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从中国首份新 IT 报告看,有哪些要点?中国科技企业的未来竞争力在哪里?

2021-06-15知识

邱吉尔说:「The farther back you can look, the farther forward you are likely to see.」你能看到多远的过去,就能看到多远的未来。

当我们讨论「数字社会」时,往往会将视野局限于1940年代数字式电子计算机出现之后,甚至更常将其局限于1990年代中期商业互联网的流行。我觉得原报告中对「工业技术时代」和「信息技术时代」的描述可以更充实一些。

工业技术时代:从机器到有感官的机器

两次工业革命的巨大成就,不仅仅是对人类体力的解放,同样也包含了对人类注意力和感知的解放——对生物感知和反馈的研究,以及机械对这一过程的模拟,正是控制论的主要内容。

一个典型的「控制论」循环就像上面图示,当一个系统通过「传感器」输入了外界的信号,然后把它输入进控制器,控制器就会控制其他系统做出相应的动作,而这一过程,并不一定需要数字电子计算机的参与。

一般来讲,控制论的出现与工业革命有着密不可分的关系,「蒸汽机之父」瓦特对蒸汽机最重要的改进就是离心式调速器的运用,离心式调速器是第一套实用化的自动控制系统。这种调速器通过机械结构来平衡这个小球的离心力和蒸汽阀门的开合程度,通过负反馈的原理实现了蒸汽机可调速的运行。从某种程度上说,是自动控制系统的出现,打开了工业革命的大门。

在以内燃机和电力为代表的第二次工业革命中,构成现代控制论的第二大要素——通信随着人们对电力及无线电的应用而走向实用化。1898年,天才科学家尼古拉特斯拉发明了名为「teleautomation」,即「远程自动」的遥控船,这是人类历史上第一个无人装置,通过无线电波控制运行,它的出现既是今天无人机和无人驾驶汽车的祖先,也通过将无线电技术和自动控制紧密的联系在一起,展现了未来世界的新图景——一个被无线电联系、操控的世界。

在20世纪,人类发生了两次世界大战,这两次世界大战的激烈程度远超以往,而新的科技也由于战争的需要突飞猛进,感知——控制流程也被用于开发「更聪明」的武器。装有近炸引信的炮弹就是这样就具备了通过电磁波雷达感知目标的能力,并在接近而不撞击目标的情形下自行引爆。而雷达和模拟式计算机组成的火控系统则成了火炮更加强大的「眼睛」和「大脑」。

具有自动控制功能的「聪明」武器的出现深刻改变了战争的形态,它不仅宣告了大舰巨炮时代的落幕。同时也打开了人类通向太空的大门。由于大气层黑障以及地球自转的原因,地面的控制人员不可能随时保持对航天器的控制,因此感知和控制技术的成熟是航天器出现的必要前提条件。

控制论就是在这样的背景下,被作为一种「全新」的理论被提出来,这时的理论是落后于实践的。诺伯特·维纳在【控制论:或关于在动物和机器中控制和通信的科学】一书中最早提出了「控制论」一词,对自动化的机械装置中类似生物决策的行为进行了总结,作为二战之后跨学科研究兴起的一个重要的成果,控制论不仅仅说是在工程技术领域产生了重大的影响,也也深刻的影响了人们对于社会社会组织和治理的方法论。我国学者钱学森也是控制论相关理论的最早研究者之一,他写成的【工程控制论】将控制论的思想与工程实践的结合带到了中国,并在两弹一星的研发中发挥了重要的作用。因此控制论的影响也是国际化的。

信息技术时代:社会的神经系统

而20世纪下半夜信息技术对社会生产和生活的重构,远早于报告中提到的90年代,同时也远不止商业互联网。在信息高速公路之前,许多国家都尝试过国家级的信息技术政策。这其中既有像赛博协同工程那样由于政局不稳而夭折的,也有像Minitel那样取得丰富成果并「功成身退」的。

Cybersyn赛博协同工程是结合电子计算机和控制论的标志性实践,是1971~1973年间由智利总统阿连德主导的一项具有这个社会主义计划经济色彩的信息化实验,这套系统的设计不仅期待依靠电子通信和计算机技术提高生产效率,而且也期待生产关系的改造,摆脱苏联式计划经济的弊端。

赛博协同工程利用电子通信网络将每个工厂通过电传打字机连接起来,并将生产数据汇总到位于智利首都圣地牙哥的控制中心,希望能够实现全国生产的高度统一的调度。

但是由于技术上的限制,这个系统依赖IBM生产的大型计算机运作,而在当时即使是大型主机计算能力和存储能力也无法支持全国工厂产生的大量数据。赛博协同工程最终随着皮诺切特政变而卷入了历史尘埃中,但是这一系统仍然给人们留下了深刻的启发。并被认为是大数据技术的起点。

虽然赛博协同工程最终未能实现其目标,但关于依靠通信和计算机控制技术改变社会形态的思潮并没有结束,在1970年代末,一份名为【社会计算机化】的报告第一次递到了法国总统的案头,这份这份报告中提到了广泛连接的计算机网络可能对社会带来的深刻影响,促使法国政府开始推进一系列新兴通信的技术的使用,而最后的成果,就是跨越全国范围的计算机网络Minitel。

