中國網/中國發(fā)展門戶網訊 隨著經濟社會數字化轉型和智能升級步伐加快，物聯(lián)網正在加速虛擬世界和物理世界的融合，從賦能傳統(tǒng)產業(yè)轉型升級、推動數字產業(yè)發(fā)展兩個方面助力打造數字經濟新優(yōu)勢。在數據方面，分布在世界各地的物聯(lián)網設備將產生海量數據。在賦能傳統(tǒng)產業(yè)轉型升級方面，工業(yè)?4.0/5.0?加速了物聯(lián)網驅動的產業(yè)轉型，物聯(lián)網在工業(yè)領域的應用包括世界經濟論壇確定的一批“燈塔工廠”進行的前瞻應用部署（工藝優(yōu)化、制造業(yè)質量管理、廢物和水管理等），其在農業(yè)領域的應用包括農作物種植、魚菜共生、森林保護、家畜養(yǎng)殖等所需的環(huán)境因素監(jiān)控、農產品追蹤溯源、機械智能化、精準農業(yè)、智能溫室等。在數字產業(yè)方面，邊緣設備產生的大量數據需要融合人工智能、邊緣計算等技術進行實時處理，推動新興數字產業(yè)升級迭代。鑒于物聯(lián)網在數字經濟中的關鍵角色，本文重點分析其發(fā)展態(tài)勢與熱點，以期為物聯(lián)網驅動的數字化轉型提供參考。

物聯(lián)網概念自?1999?年提出以來，其內涵不斷擴展和升級，電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE）和國際電信聯(lián)盟（ITU）等國際組織給出的定義普遍受到業(yè)界的認可。歐盟在它們的基礎上，認為物聯(lián)網是具有能夠感知和控制（sensing and actuation）、可連接（connectivity）、能夠提供情報（intelligence）、異構（heterogeneity）、動態(tài)（dynamicity）、可擴展（scalability）、安全（security）等屬性的系統(tǒng)。我國將物聯(lián)網視為以感知技術和網絡通信技術為主要手段，實現(xiàn)人、機、物的泛在連接，提供信息感知、信息傳輸、信息處理等服務的基礎設施。其不僅涉及各種極具影響力的應用領域，如從醫(yī)療和農業(yè)到工業(yè)和休閑，還與其他技術的進步息息相關，如云計算、人工智能、人機交互、大數據與分析、量子計算、第五代移動通信技術（5G）等。 

數字經濟背景下物聯(lián)網發(fā)展總體態(tài)勢

物聯(lián)網發(fā)展迅速，其產生的數據、釋放的經濟價值正在快速增長。近?5?年（2017—2021?年），全球物聯(lián)網研究論文總量增長了近?4?倍，從?13?786?篇增長到?69?915?篇，年均復合增長率達?38%。全球物聯(lián)網總連接數量將從?2019?年的?120?億個增加到?2025??年的?246?億個，同時其將從消費物聯(lián)網連接主導向產業(yè)物聯(lián)網連接主導轉變，產業(yè)物聯(lián)網連接數量將在?2025?年占半數以上。不久的將來，物聯(lián)網將超越數字平臺成為數據收集的主要方式，分布在世界各地的物聯(lián)網連接設備產生的數據將從?2019?年的?18.3 ZB增加到?2025?年的?73.1 ZB。全球物聯(lián)網收入將從?2019?年的?3?430?億美元增長到?2025?年的?11?230?億美元，到?2025?年其在亞太、北美、歐洲地區(qū)的收入占比將接近?90%。

物聯(lián)網作為產業(yè)數字化轉型中的粘合劑正在加速數字經濟的“兩化”（產業(yè)數字化、數字產業(yè)化）發(fā)展。5G、邊緣計算、人工智能等技術的進步提升了物聯(lián)網對行業(yè)應用的支撐能力，進而加快產業(yè)數字化轉型的步伐。例如，不斷增強的網絡技術驅動了遠程醫(yī)療、智能辦公、遠程資產監(jiān)控、定位服務等發(fā)展，促進了物聯(lián)網的行業(yè)滲透。新冠肺炎疫情加速了行業(yè)需求倒逼物聯(lián)網支撐能力提升，從而加快推動數字產業(yè)化。例如，共享制造、數字消費、智能化物流、企業(yè)實現(xiàn)遠程管理迫切需要物聯(lián)網與?5G、邊緣/云計算、人工智能、區(qū)塊鏈、大數據、互聯(lián)網協(xié)議第?6?版（IPv6）等技術深度融合。

