物聯(lián)網(wǎng)提供的連通性驅(qū)動了各項(xiàng)操作技術(shù)（Operational Technology，OT）的實(shí)際性能的收斂性，這里的操作技術(shù)包括機(jī)械手、傳送帶、儀表、發(fā)電機(jī)等。在整個(gè)制造過程中，傳感器、分布式控制以及安全軟件發(fā)揮著“膠水”的作用。當(dāng)前，工業(yè)領(lǐng)域有遠(yuǎn)見的企業(yè)都將生產(chǎn)線和生產(chǎn)過程構(gòu)建在了物聯(lián)網(wǎng)之上。

運(yùn)輸（transportation）是物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的第二大市場。當(dāng)前，在眾多城市中涌現(xiàn)的智能運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)能夠優(yōu)化傳統(tǒng)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中的路徑，生成高效、安全的路線，降低基礎(chǔ)設(shè)施的開銷并緩解交通擁塞。航空、鐵路、城際等貨運(yùn)公司能夠集成海量的數(shù)據(jù)來對需求進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌規(guī)劃和優(yōu)化操作。

03 大數(shù)據(jù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，海量的數(shù)據(jù)以前所未有的速度從異構(gòu)數(shù)據(jù)源產(chǎn)生，這些數(shù)據(jù)源所在的領(lǐng)域有醫(yī)療健康、政府機(jī)構(gòu)、社交網(wǎng)絡(luò)、環(huán)境監(jiān)測和金融市場等。 在這些景象的背后，存在大量強(qiáng)大的系統(tǒng)和分布式應(yīng)用程序來支持與數(shù)據(jù)相關(guān)的操作，例如智能電網(wǎng)（smart grid）系統(tǒng)、醫(yī)療健康（healthcare）系統(tǒng)、零售業(yè)（retailing）系統(tǒng)、政府（government）系統(tǒng)等。 在大數(shù)據(jù)的變革發(fā)生之前，絕大多數(shù)機(jī)構(gòu)和公司都沒有能力長期保存歸檔數(shù)據(jù)，也無法高效地管理和利用大規(guī)模的數(shù)據(jù)集。實(shí)際上，現(xiàn)有的傳統(tǒng)技術(shù)能夠應(yīng)對的存儲和管理規(guī)模都是有限的。在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，傳統(tǒng)技術(shù)缺乏可擴(kuò)展性和靈活性，其性能也無法令人滿意。 當(dāng)前，針對海量的數(shù)據(jù)集，需要設(shè)計(jì)涵蓋清洗、處理、分析、加載等操作的可行性方案。業(yè)界的公司越來越意識到針對大數(shù)據(jù)的處理與分析是使企業(yè)具有競爭力的重要因素。

1. 三類定義

當(dāng)前大數(shù)據(jù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛普及使得學(xué)界與業(yè)界對大數(shù)據(jù)的定義很難達(dá)成一致。不過有一點(diǎn)共識是，大數(shù)據(jù)不僅是指大量的數(shù)據(jù)。通過對現(xiàn)有大數(shù)據(jù)的定義進(jìn)行梳理，我們總結(jié)出三種對大數(shù)據(jù)進(jìn)行描述和理解的定義。

1）屬性型定義（attributive definition） 作為大數(shù)據(jù)研究與應(yīng)用的先驅(qū)，國際數(shù)據(jù)公司（International Data Corporation，IDC）在戴爾易安信（DELL EMC）公司的資助下于2011年提出了如下大數(shù)據(jù)的定義：

大數(shù)據(jù)技術(shù)描述了技術(shù)與體系結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)初衷是通過實(shí)施高速的捕獲、發(fā)現(xiàn)以及分析，來經(jīng)濟(jì)性地提取大量具有廣泛類型的數(shù)據(jù)的價(jià)值。

該定義側(cè)面描述了大數(shù)據(jù)的四個(gè)顯著特征：數(shù)量、速度、多樣化和價(jià)值。由Gartner公司分析師Doug Laney總結(jié)的研究報(bào)告中給出了與上述定義類似的描述，該研究指出數(shù)據(jù)的增長所帶來的挑戰(zhàn)與機(jī)遇是三個(gè)維度的，即顯著增長的數(shù)量（Volume）、速度（Velocity）和多樣化（Variety）。
盡管Doug Laney關(guān)于數(shù)據(jù)在三個(gè)維度的描述最初并不是要給大數(shù)據(jù)下定義，但包括IBM、微軟在內(nèi)的業(yè)界在其后的十年間都沿用上述“3V”模型來對大數(shù)據(jù)進(jìn)行描述。
2）比較型定義（comparative definition） Mckinsey公司2011年給出的研究報(bào)告將大數(shù)據(jù)定義為：

規(guī)模超出了典型數(shù)據(jù)庫軟件工具的捕獲、存儲、管理和分析能力的數(shù)據(jù)集。

盡管該報(bào)告沒有在具體的度量標(biāo)準(zhǔn)方面對大數(shù)據(jù)給出定義，但其引入了一個(gè)革命性的方面，即怎樣的數(shù)據(jù)集才能夠被稱為大數(shù)據(jù)。
3）架構(gòu)型定義（architectural definition） 美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）對大數(shù)據(jù)的描述為：

大數(shù)據(jù)是指數(shù)據(jù)的數(shù)量、獲取的速度以及數(shù)據(jù)的表示限制了使用傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫方法進(jìn)行有效分析的能力，需要使用具有良好可擴(kuò)展性的新型方法來對數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的處理。

2. 5V 以下是一些文獻(xiàn)中關(guān)于大數(shù)據(jù)特征的描述：

數(shù)據(jù)的規(guī)模成為問題的一部分，并且傳統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)沒有能力處理這樣的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)的規(guī)模迫使學(xué)界和業(yè)界不得不拋棄曾經(jīng)流行的方法而去尋找新的方法。

