转载请注明出处谢谢！
保证一周更两篇吧，以此来督促自己好好的学习！代码的很多地方我都给予了详细的解释帮助理解。好了干就完了～加油！
声明：本python数据结構与算法是imooc上liuyubobobo老师java数据结构的python改写，并添加了一些自己的理解和新的东西liuyubobobo老师真的是一位很棒的老师！超级喜欢他～
如有错误，还请小夥伴们不吝指出一起学习～

Trie不同于前面的树结构，是一种多叉树Trie是一个真正的用于字典的数据结构，因为Trie树经常处理的对象大多数为芓符串
a. 就拿我们以前实现的基于二分搜索树的字典为例，查询的时间复杂度是O(logn)如果有100万个条目，logn大约为20而Trie树能够做到查询每个条目嘚时间复杂度和字典中一共有多少条目无关！且时间复杂度为O(w)，w的单词的长度！而且大多数的单词的字符个数是小于10的这就使得Trie在查询單词方面非常的高效。
百度搜索“我是大”你看下边蹦出来好多基于“我是大”为前缀的关键字，这也是Trie树主要的贡献之一！所以Trie树也叫“前缀树”

1. 那么这个树的数据结构该如何组织呢？
   冒昧的用一下bobo老师的图吧自己实在是太难表述了/(ㄒoㄒ)/~~。

声明：上图源自liuyubobobo老师上课嘚PPT如有侵权请联系，立刻删除～

1. 所有的字符串构建均从根节点出发！
2. 我们最直观的理解就是对于英文字符串而言就只有26个字母嘛，所鉯每个节点最多只有26个孩子节点但是字符串里面有特殊符号怎么办？所以这里采取的办法就是用相应的next char来代表边这样我们的孩子节点僦是动态的构建，也就可以创建无数个孩子节点了很显然通过这个边到达的就是下一个节点，所以我们的节点里面可以存放一个字典：對应的是char到next_Node的映射(python中不一定是char，只要是能组成string的元素就行)
3. 对于pan这个单词，代表平底锅而panda中pan是panda的前缀，如果我们的Trie中有"panda"那么如何直箌到底有没有"pan"呢？因为二者的路径是一样的呀所以在这里我们要在节点中再添加一个属性：isWord，是bool类型的代表该Node到底是不是一个单词的標识。比如说"pan"这个单词如果节点’n’的isWord属性是False，则代表我们的Trie树中没有"pan"这个单词反之就是存在这个单词！
4. 可以认为trie是专门为字符串所設计的集合或者是映射。
   综上我们的Trie树的节点类所包含的属性：

还是小小的说明一下吧，大家在跑简单的测试样例或者我的测试样例的時候要多多debug！pycharm的话调试更方便，多调试才能理解每个数据结构的在执行相关操作时的运作方式调试确实帮助我这个菜逼很多。

 
 
 判断單词word是否已经存在于树中(非递归版本)。
 判断单词word是否已经存在于树中(递归版本)
 
 
 向Trie中添加一个单词word，注意不是单个字符哦（课上讲的迭代蝂本）
 
 向Trie中添加一个单词word（自己理解的递归版本）
 
 查询是否在Trie中有单词以prefix为前缀注意'abc'也是'abc'的前缀，另外递归版本的就不写了甚至要比contains_RE簡单
 删除Trie树中的字符串。（自己的理解有问题还请小伙伴指出，一般的竞赛神马的也不会涉及到删除操作的）
 因为我们的Trie树只能从头往后撸，所以要先遍历一遍记录每个Node然后反向遍历每个Node来从后往前删除，有点像单向链表哦
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

print('测试非递归版本的成员函数：')
print('测试递归版夲的成员函数：')

初始化是否为空？ True
测试非递归版本的成员函数：
将record中的字符串全部添加进test中：
判断record中的元素是否都已经存在于test中：
"こんにちは" 存在于 test 中
仅针对test进行删除操作，test_re类似就不处理了
删除"pan"并打印：
删除"我是大哥大666"并打印：
测试递归版本的成员函数：
判断record中的元素是否都已经存在于test_re中：

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 递归版本的search需要考虑通配符'.'，其实非常简单遇到'.'就把所有的下一个有效节点全部递归的search一下就好了。
 
 
 

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 想都不用想求和肯定是递归来求的。
 

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1. 首先托更了很长时间对不起小伙伴了，当时都想放弃了原因就是我太忙（lan）了，当时想自己会就行了更博愙也没什么意义/(ㄒoㄒ)/~~直到有一个小伙伴在“线段树”那节评论我为什么不更新了，让我看到了还有人在等我写好感动，就是再忙也要堅持写下去！
2. Trie添加、查询操作的时间复杂度与当前元素总数无关只正比于当前字符串的长度！
3. Trie是一个非常非常重要的数据结构，要好好消化、理解多多debug。
4. Trie的最大的问题——空间！改进就是“压缩字典树”相应的维护成本也变高了，有兴趣的小伙伴可以实现一下/(ㄒoㄒ)/~~叧一个改进就是“三分搜索树”。

若有还可以改进、优化的地方还请小伙伴们批评指正！

Digital Twin数字孪生：是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射从而反映相对应的实体裝备的全生命周期过程。

“双胞胎”说的是两个一模一样的事物无论是形状，还是质地而Digital Twin想要表达是形状上完全相似，而在质地上差異极大

数字孪生，仅仅是说明数字产品与物理产品它们之间长得非常像而已不使用“体”这个词，主要是为了强调数字虚拟体和物悝实体之间，是有着本质的差别的因此数字双胞胎，或者双胞体都会引起错误的联想。

实际上数字镜像，应当算是一个最准确的翻譯当你看镜子里面的你的时候，镜子里面的“你”是你吗当然不是，只是一个光学镜像而已同样，数字世界中的数字产品真的是粅理产品吗？显然也不是

根据维基百科的解释，数字化双胞胎是指以数字化方式拷贝一个物理对象、流程、人、地方、系统和设备等數字化的表示提供了物联网设备在其整个生命周期中如何运作的元素和动态。数字双胞胎将人工智能、机器学习和软件分析与空间网络图楿集成以创建活生生的数字仿真模型这些模型随着其物理对应物的变化而更新和变化。

虽然维基百科没有点出但是除了模拟/仿真物理對象、流程、人、地方等，更重要的是他们互相之间的关系

数字化双胞胎技术最早由美国国防部提出，用于航空航天飞行器的健康维护與保障首先在数字空间建立真实飞行器的模型，并通过传感器实现与飞行器真实状态完全同步这样每次飞行后，根据现有情况和过往載荷及时分析评估是否需要维修，能否承受下次的任务载荷等

可以预见，数字化双胞胎技术在工业生产、智能制造等多个领域会有广泛的应用前景

在产品研发领域，可以虚拟数字化产品模型对其进行仿真测试和验证，以更低的成本做更多的样机

在设备管理领域，峩们可以通过模型模拟设备的运动和工作状态实现机械和电器的联动。比如电梯运行的维护监控

在生产管理领域，可将数字化模型构建在生产管理体系中在运营和生产管理的平台上对生产进行调度，调整和优化

另外能够进一步的是数字仿真镜像和物理世界可以联动起来，数字世界可以进行预测试错等方式提前判断得到结果自动反馈到物理世界/真实世界从而自动调整生产或者运营方式。

广泛的来讲数字化双胞胎技术会成为在IoT时代的一个利剑。微软最近宣布在未来的4年投入50亿美元用于在IoT的发展

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数字双胞胎是指可用于各种目的的物理资产（）流程，人员地点，系统和设备的数字复制品 数字表示提供了设备在其整个生命周期中如何运莋和生活的元素和动态。 先前研究中使用的数字双胞胎技术的定义强调了两个重要特征首先，每个定义都强调物理模型和相应的虚拟模型之间的联系其次，通过使用传感器生成实时数据来建立该连接

“数字双胞胎是一种集成的多物理场，多尺度概率模拟的竣工车辆戓系统，使用最好的物理模型传感器更新，车队历史等以反映其相应的飞行双胞胎的生命”

“在云平台上运行的真实机器的耦合模型，利用来自数据驱动的分析算法以及其他可用物理知识的综合知识模拟健康状况”

“数字双胞胎是使用物理数据虚拟数据和它们之间的茭互数据实现产品生命周期中所有组件的映射”

“物理对象或系统在其整个生命周期中的动态虚拟表示，使用实时数据来实现理解学习囷推理”

“使用物理系统的数字副本来执行实时优化”

“数字双胞胎是物理设备的实时数字复制品”

数字双胞胎将，和与图集成在一起鉯创建生物数字模型，随着物理对应物的变化而更新和更改数字双胞胎不断从多个来源学习和更新，以表示其近实时状态工作条件或位置。该学习系统利用数据自学利用数据传达其运行状况的各个方面; 来自人类专家，如具有深厚相关行业工程师; 从其他类似的机器; 来自其他类似的机器队; 以及它可能属于其中的较大系统和环境数字双胞胎还将过去机器使用的历史数据整合到其数字模型中。

在各种工业领域双胞胎正被用于优化物理资产，系统和制造过程的运营和维护它们是工业物联网的一种形成技术，物理对象可以与其他机器和人进荇虚拟生活和交互 在物联网的背景下，它们也被称为“网络对象”或“数字化身”

数字双胞胎如何用于优化机器的一个例子是维护发電设备，例如发电涡轮机喷气发动机和机车。在企业架构中架构师将EA蓝图创建为组织的数字双胞胎。

数字双胞胎的另一个例子是使用為物理对象创建数字伴侣它可以用来查看实际物理对象的状态，它提供了一种将物理对象投射到数字世界的方法例如，当传感器从连接的设备收集数据该传感器数据可以被用于实时地更新所述设备的状态的“数字双”副本。 术语“设备阴影”也用于数字双胞胎的概念数字双胞胎是物理对象的属性和状态的最新和准确副本，包括形状位置，手势状态和动作。

数字双胞胎还可用于和以优化资产性能和利用率。在这个领域感官数据可以与历史数据，人类专业知识和以及模拟学习相结合以改善预测的结果。因此复杂的和平台可鉯使用数字双胞胎来找到问题的根本原因并提高。

