物联网核心技术链演进及其产业政策研究，本文主要内容关键词为：产业政策论文,核心技术论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
根据美国权威咨询机构Forrester预测，到2020年，全球物物互联的业务规模与人类之间的通信业务相比，将达到30∶l，物联网被视为全球下一个万亿元级规模的新兴产业。物联网的技术创新和产业发展引起了美国、欧盟、日本等发达国家的广泛关注，它们纷纷制定各种产业政策，引导和推动物联网的研究、应用和产业发展，如美国的“智慧地球”、欧盟的“物联网行动计划”、日本的“U-Japan”。目前我国也提出了“感知中国”的战略规划，将物联网发展提高到国家战略性新兴产业的高度。
在高新技术产业领域，技术创新已成为决定企业和国家竞争力的重要因素，技术先进性和技术产业化制约着发展中国家的跨越式发展。在物联网技术研究方面我国与世界先进水平同步，由于新兴高科技产业技术进步与商业模式选择的多样性，选择空间的广阔性，具有巨大的发展空间。
一、物联网核心技术链演进特征与产业化问题
(一)技术链演化与产业链形成
技术链与产业链的关系一直是一个复杂的命题。一方面，技术的进步导致该环节价值回报的增加，回报率高的环节会吸引较多的企业进入，进而改变该环节的市场结构和竞争行为，从而使产业链发生变化，即技术链的完备是产业链形成的必要条件；另一方面，产业链中每个环节的需求特征、对该环节的技术变化可能产生重要的拉动作用，例如能源成本大幅度提高将会鼓励节能和替代能源的技术研发和运用，即产业链需求推进技术进步。
对高新技术而言，产业链的形成和技术演化更为密切，核心技术演进的不同时期产业链形成的表现形式也不同。在核心技术取得突破性进展时，产业系统大量吸收技术创新成果，生产率快速上升，价值回报高，使产业得以迅速成长和规模扩张，促进新的产业兴起和产业链形成；当技术链成熟度较高时，改良性的技术创新为主体，生产率提高速率和成本降低速率趋于减缓，产业升级的实质是产业由低技术水平和低附加值状态向新技术水平和高附加值状态转变的过程，更多地体现为资源的优化配置和产业链完善过程。
尽管技术创新可以推动技术链的演化，但从技术链到产业链之间存在断点，并不是每一项技术成果都可以实现产业化，最优的技术不一定能映射为最有前景的产业，这中间既有技术演化中产业选择的路径依赖性，也有产业引导机制的作用。技术链与产业链需要有效的衔接，才能实现有效的技术产业化转化。从技术链到产业链的完整技术创新演进过程，实质上也是一个多种资源的优化配置过程，产业管理机构在技术创新激励、产业联盟构建、产业标准制定等方面的政策设计至关重要。
(二)物联网核心技术链演进特征分析
物联网作为高新技术产业，分析它的核心技术演进与产业化问题也需遵循上述原则。我们从四个维度展示物联网核心技术链演进特征的可能趋势：物联网核心技术构成；互联网技术演进与产业发展相关性以及启示和可借鉴之处；美国、欧盟的预测与分析；以运营商(中国移动)视角的预测作为个案分析。
从核心技术构成来说，物联网主要由感应识别末梢、传输网络、分布式智能处理单元三个部分组成。感应末梢即利用二维码、射频识别(RFID)、传感器、全球定位系统、激光扫描仪等信息传感设备实现随时随地的数据采集；传输网络是通过将多种联网技术与互联网的融合，将物件的信息实时准确地传递出去；智能处理是利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，协同各系统共同运作，对海量的数据和信息进行分析和处理，同时使物件可以依照环境状况自动分析、判断所获取的信息，并执行相关的操作。从产业链角度切入，与物联网感知、网络、应用三层体系相对应的分别为制造(传感器件制造、器件芯片制造、网络设备制造)、运营(网络服务、网络运营)和应用(软件开发、应用服务，如环境监测、物流、交通、智能电网、居家安保等)三个环节，技术与非技术研发以及标准制定将贯穿整个产业链。就产业的带动效应而言，物联网的发展将对射频识别技术相关产品、红外感应器、激光扫描器、全球定位系统等信息传感设备制造业，具有直接带动效应。物联网产业链较长，涉及通信网络、信息系统集成、自动控制等多个领域，其间接带动效应亦不容小觑。
