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從中國首份新 IT 報告看,有哪些要點?中國科技企業的未來競爭力在哪裏?

2021-06-15知識

邱吉爾說:「The farther back you can look, the farther forward you are likely to see.」你能看到多遠的過去,就能看到多遠的未來。

當我們討論「數碼社會」時,往往會將視野局限於1940年代數碼式電子電腦出現之後,甚至更常將其局限於1990年代中期商業互聯網的流行。我覺得原報告中對「工業技術時代」和「資訊科技時代」的描述可以更充實一些。

工業技術時代:從機器到有感官的機器

兩次工業革命的巨大成就,不僅僅是對人類體力的解放,同樣也包含了對人類註意力和感知的解放——對生物感知和反饋的研究,以及機械對這一過程的模擬,正是控制論的主要內容。

一個典型的「控制論」迴圈就像上面圖示,當一個系統透過「傳感器」輸入了外界的訊號,然後把它輸入進控制器,控制器就會控制其他系統做出相應的動作,而這一過程,並不一定需要數碼電子電腦的參與。

一般來講,控制論的出現與工業革命有著密不可分的關系,「蒸汽機之父」瓦特對蒸汽機最重要的改進就是離心式調速器的運用,離心式調速器是第一套實用化的自動控制系統。這種調速器透過機械結構來平衡這個小球的離心力和蒸汽閥門的開合程度,透過負反饋的原理實作了蒸汽機可調速的執行。從某種程度上說,是自動控制系統的出現,開啟了工業革命的大門。

在以內燃機和電力為代表的第二次工業革命中,構成現代控制論的第二大要素——通訊隨著人們對電力及無線電的套用而走向實用化。1898年,天才科學家尼古拉特斯拉發明了名為「teleautomation」,即「遠端自動」的遙控船,這是人類歷史上第一個無人裝置,透過無線電波控制執行,它的出現既是今天無人機和無人駕駛汽車的祖先,也透過將無線電技術和自動控制緊密的聯系在一起,展現了未來世界的新圖景——一個被無線電聯系、操控的世界。

在20世紀,人類發生了兩次世界大戰,這兩次世界大戰的激烈程度遠超以往,而新的科技也由於戰爭的需要突飛猛進,感知——控制流程也被用於開發「更聰明」的武器。裝有近炸引信的炮彈就是這樣就具備了透過電磁波雷達感知目標的能力,並在接近而不撞擊目標的情形下自行引爆。而雷達和模擬式電腦組成的射控系統則成了火炮更加強大的「眼睛」和「大腦」。

具有自動控制功能的「聰明」武器的出現深刻改變了戰爭的形態,它不僅宣告了大艦巨炮時代的落幕。同時也開啟了人類通向太空的大門。由於大氣層黑障以及地球自轉的原因,地面的控制人員不可能隨時保持對航天器的控制,因此感知和控制技術的成熟是航天器出現的必要前提條件。

控制論就是在這樣的背景下,被作為一種「全新」的理論被提出來,這時的理論是落後於實踐的。諾伯特·維納在【控制論:或關於在動物和機器中控制和通訊的科學】一書中最早提出了「控制論」一詞,對自動化的機械裝置中類似生物決策的行為進行了總結,作為二戰之後跨學科研究興起的一個重要的成果,控制論不僅僅說是在工程技術領域產生了重大的影響,也也深刻的影響了人們對於社會社會組織和治理的方法論。中國學者錢學森也是控制論相關理論的最早研究者之一,他寫成的【工程控制論】將控制論的思想與工程實踐的結合帶到了中國,並在兩彈一星的研發中發揮了重要的作用。因此控制論的影響也是國際化的。

資訊科技時代:社會的神經系統

而20世紀下半夜資訊科技對社會生產和生活的重構,遠早於報告中提到的90年代,同時也遠不止商業互聯網。在資訊高速公路之前,許多國家都嘗試過國家級的資訊科技政策。這其中既有像賽博協同工程那樣由於政局不穩而夭折的,也有像Minitel那樣取得豐富成果並「功成身退」的。

Cybersyn賽博協同工程是結合電子電腦和控制論的標誌性實踐,是1971~1973年間由智利總統阿連德主導的一項具有這個社會主義計劃經濟色彩的資訊化實驗,這套系統的設計不僅期待依靠電子通訊和電腦技術提高生產效率,而且也期待生產關系的改造,擺脫蘇聯式計劃經濟的弊端。

賽博協同工程利用電子通訊網絡將每個工廠透過電傳打字機連線起來,並將生產數據匯總到位於智利首都聖地牙哥的控制中心,希望能夠實作全國生產的高度統一的排程。

但是由於技術上的限制,這個系統依賴IBM生產的大型電腦運作,而在當時即使是大型主機計算能力和儲存能力也無法支持全國工廠產生的大量數據。賽博協同工程最終隨著皮諾切特政變而卷入了歷史塵埃中,但是這一系統仍然給人們留下了深刻的啟發。並被認為是大數據技術的起點。

雖然賽博協同工程最終未能實作其目標,但關於依靠通訊和電腦控制技術改變社會形態的思潮並沒有結束,在1970年代末,一份名為【社會電腦化】的報告第一次遞到了法國總統的案頭,這份這份報告中提到了廣泛連線的電腦網絡可能對社會帶來的深刻影響,促使法國政府開始推進一系列新興通訊的技術的使用,而最後的成果,就是跨越全國範圍的電腦網絡Minitel。