大數(shù)據(jù)是一個(gè)囊括了在合理時(shí)間內(nèi)對潛在的超大數(shù)據(jù)集實(shí)現(xiàn)捕獲、處理、分析和可視化的范疇，并且傳統(tǒng)的信息技術(shù)無法勝任上述要求。

大數(shù)據(jù)的核心必須包含三個(gè)關(guān)鍵的方面：數(shù)量多、速度快和多樣化，即著名的“3V”。

1）數(shù)量 數(shù)據(jù)的數(shù)量又稱為數(shù)據(jù)的規(guī)模，在大數(shù)據(jù)中，其是指在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)所面對的超大規(guī)模的數(shù)據(jù)量。目前，海量的數(shù)據(jù)持續(xù)不斷地從千百萬設(shè)備和應(yīng)用中產(chǎn)生（例如信息通信技術(shù)、智能手機(jī)、軟件代碼、社交網(wǎng)絡(luò)、傳感器以及各類日志）。

McAfee公司在2012年估算：在2012年的每一天中，全球都產(chǎn)生著2.5EB的數(shù)據(jù)，并且該數(shù)值約每40個(gè)月實(shí)現(xiàn)翻倍。

2013年，國際數(shù)據(jù)公司（IDC）估算全球所產(chǎn)生、復(fù)制和消費(fèi)的數(shù)據(jù)已經(jīng)達(dá)到4.4ZB，并且該數(shù)值約每兩年實(shí)現(xiàn)翻倍。

到2015年，全球產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將達(dá)到8ZB。根據(jù)IDC的研究報(bào)告，全球產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將在2020年達(dá)到40ZB。

2）速度 在大數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)的速度是指在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)所面對的具有高頻率和高實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)流。高速生成的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行處理，以便提取有用的信息和洞察潛在的價(jià)值。 全球知名的折扣連鎖店沃爾瑪基于消費(fèi)者的交易每小時(shí)產(chǎn)生2.5PB的數(shù)據(jù)。 視頻分享類網(wǎng)站（例如優(yōu)酷、愛奇藝等）則是大數(shù)據(jù)高頻率和高實(shí)時(shí)性特征的另一個(gè)例證。

3）多樣化 在大數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)的多樣化是指在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)所面對的具有不同語法格式的數(shù)據(jù)類型。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與云計(jì)算技術(shù)的普及，海量的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)從不同的數(shù)據(jù)源以不同的數(shù)據(jù)格式持續(xù)地產(chǎn)生，典型的數(shù)據(jù)源有傳感器、音頻、視頻、文檔等。 海量的異構(gòu)數(shù)據(jù)形成各種各樣的數(shù)據(jù)集，這些數(shù)據(jù)集可能包含結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)集的屬性可能是公開或隱私的、共享或機(jī)密的、完整或不完整的，等等。 隨著大數(shù)據(jù)理論的發(fā)展，更多的特征逐步被納入考慮的范圍，以便對大數(shù)據(jù)做出更好的定義，例如：

想象（vision），這里的想象是指一種目的；

驗(yàn)證（verification），這里的驗(yàn)證是指經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)符合特定的要求；

證實(shí)（validation），這里的證實(shí)是指前述的想象成為現(xiàn)實(shí)；

復(fù)雜性（complexity），這里的復(fù)雜性是指由于數(shù)據(jù)之間關(guān)系的進(jìn)化，海量數(shù)據(jù)的組織和分析均很困難；

不變性（immutability），這里的不變性是指如果進(jìn)行妥善管理，那么經(jīng)過存儲的海量數(shù)據(jù)可以永久保留。

描述大數(shù)據(jù)的五個(gè)關(guān)鍵特征（即“5V”）：

數(shù)量（Volume）

速度（Velocity）

多樣化（Variety）

準(zhǔn)確性（Veracity）

價(jià)值（Value）

4）準(zhǔn)確性 在商界，決策者通常不會完全信任從大數(shù)據(jù)中提取出的信息，而會進(jìn)一步對信息進(jìn)行加工和處理，然后做出更好的決策。如果決策者不信任輸入數(shù)據(jù)，那么輸出數(shù)據(jù)也不會獲得信任，這樣的數(shù)據(jù)不會參與決策過程。 隨著大數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)規(guī)模的日新月異和數(shù)據(jù)種類的多樣化，如何更好地度量和提升數(shù)據(jù)可信度成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。

5）價(jià)值 一般來說，海量的數(shù)據(jù)具有價(jià)值密度低的缺點(diǎn)。 如果無法從數(shù)據(jù)中有效地提取出潛在的價(jià)值，那么這些數(shù)據(jù)在某種程度上就是沒用的。數(shù)據(jù)的價(jià)值是決策者最關(guān)注的方面，其需要仔細(xì)且認(rèn)真的研究。目前，已經(jīng)有大量的人力、物力和財(cái)力投入到大數(shù)據(jù)的研究和應(yīng)用中，這些投資行為都期望從海量數(shù)據(jù)中獲得有價(jià)值的內(nèi)容。 但是，對于不同的機(jī)構(gòu)和不同的價(jià)值提取方法，同樣的數(shù)據(jù)集所產(chǎn)生的價(jià)值差異可能很大，即投入與產(chǎn)出并不一定成正比。因此，對大數(shù)據(jù)價(jià)值的研究需要建立更加完善的體系。 關(guān)于作者：高聰，男，1985年11月生，西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)士，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)專業(yè)碩士、博士。自2015年12月至今，在西安郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院任教，主要研究方向：數(shù)據(jù)感知與融合、邊緣計(jì)算和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

編輯：黃飛