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第5章 “互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的基礎(chǔ)設(shè)施:云 端 網(wǎng)(1)

“互聯(lián)網(wǎng)+”的基礎(chǔ)設(shè)施可以概括為“云”(云計(jì)算、大數(shù)據(jù)設(shè)施)、“網(wǎng)”(互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等設(shè)施)、“端”(移動(dòng)設(shè)備及相關(guān)軟件)。對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+”來(lái)說(shuō),云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)是幾個(gè)關(guān)鍵性的概念。

1.物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng),物物相聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)

什么是物聯(lián)網(wǎng)呢?物聯(lián)網(wǎng)的英文為“Internet of Things”,縮寫(xiě)為IOT,直譯就是“物件們的聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)”,通俗來(lái)說(shuō),就是“萬(wàn)物聯(lián)網(wǎng)”。更正規(guī)的說(shuō)法是,“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思:第一,物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng),是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò);第二,其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間,進(jìn)行信息交換和通信。以前冷冰冰、毫不相干的物品,現(xiàn)在成了一個(gè)有機(jī)的體系,而且,它還能主動(dòng)響應(yīng)你的需要。

物聯(lián)網(wǎng)的正規(guī)定義是,“通過(guò)傳感設(shè)備按照約定的協(xié)議,把各種網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái),進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。”早在2010年,“物聯(lián)網(wǎng)”首次被寫(xiě)入中國(guó)國(guó)務(wù)院的《政府工作報(bào)告》中,就是這樣定義的。

又早在2005年,國(guó)際電信聯(lián)盟將其定義為:“將各種信息傳感設(shè)備,如射頻識(shí)別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等等,與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。”這個(gè)解釋與上面大同小異。

物聯(lián)網(wǎng)被認(rèn)為啟動(dòng)了一個(gè)“5A”新時(shí)代,即實(shí)現(xiàn)anyone、anyhow、anytime、anywhere以及anything(任何人、任何方式、任何時(shí)間、任何地方、任何東西)的聯(lián)結(jié)。在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,隨時(shí)隨地一切互聯(lián)的現(xiàn)實(shí)正在到來(lái)。

理解物聯(lián)網(wǎng)概念的一個(gè)關(guān)鍵就是,在物聯(lián)網(wǎng)的世界里,在四處蔓延、無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)中,使用網(wǎng)絡(luò)的不僅僅是人,還有無(wú)數(shù)的機(jī)器、設(shè)備、裝置,它們之間通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來(lái),互相之間“對(duì)話”、信息互換。也就是說(shuō),不僅是人和物的交流,也包括物和物的“交流”。例如,世界上的萬(wàn)事萬(wàn)物,小到手表、鑰匙,大到汽車(chē)、樓房,只要嵌入一個(gè)微型感應(yīng)芯片,把它變得智能化,這個(gè)物體就可以自動(dòng)“開(kāi)口說(shuō)話”,再借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),人們就可以和物體“對(duì)話”,物體和物體之間也能“交流”。

隨著傳感器技術(shù)越來(lái)越先進(jìn),除了溫度、濕度、氣壓這些環(huán)境數(shù)據(jù),更多與人體相關(guān)的生理狀態(tài)數(shù)據(jù)也可以通過(guò)傳感器獲得。又隨著多核技術(shù)的發(fā)展,云計(jì)算、大數(shù)據(jù)以及海量數(shù)據(jù)分析技術(shù)等手段的應(yīng)用,數(shù)據(jù)處理的能力大幅度提升,使人與物、物與物之間的信息交互進(jìn)一步成為可能。

總的說(shuō)起來(lái),物聯(lián)網(wǎng)使得智能由人及物、由物及人,實(shí)現(xiàn)了物理空間和數(shù)字空間高度的擴(kuò)容。物體聯(lián)網(wǎng)之后可以把機(jī)器運(yùn)作所有的狀態(tài)信息反饋到網(wǎng)絡(luò)空間,靠人來(lái)對(duì)它進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析和判斷、仿真以及運(yùn)營(yíng),從而對(duì)高度復(fù)雜聯(lián)網(wǎng)的機(jī)器進(jìn)行統(tǒng)一控制。