物聯(lián)網推動數字經濟發(fā)展的潛力釋放仍需要解決互操作性、成本、安全、變革管理等方面面臨的阻力。互操作性面臨的最大挑戰(zhàn)是物聯(lián)網生態(tài)碎片化問題，物聯(lián)網技術棧呈現(xiàn)明顯的“筒倉”“圍墻花園”特征。低成本是物聯(lián)網實現(xiàn)規(guī)模化應用的關鍵，但互操作性低的挑戰(zhàn)直接推高了物聯(lián)網規(guī)模化應用的設備集成和連接等部署成本，同時終端、網絡更換升級也是成本高的主要因素。安全是物聯(lián)網快速發(fā)展過程中需要關注的重點問題，例如網絡入侵、攻擊、數據泄露等威脅國家安全和人類生命財產安全。企業(yè)和政府在推動物聯(lián)網發(fā)展時往往重視技術本身，而忽略了管理和運營模式的轉型。 

數字經濟背景下主要經濟體關于物聯(lián)網的戰(zhàn)略舉措與特點

2008?年后，為了促進科技發(fā)展，尋找經濟新的增長點，各國政府開始重視下一代信息技術規(guī)劃，物聯(lián)網成為了新增長點的不二選擇。美國、歐盟、日本、韓國、中國等經濟體都將物聯(lián)網發(fā)展上升為國家發(fā)展戰(zhàn)略。近幾年，以科技創(chuàng)新為核心的國際競爭日趨激烈，氣候變化、新冠肺炎疫情全球大流行、自然災害等成為全球性挑戰(zhàn)。新冠肺炎疫情加速了國際社會的變化，促使人類活動向居家辦公、網上教育等生活方式轉變，物聯(lián)網需求旺盛，世界主要經濟體根據自身優(yōu)勢或短板開啟了新一波物聯(lián)網戰(zhàn)略部署。

美國：重視前瞻布局，對物聯(lián)網安全的重視程度達到新高度。美國是物聯(lián)網技術的先行者，從射頻識別技術的應用到“智慧地球”發(fā)展理念被升級為國家物聯(lián)網的發(fā)展戰(zhàn)略，再到美國國家制造創(chuàng)新網絡“智能制造研究所”的成立、《保障物聯(lián)網安全戰(zhàn)略原則》的出臺，以及《促進物聯(lián)網的發(fā)展》綠皮書發(fā)布，無不體現(xiàn)美國對物聯(lián)網的高度重視及前瞻布局。近年，物聯(lián)網成為美國特朗普和拜登兩屆政府重視的驅動未來產業(yè)發(fā)展的關鍵技術之一，持續(xù)得到國家戰(zhàn)略層面的大力支持，這在特朗普政府?2020?年簽署的《2022?財年研發(fā)預算優(yōu)先事項及交叉行動》備忘錄，拜登政府?2021?年提出的《美國就業(yè)計劃》和通過的《無盡前沿法案》（后更名為《美國創(chuàng)新與競爭法》）中均有體現(xiàn)。此外，美國國會調查發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網發(fā)展迅速，參議院?2020?年?1?月通過《促進物聯(lián)網創(chuàng)新和發(fā)展法案》，要求美國商務部牽頭組建聯(lián)邦物聯(lián)網工作組，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）與美國國家電信和信息管理局（NTIA）評估物聯(lián)網頻譜資源。美國商務部根據《國防授權法案?2021》及《聯(lián)邦咨詢委員會法》修正案于?2021?年?12?月特設物聯(lián)網咨詢委員會。美國對物聯(lián)網安全的重視程度不言而喻，自13800號總統(tǒng)行政令《加強聯(lián)邦網絡和關鍵基礎設施的網絡安全》頒布，NTIA、國家標準與技術研究所（NIST）展開對物聯(lián)網安全的全面研究。2020?年?3?月，美國時任總統(tǒng)特朗普簽署《5G?與后?5G?安全法案》。幾經波折，2020?年?12?月《物聯(lián)網網絡安全改進法》被特朗普正式簽署為法律。2021?年?11?月，NIST?正式發(fā)布《聯(lián)邦政府物聯(lián)網設備網絡安全指南》（SP 800-213）并隨附《物聯(lián)網設備網絡安全需求目錄》（SP 800-213A）。