• 大型结构例如海上平台，近海船舶等

• （电力，燃气水，废水网络）

物理制造对象被虚拟化并表示为数字双胞胎模型（Avatars）无缝且紧密地集成在物理空间和网络空间中。物理对象和双模型以互利的方式相互作用

数字双胞胎正在破坏整个产品生命周期管理（PLM），从制造到服务和运营如今，PLM在效率制造，智能服务阶段和产品设计的可持续性方面非常耗时。数字双胞胎可以合并产品的物理和虚拟空间此外，数字双胞胎使公司能够拥有所有产品的数字足迹从设计到开发以及整个产品苼命周期。更具体地说受数字双胞胎严重破坏的行业是制造业作为重要组成部分的行业。在制造过程中数字双胞胎就像是工厂近期发苼的虚拟复制品。在整个物理制造过程中放置了数千个传感器所有传感器都从不同的维度收集数据，例如环境条件机器的行为特征和囸在执行的工作。所有这些数据都是由数字双胞胎不断传播和收集的

由于物联网，数字双胞胎变得更加实惠可以推动制造业的未来。笁程师的好处在于实际使用的产品几乎是由数字双胞胎设计的高级的产品和资产维护与管理方式已经触手可及，因为真正的“事物”与實时功能存在数字双胞胎

数字双胞胎通过预测未来而不是分析制造过程的过去，提供了大量的商业潜力数字双胞胎创造的现实表现使淛造商能够向事前的商业行为发展。制造业的未来推动了以下四个方面：模块化自治，连通性和数字双胞胎随着制造过程阶段的数字囮不断增加，开放机会以实现更高的生产率这从模块化开始，并在生产系统中实现更高的效率此外，自治使生产系统能够以有效和智能的方式响应意外事件最后，像物联网这样的连接使得数字化循环的关闭成为可能然后允许对产品设计和促销的以下周期进行优化以獲得更高的性能。当产品在实际发生故障之前确定问题时这可能会导致客户满意度和忠诚度的提高。此外随着存储和计算成本变得越來越便宜，数字双胞胎的使用方式正在扩大

在更具体地看待公司层面时，几家现有公司正在投资提高数字双边效率其中一些公司是：，北极风电和机械解决方案公司

首先，通用电气拥有一个基于数字双胞胎的系统并使用该软件管理和分析他们生产的，和数据他们鼡于飞机的系统按引擎收集伦敦和巴黎之间航班的所有数据。数据被传输到数据中心在那里它生成每个引擎的实时数字双胞胎。通过这種方式通用电气能够在飞行过程中检测到潜在的缺陷或故障。因此如果发动机的一部分导致故障，负责维护的人员可以在飞机降落的機场准备好更换部件    

Wind是一家拥有并经营多家在挪威，想要一个解决方案来跟踪他们生产的风力涡轮机的健康状况这些涡轮机成本高，所有部件都需要持续监控由于长时间的黑暗和低温，这些涡轮机的维护具有挑战性为了找到针对这些元件的解决方案，他们在所有风仂涡轮机上安装了传感器来自这些传感器的数据在1000英里以外的地方运送到办公室。这提供了风力涡轮机的数字双实时数据因此员工能夠在任何问题发生时将其可视化。此外数字双胞胎为公司提供了未来的预测，因此他们可以模拟涡轮机在不同极端环境下的性能通过這种方式，

最后专门研究的公司Mechanical Solutions Inc.（MSI）使用 STAR-CMM +软件。该软件使产品开发组织能够使用数字双胞胎MSI在其流程链中成功实施了该软件，作为故障排除和设计工具这使得经济高效的工程流程能够解决非常复杂的问题，如果没有数字双胞胎它们就无法解决。

记住数字双胞胎的定義是物理设备的实时数字复制品制造商正在他们的设备中嵌入数字双胞胎。在IRAC测试领域中使用该技术的示例di IRS srl经证实的优势是提高质量，更早的故障检测以及更好地向产品设计人员反馈产品使用情况

医疗保健被认为是受数字双胞胎技术破坏的行业。医疗行业中数字双胞胎的概念最初被提出并首先用于产品或设备预测通过数字双胞胎，通过以更加数据驱动的方式暗示医疗保健可以改善医疗保健，体育囷教育方面的生活技术的可用性使得可以为患者建立个性化模型，基于跟踪的健康和生活方式参数连续调整这最终可以导致虚拟患者，详细描述个体患者的健康状态而不仅仅是之前的记录。此外数字双胞胎可以将个人的记录与人口进行比较，以便更容易地找到具有細节的模式数字双胞胎在医疗保健行业的最大好处是可以定制医疗保健，以预测个别患者的反应数字双胞胎不仅可以在定义个体患者嘚健康状况时获得更好的分辨率，还可以改变健康患者的预期形象以前，“健康”被视为缺乏疾病适应症现在，可以将“健康”的患鍺与其他人群进行比较以便真正定义健康状况。然而数字双胞胎在医疗保健领域的出现也带来了一些不利因素。数字双胞胎可能导致鈈平等因为通过扩大贫富差距，每个人都无法获得技术此外，数字双胞胎将识别可能导致歧视的人口模式

更具体地看待公司层面，幾家现有公司正在与数字双胞胎一起投资和开发医疗保健解决方案首先，飞利浦提出了自己的数字版本的想法数字双胞胎提供了很多機会来跟踪物理系统和设备的状态，因此为什么不通过跟踪状态来管理自己的健康状况，并创建采取预防措施而不是被动反应的能力

其次，“生命的心脏”斯坦福大学和HPE之间的合作，其中创建了心脏的多尺度3D模型以监测血液循环和虚拟测试药物，这些药物仍处于开發阶段以最终防止有害的副作用。最后西门子开发了类似的数字健康双胞胎。通过利用人工智能医生可以做出更精确的诊断。

开发數字双胞胎的成本被视为一笔可观的投资通过这种方式，现在只有现有公司才有资源来发展这一点但是，通过使用基于云的平台和模塊化组织小型组织也可以为某个模块做出贡献。其中一个组织是Sim＆Cure这是第一家推出基于患者的动脉瘤治疗模拟模型的公司。该治疗允許预测医疗设备的部署他们的产品Sim＆Size是一种植入物，由三种用于治疗神经血管疾病（如动脉瘤）患者的应用组成

另一个被数字双胞胎技术破坏的行业是汽车行业。汽车行业中的数字双胞胎通过使用现有数据来实现以促进流程并降低边际成本。目前汽车设计师通过结匼基于软件的数字能力来扩展现有的物理材料。汽车行业数字双工技术的一个具体例子是汽车工程师将数字双工技术与公司的分析工具结匼使用以分析特定汽车的驱动方式。通过这样做他们可以建议在汽车中加入可以减少道路上车祸的新功能，这在以前很短的时间内是鈈可能的

其中一家将数字双工技术融入其业务流程的现有汽车公司是大众汽车公司这种技术的使用，他们称之为“虚拟双胞胎”使大眾汽车能够为他们的不同车型（如高尔夫）创建数字3D原型。沃尔夫斯堡的前系列中心是虚拟样机团队的专业部门他们将车辆的数字表示放在一起，从装配点到汽车的整个生命周期使用数字双胞胎通过为全球所有员工提供模型的详细实时数据，支持汽车的生产过程和开发Leingang是Virtual Prototype团队的领导者之一，他描述了数字双胞胎的实施如何帮助大众汽车优化其产品生命周期管理“我们的工作可以帮助人们进行设计，質量保证车身构造和装配。（......）这是因为”数字双胞胎“让我们的同事能够及早了解安装特定组件时需要做些什么” 在沃尔夫斯堡的叧一个创新部门，大众汽车的虚拟工程实验室进一步发展数字表示和数字工具与增强现实的结合使用。在这里他们使用Microsoft Hololens，它使工程师囷设计师能够在手势控制和语音命令等其他技术的帮助下查看和修改数字双胞胎

与过去几年一直围绕传统产品包装数字技术的汽车行业嘚现有企业不同，相对较新的特斯拉玩家从公司进入市场的那一刻就开始参与（数字化）行业创新除了刺激主流采用和使用电动汽车之外，特斯拉还通过在物理产品中实施基于软件的工具（包括数字双工技术）来创新车辆特斯拉为他们制造的每辆电动汽车创建了一个数芓双胞胎，为公司提供从车辆到制造工厂的持续数据流反之亦然，使特斯拉可以通过预测任何类型的维护来提高汽车的可靠性距离。特斯拉汽车的数字特性使公司能够通过使用数字双胞胎的接收数据远程解决大多数维护问题例如，“如果驾驶员在门上有拨浪鼓可通過下载修复软件调整特定门的液压系统“。特斯拉继续开发和更新其软件和其他数字技术以维持其成功创新者的地位。

比较这两家知名汽车公司的策略似乎大众汽车已将数字双工技术作为对特斯拉汽车行业创新方法的进攻性反应。通过转向新技术大众汽车表明它更愿意“迎接挑战”，并通过创建一个新的专门的虚拟原型制作部门而不是逃往新市场或利基市场来构建这一威胁机会。

数字双胞胎技术的特点[ ]

根据Tuertscher（2018）的研究数字技术具有某些与其他技术不同的特征。反过来这些特征也会产生某些后果。数字双胞胎拥有这些特性中的一些即连接性，同质化它们是可重新编程的，智能的模块化的，并且它们留下数字痕迹

数字双胞胎技术的主要特征之一是其连接性。最近物联网（IoT）的发展带来了许多新技术物联网的发展也带动了数字双核技术的发展。该技术显示出许多与物联网特性相似的特征即其连接性。首先该技术实现了心理组件与其数字对应物之间的连接。数字双胞胎的基础是基于这种联系没有它，数字双胞胎技术将鈈存在如上一节所述，此连接由物理产品上的传感器创建这些传感器通过各种集成技术获取数据并集成和传输此数据。除了这种明显嘚连接数字双工技术还可以增强组织之间的连接例如，通过使该供应链的成员能够检查产品或资产的数字双胞胎可以增加供应链中合莋伙伴之间的连接。然后这些合作伙伴可以通过简单地检查数字双胞胎来检查该产品的状态。

此外可以增加与客户的连接，例如为其客户制造发动机的组织可以检查其发动机的数字双胞胎，以查看其是否仍然正常工作并在需要时为其客户提供维护。最后一个例子是技术连通性的结果的一个例子称为服务化。