你應(yīng)該看得出來(lái),構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)核心技術(shù),就是所謂的傳感裝置,它會(huì)對(duì)你進(jìn)行“察言觀色”,判斷并及時(shí)了解你的意圖和需要,再自動(dòng)下達(dá)指令給你身邊的設(shè)備、器具來(lái)滿足你的需要。

物聯(lián)網(wǎng)中的愜意生活

當(dāng)初一聽(tīng)到物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)詞,我腦海中馬上泛起的是像辛勤小蜜蜂一樣在小區(qū)里到處飛來(lái)飛去的順豐小哥和京東的送件小貨車(chē)。這玩笑開(kāi)大了,那個(gè)叫“物聯(lián)”的東西和“物流”半點(diǎn)關(guān)系都沒(méi)有。但是,如果換一些詞如“傳感網(wǎng)絡(luò)”、“智能家居”來(lái)表達(dá)物聯(lián)網(wǎng)的含義,當(dāng)初我的迷茫就要小得多。

未來(lái)的某個(gè)時(shí)間,你要從北京開(kāi)車(chē)到天津,上車(chē)后只要設(shè)置好目的地,就可以隨便睡覺(jué)、看電影之類(lèi)的,車(chē)載系統(tǒng)會(huì)通過(guò)路面接收到的傳感信號(hào)進(jìn)入智能行駛模式。如果你生病了,不用去醫(yī)院體檢,只要在自己家通過(guò)一個(gè)小小的儀器,就可以讓醫(yī)生24小時(shí)隨時(shí)監(jiān)控你的體溫、血壓、脈搏。當(dāng)你開(kāi)著車(chē)出去的時(shí)候,突然刮大風(fēng)了,而你的陽(yáng)臺(tái)上掛著剛洗好的衣服。沒(méi)關(guān)系,你用手機(jī)發(fā)個(gè)指令,晾衣服的升降桿就自動(dòng)降下來(lái)了,所有的衣服一件沒(méi)丟。

物聯(lián)網(wǎng)給人們的生活帶來(lái)極大的便捷,一個(gè)重要的原因是物聯(lián)網(wǎng)是“通人性”的。下班了,你只要提前用手機(jī)發(fā)出一個(gè)指令,家里的電飯煲就會(huì)自動(dòng)加熱做飯,空調(diào)開(kāi)始降溫。就像你下班的時(shí)候,你家的小狗會(huì)四蹄撒歡地?fù)溥^(guò)來(lái),沖你叫著,歡迎它的主人。物聯(lián)網(wǎng)也可以使我們集群里面每一件冰冷的設(shè)備都產(chǎn)生動(dòng)感,都具有親情,能理解你的意愿而自動(dòng)響應(yīng)你的需求。比如當(dāng)你家里全面實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)智慧家居以后,出門(mén)回到家后只要在沙發(fā)上一坐,你的咖啡機(jī)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng),煮上一杯咖啡,完成以后,它會(huì)提醒你,先生,咖啡煮好了,請(qǐng)您品嘗。這時(shí)候,盡管屋里沒(méi)有人,但是這句話會(huì)讓你感到非常溫馨。

上面的這些例子,至少讓你對(duì)物聯(lián)網(wǎng)有了一個(gè)直觀的印象。那些本來(lái)冷冰冰的儀器、家具、用品,現(xiàn)在好像都有生命了一樣,知道你要干什么,需要哪些主動(dòng)、貼心的呵護(hù),這就是物聯(lián)網(wǎng)的功用。這些案例都生動(dòng)地說(shuō)明,物聯(lián)網(wǎng)和我們的生活息息相關(guān),物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展會(huì)使我們生活更幸福、愜意。