歐盟：瞄準邊緣計算，推進物聯(lián)網朝“智能、通用、可信、開放”方向發(fā)展。2014—2020?年，歐盟將物聯(lián)網視為實現(xiàn)“數字單一市場戰(zhàn)略”的關鍵技術，“由外及內”打造開環(huán)物聯(lián)網。歐盟先后在2015?年成立“物聯(lián)網聯(lián)盟（AIOTI）”、2016?年啟動“物聯(lián)網歐洲平臺倡議（IOT-EPI）”和物聯(lián)網大規(guī)模試點計劃，以及?2018?年啟動解決物聯(lián)網安全和隱私問題的一組項目。“地平線?2020”在?2014—2020?年為物聯(lián)網相關的研究、創(chuàng)新和部署提供了近?5?億歐元資助。隨著全球數字化進程不斷提速，歐盟已開啟下一代物聯(lián)網的規(guī)劃和布局。一方面，歐盟認為物聯(lián)網和邊緣計算為其迎來了重大機遇，近年出臺的“關鍵數字戰(zhàn)略和政策”與“物聯(lián)網和邊緣計算”緊密相連。例如，2020?年歐盟發(fā)布《歐洲數據戰(zhàn)略》，明確提出在?2021—2027?年資助開發(fā)通用歐洲數據空間和互連云基礎設施，強調抓住邊緣計算、5G?和物聯(lián)網帶來的新機遇。2021?年歐盟發(fā)布《2030?數字指南針：歐洲數字十年之路》，計劃到?2030?年部署?1?萬個（2020?年為?0?個）能夠實現(xiàn)氣候中和且高度安全的邊緣節(jié)點，75%（2020?年為?26%）的歐洲企業(yè)采用云計算服務。另一方面，歐盟?2020?年?9?月舉辦關于“物聯(lián)網和邊緣計算”的研討會，開啟了下一代物聯(lián)網的戰(zhàn)略討論。歐盟?2021?年又舉辦多輪“物聯(lián)網和邊緣計算”戰(zhàn)略研討會，并最終于?2022?年?1?月發(fā)布《歐盟物聯(lián)網研究、創(chuàng)新和部署優(yōu)先事項白皮書》。這也是歐洲最新的物聯(lián)網路線圖，研發(fā)創(chuàng)新優(yōu)先事項及綜合戰(zhàn)略重點涉及人-物交互（數字孿生、增強物聯(lián)網、觸覺互聯(lián)網）、可持續(xù)物聯(lián)網、數據互操作性、共享和貨幣化、云技術（邊緣計算）、分布式機器學習、物聯(lián)網安全與信任、物聯(lián)網標準、開放創(chuàng)新等。

日本：以實現(xiàn)“社會5.0”為目標，重安全、強技術。日本物聯(lián)網的發(fā)展經歷了“e-Japan”“u-Japan”“i-Japan”戰(zhàn)略階段。近年，日本物聯(lián)網的發(fā)展主要得益于實現(xiàn)“社會?5.0”目標的牽引。在“社會?5.0”中，物聯(lián)網將聯(lián)通所有人和物，分享各類知識和信息，克服信息不對稱帶來的挑戰(zhàn)和困難。鑒于“社會?5.0”時代物理空間和網絡空間的高度聯(lián)通，日本政府高度重視物聯(lián)網安全的系統(tǒng)規(guī)劃和推進，如日本經濟產業(yè)省（METI）2020?年?11?月發(fā)布《物聯(lián)網安全框架》。“第?2?期戰(zhàn)略性創(chuàng)新推進計劃（SIP）”資助的項目中，物聯(lián)網及相關技術成為重中之重，涉及通用平臺、低功耗芯片、安全等。日本雖然率先提出“社會?5.0”，但卻在實踐中落后，尤其是在新冠肺炎疫情應對中暴露出數字化轉型遲緩。鑒于此，近年來日本開始加碼核心關鍵技術創(chuàng)新，物聯(lián)網及迫切需要與之深度融合的技術一馬當先。《第六期科學技術創(chuàng)新基本計劃》將網絡和物理空間融合視為實現(xiàn)“社會?5.0”的必要條件之一，提出建設和開發(fā)下一代基礎設施和技術，如“后?5G”、超算、半導體等。《半導體數字產業(yè)戰(zhàn)略》加大數字領域投資，強化對自動駕駛、工廠自動化、智能城市等應用場景進行邏輯半導體設計與研發(fā)。“后?5G?信息通信系統(tǒng)基礎強化計劃”持續(xù)實施，大力資助邊緣計算、先進半導體制造技術等。

