元宇宙:概念、技术及生态
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1.2.1 互联网革命

1.互联网诞生

互联网始于20世纪60年代,起初,它是政府研究人员共享信息的一种方式。60年代的计算机体积庞大且难以移动,为了能够使用存储在计算机中的信息,必须前往计算机所在地或者通过传统的邮政系统邮寄计算机磁带[1](computer magnetic tape)。

图1.7 互联网迭代历程

互联网形成的另一个催化剂是冷战的升温。苏联发射了Sputnik卫星后,美国国防部开始考虑如何在核攻击后仍然可以顺利传播信息。这促使了高级研究计划局网络(Advanced Research Projects Agency Network,ARPANET)的形成。该网络最终演变成了我们现在所熟知的互联网。ARPANET(也称为“阿帕网”)取得了巨大的成功,但在最初,阿帕网仅有4个节点,分布在与美国国防部有合作的四所大学[2]内。

1980年,美国国防部为所有军用计算机网络制定了传输控制协议/网际协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol,TCP/IP)。1983年1月1日,TCP/IP成为阿帕网的标准协议,互联网由此诞生。在此之前,各种计算机网络并没有标准的相互通信的方式。TCP/IP的创立标志着不同网络上不同类型的计算机可以开始相互传递信息。1991年,蒂姆·伯纳斯·李(Tim Berners Lee)首次提到了HTML,在1993年将已经实现的功能标准化,这标志着万维网的诞生。HTML的出现,使访问Web更加便捷,互联网的普及度也变得更加广泛。

2.门户检索与社交网络时代

(1)门户检索

随着网络技术的发展,互联网上的海量信息令人眼花缭乱。由此,一些工具应运而生,这类工具就是搜索引擎,它们可以对大量信息进行分类。

搜索引擎实际上只是庞大的数据库,它从网站收集信息,然后将信息转储到数据库中。这些数据库中的信息是使用计算机程序(称为“蜘蛛”或“机器人”)收集的,该程序扫描网络并收集有关单个文档的信息。这些特殊程序会自动查找网站创建者要求它们获得的信息。

浏览器是一种用于查看万维网上文件的应用程序。还有一些基于文本或终端的浏览器,例如Lynx。这个时代的浏览器通常仅允许用户查看Web上的文本。现在的大多数浏览器都是图形浏览器,可以用来查看文本、图形和其他多媒体信息。用户可以通过浏览器在互联网上搜索信息。如今我们所熟知的大部分互联网巨头都是在门户检索时代创立并壮大的,例如谷歌和微软。

(2)社交网络

社交网络的发展给世界带来了巨大的变化,它的出现已经彻底改变了人们社交的方式。如今,无论是个人生活还是工作,人们通过网络可以实现完全的即时沟通。

●1971年,第一次发送电子邮件是通过两台并排的计算机进行的。这是由雷·汤姆林森(Ray Tomlinson)完成的。后来,在1978年,BBS(公告牌系统)通过电话线与其他用户交流。此外,互联网浏览器的第一批副本也在同一年通过Usenet平台分发。

●1997年,微软推出了Instant Messenger,它是一个可以即时发送消息的应用程序,用户可以通过它实现基本的聊天。它也被认为是即时通信服务的先驱。

●2004年,迄今为止最广泛的社交网络之一Facebook诞生了,一年后,这个新的社交网络很快就超越了其他社交网络,迅速成为行业的领军者。目前,Facebook被认为是有史以来最重要的社交网络之一。

●2006年,Twitter(推特)诞生了,它限制用户只能发送140个字符,这使得微博开始流行。今天,很多世界级事件都会在推特上迅速传播。这也是社交网络历史上的一个里程碑。在中国,微信和微博成了主流的社交网络。

3.移动互联网时代

移动互联网改变了互联网发展路径,手机取代PC正如移动电话取代固定电话一样。在以iOS和Android为代表的系统诞生之前,互联网的发展一直受制于PC的渗透率。移动互联网时代以2007年为分水岭,2007年以前,通信技术相对落后,随着通信技术的进步,网速和带宽问题的解决为2007年后的移动时代提供了无限可能。2008年后,移动宽带的普及率开始加速增长,2011年智能手机销量超越PC销量,达4.84[3]亿部,移动设备以我们无法预料的方式重塑我们的世界。大多数国家在2020年开始采用5G,这将有助于推动物联网和大数据技术的发展。