Minitel被稱作是「互聯網之前的互聯網」,在90年代美國克林頓政府的「資訊高速公路」之前,法國民眾就可以透過Minitel終端玩完成網絡社交、線上訂票、線上購物等一系列新興的電腦網絡套用。在Minitel被商業互聯網所取代之前,Minitel是構建數碼化社會的最為成功的案例。

在90年代之後,隨著資訊高速公路和商用互聯網的發展。現代的資訊化生活的場景逐漸被構建起來,互聯網為代表的電腦網絡廣泛連線辦公室和家庭,而無線數據網絡技術也在2000年代得到廣泛套用,Wi-Fi和3G網絡分別實作了室內和室外無線寬頻網絡的接入,而LTE則讓蜂窩無線網絡具有了類似固定寬頻網絡頻寬。

未來:工業「生命體」

截至目前,大多數針對終端場景的網絡基礎設施仍然圍繞著辦公室與家庭構造,許多基礎設施對於工業套用來說存在著明顯鴻溝,「有感官的機器」並不能連線到「神經系統」中。而打破這一屏障,是未來「智能制造」的核心目標和5G技術最重要的舞台。而最終我們會看到一個有神經、有感知、有大腦,像「生命體」那樣的新的工業形態。

如果說今日商業互聯網的終端基礎設施,比如Wi-Fi和LTE是連線辦公室與家庭場景與雲端運算「大腦」的「神經」,那麽5G就是為套用場景苛刻、復雜的多的工業器材準備的「神經」:

Wi-Fi網絡最初為室內的小型網絡而設計,對其安全性的挑戰和質疑一直沒有停息,最早的Wi-Fi網絡加密協定WEP已經被證明非常容易破解,而WPA也存在明顯的安全漏洞。為此中國曾經試圖以自研的WAPI協定改善無線區域網路的安全性,但由於缺乏而上下遊產業鏈的支持並沒有獲得成功。

另一方面,Wi-Fi是通常為小型室內網絡設計,缺少足夠的QoS服務質素功能,並且Wi-Fi使用無需授權的頻段,會和許多其他儀器器材互相幹擾。

LTE網絡基本上解決了無線網絡頻寬的問題,但是對於工業套用來講,其網絡延遲和單位區域內的器材容量上的限制,仍然限制了其在工業套用發揮作用。

此時,私有5G網絡(Private 5G)就會是非常適合工業場景的解決方案。私有5G網絡被部署在企業內部,不會被外部攻擊或幹擾,也不占用公用互聯網的資源。它的高頻寬、低延遲的特性將會在工業生產場景下充分發揮作用,而相比4G網絡更高的密度和靈活性、以及相比Wi-Fi網絡良好的QoS和安全特性,使其成為工業網絡堅實和靠的「神經系統」。

在5G的工業套用方面,中國企業其實已經走到了世界的前列:最近我參觀了聯想武漢工廠的量子線,在我看來,今天的電腦和通訊技術已經讓我們比以往任何時候都接近理想中「賽博協同工程」的「完整版」。

透過廠房天花板上的微型5G基站,生產環境中的各種器材都被都被以可靠、高效能的無線數據鏈路連線在一起。5G網絡可以將各種器材的數據即時的傳輸到數據中心,實作對生產狀況敏銳而即時的感知。

另一方面,5G系統提供了非常好的靈活性,5G CoMP(多點協作)技術可以實作在復雜的金屬遮擋環境下的穩定傳輸,這讓當廠房需要通根據不同的生產需要增減、移動及調整器材時,可以即不需要像傳統的有線網絡那樣重考慮布線的問題,也極少受到訊號遮擋的困擾。

同時,工業5G提供極高的可用性,辦公室和家庭所使用的Wi-Fi網絡時常受到斷線、幹擾的困擾,而使用專用頻段的工業5G則可以提供高達六個九(99.9999%)的可用性,5G網絡也提供良好的QoS特性,保證工業套用中的各種器材不論是需要高頻寬、還是需要低延遲,都可以以最佳化的狀態來執行。

而在神經系統的背後,人工智能也賦予了現代智能工廠更加聰明的大腦,機器的反應能力將遠超簡單的機械動作,而是實作更加完整的決策,和不同機器間的協同。

在聯想武漢工廠裏的人工智能被稱為「聯想大腦」,它不僅可以收集、儲存從工廠中各個器材匯集而來的資訊,並且能夠即時的參與到生產過程中,其中最直接被觀察到的,要數穿梭於廠房間的AGV物料運送小車,這種小車也是一種透過5G無線網絡控制的智能機器人,可以靈活的穿梭於廠房之間,並與現場的工人協同作業。

實踐比概念更精彩

就我自己的感覺,如果說【社會電腦化】作為1970年代末對於未來通訊網絡的發展的預測是基本準確的話,我們現在的情景更加像20世紀初的狀態,就像1920年KDKA廣播電台開始第一次商業播音時,大眾傳媒發生巨大改變的前夜那樣,人們很難描述現在的技術會對未來 產生怎樣的影響。而可能我們要等待一個時機,像【控制論】一書那樣,當實踐積累到一定程度時,再去做一個比較完整的總結。