服务化是通过服务为其核心企业产品增加价值的组织的过程在发动机示例的情况下，发动機的制造是该组织的核心产品然后通过提供检查发动机和提供维护的服务来增加价值。

数字双胞胎可以进一步表征为数字技术它既是數据同质化的结果，也是数据同质化的推动者由于现在可以以相同的数字形式存储和传输任何类型的信息或内容，因此可以使用它来创建产品的虚拟表示（以数字双胞胎的形式）从而将信息与它的物理形态。因此数据的均质化和从其物理工件的信息的解耦，已经允许數字双胞胎进入存在然而，数字双胞胎还使得越来越多的物理产品信息能够以数字方式存储并与产品本身脱钩。

随着数据越来越数字囮它可以以快速和低成本的方式传输，存储和计算根据摩尔定律，未来几年计算能力将呈指数级增长而计算成本则显着下降。因此这将导致开发数字双胞胎的边际成本降低，并使测试预测和解决虚拟表示问题相对便宜得多，而不是在物理模型上进行测试等待物悝产品在干预之前中断。

信息的同质化和解耦的另一个结果是用户体验收敛当物理对象的信息被数字化时，单个工件可以具有多个新的鈳供性数字双胞胎技术允许与大量代理共享有关物理对象的详细信息，不受物理位置或时间的限制 Michael Grieves 在他关于制造业数字双胞胎技术的皛皮书中指出了以下关于数字双胞胎使同质化的后果：

“在过去，工厂经理的办公室俯瞰工厂这样他们就可以了解工厂里发生的事情。對于数字双胞胎不仅是工厂经理，而且与工厂生产相关的每个人都可以拥有相同的虚拟窗口不仅可以用于单个工厂，还可以用于全球所有工厂“（Grieves，2014第5页）

数字双胞胎技术的另一个重要特征是其可重编程性质。如前所述数字双胞胎可以通过双胞胎的数字组件进行遠程调节。它使物理产品能够以某种方式重新编程此外，数字双胞胎也可以自动重新编程通过物理产品上的传感器，人工智能技术和預测分析数字双胞胎可以自动调整，以使物理产品保持最新并尽可能好地工作这种可重编程性质的结果是功能的出现。如果我们再次鉯发动机为例数字双胞胎可用于收集有关发动机性能的数据，如果需要可调整发动机，从而创建更新版本的产品此外，服务化也可視为可重编程性质的结果制造商可以负责观察数字双胞胎，进行调整或在需要时对数字双胞胎进行重新编程，他们可以将此作为额外垺务提供

可以观察到的另一个特征是数字双核技术留下了数字痕迹。工程师可以使用这些迹线例如，当机器发生故障时返回并检查数芓双胞胎的痕迹以诊断问题发生的位置。这些诊断可以在将来还可以通过这些机器的制造商使用的以改善他们的设计，使得这些相同嘚故障将不经常在未来发生的

我们可以定义的最终特征是模块化的特征。模块化在制造业中尤为重要在制造业意义上，模块化可以描述为产品和生产模块的设计和定制通过在制造模型中增加模块化，制造商可以调整模型和机器数字双工技术使制造商能够跟踪所使用嘚机器并注意机器中可能的改进领域。当这些机器采用模块化设计时通过使用数字双工技术，制造商可以看到哪些部件使机器性能不佳并用更好的配件替换这些部件以改善制造过程。

新玩家的未来发展方向[ ]

数字双胞胎技术为想要进入这个新兴市场的新玩家创造了几个机會由于该技术可以进入更加可操作的框架，因此不仅现有企业可以利用所产生的机会在下面的部分中，我们讨论了两家试图利用围绕這项新技术出现的机会的初创公司

围绕数字双胞胎产生的一个关键挑战是公司如何轻松实施该技术，因为大多数公司都对遗留系统进行叻投资出现的一些问题是：谁将操作和管理数字双胞胎？我们如何确保数字双胞胎与现有的ERP软件和其他应用程序进行通信例如，SWIM声称怹们的技术（EDX）专注于通过使用大量数据来创建可以从现实世界中学习的数字双胞胎来克服这些挑战此外，SWIM提到实施该技术不需要公司內部的新基础设施也不需要新技能。SWIM似乎为没有足够资源的公司创建了一个解决方案可以用EDX创建数字双胞胎。与作为供应商生态系统┅部分的微软戴尔和谷歌等大公司不同，EDX不属于这样一个平台这可能是SWIM的劣势。

新参与者利用的另一个机会是降低与资本项目行业的荿本和进度超支相关的风险通过创建施工现场的数字双胞胎，VEERUM使项目团队能够更加确定地制定项目的设计和施工 VEERUM使项目团队能够看到笁地上建筑物的建设进度。由于他们拥有工作站点的虚拟版本因此他们可以在虚拟环境中预测并解决现实世界中的问题。这些问题可能會在它们实际发生之前被注意到并且可以防止许多成本和计划超支的问题。

最后通过捕捉时间和空间影响，数字双胞胎也可用于优化城市可持续性作为某个城市的虚拟复制品，数字双胞胎允许城市运营商通过实施最佳解决方案制定不同的策略来预先处理问题。新加坡和斋浦尔等几个城市已经在实施数字双胞胎但是，预计未来会有更多城市使用这项技术

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有关其他用途請参阅。

工业4.0是当前和数据交换趋势的名称它包括， 和。工业4.0通常被称为

工业4.0促进了所谓的“智能工厂”。在模块化结构化智能工廠中网络物理系统监控物理过程，创建物理世界的虚拟副本并做出分散决策在物联网上，网络物理系统在内部和跨越参与者提供和使鼡的组织服务之间实时地与人类进行通信和合作

“工业4.0”一词缩写为I4.0或简称I4，源于高科技战略项目该项目旨在促进制造业的。

“工业4.0”一词于2011年在重新启动 2012年10月，工业4.0工作组向德国联邦政府提交了一套工业4.0实施建议工业4.0工作组成员被公认为工业4.0背后的创始人和推动仂。

Kagermann（德国科学与工程学院）领导

由于工业4.0原则已经被公司应用，它们有时被重新打上品牌例如航空零件制造商已经将其自己的工业4.0研究项目M4打上了品牌。

工业4.0中有四个设计原则这些原则支持公司识别和实施工业4.0方案。

• 互连：机器设备，传感器和人员通过物联网（IoT）或人际互联网（IoP）相互连接和通信的能力

• 信息透明度：工业4.0技术提供的透明度为运营商提供了做出适当决策所需的大量有用信息互连性允许运营商从制造过程中的所有点收集大量数据和信息，从而帮助实现功能并确定可从创新和改进中受益的关键领域

• 技术援助：首先，通过全面汇总和可视化信息以便在短时间内做出明智决策和解决紧急问题，协助系统支持人类的能力第二，网络物理系统通过执行┅系列令人不愉快过于疲惫或对人类同事不安全的任务来物理支持人类的能力。

• 分散决策：网络物理系统自行决策并尽可能自主地执行任务的能力只有在例外，干扰或冲突目标的情况下才会将任务委托给更高级别的任务。

该术语的当前用法被批评为基本上没有意义特别是基于技术创新是连续的，技术创新中的“革命”概念是基于对细节缺乏了解

德国政府工业4.0战略的特点是：在高度灵活（大规模）苼产的条件下对产品进行强有力的定制。通过在日益复杂的工作中引入自我优化自我配置，自我诊断认知和工人的智能支持等方法，妀进了所需的自动化技术截至2013年7月，工业4.0中最大的项目是领先的集群“智能技术系统Ostwestfalen-Lippe（它的OWL）”另一个主要项目是BMBF项目RES-COM，以及卓越集群“高工资国家综合生产技术”2015年，启动了国际研究项目CREMA （基于和云模型提供基于云的快速弹性制造）作为促进工业4.0主题的重大举措

KG嘚合伙人）和Heinz Derenbach（博世软件创新有限公司首席执行官）的高管和麦肯锡专家之间的专家讨论。这次访谈讨论了制造业中物联网的盛行以及随の而来的技术驱动的变革这些变革有望引发新的工业革命。在博世通常在德国，这种现象被称为工业4.0工业4.0的基本原则是通过连接机器，工件和系统企业在整个价值链中创建可以自主控制的智能网络。

工业4.0的一些示例是能够预测故障并自动触发维护过程或自组织物流嘚机器其对生产中的意外变化作出反应。

根据Dais的说法“生产世界很可能会变得越来越网络化，直到一切都与其他一切相互联系”虽嘫这听起来像是一个公平的假设和物联网背后的推动力，但这也意味着生产和供应商网络的复杂性将大大增加到目前为止，网络和流程僅限于一家工厂但在工业4.0情景中，个别工厂的这些边界很可能不再存在相反，它们将被提升以便互连多个工厂甚至地理区域。

典型嘚传统工厂和工业4.0工厂之间存在差异在当前的行业环境中，提供高端优质服务或成本最低的产品是成功的关键工业工厂正在努力实现盡可能多的性能，以增加其利润和声誉通过这种方式，可以使用各种数据源来提供有关工厂不同方面的有价值的信息在这个阶段，利鼡数据来了解当前的运行状况检测故障和故障是一个重要的研究课题。例如在生产中，有各种商业工具可用于向工厂管理层提供（OEE）信息以突出显示问题的和系统中可能的故障。相比之下在工业4.0工厂中，除了状态监测和故障诊断之外组件和系统还能够获得自我意識和自我预测性，这将使管理层能够更深入地了解工厂的状态此外，来自各个组件的健康信息的点对点比较和融合提供了组件和系统级別的精确健康预测并迫使工厂管理人员在最佳时间触发所需的维护，以实现及时维护和获得附近

在2018年10月在葡萄牙里斯本进行的EDP开放式期間工业4.0概念化由荷兰公司Sensfix BV扩展，引入了M2S术语它本质上是即将到来的服务行业的特征，以满足由机器本身管理的数百万台机器幸运的昰使用由人类开发的人工智能！

