn)業(yè)鏈中的多個(gè)環(huán)節(jié)。例如，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的貨運(yùn)技術(shù)應(yīng)用中，可以反作用于互聯(lián)網(wǎng)金融的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)金融可以針對(duì)貨運(yùn)過(guò)程中的事故提供金融保險(xiǎn)，并且通過(guò)逐漸完善區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)管理，有利于提升貨運(yùn)金融的工作效率，通過(guò)貨運(yùn)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)金融相結(jié)合，可以將信息進(jìn)行集中化管理，有效地為互聯(lián)網(wǎng)金融交易創(chuàng)造安全的信息環(huán)境，并且在進(jìn)行個(gè)人用戶的閑置資源分享時(shí)，還能進(jìn)一步地提升客戶信息的保密程度[3]。

（2）通過(guò)應(yīng)用區(qū)塊鏈為核心的物聯(lián)網(wǎng)解決安全問(wèn)題，可以維護(hù)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境起到減少中介差價(jià)的問(wèn)題。隨著我國(guó)的通信技術(shù)不斷發(fā)展，快速穩(wěn)定的通信環(huán)境為人們的生活與工作提供了更好的信息交流環(huán)境，隨著5G通信時(shí)代的來(lái)臨，在通信領(lǐng)域融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以增加通信行業(yè)的工作便利性，但其中存在一定的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，需要相關(guān)工作人員進(jìn)一步研究解決，通過(guò)使用區(qū)塊鏈技術(shù)，能有效地解決通信技術(shù)面臨的信息詐騙、使用者信息泄露等問(wèn)題，并且可以通過(guò)減少第三方干預(yù)，逐漸減少中介平臺(tái)，從而保障使用者的各項(xiàng)信息資料的安全性能[4]。

（3）區(qū)塊鏈技術(shù)還可以應(yīng)用在公共服務(wù)安全保障環(huán)節(jié)。例如，在建設(shè)智能醫(yī)療設(shè)備中，使用該項(xiàng)技術(shù)可以制作測(cè)量使用者健康狀態(tài)的手環(huán)，使用者佩戴手環(huán)即可檢測(cè)自身的心率與血壓等數(shù)值，通過(guò)線上云醫(yī)療將其發(fā)送給醫(yī)生，可以提升診治的方便性和及時(shí)性。還可以將其應(yīng)用在公共交通領(lǐng)域，通過(guò)區(qū)域鏈技中的加密技術(shù)，進(jìn)行整體性的交通情況監(jiān)管，在進(jìn)行交通指揮工作時(shí)，能減少出現(xiàn)指揮錯(cuò)誤和大型交通擁堵等情況[5,6]。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)下的人工智能技術(shù)應(yīng)用分析

3.1 基于物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的人工智能技術(shù)特點(diǎn)分析

人工智能并非憑空出現(xiàn)，而是在技術(shù)累積到一定數(shù)量，各類(lèi)功能得到充分整合之后，自然而然地形成。比如與柯潔（世界圍棋冠軍）對(duì)戰(zhàn)的阿爾法狗，即為人工智能的產(chǎn)物。由于圍棋領(lǐng)域排兵布陣的套路有限，故而將之制作成程序并植入控制芯片之后，憑借電子計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)超人類(lèi)大腦的計(jì)算速度，縱使柯潔的水平已經(jīng)達(dá)到人類(lèi)巔峰，依然無(wú)法逃脫步步算計(jì)均陷落彀中的命運(yùn)。在物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)下，人工智能技術(shù)的普遍化應(yīng)用雖然無(wú)法達(dá)到阿爾法狗的水平，但能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)部署、處理數(shù)據(jù)的專家系統(tǒng)是必須存在的。阿爾法狗的這種人工智能技術(shù)即可以看做應(yīng)用專家系統(tǒng)和智能控制相融合的產(chǎn)物，專家系統(tǒng)即存儲(chǔ)了一定的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)部署的智能系統(tǒng)。通過(guò)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與人工智能技術(shù)相結(jié)合，可以對(duì)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的工作數(shù)據(jù)進(jìn)行更加智能化的數(shù)據(jù)處理，通過(guò)智能化的技術(shù)水平提升，可以有效提升智能終端在應(yīng)用中的服務(wù)質(zhì)量和提供個(gè)性化服務(wù)，增強(qiáng)了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)獲取信息和整理信息的能力。另外，在物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行應(yīng)用中離不開(kāi)智能控制，其工作中最主要的環(huán)節(jié)就是控制工作環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能化控制有利于提升物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及應(yīng)用覆蓋范圍，并且通過(guò)智能控制有利于滿足用戶的多樣化需求，提升物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用價(jià)值。在終端設(shè)備完成安裝智能控制后，設(shè)備可以根據(jù)接收到的指令完成相應(yīng)的指令操作，在一些工作強(qiáng)度大以及較為危險(xiǎn)的工作崗位，可以使用智能控制提升工作效率以及工作安全性。而在此基礎(chǔ)上，在廣大用戶的生活與工作中人工智能結(jié)合網(wǎng)絡(luò)智能控制可提供更加人性化、便利化的服務(wù)。隨著服務(wù)質(zhì)量的不斷提升，用戶數(shù)量增長(zhǎng)將會(huì)成為必然趨勢(shì)，屆時(shí)在更多反饋數(shù)據(jù)的支撐下，不僅人工智能技術(shù)，甚至物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)也會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展[7,8]。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)與人工智能技術(shù)的綜合運(yùn)用探討