(1)1G时代

1979年日本电报电话公司(NTT)在东京推出了第一代移动网络,即1G网络。1984年,1G网络覆盖了整个日本。1983年,美国批准了第一批1G业务,摩托罗拉的DynaTAC成为首批在美国广泛使用的“移动”手机之一。几年后,加拿大和英国等其他国家也推出了自己的1G网络。

然而,1G技术存在许多缺点。例如,覆盖范围很差,音质也很差。各个运营商之间没有漫游支持,并且由于不同系统在不同频率范围上运行,所以系统之间没有兼容性。更有甚者,通话没有加密,因此任何拥有无线电扫描仪的人都可以接听电话。

(2)2G时代

第二代移动网络于1991年在芬兰根据GSM标准推出。2G网络时代可以对通话进行加密,数字语音通话也更加清晰。在2G时代,人们可以在手机上发送短信(SMS)、图片信息和彩信(MMS)。2G彻底改变了商业格局并永远改变了世界。

(3)3G时代

3G由NTT DoCoMo于2001年推出,旨在标准化供应商使用的网络协议。这意味着用户可以从世界上任何位置访问数据,因为驱动网络连接的“数据包”是标准化的,所以国际漫游服务成为可能。

因为3G的数据传输速度比2G快了4倍,视频会议、视频流和IP语音(如Skype)等服务开始兴起。2007年,支持3G网络的iPhone面世,意味着移动互联网的能力将得到前所未有的延伸。

(4)4G时代

4G于2009年首次部署在瑞典斯德哥尔摩和挪威奥斯陆,作为长期演进(LTE)4G标准。它随后在全世界推出,使数百万消费者可以享受高质量的视频流。4G提供快速的移动网络访问,从而促进了手游、高清视频和远程视频会议等行业的发展。

为了适应4G网络,需要设计支持4G的移动设备,这有助于设备制造商通过推出支持4G网络的手机扩大利润,新手机的研发和生产规模大幅增长,这也是苹果崛起成为世界上第一家价值万亿美元的公司的一个重要原因。随着4G网络和移动设备的发展,一大批在智能机上使用的软件也应运而生,例如淘宝、支付宝、Instagram、YouTube、抖音、美团等。这些软件渗透到生活中的方方面面,已经成为人们日常生活中的一部分。

在移动互联网时代,互联网早已全面渗透到政治、经济、社会、文化、军事等各个领域,极大地加速了劳动力、资本等要素和各类信息的流动与共享,对人类的生活方式、工作方式、社会运转方式产生了巨大而深远的影响,使人类的沟通、协作以及探索新领域的效能得到极大的提升。

4.物联网时代

物联网(Internet of Things,IoT)描述了嵌入传感器、软件和其他技术的物理对象网络,目的是通过互联网与其他设备和系统连接以交换数据。这些设备涉及的范围广泛,从普通的家用物品到复杂的工业系统。

在过去的几年里,物联网已经成为21世纪最重要的技术之一。现在我们可以通过嵌入式设备将日常物品(厨房用具、汽车、恒温器、婴儿监视器等)连接到互联网,使人和事物之间的无缝通信成为可能。

通过低成本的计算、云服务、大数据和移动技术,设备和系统可以在最少的人工干预下共享和收集数据。在这个高度互联的世界中,数字系统可以记录、监控和调整互联事物之间的每一次交互。物联网的发展主要得益于以下几种技术:

传感器技术:经济实惠且可靠的传感器使更多制造商可以使用物联网技术。

云计算服务:云平台可用性的提高使企业和消费者都能够访问扩展所需的基础设施,而无须实际管理所有基础设施,而且互联网的大量网络协议使得将传感器连接到云和其他“事物”以实现高效数据传输变得容易。

机器学习:随着机器学习的发展,以及对存储在云中的各种海量数据的访问,企业可以更快、更轻松地收集信息。这些相关技术的出现将继续拓展物联网的边界,物联网产生的数据也为这些技术提供支持。

人工智能(AI):神经网络的进步使自然语言处理(NLP)技术得到极大的提升,并降低了智能设备的开发及生产成本,因而物联网设备(例如数字个人助理Alexa、Cortana和Siri)可以在大众中普及。

[1] 计算机磁带是传统大中型计算机的外存储系统。

[2] 这四所大学分别是加州大学洛杉矶分校(UCLA)、加州大学圣巴巴拉分校(UCSB)、斯坦福研究所的增强研究中心和犹他大学。

[3] 数据来源:https://www.counterpointresearch.com/recap-of-the-smartph-one-market-in-2011/。