智慧地球——物聯(lián)的世界

如果稍微擴(kuò)展一下思維,聰明的你馬上就能想到,物聯(lián)網(wǎng)不僅可以應(yīng)用到智能家居,還可以應(yīng)用到智能交通、智能醫(yī)療、智能電網(wǎng)、智能物流、智能農(nóng)業(yè)、智能電力、智能安防、智慧城市、智能汽車(chē)、智能建筑、智能水務(wù)、商業(yè)智能、智能工業(yè)、平安城市。總之你大腦慢慢也開(kāi)始能接收“智慧地球”這樣一個(gè)概念了。

2009年1月28日,奧巴馬就任美國(guó)總統(tǒng)后,與美國(guó)工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一次“圓桌會(huì)議”,作為僅有的兩名代表之一,IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念,建議新政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)施。美國(guó)已將新能源和物聯(lián)網(wǎng)并列為振興經(jīng)濟(jì)的兩大重點(diǎn)。如今,“智慧地球”戰(zhàn)略被不少美國(guó)人認(rèn)為與當(dāng)年的“信息高速公路”有許多相似之處,同樣被他們認(rèn)為是振興經(jīng)濟(jì)、確立競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略能否掀起如當(dāng)年互聯(lián)網(wǎng)革命一樣的科技和經(jīng)濟(jì)浪潮,不僅為美國(guó)人所關(guān)注,更為世界所關(guān)注。

自2009年8月中國(guó)總理溫家寶提出“感知中國(guó)”以來(lái),物聯(lián)網(wǎng)被正式列為中國(guó)的五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一,寫(xiě)入《政府工作報(bào)告》,物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)受到了全社會(huì)極大的關(guān)注,其受關(guān)注程度被認(rèn)為是在美國(guó)、歐盟以及其他各國(guó)不可比擬的。

目前,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展更催生物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。分析人士指出,如今智能硬件層出不窮,從智能手環(huán)到智能手表,從智能盒子到智能家居,無(wú)不是在強(qiáng)化硬件的遠(yuǎn)程操控力。智能化硬件之間的連接,讓數(shù)據(jù)、信息、控制實(shí)現(xiàn)互通,而硬件本身提供的各種服務(wù)又幫助人們實(shí)現(xiàn)方便簡(jiǎn)單的智能化生活。這實(shí)際上就是物聯(lián)網(wǎng)。

全球最大的IT行業(yè)分析和咨詢服務(wù)企業(yè)Gartner預(yù)測(cè),到2020年全球?qū)⒂?60億個(gè)聯(lián)網(wǎng)對(duì)象(不包括PC、智能手機(jī)和平板),大約是2015年48.8億個(gè)的5倍之多,物聯(lián)網(wǎng)將迎來(lái)前所未有的發(fā)展。

總的來(lái)說(shuō),物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用無(wú)限、價(jià)值無(wú)限、潛力無(wú)限,是未來(lái)世界的發(fā)展趨勢(shì)。專(zhuān)家預(yù)測(cè)十年內(nèi),物聯(lián)網(wǎng)就可能大規(guī)模普及,將廣泛運(yùn)用于智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測(cè)、老人護(hù)理、個(gè)人健康等多個(gè)領(lǐng)域,一個(gè)上萬(wàn)億元規(guī)模的高科技市場(chǎng)就此誕生。

但目前來(lái)說(shuō),物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的規(guī)模還并不大,整體物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)仍然屬于新興市場(chǎng),需要逐步培育,既需要推出更成熟的產(chǎn)品、進(jìn)一步培育用戶作用習(xí)慣,也有待建立創(chuàng)新化的商業(yè)模式。

物聯(lián)網(wǎng)引發(fā)第四次產(chǎn)業(yè)革命

我們先來(lái)看制造業(yè)強(qiáng)大的德國(guó),他們對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)所提出的口號(hào)是,“讓工廠不再有工人”。

德國(guó)人工智能研究中心在化工巨頭巴斯夫(BASF)位于凱澤斯勞滕的工廠開(kāi)展了試點(diǎn)活動(dòng),該工廠所生產(chǎn)的洗發(fā)水和洗手液已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。測(cè)試中,人們通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下單,裝配線上的空洗手液瓶貼著的射頻識(shí)別標(biāo)簽會(huì)自動(dòng)與生產(chǎn)機(jī)器進(jìn)行連接,告知機(jī)器其所需要產(chǎn)品種類(lèi)、香型、瓶蓋顏色和商標(biāo)。