在阿爾法狗的事例之前，人們對(duì)于人工智能的認(rèn)知水平過(guò)于集中在具備人類(lèi)大腦思維能力方面。但在物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)下，人工智能的應(yīng)用卻并不復(fù)雜。比如智能家居系統(tǒng)中，控制芯片內(nèi)植入的程序相對(duì)簡(jiǎn)單，只需處理好信號(hào)監(jiān)測(cè)、接受、反饋、處理即可。以電熱水壺?zé)^(guò)程為例，物聯(lián)網(wǎng)中存在監(jiān)控溫度系數(shù)的傳感器和控制器，當(dāng)溫度超過(guò)預(yù)設(shè)的臨界值之后，傳感器將會(huì)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，控制器在一定時(shí)間內(nèi)迅速接受，并判斷該信號(hào)的真實(shí)性后，做出對(duì)應(yīng)的處理—切斷電源。在稍顯復(fù)雜的智能語(yǔ)音傳感命令系統(tǒng)中，植入核心控制模塊的功能更加多樣化。首先，在設(shè)置階段，控制系統(tǒng)需要提前錄入主人的聲音，否則容易引發(fā)安全問(wèn)題。其次，系統(tǒng)中的功能性包含語(yǔ)音接收計(jì)算、備忘錄提示、鬧鐘設(shè)置等。最后，在具體應(yīng)用時(shí)，無(wú)需在手機(jī)等智能設(shè)備上操作，直接通過(guò)說(shuō)話的方式發(fā)布命令即可。例如，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以結(jié)合人工智能技術(shù)通過(guò)對(duì)語(yǔ)義的理解，將其應(yīng)用在百度搜索功能中，通過(guò)在音樂(lè)、地圖導(dǎo)航等應(yīng)用，提升了人工智能的服務(wù)質(zhì)量。由此可見(jiàn)，人工智能的構(gòu)造原理本質(zhì)上并不復(fù)雜，在物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)下，必將廣泛應(yīng)用于人類(lèi)生活、工作[9,10]。

4 結(jié) 論

區(qū)塊鏈技術(shù)雖然起源于比特幣底層技術(shù)，但核心是一個(gè)去中心化的數(shù)據(jù)庫(kù)，人工智能是指通過(guò)普通計(jì)算機(jī)程度來(lái)呈現(xiàn)人類(lèi)智慧的技術(shù)。在物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)下，此兩種技術(shù)必將打破現(xiàn)有應(yīng)用范圍，為人類(lèi)生活、工作帶來(lái)更大的便利性。然而，科學(xué)技術(shù)自誕生之日起即具備雙刃劍的屬性，無(wú)論是物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈還是人工智能，在發(fā)展過(guò)程中不能觸碰人倫道德底線，否則好事將會(huì)變?yōu)閴氖隆?/p>