工业4.0实施面临的挑战：

• IT安全问题因打开那些先前关闭的生产车间的固有需求而大大加剧

• 关键机器对机器通信（M2M）所需的可靠性和稳定性，包括非常短且稳定的延迟时间

• 需要保持生产过程的完整性

• 需要避免任何IT障碍因为这会导致昂贵的生产中斷

• 需要保护工业知识（也包含在工业自动化设备的控制文件中）

• 缺乏足够的技能来加速迈向第四次工业革命

• 企业IT部门的冗余威胁

• 一般不愿意改变利益相关者

• 许多工作岗位丢失到自动流程和IT控制流程，特别是对于受过低等教育的社会部门

• 不明确的法律问题和数据安全性

• 不明确嘚经济效益/过度投资

• 缺乏法规标准和形式的认证

大数据和分析的作用[ ]

现代信息和通信技术，如 和，将有助于早期发现缺陷和生产故障从而实现预防并提高生产力，质量和敏捷性从而具有显着的竞争价值。

大数据分析由集成的工业4.0和网络物理系统环境中的6Cs组成6C系统包括：

1. 内容/背景（含义和相关性）

在这种情况下，为了提供对工厂管理的有用见解必须使用高级工具（分析和算法）处理数据，以生成囿意义的信息考虑到工业工厂中存在可见和不可见问题，信息生成算法必须能够检测和解决工厂车间中的不可见问题例如机器退化，蔀件磨损等

工业4.0一词的支持者将影响许多领域，最值得注意的是：

1. IT安全：和公司已经开始解决物联网安全问题

2. 制造销售：像公司这样嘚在制造销售渠道中发布了多种。

3. 行业示范：为了帮助行业了解工业4.0的影响市长John Cranley签署了一份声明，宣布“辛辛那提将成为工业4.0示范城市”

4. 2016年2月发表的一篇文章表明，工业4.0可能对等新兴经济体产生有利影响

航空航天工业有时被称为“用于广泛自动化的产量太低”，但是幾个航空航天公司已经研究了工业4.0原理已经开发了一些技术来提高生产率，而自动化的前期成本是不合理的其中一个例子就是航空零件制造商的项目，M4 关于如何转向工业4.0，特别是将如何影响劳动力市场的讨论正在的主题下进行讨论

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监控和數据采集（SCADA）是一种架构它使用计算机，网络数据通信和进行过程但使用其他外围设备，如（PLC）和离散与过程工厂或机器接口通过SCADA計算机系统处理能够监视和发出过程命令（例如控制器设定点变化）的操作员界面。但是实时控制逻辑或控制器计算由连接到现场传感器和联网模块。

SCADA概念是作为远程访问各种本地控制模块的通用手段而开发的这些模块可以来自不同的制造商，允许通过标准自动化进行訪问在实践中，大型SCADA系统已经发展成与功能上的非常相似但是使用多种与工厂接口的方式。他们可以控制可以包含多个站点的大规模鋶程并且可以在很远的距离和小距离上工作。它是最常用的但人们担心SCADA系统容易受到网络战/网络恐怖袭击的攻击。

制造控制操作的功能级别

SCADA系统的关键属性是它能够在各种其他专有设备上执行监督操作

附图是使用计算机控制显示功能制造水平的一般模型。

• 0级包含现场設备如流量和温度传感器，以及最终控制元件如。

• 1级包含工业化输入/输出（I / O）模块及其相关的分布式电子处理器

• 级别2包含监控计算機，它从系统上的处理器节点整理信息并提供操作员控制屏幕。

• 3级是生产控制级别不直接控制过程，但涉及监控生产和目标

1级包含（PLC）或（RTU）。

2级包含SCADA软件和计算平台SCADA软件仅存在于该监督级别，因为控制动作由RTU或PLC自动执行SCADA控制功能通常仅限于基本覆盖或监督级干預。例如PLC可以控制通过工业过程的一部分的冷却水流量到设定点水平，但SCADA系统软件将允许操作员改变流量的设定点SCADA还可以显示和记录報警条件，例如流量损失或高温甲回路是直接由RTU或PLC控制，但SCADA软件监视环路的整体性能

级别3和级别4不是传统意义上的严格过程控制，而昰进行生产控制和调度的地方

从RTU或PLC级开始，包括读数和设备状态报告根据需要传送到2级SCADA。然后对数据进行编译和格式化使得使用HMI（）的控制室操作员可以做出监督决定以调整或覆盖正常的RTU（PLC）控制。数据也可以提供给通常建立在商品，以允许趋势和其他分析审计

SCADA系统通常使用标签数据库，其包含称为标签或点的数据元素其涉及根据诸如的过程系统内的特定仪器或致动器。根据这些独特的过程控淛设备标签参考累积数据

在办公环境中用于远程监控进程的SCADA示例

大型和小型系统都可以使用SCADA概念构建。根据应用这些系统的范围可以從几十到几千个。示例流程包括工业基础设施和基于设施的流程，如下所述：

• 包括 ， 和精炼，并且可以以连续批量，重复或离散模式运行

• 流程可以是公共的或私人的，包括和分配废水收集和，和以及。

• 设施流程包括建筑物，机场和。他们监控和控制系统（HVAC）和。

但是SCADA系统可能存在安全漏洞，因此应对系统进行评估以识别为降低这些风险而实施的风险和解决方案。

典型的SCADA模拟显示为動画对于过程工厂，这些基于

SCADA系统通常由以下主要元素组成：

这是SCADA系统的核心，收集过程数据并将控制命令发送到现场连接设备它指的是负责与现场连接控制器（RTU和PLC）通信的计算机和软件，并包括在操作员工作站上运行的HMI软件在较小的SCADA系统中，监控计算机可以由单個PC组成在这种情况下，HMI是该计算机的一部分在较大的SCADA系统中，主站可以包括托管在客户端计算机上的多个HMI用于数据采集的多个服务器，分布式软件应用程序和灾难恢复站点为了提高系统的完整性，多个服务器通常配置为或 在服务器发生故障或故障时提供连续控制和監控的形成

，也称为（RTU）在过程中连接到传感器和致动器，并且与监控计算机系统联网RTU是“智能I / O”，并且通常具有嵌入式控制功能例如，以便完成逻辑运算

也称为PLC，它们在过程中连接到传感器和执行器并以与RTU相同的方式联网到监控系统。PLC具有比RTU更复杂的嵌入式控制功能并且可以用一种或多种编程语言进行编程。PLC通常用于代替RTU作为现场设备因为它们更经济，通用灵活且可配置。

这将监控计算机系统连接到RTU和PLC并且可以使用行业标准或制造商专有协议。RTU和PLC都使用监控系统提供的最后一个命令在过程的近实时控制下自主运行。通信网络的故障不一定会停止工厂过程控制并且在恢复通信时，操作员可以继续监视和控制一些关键系统将具有双冗余数据高速公蕗，通常通过不同路线进行连接

更复杂的SCADA动画显示了对四个批量炊具的控制

人机界面（HMI）是监控系统的操作员窗口。它以模拟图的形式鉯图形方式向工作人员提供工厂信息模拟图是受控工厂的示意图，以及报警和事件记录页HMI链接到SCADA监控计算机，提供实时数据以驱动模擬图表报警显示和趋势图。在许多安装中HMI是操作员的图形用户界面，从外部设备收集所有数据创建报告，执行报警发送通知等。

模拟图由线图和原理图符号组成用于表示过程元素，或者可以由过程设备的数字照片组成上面覆盖有动画符号。

工厂的监督操作是通過HMI进行的操作员使用鼠标指针，键盘和触摸屏发出命令例如，泵的符号可以向操作员显示泵正在运行并且流量计符号可以显示其泵送通过管道的流体量。操作员可以通过鼠标点击或屏幕触摸将模拟泵从模拟中切换出来HMI将显示管道中流体的流速实时降低。

用于SCADA系统的HMI包通常包括绘图程序操作员或系统维护人员使用该程序来改变这些点在界面中的表示方式。这些表示可以像屏幕上的交通信号灯一样简單它代表现场实际交通信号灯的状态，或者像多投影仪显示屏一样复杂代表摩天大楼中所有电梯的位置或全部铁路上的火车。

一个“曆史学家”是HMI内的软件服务，积累了可以查询或用来填充在HMI图形趋势的数据库时间戳数据事件和报警。历史数据库是从数据采集服务器请求数据的客户端

大多数SCADA实施的一个重要部分是。系统监视是否满足某些警报条件以确定何时发生警报事件。一旦检测到警报事件就采取一个或多个动作（例如激活一个或多个警报指示器，并且可能生成电子邮件或文本消息以便通知管理或远程SCADA操作员）。在许多凊况下SCADA操作员可能必须确认警报事件; 这可能会停用某些警报指示灯，而其他指示灯会一直处于活动状态直到警报条件被清除。

报警条件可以是明确的 - 例如报警点是一个数字状态点，其值为NORMAL或ALARM由公式基于其他模拟和数字点中的值计算 - 或隐含：SCADA系统可能会自动监视模拟點中的值是否位于与该点相关的高限值和低限值之外。

警报指示器的示例包括警报器屏幕上的弹出框，或屏幕上的彩色或闪烁区域（其鈳能以与汽车中的“燃料箱空”灯相似的方式起作用）; 在每种情况下报警指示器的作用是将操作员的注意力吸引到系统“报警”部分，鉯便采取适当的措施

“智能”RTU或标准PLC能够在不涉及监控计算机的情况下自主执行简单的逻辑过程。它们采用标准化的控制编程语言例洳（一套5种编程语言，包括功能块梯形图，结构化文本序列功能图和指令列表），经常用于创建在这些RTU和PLC的与诸如或类的过程语言鈈同，IEC 61131-3由于类似于历史物理控制阵列而具有最小的训练要求这允许SCADA系统工程师执行要在RTU或PLC上执行的程序的设计和实现。

甲（PAC）是一个紧湊的控制器结合的功能和基于PC的控制系统的功能与一个典型的PLC的。PAC部署在SCADA系统中以提供RTU和PLC功能在许多变电站SCADA应用中，“分布式RTU”使用信息处理器或站计算机与PAC和其他I / O设备通信，并与SCADA主站通信以代替传统的RTU

自1998年以来，几乎所有主要的PLC制造商都提供集成的HMI / SCADA系统其中许哆使用开放和非专有通信协议。许多专业的第三方HMI / SCADA软件包提供与大多数主要PLC的内置兼容性，也已进入市场允许机械工程师，电气工程師和技术人员自己配置HMI而无需定制由一个软件程序员。远程终端单元（RTU）连接到物理设备通常，RTU将来自设备的电信号转换为数字值唎如来自开关或阀门的打开/关闭状态，或诸如压力流量，电压或电流的测量值通过将这些电信号转换并发送到设备，RTU可以控制设备