韓國：著力物聯(lián)網與?5G、人工智能等技術的深度融合，逐步向“超鏈接社會”邁進。韓國?2014?年發(fā)布的《物聯(lián)網基本規(guī)劃》就已提出“引領超鏈接數字革命”（A leading country in hyper-connected digital revolution）的戰(zhàn)略遠景。近年，韓國以?5G?為主線，融合人工智能，以期通過智能物聯(lián)網引領“數字新政”。韓國?2019?年?4?月成為全球首個實現(xiàn)?5G?商用化的國家，并發(fā)布“‘5G+’戰(zhàn)略”。2021?年?8?月發(fā)布“‘5G+’融合服務擴散戰(zhàn)略”，將通過繼續(xù)推進智能工廠、自動駕駛汽車、沉浸式內容、數字醫(yī)療、智慧城市五大核心服務的試點為“5G+”融合服務奠定基礎。隨著物聯(lián)網連接數的指數級增長和人工智能的發(fā)展，智能物聯(lián)網已經進入自主發(fā)展階段，需要具有自主思考和自主控制能力。2022?年?1?月，韓國發(fā)布“數字新政?2.0”行動計劃，計劃投入?9?萬億韓元加速韓國各經濟領域的數字化轉型，其中?0.5?萬億韓元用于推進非接觸基礎設施建設（如線上教育、線上醫(yī)療和智能急救、智能商店等），0.8?萬億韓元用于發(fā)展超鏈接產業(yè)（如元宇宙平臺、融合技術應用試點、跨部門大規(guī)模區(qū)塊鏈技術、智能物聯(lián)網）。2022?年?1?月，韓國呼吁制定“下一代網絡發(fā)展戰(zhàn)略”，包含?6G?通信技術、衛(wèi)星網絡、物聯(lián)網等。

中國：將物聯(lián)網視為新基建的重要組成部分，推動物聯(lián)網全面發(fā)展。我國物聯(lián)網的戰(zhàn)略部署與美國、歐盟、日本、韓國等基本同步，“感知中國”的提出，《“十二五”物聯(lián)網發(fā)展規(guī)劃》《物聯(lián)網“十三五”規(guī)劃》等系列政策文件的出臺都體現(xiàn)了我國政府對物聯(lián)網的高度重視。邁入“十四五”，物聯(lián)網已經成為新型基礎設施的重要組成部分，迎來發(fā)展的關鍵期。黨中央、國務院高度重視物聯(lián)網新型基礎設施建設發(fā)展，黨的十九屆五中全會提出“系統(tǒng)布局新型基礎設施”；國家“十四五”規(guī)劃綱要提出推動物聯(lián)網全面發(fā)展，將物聯(lián)網納入七大數字經濟重點產業(yè)。工業(yè)和信息化部等?8?部門共同印發(fā)《物聯(lián)網新型基礎設施建設三年行動計劃（2021—2023?年）》，把“創(chuàng)新能力提升行動”放在?4?項重點任務之首，并從突破關鍵核心技術（如智能感知、新型短距離通信、高精度定位等關鍵共性技術）、推動技術融合創(chuàng)新（如?5G+物聯(lián)網、大數據+物聯(lián)網、人工智能+物聯(lián)網、區(qū)塊鏈+物聯(lián)網）、構建協(xié)同創(chuàng)新機制3個方面進行了部署安排。工業(yè)和信息化部發(fā)布《物聯(lián)網基礎安全標準體系建設指南（2021?版）》，提出到?2022?年，初步建立物聯(lián)網基礎安全標準體系。 