Minitel被称作是「互联网之前的互联网」,在90年代美国克林顿政府的「信息高速公路」之前,法国民众就可以通过Minitel终端玩完成网络社交、线上订票、线上购物等一系列新兴的计算机网络应用。在Minitel被商业互联网所取代之前,Minitel是构建数字化社会的最为成功的案例。

在90年代之后,随着信息高速公路和商用互联网的发展。现代的信息化生活的场景逐渐被构建起来,互联网为代表的计算机网络广泛连接办公室和家庭,而无线数据网络技术也在2000年代得到广泛应用,Wi-Fi和3G网络分别实现了室内和室外无线宽带网络的接入,而LTE则让蜂窝无线网络具有了类似固定宽带网络带宽。

未来:工业「生命体」

截至目前,大多数针对终端场景的网络基础设施仍然围绕着办公室与家庭构造,许多基础设施对于工业应用来说存在着明显鸿沟,「有感官的机器」并不能连接到「神经系统」中。而打破这一屏障,是未来「智能制造」的核心目标和5G技术最重要的舞台。而最终我们会看到一个有神经、有感知、有大脑,像「生命体」那样的新的工业形态。

如果说今日商业互联网的终端基础设施,比如Wi-Fi和LTE是连接办公室与家庭场景与云计算「大脑」的「神经」,那么5G就是为应用场景苛刻、复杂的多的工业设备准备的「神经」:

Wi-Fi网络最初为室内的小型网络而设计,对其安全性的挑战和质疑一直没有停息,最早的Wi-Fi网络加密协议WEP已经被证明非常容易破解,而WPA也存在明显的安全漏洞。为此我国曾经试图以自研的WAPI协议改善无线局域网的安全性,但由于缺乏而上下游产业链的支持并没有获得成功。

另一方面,Wi-Fi是通常为小型室内网络设计,缺少足够的QoS服务质量功能,并且Wi-Fi使用无需授权的频段,会和许多其他仪器设备互相干扰。

LTE网络基本上解决了无线网络带宽的问题,但是对于工业应用来讲,其网络延迟和单位区域内的设备容量上的限制,仍然限制了其在工业应用发挥作用。

此时,私有5G网络(Private 5G)就会是非常适合工业场景的解决方案。私有5G网络被部署在企业内部,不会被外部攻击或干扰,也不占用公用互联网的资源。它的高带宽、低延迟的特性将会在工业生产场景下充分发挥作用,而相比4G网络更高的密度和灵活性、以及相比Wi-Fi网络良好的QoS和安全特性,使其成为工业网络坚实和靠的「神经系统」。

在5G的工业应用方面,我国企业其实已经走到了世界的前列:最近我参观了联想武汉工厂的量子线,在我看来,今天的计算机和通信技术已经让我们比以往任何时候都接近理想中「赛博协同工程」的「完整版」。

通过厂房天花板上的微型5G基站,生产环境中的各种设备都被都被以可靠、高性能的无线数据链路连接在一起。5G网络可以将各种设备的数据实时的传输到数据中心,实现对生产状况敏锐而实时的感知。

另一方面,5G系统提供了非常好的灵活性,5G CoMP(多点协作)技术可以实现在复杂的金属遮挡环境下的稳定传输,这让当厂房需要通根据不同的生产需要增减、移动及调整设备时,可以即不需要像传统的有线网络那样重考虑布线的问题,也极少受到信号遮挡的困扰。

同时,工业5G提供极高的可用性,办公室和家庭所使用的Wi-Fi网络时常受到断线、干扰的困扰,而使用专用频段的工业5G则可以提供高达六个九(99.9999%)的可用性,5G网络也提供良好的QoS特性,保证工业应用中的各种设备不论是需要高带宽、还是需要低延迟,都可以以最优化的状态来运行。

而在神经系统的背后,人工智能也赋予了现代智能工厂更加聪明的大脑,机器的反应能力将远超简单的机械动作,而是实现更加完整的决策,和不同机器间的协同。

在联想武汉工厂里的人工智能被称为「联想大脑」,它不仅可以收集、存储从工厂中各个设备汇集而来的信息,并且能够实时的参与到生产过程中,其中最直接被观察到的,要数穿梭于厂房间的AGV物料运送小车,这种小车也是一种通过5G无线网络控制的智能机器人,可以灵活的穿梭于厂房之间,并与现场的工人协同作业。

实践比概念更精彩

就我自己的感觉,如果说【社会计算机化】作为1970年代末对于未来通信网络的发展的预测是基本准确的话,我们现在的情景更加像20世纪初的状态,就像1920年KDKA广播电台开始第一次商业播音时,大众传媒发生巨大改变的前夜那样,人们很难描述现在的技术会对未来 产生怎样的影响。而可能我们要等待一个时机,像【控制论】一书那样,当实践积累到一定程度时,再去做一个比较完整的总结。