在這樣的裝配線上,相鄰的兩瓶洗手液有可能是全然不同的產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)25年的數(shù)字化發(fā)展,目前該廠的自動(dòng)化運(yùn)作程度已經(jīng)達(dá)到75%左右,其1150名員工主要是從事計(jì)算機(jī)操作和生產(chǎn)流程的監(jiān)控。這一實(shí)驗(yàn)主要依靠的是機(jī)器與產(chǎn)品通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所進(jìn)行的“對(duì)話”,而勞動(dòng)力的付出則是提交樣品訂單

一篇《“工業(yè)4.0”,從微笑曲線到穹頂弧線》的文章指出,德國(guó)提出的工業(yè)4.0概念與美國(guó)的三次工業(yè)革命的概念不同,德國(guó)人將18世紀(jì)人類(lèi)在生產(chǎn)領(lǐng)域引入機(jī)械制造設(shè)備定義為工業(yè)1.0,把20世紀(jì)初的電氣化定義為2.0,始于20世紀(jì)70年代的信息化定義為3.0,而物聯(lián)網(wǎng)和制造業(yè)服務(wù)化宣告著第四次工業(yè)革命到來(lái)。德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的關(guān)鍵就是將軟件、傳感器和通信系統(tǒng)集成于所謂的物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),在這個(gè)虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界的交匯之處,人們?cè)絹?lái)越多地構(gòu)思、優(yōu)化、測(cè)試和設(shè)計(jì)產(chǎn)品。這種第四次工業(yè)革命的說(shuō)法得到了普遍認(rèn)可。

從這個(gè)意義上說(shuō),物聯(lián)網(wǎng)或者說(shuō)傳感網(wǎng)被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮,也被認(rèn)為是推動(dòng)第四次工業(yè)革命的重要力量。

回顧工業(yè)革命歷程:第一次工業(yè)革命實(shí)現(xiàn)了機(jī)器的生產(chǎn),人類(lèi)開(kāi)始圍繞機(jī)器工作,機(jī)器代替了人的手腳運(yùn)動(dòng)。第二次工業(yè)革命是由電力能源為大規(guī)模的生產(chǎn),生產(chǎn)的組織方式發(fā)生了巨大的變化,開(kāi)始有了流水線。第三次工業(yè)革命,信息技術(shù)開(kāi)始滲透到工業(yè)中,開(kāi)啟了工業(yè)化和信息化的融合,把信息技術(shù)滲透到工業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。

第四次工業(yè)革命,工業(yè)領(lǐng)域面臨著新一代互聯(lián)網(wǎng)和智慧處理新時(shí)代的變革,這個(gè)變革將是智慧的革命。第四次工業(yè)革命,使得物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)數(shù)據(jù)智慧的大匯聚和工業(yè)系統(tǒng)融合,引起工業(yè)界巨大的變化,引發(fā)全方位產(chǎn)業(yè)的變革,未來(lái)的工業(yè)將按照互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)協(xié)同的組織方式進(jìn)行生產(chǎn)。

物聯(lián)網(wǎng)的“預(yù)見(jiàn)性維護(hù)”和“自適應(yīng)分析”是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)革命的動(dòng)力。

預(yù)見(jiàn)性維護(hù)的概念正在因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)而大放異彩,越來(lái)越多的機(jī)器、設(shè)備、生產(chǎn)線和工程通過(guò)更加智能化的網(wǎng)絡(luò)來(lái)管理,從而大幅度降低整體成本。預(yù)見(jiàn)性維護(hù)可以帶來(lái)雙重利益。一方面是讓設(shè)備正常運(yùn)行的效能和時(shí)間大幅提升;另一方面是縮短維修工的工作時(shí)間、降低其勞動(dòng)強(qiáng)度。這些功效在許多行業(yè)的工業(yè)系統(tǒng)中都已經(jīng)顯現(xiàn)出來(lái)。