分析互联网技术演进与产业发展的历程，可以看出，从技术链到产业链之间存在断点，即技术链和产业链之间并不是简单的一一映射关系。互联网真正实现产业价值、完成技术与商业模式的融合用了近十年的时间，物联网的发展也可能经历类似的历程。
美国、欧盟以及中国在关于物联网的战略规划中对产业技术演进、产业化过程和应用领域进行了预测(参见表1和表2)，同时提出影响物联网发展的因素主要集中在商业模式、应用普及以及产业政策推动方面。[1]
欧洲智能系统集成技术平台组织(EPoSS)在《Internet of Things in 2020》中预测，物联网的技术演进将经历四个阶段：2010年之前广泛应用于零售、物流和制药等领域；2010-2015年实现物与物之间的互联；2015-2020年进入半智能化阶段，物联网与互联网走向融合；2020年之后进入全智能化阶段，无线传感网络得到规模应用，将进入泛在网的发展阶段。
中国移动作为国内物联网产业的积极推动者，从运营商角度对物联网的发展路径也进行了预测，认为物联网发展将经过机器通信(M2M)、物联网及泛在网三个发展阶段。目前，许多物联网技术尚处在开发测试阶段，离物与物之间普遍链接、不同系统相互融合的远期目标还存在一定差距。无论是欧美还是我国，更多的是基于技术发展趋势，对相应阶段的应用愿景进行描述，仅仅用以表明相关产业应用物联网技术的可行性和技术开发应用重点，并没有解决产业可持续发展的商业模式、参与主体的激励机制以及竞争规则等问题。
二、从物联网技术演化到产业链形成的助推机制
(一)基于技术演化的物联网产业链政策引导机制
对于物联网技术的最新进展和该产业所处的最新阶段，技术链对产业链形成具有源头作用和基础性意义，同时，技术演进也为产业选择提供多样性，实现技术链与产业链的有效衔接，完成技术产业化。而在技术创新激励、产业联盟构建、产业标准制定等方面的政策设计构成了物联网产业发展的引导机制。
关于产业政策对于技术创新与演进的影响一直是理论界争论的话题。20世纪80年代以前，发达国家的学者普遍认为，技术创新与演进是市场自发形成的调节系统，并且是不可预测的。如首次提出创新理论的熊彼特在《经济发展理论》中，将创新定义为“新的生产函数的建立”或“企业对生产要素的新的组合”。尼尔森和温特1982年提出了自然轨道理论[2]，用以描述技术发展积累和演化特征。多斯1988年发展和完善了自然轨道的思想，并受到库恩科学范式的启发，提出了技术范式的概念[3]，认为技术演进将沿着技术模式内在的技术特性、问题的求解探索和积累的经验所形成的相对有序路径发展。20世纪80年代以来，以阿罗和罗默为代表的新经济增长理论开始关注技术创新中政府行为作用，提出技术创新等知识和信息具有公共产品的一些特征，政府可以通过税收或研发补贴等政策，促进技术创新，进而提高经济增长率和社会福利。这样，技术创新与演进的视角逐渐从纯粹的市场行为转向市场激励与产业政策的联系和互动上，并由此延伸发展为“国家创新系统”理论。“国家创新系统”这一概念是由弗里曼1987年在研究日本创新系统时首次提出的，他特别强调政府在提高产业竞争力和推动技术创新方面的作用，将国家创新系统界定为“由公共和私人部门机构组成的网络，他们的活动和相互作用促成、引进、改变和扩散了各种新技术”。此后，国家创新系统理论的研究者从不同视角强调创新系统内部各要素与产业政策之间的互动，而且互动程度影响着产业创新绩效和整个经济体系的创新能力，如波特2002年提出将政府纳入分析国家竞争优势的钻石模型体系[4]，认为产业政策尽管不能帮助企业创造竞争优势，但若运用在已经具备关键要素的产业层面上，则可以促进和强化本国产业的创新优势。
上述理论揭示了产业政策对技术创新与演进的重要意义，但这些理论大多是基于技术创新由发达国家引领的情境，而较少涉及发展中国家如何通过产业政策实现技术创新的“赶超发展”。国内一些学者提出了基于发达国家产业技术演进路径进行技术追赶[5][6]，也有学者对此提出质疑，认为发展中国家在技术先进性和技术产业化两方面都存在着“先天问题”[7]。由于我国在物联网技术研发方面与国际同步，产业政策的必要性和有效性将彰显。或者说，对于物联网产业，技术链与产业链之间的有效对接尤其需要产业政策的支持。
(二)制约物联网技术产业化的问题分析