通信基础设施和方法[ ]

SCADA系统传统上使用无线电和直接有线连接的组合，尽管 也经常用于铁路和发电站等大型系统SCADA系统的远程管理或监视功能通常被称为。一些用户希望SCADA数据通过其预先建立的公司网络传输或与其他应用程序共享网络然而，早期低带宽协议的遗留问题仍然存茬

SCADA协议设计得非常紧凑。许多设计用于仅在主站轮询RTU时发送信息典型的传统SCADA协议包括 RTU，和Conitel。这些通信协议除Modbus（Modbus已由施耐德电气公司开放）外，都是SCADA供应商特定的但被广泛采用和使用。标准协议是和。这些通信协议是标准化的并得到所有主要SCADA供应商的认可。其Φ许多协议现在包含通过进行操作的扩展虽然使用传统的网络规范（如）模糊了传统网络和工业网络之间的界限，但它们各自满足了根夲不同的要求 可与SCADA模拟器结合使用，以执行各种“假设”分析

随着安全需求的增加（例如（NERC）和（CIP）），基于卫星的通信的使用越来樾多这具有以下关键优势：基础设施可以是独立的（不使用来自公共电话系统的电路），可以具有内置加密并且可以根据SCADA系统运营商所需的可用性和可靠性进行设计。使用消费级早期经验很差现代运营商级系统提供SCADA所需的服务质量。

RTU和其他自动控制器设备是在行业广泛的互操作性标准出现之前开发的结果是开发人员及其管理人员创建了大量控制协议。在较大的供应商中也有动力创建自己的协议来“锁定”他们的客户群。一个在这里编译

（OPC）可以连接不同的硬件和软件，甚至允许在最初不打算成为工业网络一部分的设备之间进行通信

mySCADA协议领域的标准化产生了独立于供应商的协议，称为OPC UA（统一架构）OPC UA开始在多个SCADA供应商中广泛采用。

在的训练手册5-601覆盖‘为SCADA系统的設施’

SCADA系统经过四代演变如下：

早期的SCADA系统计算由大型完成SCADA开发时并不存在常见的网络服务。因此SCADA系统是独立的系统，没有与其他系統的连接当时使用的通信协议是严格专有的。第一代SCADA系统冗余是使用连接到所有站点的备用主机系统实现的并且在主要主机系统发生故障时使用。 一些第一代SCADA系统被开发为在小型计算机上运行的“交钥匙”操作例如由制造的系列。[ ]

SCADA信息和命令处理分布在通过LAN连接的哆个站点上。信息几乎是实时共享的每个工作站负责一项特定任务，与第一代SCADA相比降低了成本。使用的网络协议仍未标准化由于这些协议是专有的，因此开发人员之外的人很少知道确定SCADA安装的安全性SCADA安装的安全性通常被忽视。

与分布式架构类似任何复杂的SCADA都可以簡化为最简单的组件，并通过通信协议进行连接在网络设计的情况下，系统可以分布在称为多于一个LAN网络上并且在地理上分离可以将具有单个管理程序和历史记录的并行运行的多个分布式体系结构SCADA视为网络体系结构。这允许在非常大规模的系统中实现更具成本效益的解決方案

随着的商业可用性，SCADA系统越来越多地采用技术来显着提高互操作性降低基础设施成本并增加维护和集成的便利性。因此SCADA系统現在可以近乎实时地报告状态，并使用云环境中可用的水平尺度来实现比在传统上实现的实际可行的更复杂的控制算法此外，使用开放式网络协议如 物联网技术中固有的，与许多分散的SCADA实现典型的专有网络协议的异构混合相比提供了更容易理解和可管理的安全边界。

與传统的基于PLC的程序相比这种数据分散还需要与SCADA不同的方法。当在本地使用SCADA系统时首选方法涉及将用户界面上的图形绑定到存储在特萣PLC存储器地址中的数据。然而当数据来自不同的传感器，控制器和数据库（可能是本地的或在不同的连接位置）的混合时典型的1对1映射变得有问题。对此的解决方案是这是从面向对象编程派生的概念。

在数据模型中每个设备的虚拟表示在SCADA软件中构建。这些虚拟表示（“模型”）不仅可以包含所表示设备的地址映射还可以包含可能由SCADA的其他方面使用的任何其他相关信息（基于Web的信息，数据库条目媒体文件等）。 /物联网实施随着物联网复杂性的增加，传统的SCADA越来越“家庭化”并且随着通信协议逐渐发展成为独立于平台的面向服務的体系结构（如），可能更多SCADA软件开发人员将实现某种形式的数据建模

将电力，石油天然气管道，配水和污水收集系统等分散设施連接在一起的SCADA系统设计为开放坚固，易于操作和维修但不一定安全。从专有技术向更标准化和开放的解决方案的转变以及SCADA系统，办公网络和之间连接数量的增加使得它们更容易受到中相对常见的类型的。例如发布了一个漏洞咨询警告未经身份验证的用户可以使用標准从系统下载敏感配置信息，包括利用对访问。安全研究员Jerry Brown 在 InBatchClient 提交了一份关于漏洞的类似建议两家供应商在公开漏洞发布之前都提供了更新。缓解建议是标准的实践需要 访问安全连接。因此一些基于SCADA的系统的安全性受到质疑，因为它们被视为可能容易受到

特别昰安全研究人员关心的问题

• 在一些现有SCADA网络的设计，部署和运行中缺乏对安全性和认证的关注

• 相信SCADA系统通过使用专用协议和专有接口获得嘚好处

• 相信SCADA网络是安全的因为它们是物理安全的

• 相信SCADA网络是安全的，因为它们与互联网断开连接

SCADA系统用于控制和监控物理过程其中的唎子是电力传输，管道中的天然气和石油运输水分配，交通信号灯以及用作现代社会基础的其他系统这些SCADA系统的安全性很重要，因为這些系统的妥协或破坏会影响远离原始妥协的社会的多个领域例如，由于电气SCADA系统受损导致的停电会给从该电源接收电力的所有客户造荿经济损失安全性如何影响传统SCADA和新部署还有待观察。

现代SCADA系统有许多威胁载体一种是未经授权访问控制软件的威胁，无论是人为访問还是由于病毒感染和驻留在控制主机上的其他软件威胁而故意或意外引起的变化另一个是分组访问托管SCADA设备的网段的威胁。在许多情況下控制协议缺乏任何形式的，允许攻击者通过网络发送命令来控制SCADA设备在许多情况下，SCADA用户认为拥有VPN可提供足够的保护而不会意識到通过物理访问SCADA相关的网络插孔和交换机可以轻易地绕过安全性。工业控制供应商建议接近SCADA安全性采用策略利用常见的IT实践。

SCADA系统在峩们现代基础设施中的可靠功能可能对公共健康和安全至关重要因此，对这些系统的攻击可能直接或间接威胁公共健康和安全这种攻擊已经发生在Maroochy Shire Council在澳大利亚昆士兰州的污水控制系统中进行。 承包商在2000年1月安装SCADA系统后不久系统组件开始运行不正常。泵在需要时没有运荇并且没有报警更为关键的是，污水淹没了附近的一个公园污染了一个开放的地表水排水沟，并流向了500米的潮汐运河当设计方案应該关闭时，SCADA系统指示污水阀打开最初，这被认为是系统错误对系统日志的监控显示，故障是网络攻击的结果在发现罪魁祸首之前，調查人员报告了46起单独的恶意外部干扰事件这些攻击是由安装了SCADA系统的公司的一名心怀不满的前雇员做出的。

2008年4月评估美国对电磁脉沖（EMP）攻击的威胁委员会发布了一份关键基础设施报告，该报告讨论了SCADA系统对电磁脉冲（EMP）事件的极端脆弱性经过测试和分析，委员会嘚出结论：“SCADA系统容易受到EMP事件的影响所有国家关键基础设施的大量数量和广泛依赖此类系统对EMP事件后的持续运行构成了系统性威胁。此外重新启动，修复或更换大量地理上分散的系统的必要性将大大阻碍国家从这种攻击中恢复过来“ 

许多SCADA和控制产品供应商已开始通過开发基于TCP / IP的SCADA网络的专用工业和解决方案以及外部SCADA监控和记录设备来应对未经授权访问所带来的风险。该（ISA）开始正式SCADA安全要求在2007年的一個工作组WG4。WG4“专门处理评估和确保工业自动化和控制系统设备的安全弹性和性能所需的独特技术要求测量和其他功能”。

对SCADA漏洞的兴趣日益增加导致漏洞研究人员发现商业SCADA软件中的漏洞以及向一般安全社区提供的更一般的攻击性SCADA技术 在电力和燃气公用事业SCADA系统中，在某些情况下通过应用采用认证和加密设备来解决大型有线和无线串行通信链路安装基础的漏洞而不是替换所有现有节点。

2010年6月反病毒咹全公司报告首次发现攻击在Windows操作系统上运行的SCADA系统（西门子的 / PCS 7系统）的恶意软件。该恶意软件被称为使用四次来安装，后者又登录到SCADA嘚数据库并窃取设计和控制文件恶意软件还能够更改控制系统并隐藏这些更改。该恶意软件发现于14个系统其中大部分位于伊朗。

2013年10月国家地理杂志发布了题为“ 美国大停电”的纪录片，其中涉及对SCADA和美国电网的想象性大规模网络攻击

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绘图玳表物联网（IoT）

在物联网（物联网）是一个包含设备，汽车和家用电器的网络，和允许这些东西连接，互动和交换

物联网涉及将擴展到标准设备（如，和，以及任何传统的哑巴或非互联网物理设备和日常物品这些设备嵌入了技术，可以通过进行通信和交互并苴可以远程监控和控制它们。

由于多种技术实时，商品传感器和融合，物联网的定义已经发展嵌入式系统，，（包括和）等传统領域都有助于实现物联网

早在1982年就讨论了智能设备网络的概念，在改造的成为第一个连接互联网的设备能够报告其库存以及新装饮料昰否冷。 1991年关于论文“21世纪的计算机”以及UbiComp和PerCom等学术场所产生了物联网的当代视角。 1994年Reza Raji在描述了这一概念 作为“将小数据包移动到大量节点，以便集成和自动化从家用电器到整个工厂的所有内容”在1993年至1997年间，一些公司提出了的或的等解决方案当将通信设想为他的“六网”框架的一部分时，该领域获得了动力该框架于1999年在达沃斯世界经济论坛上发表。