我們來(lái)看物聯(lián)網(wǎng)提高預(yù)見(jiàn)力,降低運(yùn)營(yíng)成本的三個(gè)案例:

(1)交通運(yùn)輸:對(duì)于擁有飛機(jī)、火車(chē)和大型運(yùn)輸車(chē)隊(duì)的企業(yè),設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)和零部件更換目前通常都是按照時(shí)間、里程等數(shù)據(jù)預(yù)估何時(shí)進(jìn)行。預(yù)見(jiàn)性維護(hù)可以讓這些關(guān)鍵性部件更精確地報(bào)告自己的狀況,從而減少檢測(cè)和計(jì)劃性維護(hù)的時(shí)間。在這樣的系統(tǒng)中,主要的部件都會(huì)自動(dòng)預(yù)警何時(shí)需要工作人員的觀察、檢測(cè)或更換。

(2)能源:發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不順暢,變壓器過(guò)熱,風(fēng)力發(fā)電機(jī)效率降低,以及各種關(guān)鍵性設(shè)備的故障,運(yùn)營(yíng)者都可以在檢測(cè)中心及時(shí)掌握。

(3)樓宇建筑:樓宇的電器、機(jī)械系統(tǒng)中,例如照明、溫度濕度管理、安全防護(hù)等,都可以植入各種傳感器。任何部位發(fā)生問(wèn)題,都可以隨時(shí)通知工程師,解除了維護(hù)人員日夜值班的困擾,讓他們專(zhuān)注于解決最重要的問(wèn)題。

自適應(yīng)分析就是讓裝置、設(shè)備、生產(chǎn)線和工廠有能力自己去分析和解讀大量的數(shù)據(jù),從而隨時(shí)對(duì)自己的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。而且,在這些長(zhǎng)期的實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整中自動(dòng)提煉出更深層的智慧,幫助企業(yè)從整體上改善業(yè)務(wù)流程。自適應(yīng)分析讓裝置設(shè)備可以自我識(shí)別、自我診斷,及時(shí)、精確地報(bào)告出現(xiàn)的故障、問(wèn)題,而且通常都或多或少可以通過(guò)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的閉環(huán)調(diào)整而具備一定的“自我療愈”功能。

隨著多核技術(shù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)處理的能力大幅度提升,與此相關(guān)的是云計(jì)算、大數(shù)據(jù)以及海量數(shù)據(jù)分析技術(shù)。所有這些,最終都會(huì)體現(xiàn)在新的商業(yè)模式,以及規(guī)模大小更加多樣化的企業(yè)機(jī)構(gòu)。智能電網(wǎng)、智慧城市所帶動(dòng)的交通運(yùn)輸革命,工廠車(chē)間里更加智能化的自動(dòng)化生產(chǎn)線,這些都是物聯(lián)網(wǎng)典型的應(yīng)用。

在這樣的工業(yè)4.0時(shí)代,企業(yè)管理方式、生產(chǎn)模式、商業(yè)模式也會(huì)產(chǎn)生革命性的變化。最淺近的例子是,淘寶現(xiàn)在不光開(kāi)網(wǎng)店也開(kāi)始收購(gòu)工廠,而將來(lái)所有的生產(chǎn)要素都會(huì)在淘寶的阿里云中處理和調(diào)配;Google也開(kāi)始組織生產(chǎn)無(wú)人機(jī)、汽車(chē),將來(lái)的工業(yè)有可能是以網(wǎng)絡(luò)為主導(dǎo)的組織工業(yè)生產(chǎn)、組織工業(yè)價(jià)值鏈的模式,而不是目前傳統(tǒng)的制造、運(yùn)行、維護(hù)和管理方式。

物聯(lián)網(wǎng)將接棒移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)?

有一種觀點(diǎn)認(rèn)為,當(dāng)前整個(gè)社會(huì)已經(jīng)不是互聯(lián)網(wǎng)化的階段,而是進(jìn)入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的末期,并開(kāi)始正式進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)階段。換句話說(shuō),物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的下一個(gè)階段,并將在未來(lái)的幾年呈現(xiàn)出爆發(fā)式的增長(zhǎng)。

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