微电子技术的微型化使得计算、通信和信息技术融入日常物品成为可能。人工智能 (AI)、大数据、机器人、云计算和物联网等颠覆性技术正日益影响着我们的日常生活。新冠疫情期间,数百万人被迫进行虚拟互动,这加速了这种渗透。事实上,我们的自然环境周围有一组数字层,使我们能够在增强现实(称为元宇宙)中试验虚拟实体和对象 [ 1 – 3 ]。物联网是当前社会数字化转型中最重要的技术参与者之一。物联网是指数十亿个网络物理实体的互连,这些实体可以是真实的、虚拟的,也可以使用混合软件/硬件结构。得益于机器对机器通信协议,这些信息物理实体能够相互通信,有时甚至不需要人工干预。此外,预计到 2025 年,物联网技术将对全球经济产生 11.1 万亿美元的潜在影响,相当于世界国内生产总值的 10% 以上。截至 2023 年,联网设备数量约为 300 亿台,预计到 2030 年将增至 3500 亿台 [4]。电磁频谱的广泛利用是物联网繁荣的主要成果之一。尽管最新的 5G 和 6G 移动网络包含了毫米波长 (mm-Wave) 等新频段,但数据流量仍在继续增长 [5-10]。通过根据从电磁环境中感测到的信息动态修改收发器规格,所谓的 CR [11] 可使通信系统更好地利用频谱。
本世纪最大的挑战之一是减少或消除全球温室气体排放,主要方法是将全球能源系统从碳基燃料转向低碳或零碳系统。这将是一项艰巨的任务,然而,全球能源供应脱碳的范围、难度和复杂性却被广泛且反复地低估。例如,尽管脱碳过程已经进行了二十多年,但世界对化石碳的依赖每年都在增加,而不是减少。目前,无法确定无碳能源供应的最终构成:多少发电份额将来自风能、太阳能和核裂变?有多少汽车将使用燃料电池或绿色氨而不是电池?这项全球行动的最终成本无法准确估计,但总计将达到数百万亿美元,这意味着在未来几十年里,每年都需要花费全球经济产值的很大一部分(现在约为 100 万亿美元)来实现这一目标。虽然成本本身就令人望而生畏,但近年来人们迟迟才开始关注另一项根本挑战:数十年的能源转型需要巨大的物质需求。这些需求包括用风力涡轮机、光伏电池或核反应堆等非碳转换技术取代超过 4 TW 的化石燃料发电能力(目前集中在大型中央发电站);用电池或非化石燃料取代道路上的 14 亿台内燃机(汽油和柴油);找到无需 10 亿吨煤焦炭的铁矿石冶炼新方法;用热泵或其他热源取代超过 5 亿台天然气炉(在家庭、工业和商业场所);并引入新的
3GPP 蜂窝技术系列支持广域物联网网络中最大的生态系统。Berg Insight 估计,到 2023 年底,全球蜂窝物联网用户数量将达到 33 亿,占所有移动用户的 28%。2023 年,蜂窝物联网模块年出货量为 4.23 亿台,同比下降 3%。蜂窝物联网模块年收入下降 9% 至 59 亿美元。五大蜂窝模块供应商——移远通信、广和通、Telit Cinterion、Semtech 和 u-blox——在收入方面占有 72% 的市场份额。高通、紫光展锐和翱捷科技是主要的蜂窝物联网芯片组供应商。其他重要的蜂窝物联网芯片组提供商包括本源通、联发科、索尼和信义信息技术。
每天,全球有超过 20 亿人创建了一个由互联设备组成的网络。到 2020 年,将有 330 亿台设备连接到网络。物联网 (IoT) 和互联消费者的兴起为吸引客户和创造经常性收入开辟了充满希望的新途径。新参与者颠覆了长期存在的行业,挑战了现有企业及其传统商业模式。例如,总部位于深圳的腾讯公司推出的微信移动支付正在让信用卡在中国变得多余。广播平台虎牙正在颠覆传统的电影和电视业务。共享单车系统摩拜正在改变中国和欧洲各城市的出行方式。消费电子公司 Sonos 正在从硬件到内容重塑音乐行业,盈创则正在用 3D 打印房屋和办公楼颠覆建筑业。
eu-LISA 执行董事 Krum Garkov 先生对行业圆桌会议的参与者表示欢迎,并强调人工智能 (AI) 是欧盟政治决策者的主要优先事项之一。为了理解人工智能作为一种颠覆性技术的重要性,需要在更广泛的数字化转型背景下考虑它。近年来,特别是自疫情爆发以来,我们生活的各个领域都已转移到线上,并变得越来越数字化。Garkov 先生举例说明了这一说法,例如,当今互联网上 90% 的数据是在过去三年中创建的;每分钟有超过 300 小时的视频内容上传到 YouTube;目前严重依赖人工智能的无人驾驶汽车原型每秒产生 1 Gb 的数据;仅今年一年,全球智能手机出货量就将达到 14 亿部;未来五年,联网设备数量将超过 500 亿台。考虑到数字技术的迅猛发展,这些仍然是相当保守的估计。
