物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 是由互連的物理設(shè)備組成的一個(gè)全球化系統(tǒng)，這些設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)，而且 IoT 正在改變著我們的生活和工作方式。IoT 設(shè)備已在各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用，這些行業(yè)包括醫(yī)療保健、制造、汽車、零售、建筑自動化等等。許多企業(yè)正在利用來自互連設(shè)備的數(shù)據(jù)提高運(yùn)營效率，改善提供給客戶的價(jià)值和體驗(yàn)。隨著采用 IoT 解決方案的快速增長，并且互連設(shè)備數(shù)量已達(dá)數(shù)十億，因此對能熟練使用 IoT 解決方案的開發(fā)人員的需求也在不斷增長。

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想緊緊抓住 IoT 機(jī)會的開發(fā)人員，應(yīng)掌握一系列有關(guān)主題領(lǐng)域涉及的關(guān)鍵技能，其中包括：

• 硬件
• 網(wǎng)絡(luò)
• 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)
• 應(yīng)用程序開發(fā)
• 安全性
• 商業(yè)智能和數(shù)據(jù)分析
• 機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能(AI)

1. 硬件

IoT 的核心是數(shù)十億個(gè)互連的“事物”或設(shè)備，它們與用來感知和控制物理設(shè)備的傳感器和執(zhí)行器相連。為這些設(shè)備開發(fā)硬件需要電氣工程方面的技能，而物理設(shè)計(jì)則需要工業(yè)設(shè)計(jì)和 CAD 技能。

除了需要網(wǎng)絡(luò)連接來傳輸收集的數(shù)據(jù)之外，這些設(shè)備通常還需要具備一些基本的處理和存儲能力，這些能力由微控制器或單芯片系統(tǒng) (SoC) 集成電路提供。IoT 設(shè)備是嵌入式設(shè)備，因此每個(gè)設(shè)備的電路設(shè)計(jì)必須考慮到操作局限性，

比如：

• 環(huán)境條件
• 與設(shè)備相連的傳感器和執(zhí)行器的類型和數(shù)量
• 要收集和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量
• 設(shè)備的大小、功率和范圍
• 單位成本
• 其他

IoT 設(shè)備可利用商用的微控制器平臺(比如 Arduino)或單板計(jì)算機(jī)(比如 Raspberry Pi)來設(shè)計(jì)原型，然后在后續(xù)階段開發(fā)定制的印刷電路板 (PCBs)。使用這些平臺設(shè)計(jì)原型需要掌握電路設(shè)計(jì)和微控制器編程技能，還需要熟悉硬件通信協(xié)議，比如常用來在微控制器與相連的傳感器和執(zhí)行器之間進(jìn)行通信的串行、I2C 或 SPI 協(xié)議。嵌入式程序通常是使用 C++ 或 C 開發(fā)的，而在 IoT 設(shè)備原型設(shè)計(jì)方面，Python 和 JavaScript 變得更受歡迎。

2. 網(wǎng)絡(luò)

連接是 IoT 的另一個(gè)重要方面。它使設(shè)備之間能夠相互通信，還使得設(shè)備能夠與在云中運(yùn)行的應(yīng)用程序和服務(wù)進(jìn)行通信。由于互連設(shè)備的巨大數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)決策可能造成的大規(guī)模影響，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和管理是 IoT 中必不可少的技能。例如，網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)是一種非常容易擴(kuò)展且可靠的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)，IoT 中通常會采用它;但是，網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的分布式性質(zhì)使系統(tǒng)變得更復(fù)雜，也增加了網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)設(shè)備的延遲和功耗需求。

除了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)之外，開發(fā)人員還應(yīng)掌握網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和技術(shù)方面的實(shí)用知識。這些知識包括客戶端應(yīng)用程序中使用的 wifi、低功耗藍(lán)牙、Zigbee、蜂窩和 RFID 技術(shù)，以及 LoRa 等低功耗廣域網(wǎng) (LPWAN) 技術(shù)。LPWAN 還包括 SigFox 和 NB-IoT(窄帶 IoT)，它們提供了更低成本、更低功耗、更長距離的無線連接，更適合大規(guī)模的工業(yè)級 IoT 應(yīng)用。

3. 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)和開發(fā)