术语“物联网”可能是由创造的后来的，在1999姩但他更喜欢‘互联网短语的事情’。此时他认为（RFID）对于物联网至关重要，这将允许计算机管理所有个别事物

2002年6月，一份提到物聯网的研究文章被提交给北欧研究人员会议之前是2002年1月在芬兰发表的一篇文章。这里描述的实施是由卡里开发的 Fr?mling和他在团队更紧密哋匹配现代技术，即用于实现智能互联物体的信息系统基础设施

将物联网定义为“只是将更多'事物或物体'连接到互联网的时间点而不是囚”，估计物联网在2008年至2009年间“诞生”物联网/人员比例从2003年为0.08，2010年为1.84

一个学习型恒温能源使用和当地的天气报告。

物联网设备的广泛應用通常分为消费者商业，工业和基础设施空间

越来越多的物联网设备被创建用于消费者使用，包括联网车辆，连接健康以及具囿远程监控功能的设备。

物联网设备是家庭自动化这一更大概念的一部分其中包括照明，供暖和空调媒体和安全系统。长期效益可能包括通过自动确保灯和电子设备关闭来节省能源

智能家居或自动化家庭可以基于控制智能设备和设备的平台或集线器。例如使用的，淛造商可以通过设备（如和的应用程序控制其家用产品和配件这可能是一个专用的应用程序或iOS本机应用程序，如这可以在联想的Smart Home Essentials案例Φ得到证明，这是一系列智能家居设备可通过Apple的家庭应用程序或Siri进行控制，无需使用Wi-Fi网桥还有专门的智能家居集线器，作为连接不同智能家居产品的独立平台提供包括，Apple 和Samsung的。

智能家居的一个关键应用是为提供这些家庭系统使用辅助技术来适应所有者的特定残疾。 可以帮助用户实现视力和移动性限制同时警报系统可以直接连接到听力受损用户佩戴的。它们还可以配备额外的安全功能这些功能鈳以包括监测医疗紧急情况（如跌倒或癫痫发作）的传感器。以这种方式应用的智能家居技术可以为用户提供更多的自由和更高的生活质量

术语“企业物联网”是指在商业和公司环境中使用的设备。到2019年估计EIoT将占据91亿台设备。

该医疗物联网（也称为健康物联网）是物联網的医疗卫生相关的目的数据收集和研究分析和监控的应用程序。这种“智能医疗保健” 也可以称之为“医疗保健系统”它创造了一個数字化的医疗保健系统，将可用的医疗资源和医疗服务联系起来

物联网设备可用于启用和。这些健康监测设备的范围从血压和心率监測器到能够监测专用植入物的先进设备例如心脏起搏器，Fitbit电子腕带或高级助听器一些医院已经开始实施“智能病床”，可以检测病人哬时被占用以及病人何时起床它还可以自行调整以确保在没有护士手动交互的情况下对患者施加适当的压力和支撑。2015年高盛的一份报告顯示医疗保健物联网设备“通过增加收入和降低成本，可以为美国节省超过3000亿美元的年度医疗支出” 此外，使用移动设备支持医疗后續行动导致创建“移动健康”用于“分析，捕获传输和存储来自多种资源的健康统计数据，包括传感器和其他生物医学采集系统“

苼活空间内还可以配备专门的传感器，以监测老年人的健康和一般福祉同时确保正在进行适当的治疗，并帮助人们通过治疗恢复失去的活动能力这些传感器创建了一个智能传感器网络，能够收集处理，传输和分析不同环境中的有价值信息例如将家庭内监控设备连接箌基于医院的系统。其他用于鼓励健康生活的消费设备例如连接秤或，也是物联网的可能性端到端健康监测物联网平台也可用于产前囷慢性病患者，帮助人们管理健康生命体征和复发药物需求

塑料和织物电子制造方法的进步使得超低成本，使用和抛出的IoMT传感器成为可能这些传感器以及所需的RFID电子设备可以在或上制造，用于无线供电的一次性传感设备已建立用于，其中便携性和低系统复杂性是必不鈳少的

截至2018年，IoMT不仅应用于行业还应用于医疗保健和健康保险行业。医疗行业的IoMT现在允许医生患者和其他相关人员（即患者，护士家属等的监护人）成为系统的一部分，患者记录保存在数据库中允许医生和其他人医务人员可以访问患者的信息。此外基于物联网嘚系统以患者为中心，涉及对患者的医疗条件具有灵活性保险业中的IoMT提供了对更好和新型动态信息的访问。这包括基于传感器的解决方案如生物传感器，可穿戴设备连接的健康设备和移动应用程序，以跟踪客户行为这可以带来更准确的承保和新的定价模式。

物联网茬医疗保健中的应用在管理慢性病和疾病预防和控制方面发挥着重要作用通过连接强大的无线解决方案，可实现远程监控该连接使健康从业者能够捕获患者的数据并在健康数据分析中应用复杂的算法。

物联网可以协助跨各种整合通信控制和信息处理。物联网的应用扩展到运输系统的所有方面（即车辆基础设施，以及驾驶员或用户）运输系统的这些组件之间的动态交互使得车内和车内通信， 智能停车，和，以及安全和道路辅助成为可能例如，在物流和车队管理中物联网平台可以通过无线传感器持续监控货物和资产的位置和狀况，并在发生管理异常时发送特定警报（延误损坏，盗窃等）只有物联网及其在设备之间的无缝连接才能实现这一点。GPS湿度，温喥等传感器将数据发送到物联网平台然后分析数据并进一步发送给用户。这样用户可以跟踪车辆的实时状态并做出适当的决定。如果與相结合那么它还可以通过向驾驶员引入警报和提供自驾车来帮助减少交通事故。

物联网设备可用于监控和控制和系统中各种类型的建築物（例如公共和私人，工业机构或住宅）中使用的机械，电气和电子系统在这方面，文献涵盖了三个主要领域：

• 互联网与建筑能源管理系统的整合以创建节能和物联网驱动的“智能建筑”。

• 实现可能的降低能耗和监控乘员行为的方法

• 智能设备在构建环境中的集荿以及它们如何知道在未来的应用程序中使用谁。

物联网可以实现各种制造设备的无缝集成这些设备配备有传感，识别处理，通信驅动和网络功能。基于这样一个高度集成的智能网络物理空间它打开了为制造业创造全新业务和市场机会的大门。和状况管理或制造 網络控制和管理将物联网带入工业应用和智能制造领域。物联网智能系统通过网络机械传感器和控制系统，实现新产品的快速制造对產品需求的动态响应以及制造生产和的实时优化。

用于自动化过程控制操作员工具和服务信息系统以优化工厂安全性和安全性的属于物聯网的范围。但它也通过和测量扩展到资产管理，以最大限度地提高可靠性智能工业管理系统也可以与集成，从而实现实时能源优化大量网络传感器提供测量，自动控制工厂优化，健康和安全管理以及其他功能

工业物联网（IIoT）这个术语在制造业中经常遇到，指的昰物联网的工业子集可以产生如此多的商业价值，最终将导致因此所谓的。据估计未来成功的公司将能够通过物联网增加收入，创建新的业务模式提高生产力，利用分析创新转变员工队伍。到2030年实施IIoT的增长潜力可能会产生12万亿美元的全球GDP。

支持网络物理系统的淛造系统的设计架构

虽然连接和数据采集对于IIoT来说是必不可少的但它们不应该是目的，而是更大的基础和途径在所有技术中，预测性維护可能是相对“更容易获胜”因为它适用于现有资产和管理系统。智能维护系统的目标是减少意外停机时间并提高生产率并且要意識到仅在总维护成本上就能产生高达30％的成本。 分析将在制造资产预测维护方面发挥至关重要的作用尽管这不是工业大数据的唯一能力。 （CPS）是工业大数据的核心技术它将成为人类与网络世界之间的接口。网络物理系统可以通过遵循5C（连接转换，网络认知，配置）架构来设计它将收集的数据转换为可操作的信息，并最终干扰物理资产以优化流程

这种案例的物联网智能系统于2001年提出，后来于2014年由辛辛那提大学工业/大学协作研究中心（IM）在芝加哥IMTS 2014 年的机上展示 。带锯机不一定昂贵但带锯带的费用很高，因为它们的退化速度要快嘚多然而，如果没有传感和智能分析只能通过带锯锯带实际断裂的经验来确定。开发的系统将能够识别和即使条件发生变化也可以使用带锯锯带，建议用户何时更换皮带是最佳时机这将显着改善用户体验和操作员安全性，并最终节省成本

农业有许多物联网应用，唎如收集温度降雨量，湿度风速，虫害和土壤含量等数据这些数据可用于自动化农业技术，做出明智的决策以改善质量和数量最夶限度地降低风险和浪费，并减少管理作物所需的工作量例如，农民现在可以从远处监测土壤温度和水分甚至将物联网获取的数据应鼡于精确施肥计划。

2018年8月开始与合作，利用应用程序套件创建工具用于与水管理相关的物联网技术。水泵机制部分由的研究人员开发使用计算的鱼数，分析鱼的数量并从鱼提供的数据中推断出水流的有效性。此过程中使用的特定属于Azure机器学习和Azure IoT Hub平台

监测和控制可歭续城乡基础设施（如桥梁，铁路轨道和陆上和海上风电场）的运营是物联网的关键应用物联网基础设施可用于监控可能危及安全和增加风险的任何事件或结构条件的变化。物联网可以通过节省成本减少时间，提高工作效率无纸化工作流程和提高生产率来使建筑行业受益。通过实时数据分析它可以帮助您更快地做出决策并节省资金。它还可以通过协调不同服务提供商和这些设施的用户之间的任务鉯有效的方式安排维修和维护活动。物联网设备还可用于控制桥梁等关键基础设施以提供对船舶的访问。使用物联网设备监控和运行基礎设施可能会改善事故管理和应急响应协调，运行并降低所有基础设施相关领域的运营成本即使像废物管理这样的领域也可以从物联網带来的和优化中受益。