综观互联网发展的历程，政府在其中起到了关键的推动作用。而与互联网相比，物联网不仅在技术上更加复杂，而且与整个城市与社会的变革息息相关。因此，构建物联网产业生态系统，需要政府采取有力的产业激励政策，并构建良好的产业发展环境，这需要从多个维度进行全方位的考虑。
(1)产业标准问题。任何产业没有一个既定的标准都很难取得突破性的发展。物联网作为一种概念导入阶段的新兴技术，首先需要制定完善的标准体系。目前国际上已形成了五大标准组织，分别代表了不同团体或国家的利益。EPCglobal是由北美产品统一编码组织(UCC)和欧洲产品编码组织(EAN)联合成立的，在全球拥有上百家成员，得到了众多大型跨国公司的支持。而AIM、ISO、UID代表了欧美国家和日本，IP-X的成员则以非洲、大洋洲、亚洲等国家为主。我国在UHF频段标准制定方面发展缓慢，虽然国家已经为UHF规划了两个频段，但标签数据编码体系、中间件和系统集成技术、数据共享体制和测试平台等标准尚未完全解决，RFID产品在不同企业应用中，无论是在频率、编码、存储规则等方面，都因缺乏可以遵循的统一标准而不尽相同，导致读写器和标签间不能通用，从而影响企业与企业、企业与行业之间的交流和合作，很大程度上阻碍了物联网技术的产业化发展。物联网作为一个多设备、多网络、多应用、互联互通、互相融合的大网，所有的接口、通信协议都需要有统一的产业标准来协调，必须根据具体的国情，及时推出有利于打造自主产业链的产业标准体系和市场准入制度。
(2)市场应用问题。得益于通信技术和互联网技术的发展，手机终端和电脑产品快速普及，并且消费者对手机、电脑等的内在需求也十分强烈，而物联网所面对的消费者群体基本以行业用户为主。无论欧美还是中国，RFID市场经验表明，必须有政府或大企业的推动才能获得发展，在整个市场发展过程中，成本不仅来自于电子标签和传感器，也包含接收设备、系统集成、计算机通信、数据处理平台等综合系统的建设。美国管理信息系统专家诺兰基于200多个公司、部门发展信息系统的实践经验，提出了六阶段的诺兰模型：初始阶段、传播阶段、控制阶段、集成阶段、数据管理阶段和成熟阶段。前三个阶段为信息化不断传播和在组织局部应用的过程，而集成阶段则是在前三个阶段累积的无数个信息化孤岛或者个体的基础上，开始使用数据库和远程通信技术，努力整合现有的信息系统。依据诺兰模型，我们认为物联网的发展目前处于第三阶段并逐步向第四阶段过渡，当前阶段的发展将主要以政府和大型企业投资拉动为主，通过在需求紧迫和相关行业典型应用如交通监控、机场安全等领域中推动，实现物联网的典型应用并逐步推动物联网标准、应用规范的发展，使得物联网具备大规模商业化应用的基础。
(3)自主技术问题。制约物联网产业快速发展的关键问题是技术创新，物联网领域与多项技术交叉融合，包括无线射频、集成电路、网络通信、计算机软硬件、系统集成等，任何一个技术环节的滞后均会影响物联网产业发展。就中国的现状而言，由于国内集成电路设计水平的限制，市场上采用的超高频电子标签芯片大都来自TI、NXP、HITACHI、Intel等外国公司，而在结合硬件和软件的嵌入式以及中间件领域，国内尚无产品可以与SAP、SUN、BEA(目前已被甲骨文收购)等展开竞争，自主技术处于绝对弱势。
(4)互联互通问题。从网络结构上分析，物联网实质上就是通过现有网络(主要是互联网)将众多RFID应用系统连接起来，并在广域网范围内对物品身份进行识别的分布式系统。以RFID为例，无论是在交通、出入控制、电子支付还是在物流和铁路等领域，都是在行业系统内部和企业内部的闭环应用，而物联网则要求实现开环系统的应用。鉴于目前的产业发展水平，作为物联网应用的重要部分之一，基于RFID的闭环系统应用仍将持续相当长的时间。此外，开环的应用还涉及不同行业之间的利益机制，以及人们关注的信息安全问题。从我国“三网融合”中业务融合、网络融合和监管融合并未取得实质性进展的现实可以推测，行业的互联互通将是物联网产业能否实现规模化发展面临的主要问题。
(三)发达国家物联网产业政策经验分析
综观发达国家的物联网相关规划或行动方案，规范法律制度、争夺标准话语权、构建产业联盟、完善创新机制等，成为各国产业政策设计的重要突破点。