數字經濟背景下物聯(lián)網發(fā)展的重點領域態(tài)勢與熱點

隨著?5G、邊緣計算、人工智能等技術的發(fā)展，物聯(lián)網發(fā)展邁入新的發(fā)展階段，世界主要經濟體從戰(zhàn)略布局、路線圖制定、安全立法等多舉措助力物聯(lián)網發(fā)展，云技術、邊緣計算、智能物聯(lián)網、元宇宙（數字孿生）、安全研究和監(jiān)管等成為當下或未來一定時期的重點和熱點。

云技術仍是實現(xiàn)可擴展和自主物聯(lián)網基礎設施的關鍵，邊緣計算初現(xiàn)燎原之勢，云-邊協(xié)同發(fā)展成為主趨勢。物聯(lián)網發(fā)展迅速，對實時數據收集、處理、分析和決策的需求日益增長，迫切需要邊緣計算來解燃眉之急。邊緣計算為物聯(lián)網帶來的安全、延遲、成本、效率和擴展性方面的優(yōu)勢不言而喻，云技術仍是實現(xiàn)可擴展和自主物聯(lián)網基礎設施的關鍵，例如云原生方法可以在分布式場景中有效工作。近?3?年，美國高德納咨詢公司（Gartner）發(fā)布的年度技術趨勢分別將邊緣賦能和分布式云（2020?年）、分布式云（2021?年）、云原生平臺（2022?年）列入其中。云-邊協(xié)同發(fā)展未來的重要研究方向包括邊緣計算自我修復、自我擴展等能力實現(xiàn)，能源感知云-邊基礎設施建設，云-邊集中式編排向協(xié)同編排轉變，用于邊緣計算服務器的大容量、高帶寬內存模塊，以及先進邏輯芯片技術設計與開發(fā)。

人工智能與物聯(lián)網（AIoT）深度融合勢不可擋，AIoT發(fā)展駛入“快車道”。物聯(lián)網是一項幫助人們重新構想日常生活的技術，而人工智能是物聯(lián)網充分發(fā)揮潛力的驅動力，如智能穿戴、智慧家居、智慧城市、智慧工廠等應用耳熟能詳。產業(yè)?AIoT?將在?4?個方面驅動因素下快速增長：可用于制造業(yè)的?AIoT?軟件工具越來越多；人工智能解決方案開發(fā)和維護簡化；人工智能日益嵌入軟硬件中用于功能升級；產業(yè)?AIoT?硬件性能正在迅速提升。AIoT?未來重要的研究方向包括：MLOps?和分布式機器學習/人工智能管道，輕量級機器學習/人工智能，從聯(lián)邦機器學習到群體學習，物聯(lián)網解決方案的可信和有效決策，智能傳感器，低功耗和高性能半導體芯片,從?5G?到?6G?等。

隨著物聯(lián)網技術的成熟，元宇宙成為熱點，二者在某種程度上是共生關系。業(yè)界尚無對元宇宙的明確定義，但物聯(lián)網作為現(xiàn)實世界和虛擬世界的橋梁是元宇宙的基礎設施，這在業(yè)界已有共識。物聯(lián)網可為元宇宙提供感知、連接和傳輸設備等。元宇宙對物聯(lián)網將產生重要影響，尤其與數字孿生的使用相關，如增強現(xiàn)實世界極端情況培訓，提供更好、更智能的長期規(guī)劃和短期響應。在交互方面，模糊物理和數字世界界限的元宇宙式體驗不僅可以通過擴展現(xiàn)實（XR）設備提供，還可以通過物聯(lián)網設備提供，如環(huán)境傳感器、智能穿戴、嵌入?AIoT?的車輛和機器人。在計算方面，5G?和智能邊緣/AIoT?的大規(guī)模部署將加速元宇宙用例的交付如智能運輸管理、遠程現(xiàn)場維護和交貨等。在信息方面，元宇宙重點集中在消費者和企業(yè)環(huán)境中交互體驗的設計改進需求，這將繼續(xù)驅動物聯(lián)網對專業(yè)信息處理技術的需求。