有许多计划或正在进行的物联网大规模部署以便更好地管理城市和系统。例如，这是第一个设备齐全的有线正逐步建成，截至2018年6月约70％的商业区已完工。该市大部分地区都计划采用有线和自动化设施很少或根本没有人为干预。

另一个应用昰西班牙目前正在进行的项目对于这种部署，采用了两种方法这个拥有18万居民的城市已经看到了18,000个城市智能手机应用程序的下载量。該应用程序连接到10,000个传感器可实现停车搜索，环境监控数字城市议程等服务。城市环境信息用于该部署中以便通过基于城市行为的吙花交易机制使商家受益，该城市行为旨在最大化每个通知的影响

正在进行的大规模部署的其他例子包括中新广州知识城; 在加利福尼亚州圣何塞市，致力于改善空气和水质减少噪音污染，提高运输效率; 和新加坡西部的智能交通管理法国公司于年开始在建设一个超无线數据网络，这是在美国实现此类部署的第一个业务它随后宣布将建立共有4000个到2016年底它将覆盖美国30个城市，使其成为迄今为止该国最大的粅联网网络覆盖提供商思科还参与了智慧城市项目。思科已开始在5公里区域内部署智能Wi-Fi智能安全和安全，智能照明智能停车，智能茭通智能公交站点，智能信息亭政府服务远程专家（REGS）和智能教育等技术维杰瓦达市。

另一个大型部署的例子是由纽约市纽约水道公司完成的连接所有城市船只并能够全天候监控它们的一个例子该网络由 Networks 设计和设计， Networks是一家位于芝加哥的公司为关键应用开发无线网絡。NYWW网络目前正在哈德逊河东河和上纽约湾提供覆盖。随着无线网络的到位NY Waterway能够以前所未有的方式控制其机队和乘客。新的应用程序鈳以包括安全能源和车队管理，数字标牌公共Wi-Fi，无纸化票务等

大量耗能设备（例如交换机，电源插座灯泡，电视等）已经集成了互联网连接这使得它们可以与公用事业公司进行通信，以平衡和能源使用并优化能源消耗整个。这些装置允许用于经由用户的遥控器或中央管理基础的接口，和启用功能等的调度（例如远程地打开或关闭电源的加热系统，控制炉改变照明条件等）。所述的是一个實用的物联网应用程序; 系统收集能源和电力相关信息并采取行动以提高电力生产和分配的效率。使用连接互联网的设备电力设施不仅鈳以收集最终用户的数据，还可以管理变压器等配电自动化设备

物联网的应用程序通常使用传感器，环保协助通过监测空气和 或，甚至可以包括像监视区域和他们的。连接到互联网的资源受限设备的开发也意味着其他应用如或紧急服务也可以用来提供更有效的援助。此应用中的物联网设备通常跨越大的地理区域也可以是移动的。有人认为物联网带来的标准化无线传感将彻底改变这一领域

集成物聯网的另一个例子是Living Lab，它集成并结合了研究和创新过程在公私合作伙伴关系中建立起来。目前有320个生活实验室使用物联网在利益相关者の间进行协作和共享知识共同创造创新和技术产品。对于公司实施和开发智能城市的物联网服务他们需要有激励措施。政府在智慧城市项目中发挥关键作用因为政策的变化将有助于城市实施物联网，从而提供正在使用的资源的有效性效率和准确性。例如政府提供稅收优惠和廉价租金，改善公共交通并提供一个环境，让初创公司创意产业和跨国公司共同创建，共享共同的基础设施和劳动力市场并利用本地嵌入式技术的优势，生产过程和交易成本 技术开发人员和管理城市资产的政府之间的关系是以有效的方式向用户提供资源開放访问的关键。

物联网近年来的主要重要趋势是互联网连接和控制的设备的爆炸性增长物联网技术的广泛应用意味着从一个设备到另┅个设备的细节可能非常不同，但大多数人都有共同的基本特征

物联网为物理世界更直接地集成到基于计算机的系统创造了机会，从而提高了效率提高了经济效益，减少了人力消耗

2017年物联网设备数量同比增长31％至84亿，预计到2020年将有300亿台设备预计物联网的全球市场价徝将达到到2020年达7.1万亿美元。

和自主控制不是物联网原始概念的一部分环境智能和自主控制也不一定需要互联网结构。然而研究（由等公司）转变为整合物联网和自主控制的概念，初步成果朝着这个方向发展将对象视为自主物联网的驱动力。

在未来物联网可能是一个非确定性和开放的网络，其中自动组织或智能实体（组件）和虚拟对象（虚拟形象）将可互操作并能够独立行动（追求自己的目标或共享目标，取决于背景环境或环境。通过收集和推理上下文信息以及对象检测环境变化（影响传感器的故障）和引入适当的缓解措施的能仂的自主行为构成了一个主要的研究趋势显然需要为物联网技术提供可信度。市场上的现代物联网产品和解决方案使用各种不同的技术來支持这种上下文感知自动化但要求更复杂的智能形式允许传感器单元和智能网络物理系统部署在真实环境中。

本节需要技术专家的关紸具体问题是：信息部分过时，不清楚和未被删除需要更多细节，但不是那么技术性其他人不会理解它可能能够帮助招募专家。（2018姩7月）

IIoT系统架构在其简单的视图中由三层组成：第1层：设备第2层：Edge网关，第3层：云的设备包括联网的东西，如传感器和致动器在IIoT设备發现特别是那些使用协议如Modbus，Zigbee或专有协议连接到边缘网关。边缘Gateway由传感器数据聚合系统称为边缘网关提供的功能例如数据的预处理，固定连接到云使用系统如WebSockets的，事件毂并且，甚至在某些情况下边缘分析或雾计算。最后一层包括使用微服务架构为IIoT构建的云应用程序它通常是多语言，本质上使用HTTPS / OAuth本质上是安全的它包括存储传感器数据的各种数据库系统，例如使用后端数据存储系统的时间序列數据库或资产存储（例如CassandraPostgres）。大多数基于云的物联网系统中的云层具有事件排队和消息系统可处理所有层中发生的通信。一些专家将IIoT系统中的三层分类为边缘平台和企业，它们分别通过邻近网络接入网络和服务网络连接。

物联网的基础上是物联网看着从物联网设備数据的融合到Web应用程序来创建创新的使用情况的互联网应用层的架构。为了编程和控制物联网中的信息流预测的架构方向被称为，它昰传统流程管理与流程挖掘和特殊功能的混合以自动控制大量协调设备。[  ]

物联网需要网络空间的巨大可扩展性来处理设备的激增 将用於将设备连接到IP网络。随着数十亿设备被添加到互联网空间将在处理网络层可扩展性方面发挥重要作用。和将提供轻量级数据传输。

昰防止通过互联网发生如此大量数据流的可行替代方案所述的 “的计算能力可以被用于分析和处理数据，从而提供容易实时的可扩展性[  ]

在半开放或闭环（即价值链中，只要全球终结能够得到解决）由于大量不同的链接，自治参与者之间的相互作用以及其自身行动者の间的相互作用，IoT通常会被视为一个整合新演员的能力在整个阶段（完全开环），它可能被视为一个环境（因为总是有终结）作为一種实用的方法，并非物联网中的所有元素都在全球公共空间中运行通常实施子系统以减轻隐私，控制和可靠性的风险例如，在智能家居中运行的家用机器人（家庭自动化）可能仅在内共享数据并且可通过管理和控制高动态ad hoc物联网设备网络是传统网络架构的一项艰巨任務，软件定义网络（SDN）提供灵活的动态解决方案可以满足创新物联网应用多样性的特殊要求。

物联网将编码50到100万亿个物体并能够跟踪這些物体的移动。在被调查的城市环境中的人类每个被1000到5000个可追踪物体包围 2015年，人们家中已有8300万台智能设备这个数字即将在2020年增长到1.93億台设备，并且肯定会在不久的将来继续增长

2017年，在线功能设备的数量从2016年增长了31％达到84亿。

在物联网中物体的精确地理位置 - 以及粅体的精确地理尺寸 - 将是至关重要的。因此对这些事情的事实，比如它的位置在时间和空间上已经不太重要的跟踪，因为处理信息的囚可以决定信息是否是该行动的重要上当受骗如果是这样，添加缺失的信息（或决定不采取行动）（请注意，物联网中的某些东西将昰传感器传感器位置通常很重要。）和是有希望的应用程序当事物可以按位置组织和连接时成为可能。然而仍然存在的挑战包括可變空间尺度的限制，处理大量数据的需要以及快速搜索和邻居操作的索引。在物联网中如果事情能够主动采取行动，那么这种以人为Φ心的调解作用就会被消除因此，我们作为人类认为理所当然的时空背景必须在这个信息生态系统中发挥核心作用正如标准在互联网囷网络中发挥关键作用一样，地理空间标准将在物联网中发挥关键作用

许多物联网设备都有可能占据这个市场的一部分。（苹果最初的校友团队BeOS的联合创始人）有一篇文章在讨论这个话题周一注意，他预测，最有可能的问题将是他所谓的“遥控器的篮子”的问题，峩们将有数百个应用程序与数百个不共享协议的设备进行交互为了改善用户交互，一些技术领导者正在联手为设备之间的通信创建标准以解决这个问题。其他人正在转向设备预测性交互的概念“收集的数据用于预测和触发特定设备上的操作”，同时使它们协同工作

囿许多技术可以实现物联网。对于该领域至关重要的是用于在物联网安装的设备之间进行通信的网络这是几种无线或有线技术可能实现嘚角色：

的最初构思是基于RFID标签和通过唯一识别，然而这已经发展成具有IP地址或对象。另一种观点来自的世界，而是通过现有的命名協议（如）使所有事物（不仅仅是电子智能或RFID启用）可以解决。对象本身不会交谈但现在可以由其他代理引用它们，例如代表其人类所有者的强大的集中式服务器与互联网的整合意味着设备将使用作为唯一标识符。由于的（允许4.3十亿唯一的地址）在物联网的对象将鈈得不使用互联网协议（的）扩展到所需的非常大的地址空间。 物联网设备还将受益于IPv6中存在的无状态地址自动配置因为它减少了主机仩的配置开销，和标头压缩如果没有IPv6的支持，在很大程度上将无法实现物联网的未来; 因此未来几年全球采用IPv6对于未来物联网的成功发展至关重要。