(1)制定远景规划，以确定物联网发展的目标与路径。2009年，欧盟执委会发表了欧盟物联网行动方案，明确欧洲在构建物联网过程中的主导作用。行动计划主要有管理、隐私及数据保护、潜在危险、关键资源、标准化、研发创新、管理机制、环境问题、统计数据和进展监管等一系列工作，以描述物联网技术应用前景，并提出要加强欧盟政府对物联网的管理，消除物联网发展的障碍。美国非常重视物联网的战略地位，在国家情报委员会(NIC)发表的《2025年对美国利益潜在影响的关键技术》报告中，将物联网列为六种关键技术之一。美国国家科学基金会的“全球网络环境研究(GENI)”把在下一代互联网上组建传感器子网作为其中重要一项内容。韩国通信委员会也在2009年出台了《物联网基础设施构建基本规划》，提出2012年要实现的目标：“通过构筑世界最先进的物联网基础设施，建设成为未来广播通信融合领域超一流的信息通信技术强国”，同时确定了重点建设的四大领域：构建物联网基础设施、发展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散环境等。
(2)聚焦关键领域，深化物联网技术的研发与实践。2009年，美国总统奥巴马签署生效的《2009年美国恢复与再投资法案》中提出在智能电网、卫生医疗信息技术应用和教育信息技术进行大规模投资，以此三大领域来实现与物联网技术的互动发展。如IBM已经开发出涵盖智能电力、智能医疗、智能交通、智能银行、智能城市等多项物联网应用方案。日本IT战略部在2009年7月颁布了日本新一代信息化战略“I-Japan”，提出到2015年，运用数字化技术推进政务改革，使行政流程简化、高效、规范、透明，同时推动电子病历、远程医疗、远程教育等应用的发展。与之相对应，日本总务省提出的“U-Japan xICT”政策，将U-Japan政策的重心从之前的单纯关注居民生活品质提升拓展到带动产业及地区发展，即通过各行业、地区与ICT的深化融合及有效应用，进而实现产业变革，推动新应用的发展，达到生活方式变革，实现无所不在的网络社会环境。欧盟将物联网相关技术的研发纳入欧盟第7期科研框架计划(EP7)，通过政府与企业伙伴合作模式支持相关项目建设，并提出利用e-health、e-accessibility、应对气候变迁、消除社会数字鸿沟等一系列有助于提升社会福利的先导项目来推动物联网的部署。如欧洲合作研发机构校际微电子中心(IMEC)利用GPS、RFID技术开发出远程环境监测、先进工业监测等系统。
(3)推广标准建设，加强和协调物联网的管理与运用。在控制国际互联网标准的基础上，美国在物联网的国际标准制定方面取得优势地位，其主导的EPCglobal标准已经被许多国家采纳。2010年，传感器网络国际标准工作组(WGSN)成立后的第一次会议在英国伦敦召开，主要讨论传感器网络的参考架构、智能电网标准等有关内容，美国等国家提出的智能电网标准获得通过。在标准推广方面，美国大范围地进行信息化战略部署，推进信息技术领域的企业重组，在争取持续完全控制下一代互联网(IPV6)服务器的同时，在全球推行EPC标准体系，以此主导全球物联网的发展。物联网标准制定者将制定编码、解析及传输协议等规则，拥有编码解析主服务器、中央数据库，实际控制了全球生产流通企业注册、物品编码的发放，掌握了信息流向，掌握了产业话语权，可以控制和掌握全球所有商品和商品流通。同时，所有工业、经济、商品流通等重要信息也就无一例外地被物联网运行者(编码解析服务器拥有者)轻易和全面地获取。为此，欧盟执委会提出将评估现有物联网相关标准并推动制定新的标准，持续监测欧洲标准组织、国际标准组织以及其他标准组织的物联网标准制定进度，使物联网标准的制定在各相关方的积极参与下，以一种开放、透明、协商一致的方式达成，确保物联网的可信度、接受度和安全性，使物联网在一个分布式管理架构下得以有效运行。
三、我国物联网自主化发展的产业政策选择
随着国内劳动力市场“刘易斯拐点”的出现，劳动力成本加速上升将是未来的发展趋势，劳动力成本上升对国内外贸依存度高的经济增长结构形成冲击，同时也将提高整个社会经济的运行成本。物联网的发展将提高整个社会的自动化和智能化的水平，有效抵御劳动力成本上升给产业发展带来的影响，对于维持或提高产业竞争力与利润率水平都具有积极作用。培育发展物联网产业，必须注重市场主导与政府推动相结合，在充分发挥市场配置资源基础性作用的同时，通过实施相应的产业政策，进一步消除制约产业发展的体制性障碍，引导、保障和促进产业的快速发展。
(一)构建产业联盟，形成自主技术发展轨道