到 2025 年,超过 750 亿台联网设备将把互联网扩展到物理世界,成为前所未有的通信和控制系统。 1 这个数字生态系统的变化——无论是有意还是无意的——首次能够在相隔数千英里的数千个系统中产生物理后果,矛盾的是,这既扩大了我们的控制范围,也扩大了我们的风险。这种感知、连接和引起变化的能力同样带来了机遇和威胁。物联网中威胁和机遇的联系集中在身份和权限上——目前还没有通用的方法来区分一个事物与所有其他事物,或者确定该事物被允许做什么。缺乏身份和权限阻碍了多方物联网服务和生态系统的发展,阻止了有价值的新用例的出现,也使得我们更难为日益增长的网络攻击威胁提供有效的解决方案。自主主权身份 (SSI) 为事物提供持久身份并刻意传达权威,提供了一种利用物联网商业机会和减轻网络威胁的新兴方法。
量子计算机的功能越来越强大,随着技术的进步,它们有朝一日可能会被用来破解当今的加密标准,例如 RSA。这意味着,如果一台加密相关的量子计算机(一台强大到足以破解当今加密的量子计算机)落入坏人之手,那么今天被认为是安全的数据很快就会变得脆弱。为了做好准备,组织必须开始探索向后量子加密的过渡。该工作组旨在帮助定义需求、确定依赖关系、用例,并创建实施后量子网络的路线图,以减轻与未来加密相关的量子计算机相关的预期风险。如果没有后量子解决方案,机密商业信息、支付文件和其他业务关键数据等敏感资产可能会受到攻击者的威胁。世界经济论坛在 2022 年的一份报告中最近估计,未来 10-20 年,将有超过 200 亿台数字设备需要升级或更换,以使用新形式的后量子加密通信。
据估计,目前约有 200 亿台物联网 (IoT) 设备连接到互联网。这导致了大量数据的生成,使数据的存储、管理和决策变得具有挑战性。因此,用户的隐私容易受到未经授权的人的攻击。为了解决这些问题,本研究提出了一种经济高效的存储方法来实时保存和处理物联网数据。所提出的 Fframework 采用可靠的混合数据隐私模型来保护用户的个人信息。通过数据 k-匿名性 (KA)、l-多样性 (LD)、t-接近性 (TC) 和差分隐私 (DP) 进行了实证评估,以确定最佳模型。通过模拟对云计算和雾计算的性能进行了评估。结果表明,两种数据隐私模型的组合:差分隐私和 k-匿名模型在保护用户个人信息方面比任何单个模型和任何其他组合模型表现更好。最后,发现雾计算在延迟、能耗、网络使用和执行时间方面表现优于云。总之,本研究强烈建议使用差分隐私 (DP) 和 k-匿名 (KA) 的混合隐私模型来保护物联网生成的数据隐私。
尽管人工智能和量子计算 (QC) 正迅速成为未来互联网的关键推动者,但专家认为它们对人类构成了生存威胁。针对 ChatGPT/GPT-4 的疯狂发布,数千名感到震惊的科技领袖最近签署了一封公开信,要求暂停人工智能研究,为不受控制的 AGI (通用人工智能) 对人类造成的灾难性威胁做好准备。AGI 被视为“认识论的噩梦”,人们认为 GPT-5 会使 AGI 陷入危险。两条计算规则似乎是造成这些风险的原因。1) 强制第三方权限,允许计算机以引入漏洞为代价运行应用程序。2) 图灵完备人工智能编程语言的停机问题可能导致 AGI 势不可挡。在传统系统下,这些固有弱点的双重打击仍然是不可战胜的。最近的网络安全突破表明,禁止所有权限可将计算机攻击面降至零,从而提供一种新的零漏洞计算 (ZVC) 范式。本文通过部署 ZVC 和区块链,制定并支持一个假设:“通过征服两个不可攻克的可计算性规则,安全、可靠、合乎道德、可控的 AGI/QC 是可能的。”在欧洲财团的推动下,当 AGI/QC 到 2025 年开始为 750 亿台互联网设备提供支持时,测试/证明提出的假设将对未来的数字基础设施产生突破性的影响。
摘要 —到 2030 年,将有超过 5000 亿台设备连接到互联网。由于如此多的设备提供广泛的功能,需要一个用于创新和重用物联网 (IoT) 和信息物理系统 (CPS) 功能的框架。这样的框架应促进功能的组合,并为利益相关者提供可靠地建模和验证组合的方法。为实现这一目标,提出了一种 IoT 和 CPS 组合框架 (ICCF)。ICCF 基于 NIST CPS 框架组合指南、受 mPlane 协议启发的直观组合语义以及动作时态逻辑 (TLA) 形式描述符和工具的强大形式验证功能。本文说明了为什么这样的框架、语义和形式化规范和验证组件形成了一个强大而直观的组合框架,可以满足不同利益相关者的关注。为了实现这一目的,我们提供了组合代数的语义和形式规范,指定了智能建筑内的幸福感复合能力,在形式验证工具中运行了其原型模型,定量和定性地分析了符号执行的结果,并评估了组合的可信度。最后,我们提供了实施细节,并讨论了智能交通和智能健康等其他领域的扩展建议。索引术语——框架、物联网、CPS、ICCF、能力、代数、组合、可信度。