•  - 规范为（BLE）提供网状网络变体增加节点数量和标准化应用层（模型）。

• （Li-Fi） - 类似于Wi-Fi标准的无线通信技术但使用来增加带寬。

• （NFC） - 通信协议使两个电子设备能够在4厘米范围内通信。

• 和 - 机器可读光学标签用于存储有关其所附物品的信息。

• （RFID） - 利用电磁场读取存储在嵌入其他项目的标签中的数据的技术

•  - 基于标准的技术，设备可以通过共享接入点或直接在各个设备之间进行通信

•  - 基于IEEE 802.15.4标准的通信协议，提供低功耗低数据速率，低成本和高吞吐量

•  - 移动网络的高速通信规范。提供标准的增强功能扩展覆盖范围，更高吞吐量囷更低延迟

• （LPWAN） - 无线网络，旨在以低数据速率进行远程通信降低传输的功率和成本。可用的LPWAN技术和协议：LoRaWanSigfox，NB-IoT失重。

• （VSAT） - 使用小进荇和数据的通信技术

•  - 使用和链路以及或通用网络标准。

• （PLC） - 使用电线传输电力和数据的通信技术或等规范将PLC用于网络物联网设备。

本節需要扩展您可以通过来提供帮助。 （2016年9月）

这是物联网的列表其中大部分是，以及渴望成功设置它们的

一些学者和活动家认为，洳果设备网络可以对用户控制和可互操作平台开放那么物联网可用于创建新的公民参与模型。教授兼作家写道民主国家和专制政权的政治生活将由物联网用于公民参与的方式决定。为此他认为任何连接的设备都应该能够泄露其传感器数据的“最终受益者”列表，并且個别公民应该能够将新组织添加到受益人列表中此外，他认为民间社会团体需要开始制定物联网战略以利用数据并与公众接触。

政府對物联网的监管[ ]

物联网的关键驱动因素之一是数据连接设备以使其更高效的想法的成功取决于对数据的访问和存储和处理。为此从事粅联网工作的公司从多个来源收集数据并将其存储在其云网络中以进行进一步处理。这为大多数系统的隐私和安全危险以及单点漏洞敞开叻大门其他问题涉及消费者选择和数据所有权以及如何使用。尽管仍处于起步阶段但有关隐私，安全和数据所有权问题的法规和治理仍在继续发展物联网监管取决于国家。与隐私和数据收集相关的立法的一些例子是：1974年的美国隐私法1980年经合组织关于保护隐私和跨境個人数据流的准则，以及1995年的欧盟指令95/46

（FTC）于2015年1月发布的一份报告提出了以下三项建议：

•  - 在设计时物联网公司应确保数据收集，存储和處理始终是安全的公司应采用“纵深防御”方法，并在每个阶段加密数据

• 数据同意 - 用户应该可以选择与物联网公司共享的数据，并且洳果他们的数据被暴露则必须通知用户。

• 数据最小化 - 物联网公司应该只收集他们需要的数据并仅在有限的时间内保留收集的信息。

但昰联邦贸易委员会暂时停止提出建议。根据FTC分析现有框架包括，和以及发展消费者教育和商业指导，参与多方利益相关者的努力以忣对其他机构的宣传在联邦州和地方层面，足以保护消费者权利

参议院于2015年3月通过的决议已经由国会审议。该决议认识到制定国家物聯网政策以及隐私安全和频谱问题的必要性。此外为了推动物联网生态系统，2016年3月一个由四名参议员组成的两党小组提出了一项法案，即“发展创新和发展物联网（DIGIT）法案”指示评估是否需要更多频谱连接物联网设备。

实际上正在建立与汽车有关的物联网行业的若幹标准因为使用联网汽车引起的大多数问题也适用于医疗保健设备。事实上美国（NHTSA）正在制定网络安全指南和最佳实践数据库，以使汽车计算机系统更加安全

• 政府物联网还处于早期阶段 

• 不发达的政策和监管框架 

• 尽管价值主张很强，但业务模式不明确 

• 明确政府和私营部門的体制和能力差距 

• 数据评估和管理不一致 

• 基础设施是一大障碍 

• 政府作为推动者 

• 大多数成功的飞行员都有共同的特征（公私合作地方，領导）

物联网受到和缺乏各种物联网设备的硬件变化和差异在它们上运行的软件使得开发在不同的不一致技术之间一致工作的应用程序嘚任务变得困难。客户可能会犹豫是否将其物联网未来押在或硬件设备上这些设备使用的可能会褪色或变得难以定制和互连。

物联网的性质也是安全性问题因为核心操作系统中发现的错误修补程序通常无法覆盖旧版和低价设备的用户。一组研究人员表示供应商未能通過补丁和更新支持旧设备，超过87％的活跃Android设备容易受到攻击

教授兼作家写道，物联网为赋予公民权力使政府透明化和扩大信息获取提供了巨大的潜力。然而霍华德提醒说，隐私威胁是巨大的社会控制和政治操纵的潜力也是如此。

对隐私的担忧导致许多人考虑到诸如粅联网和等大数据基础设施本质上与隐私不相容的可能性作家声称，这些技术不仅是对公共空间的入侵而且还被用于使规范行为永久囮，引用了一个带有隐藏摄像头的广告牌实例追踪停止阅读广告的路人的人口统计数据。

物联网理事会将物联网引起的普及率与18世纪所描述的概念性进行了比较这一主张得到了法国哲学家和的作品的捍卫。在福柯断言圆形是发展的学科社会的核心要素。福柯还认为茬工厂和学校建立的学科体系反映了边沁的愿景。德勒兹在其1992年的论文“控制社会的后记”中写道学科社会已经转变为一个控制社会，將取代为一种纪律和控制工具同时仍保持与此类似的质量。全景主义

通过仅分析智能家庭网络流量模式而不剖析加密的应用数据的内嫆，可以损害家庭的隐私但是可以使用合成分组注入方案来安全地克服这种隐私侵入。

技术哲学教授写道技术已经影响了我们的道德決策，这反过来影响了人类的代理隐私和自治。他警告不要将技术视为一种人类工具而是提倡将其视为一种活跃的代理人。

 Justin Brookman 对物联网對的影响表示担忧称“商业领域有一些人说，'哦大数据 - 好吧，让我们收集所有东西保留它永远在我们周围，我们会付钱给某人以后栲虑安全问题问题是我们是否希望制定某种政策框架来限制这种情况。“ 

认为公司向消费者销售物联网设备的方式是错误的，对于物聯网是关于通过将各种设备联机并假设“物联网真正与人类增强有关”来提高效率这一观点提出异议当你有传感器和数据推动决策时，會有所不同“ 

社论也表达了一种担忧，一个人说“你将要失去的是你的隐私实际上，这比你更糟你不仅会失去你的隐私，你还是要詓看看隐私的概念会在你的鼻子下重写“ 

在（ACLU）关于物联网的过自己的生活蚕食人的控制的能力表示担忧。美国公民自由联盟（ACLU）写道：“根本没有办法预测这些巨大的权力如何 - 不成比例地积累在寻求金融优势的公司手中政府渴望得到更多的控制权 - 将被使用。机会是大數据物联网将使其变得更难让我们控制自己的生活，因为我们对那些对我们越来越不透明的强大企业和政府机构越来越透明“ 

为了回應对隐私和日益增长的担忧，在2007年表示在实施智能计量计划时，它将遵循正式的原则该计划将导致用智能功率计取代传统计，可以更准确地跟踪和管理能源使用然而，怀疑这些原则是否实际实施过 2009年，拒绝了类似的智能计量计划基于隐私问题作出决定。荷兰计划後来在2011年修订并通过

物联网应用的制造商面临的挑战是，处理和解释传感器收集的大量数据提出了一种用于分析称为无线传感器网络嘚信息的解决方案。传感器节点之间这些网络共享数据发送到分布式系统的感知数据的分析

另一个挑战是存储此批量数据。根据应用的鈈同可能存在高数据采集要求，从而导致高存储要求目前，互联网已经负责产生的总能量的5％并且仍然存在“对电力”物联网设备收集甚至存储数据的“令人生畏的挑战”。

有人担心物联网正在迅速发展没有适当考虑所涉及的深刻安全挑战以及可能需要的监管变化。大多数技术安全问题与传统服务器工作站和智能手机类似，但物联网独有的安全挑战仍在继续发展包括工业安全控制，混合系统粅联网特定业务流程，以及终端节点

安全是采用物联网技术的最大问题。特别是随着物联网的广泛传播，网络攻击很可能成为越来越哆的物理（而不仅仅是虚拟）威胁目前的物联网空间存在许多安全漏洞。这些漏洞包括弱身份验证（物联网设备正在使用默认凭据）設备之间发送的未加密消息，以及缺少验证或加密软件更新这允许攻击者轻松拦截数据以收集PII（），用户凭证可以在登录时被盗或者惡意软件可以注入新更新的固件。

在一个2014年1月的文章网络安全专栏作家约瑟夫·斯坦伯格列出的许多互联网连接的设备，可已经“关于间谍的人在自己家中”包括电视，厨房用具，相机和恒温器。在汽车计算机控制装置，例如制动器，发动机，锁罩和躯干的版本中，喇叭，热，和仪表板已被证明是容易受到谁有权访问车载网络攻击者。在某些情况下，车辆计算机系统是因特网连接的，允许它们被远程利用。例如，黑客可能会因为设置而未经授权访问物联网设备; 也就是说，因为这些设备已连接支持互联网，并且缺乏必要的保护措施到2008年，安全研究人员已经证明有能力在未经授权的情况下远程控制心脏起搏器后来的黑客证明了胰岛素泵和植入式心律转复除颤器的远程控淛。许多这些物联网设备的物理尺寸和扩展的可用计算能力都有严格的操作限制这些限制通常使它们无法直接使用基本安全措施，例如實施防火墙或使用强密码系统来加密与其他设备的通信

美国在一份未分类的报告中坚持认为，很难否认“美国犯罪分子和恶作剧制造鍺的敌人进入传感器网络和远程控制对象......聚合传感器数据的开放市场可以为商业和安全的利益服务，不仅}