Web 和移動應(yīng)用程序支持用戶界面來與 IoT 設(shè)備進(jìn)行交互，并使用來自這些設(shè)備的數(shù)據(jù)。但是，IoT 設(shè)備可能也擁有自己的用戶界面 (UI)。基于語音和手勢的界面在 IoT 應(yīng)用中很受歡迎，尤其是對于家庭自動化，與此同時(shí)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)接口為覆蓋整個(gè)物理世界的 IoT 數(shù)據(jù)提供了令人興奮的可能性。因此，UI 和 UX 設(shè)計(jì)技能是 IoT 領(lǐng)域目前最熱門的技能。

Web 和移動應(yīng)用程序是使用高級語言開發(fā)的，其中 Java、Swift 和 Node.js 是開發(fā) IoT 應(yīng)用程序的最主要語言。GPS 編程技能尤為重要，因?yàn)榘纱┐髟O(shè)備和智慧汽車在內(nèi)的許多 IoT 應(yīng)用都需要感知位置。開發(fā)人員應(yīng)時(shí)刻關(guān)注可用來快速構(gòu)建原型的新興框架和開發(fā)工具包，以及一些 IoT 平臺，這些平臺提供了基礎(chǔ)架構(gòu)和工具來幫助自動化 IoT 應(yīng)用程序的構(gòu)建、部署、管理和操作。

4. 安全性

Security for IoT安全性是 IoT 中最重要的問題之一。必須在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的每一步內(nèi)置安全保護(hù)，而不是在事后進(jìn)行添加。與安全性密切相關(guān)的關(guān)鍵問題包括數(shù)據(jù)倫理、隱私和責(zé)任。

IoT 安全性比較大的挑戰(zhàn)是需要保護(hù)：

• 對設(shè)備及其數(shù)據(jù)的物理和網(wǎng)絡(luò)訪問
• 與設(shè)備進(jìn)行通信的應(yīng)用程序和服務(wù)
• 網(wǎng)絡(luò)本身

每天連接的新設(shè)備達(dá)數(shù)百萬個(gè)，這使?jié)撛诘墓酎c(diǎn)數(shù)量與日俱增。遭到侵害的 IoT 設(shè)備被用于發(fā)動分布式拒絕服務(wù) (DDoS) 攻擊。但是，一旦設(shè)備不受控制，如果沒有建立安全和設(shè)備管理實(shí)踐或安全基礎(chǔ)架構(gòu)，則很難部署固件更新來修復(fù)安全問題。

在如此緊迫的形勢下，安全工程技能開始在 IoT 中備受關(guān)注。這些技能包括威脅評估( threat assessment)、倫理黑客攻擊(ethical hacking)、加密以保證數(shù)據(jù)完整性、保護(hù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和應(yīng)用程序，以及事件監(jiān)控、活動記錄和威脅情報(bào)(threat intelligence)。

5. 商業(yè)智能和數(shù)據(jù)分析

隨著 IoT 設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)量增加，大數(shù)據(jù)變成了真正巨大的數(shù)據(jù)。開發(fā)人員需要一流的數(shù)據(jù)管理技能，才能安全可靠地獲取、存儲和查詢源自這些設(shè)備的海量異構(gòu)數(shù)據(jù)(heterogeneous data)。

許多 IoT 設(shè)備會生成延遲或時(shí)間敏感的數(shù)據(jù)，所以必須篩除或丟棄無關(guān)數(shù)據(jù)。IoT 開發(fā)人員應(yīng)掌握的關(guān)鍵的數(shù)據(jù)分析技術(shù)和平臺包括 Hadoop、Spark，以及 MongoDB 等 NoSQL 數(shù)據(jù)庫。

6. 機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能(AI)

為了提供價(jià)值并理解 IoT 設(shè)備生成的海量數(shù)據(jù)，IoT 開發(fā)人員最后還必須掌握機(jī)器學(xué)習(xí)和 AI 技能。智能大數(shù)據(jù)分析涉及到應(yīng)用從數(shù)據(jù)挖掘、建模、統(tǒng)計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)和 AI 中獲得的認(rèn)知計(jì)算技術(shù)。可將這些技術(shù)實(shí)時(shí)應(yīng)用于傳感器數(shù)據(jù)流上，以便執(zhí)行預(yù)測分析或自主決策來響應(yīng)傳入的數(shù)據(jù)，也可以將它們應(yīng)用于歷史數(shù)據(jù)，以便識別數(shù)據(jù)中的模式或異常。

您準(zhǔn)備好開始開發(fā) IoT 解決方案了嗎?

開發(fā) IoT 應(yīng)用程序所涉及的技術(shù)正在迅速演化。開發(fā)人員應(yīng)準(zhǔn)備好培養(yǎng)各種各樣的技能，保持敏捷并樂于適應(yīng)新流程、平臺和工具。