基于物联网产业生态系统的复杂性，任何一家企业都不可能控制整个产业链，也较难通过单一产品的推进或引进某条生产线的方式来实现整个产业规模乃至相关产业链的跳跃式发展。因此，物联网相关企业的合作联动发展，对于构建自主化的物联网产业链至关重要。政府要加强产业政策的引导，促进产业联盟的形成和发展，以掌握核心技术为目标，对产业联盟的开放式创新活动进行普遍性支持。为了避免产业投资的“潮涌现象”，政府应建立从创意、研发、孵化到市场推广的端到端的智慧应用公共技术服务平台，提供从技术研发到市场投入的平台环境，营造研发创新的产业环境，推动企业集成创新，以较低的风险实现较大范围的资源调配，从而成为企业优势互补、扩展发展空间、提高产业竞争力、实现物联网产业赶超战略的重要手段。
(二)创新政府采购机制，促进物联网产业化应用
对于市场尚未成熟的物联网产业，可以通过政府采购机制，推动新技术的实践应用。政府公共服务领域内对物联网的率先应用将有效推动本土技术能力的提升以及在标准化过程中取得先发优势，同时为物联网服务以及赢利模式的探索提供有效途径。为此，我国应依托全球最大的物联网市场，以政府购买等方式，推动具有先发优势的领先企业在公共服务领域进行示范性应用，如高速公路电子不停车收费(ETC)系统，以此内生地培育国内物联网市场，从而带动整个产业以及关键技术的形成。
(三)制定物联网产业标准，提升产业发展的控制力
产业标准战略不仅增强了发达国家在全球市场上的竞争优势，而且诱导了技术后进国家在战略路径上的跟踪模仿和过度依赖[8]，抑制了这些国家自主创新能力的提高，使经济发展越来越依附于发达国家的跨国公司。当前在物联网产业领域，各国已经展开了激烈的主导设计竞争和产业标准竞争。我国要立足发展中大国的经济社会发展现实情况和本土市场优势，制定中国市场的产业标准，增强与国际标准组织谈判的话语权。尽管我国在物联网标准战略方面并未取得“先发优势”，但巨大的市场容量有利于消除中国标准被国际市场搁置的疑惑。即使失去了国际市场，国内巨大的市场容量也可以支撑足够大的网络规模，不仅可以为国内消费者提供足够大的网络效用，而且市场范围越大，消费者需求多样性程度越高，标准并存的可能性也就越大。如果中国标准击败了外国标准、占领了国内市场，将为采用中国标准的国外消费者带来巨大的网络效用，从而提高中国标准在国际市场的竞争力。关于物联网标准的产业政策包括以下方面：一是把中国标准确定为国内市场推荐标准，鼓励消费者、互补产品厂商支持中国标准；二是政府作为关键顾客，可以改变消费者预期；三是政府在研发上的支持，可以直接降低中国标准研发成本，降低研发风险；四是政府可以利用大国负责任的政治形象，向国际社会营销中国标准。
(四)设立产业基金，以工业资本支持物联网产业发展
物联网产业作为战略性新兴产业，本身具有两层含义：一是产业的战略性，二是产业的新兴性。所谓战略性，是这一产业形成一定规模后能对经济社会产生重要影响；二是应当具有特殊功能，对经济社会发展具有深远的战略作用。所谓新兴性，主要在于这些产业所应用的技术比较前沿，有些尚未成熟，同时技术的产业化也刚刚起步，尚未形成与成熟产业相当的产业规模。为此，可以效仿工业化阶段“农业哺育工业”的相关政策措施，建立专项物联网产业投资基金，以工业资本支持物联网这一新兴产业发展。通过引导资金参股设立创业投资企业，既有助于为物联网关键产品及关键生产技术研发提供资金补贴，又有助于发挥政府资金的导向作用，引导社会资金投向园区初创期高新技术企业，加快科技成果的转化，实现资本与技术的对接。
(五)实施政策倾斜，通过财政货币政策优先扶持物联网产业
物联网产业链演进路径与一般产业不同，要实施跨越式发展，并占据发展先机，资金流的进入和税收的减免是物联网产业稳健发展的必不可少的一个重要条件。国内外经验表明，金融资源流向哪个产业，便会催生哪个产业的大发展；国家政策导向对一个产业的发展至关重要。国家可以设立有特色的地方性科技银行，通过信贷资金对物联网进行资金支持，并大力发展金融创新产品，建立风险分担机制，并通过政府贴息，减轻融资成本和负担。在税收方面，采取较其他产业更优惠的政策，实施减免措施，扶持物联网产业做大做强。
标签：物联网技术论文; 物联网产业论文; 物联网应用论文; 产业金融论文; 相关性分析论文; 产业融合论文; 产品研发论文; 应用市场论文;