物聯(lián)網安全問題日益多樣和復雜，物聯(lián)網安全研究更加重要，物聯(lián)網安全監(jiān)管更趨強制性。邊緣/智能設備的規(guī)模化部署，物聯(lián)網設備數量的激增相應地增加了網絡攻擊的脆弱性，數據泄露和黑客攻擊已司空見慣，消費者、企業(yè)和政府越來越重視物聯(lián)網安全。為應對物聯(lián)網安全挑戰(zhàn)，需要優(yōu)先考慮將物聯(lián)網安全嵌入到物聯(lián)網產品和服務設計中，在部署試點或概念驗證時不能忽略或妥協(xié)安全性的問題。今后，物聯(lián)網安全研究的重要方向包括：人工智能驅動的網絡安全研究，云-邊時代數據的可追溯性和可信性??，物聯(lián)網設備隱私設計，物聯(lián)網服務的安全和隱私設計。近年，物聯(lián)網安全監(jiān)管逐漸由自愿性向強制性發(fā)展，如英國?2018?年發(fā)布《消費物聯(lián)網安全實踐準則》，2020?年啟動消費連接產品網絡安全立法意見咨詢，并于?2021?年?4?月回應，主張通過完善立法確保消費物聯(lián)網設備安全。此外，美國《物聯(lián)網網絡安全改進法》已經生效，日本修正法律允許政府部門侵入物聯(lián)網設備，歐盟《無線電設備指令授權法案》保障無線設備安全。 

數字經濟背景下物聯(lián)網發(fā)展建議

提高對物聯(lián)網安全的重視程度。物聯(lián)網發(fā)展之迅速、蘊含的潛力，以及對數字經濟發(fā)展的推動作用顯而易見，然而隨之帶來的安全問題也愈發(fā)凸顯，例如設備和軟件漏洞、標準和協(xié)議匱乏、缺乏安全控制和系統(tǒng)化安全設計等。因此，我國相關政策制定中需要著重考慮?5?點因素：確定物聯(lián)網安全發(fā)展的優(yōu)先事項，如物聯(lián)網設備的實時監(jiān)控和分級監(jiān)管，以充分發(fā)揮監(jiān)控和監(jiān)管的安全杠桿作用；監(jiān)管機構應協(xié)同整個物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)中的利益攸關方推進并制定確保物聯(lián)網安全和隱私的標準，以創(chuàng)造有助于釋放物聯(lián)網價值的環(huán)境，同時保護消費者隱私；鑒于供應商缺乏實現(xiàn)互操作性的動力，政策制定者可以采取監(jiān)管行動直接要求或通過政府采購間接要求供應商考慮互操作性；在促進技術創(chuàng)新的前提下，將風險防控前置于研發(fā)；我國現(xiàn)有物聯(lián)網相關政策雖有提及安全要求，但較難推動貫徹落實，國家著手啟動專門性立法工作迫在眉睫。

摸底和評估物聯(lián)網技術發(fā)展現(xiàn)狀，制定中長期物聯(lián)網發(fā)展路線圖，掌握物聯(lián)網發(fā)展的戰(zhàn)略主動權。總體來看，我國物聯(lián)網相關政策部署處于國際“并跑”，整個物聯(lián)網發(fā)展也正與世界同行。哪些優(yōu)勢方向具有積極的溢出效應，哪些短板方向受制于人，哪些關鍵共性技術有待突破，哪些未來方向需要搶先布局，只有從千頭萬緒中理清它們的內在聯(lián)系，優(yōu)先次序，方能對癥下藥。例如，物聯(lián)網自主解決方案（大型物聯(lián)網和數字基礎設施、自主物聯(lián)網基礎設施），人物交互（數字孿生、增強物聯(lián)網、觸覺互聯(lián)網），可靠、低成本、可持續(xù)、可擴展的物聯(lián)網網絡（5G、6G），云技術（云原生、邊緣計算），智能物聯(lián)網，物聯(lián)網安全研究，能源問題探索，這些方向均是物聯(lián)網領域目前或未來的重點研究方向。我國在物聯(lián)網軟件和硬件方面均存在長期受制于人的困擾，亟待開展開源軟件、先進半導體制造等方面的關鍵核心技術攻關。RISC-V?開放指令為打破?X86?和?ARM?生態(tài)壟斷提供了重大機遇，集成電路核心器件、先進光刻技術、SoC?和存算一體芯片、神經形態(tài)計算等為先進半導體技術創(chuàng)新突破指明了方向。

(《中國科學院院刊》供稿）

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