工业互联网

云存储和云计算能力的实现使互联网技术有可能进入工业和包括金融在内的服务业。20世纪80年代，早在以太网诞生之时，人们就畅想了机器相互连接的网络。1982年，卡内基-梅隆大学改装的一台可乐售货机成为第一例联网的机器，它可以在线报告机柜内的可乐存量。1999年前后，麻省理工学院就有研究人员开始谈论物联网（Internet of Things, IoT）的概念，而工业互联网（Industrial Internet of Things, IIoT）一词要到云技术问世后才被正式采用。

2006年，由美国多家工业控制和软件公司成立的OPC（Open Platform Communications，开放平台通信）基金会推出统一架构（Unified Architecture, UA），以保证在没有人工干预的情况下，工业设备、仪器、程序、数据源之间安全可靠地进行远程通信。2014年，美国AT&T、思科、通用电气、IBM、英特尔公司组成工业互联网联盟，推进机器、设备的互联和运行的智能分析，协调开发工业互联网技术。在2013年的汉诺威工业博览会上，德国国家工程院发布了“工业4.0”，这是德国政府大力推动和学界、企业界积极参与的结果，代表了独立于美国的另一工业互联网的系统架构和系统标准。

2016年通用电气发布Predix，这个雄心勃勃的项目意在为石油、航空、汽车、电力、交通、医疗、环境等12个行业提供一个工业互联网的开发平台[5]，实现排产和物流智能化管理、产品互联化、现场任务管理、设备效率管理、智能环境以及运行优化六大功能。

通用电气在这份纲领性文件中以风力发电为例，说明Predix的应用示意。如图2-3所示，左边的风力发电机组上安装了各种传感器，形成一个物联网，向Predix边缘计算器发送风机运行的实时数据，经过初步处理和分析的数据再通过无线上传到云端。边缘计算可使风机运行状态得到及时调整，并减少因上传数据而导致的网络拥堵和云资源占用。Predix为它的工业客户提供了名为“云制作”的整套开发工具以及基础数据库，客户企业可以利用这些工具建立风机的数字模型和数据存储结构，进行数据分析、维护和扩充数据库。整个系统可在图2-3右边的移动终端上实时显示，实时操作和控制。此外，使用Predix的平台还可对接客户企业外部的网上数据，以及其他企业的系统。

图2-3 通用电气Predix的应用示意图

资料来源：http://media.energie-industrie.com.

德国西门子公司几乎同时在2016年推出它的工业互联网平台MindSphere[6]，采用OPC UA的国际通信标准，利用它在制造业长期积累的经验，支持能源、交通、建筑、医疗等这类企业的物联网改造和数字化转型。西门子强调MindSphere平台工具丰富、对接便利，客户企业可通过多种多样的API，在平台上调用数据管理、数据分析、通信、客户管理等模块化工具，快速开发自己的工业互联网系统。2018年7月，西门子和阿里云签署备忘录，共同推进中国工业互联网的发展。2019年4月，MindSphere发布中国版，在阿里云上成功部署并开始运营。

实践似乎证明了，通用电气和西门子在工业互联网方面的开拓过于超前，长期的平台投资没有取得预期的回报，无论开发者如何推销，使用工业互联网平台的公司都寥寥无几，以至于市场上传出了通用电气剥离和出售Predix的消息。有文章分析指出，Predix遭受的挫折反映了一家硬件公司进入陌生的软件行业的尴尬，通用电气缺乏经验和专业队伍，它提供的应用软件不能满足多行业和企业千差万别的需求。笔者在国内调研的过程中发现，较之平台提供的软件通用性差，企业的数字化程度低甚至没有进行数字化，构成推广应用工业互联网的一个更为严重的障碍。

所谓数字化，就是把图像、声音、文件、模拟信号转变为电脑可读的二进制数字，为物理世界和人类社会配置统一的“语言”，以便连接物和物、物和人，以及人和人，实现万物亿人之间信息的顺畅流动和不需要“翻译”的直接沟通。数码相机是人们熟知和常用的数字化工具，用数码相机拍摄和发送的照片实际上都是一串串的数字，移动通信从2G开始传输的就不再是语音而是数字信号了。

只有当设备、人员、材料、资金等物理资源都数字化并相互连接之后，企业才能使用云端的计算与存储能力，利用云端的资产管理、运营等功能模块（参见图2-3中间一列），跟踪和调动企业的物理资源。从理论上讲，数字化企业的每一个物理资源都在云端有个映像，形成数字双胞胎（Digital Twin），如图2-4所示的航空喷气发动机。企业先在虚拟空间中建立发动机的数字模型，根据发动机的传感器提供的实时数据，如进气口风扇转速、燃烧室温度、喷气压力等，同步运行数字模型，不间断地观察、监测，并在必要时改变发动机的工作状态。

由多台设备组成的数字双胞胎被称为虚拟-物理系统（Cyber-Physical Systems, CPS），如图2-4中就有一个这样的系统。虚拟-物理系统和物联网有相当程度的重合，我们可以把后者看成前者的一个子集，或者说前者是后者的扩充。虚拟-物理系统在物联网的基础上增加了工作流程、各种通信工具和控制手段，以完成一项具体的任务，如图2-3所示的风力发电。

图2-4 航空喷气发动机及其数字双胞胎

资料来源：https://eugenie.ai.

就在笔者修改这本书稿的时候，又有一个新的名词“元宇宙”（Metaverse）席卷媒体，真是令人感慨，研究跟不上造词的速度，更不要说应用了。笔者认知有限，猜测元宇宙大概是虚拟-物理空间的升级版吧，一个广泛采用增强现实（Augmented Reality, AR）技术的升级版。据说，苹果公司的CEO库克避免使用“元宇宙”这个词，而更愿意称其为增强现实。[7]有文章认为，在元宇宙中不仅虚拟和物理世界更加紧密地融合，更加频繁地互动，而且可能创造出物理世界所没有的新事物。科幻能否以及何时变为现实？我们无从预测，目前确知的是，虚拟-物理系统也罢，元宇宙也罢，从中产生的海量数据远远超出传统技术的计算和处理能力，人类不得不求助于至今仍一知半解的新算法——人工智能（Artificial Intelligence, AI）。

2016年谷歌开发的AlphaGo击败围棋世界冠军，激起世人对人工智能的极大兴趣，由于这方面的文章已有很多，我们就不在这里重复了，只强调这项技术对互联网的重要性。如果说移动互联网是互联网2.0，数字化和人工智能则是互联网3.0的主要特征。也有人认为，下面将要介绍的区块链技术是互联网3.0的基础。

一些人在为人工智能、互联网的前景兴奋不已的同时，也不无忧虑地看到了技术投射到未来的阴影，汇集网上海量数据的智能机器会不会进化为超越人类的新物种，以至于人类将被机器所支配甚至沦为它们的奴隶？乐观主义者则坚信被造物的智慧永远不可能超过造物者，他们担忧的反倒是人间的支配性力量——一些人对另一些人的支配，特别是拥有越来越多数据和越来越强大算力的科技公司，如谷歌和亚马逊。为挑战谷歌代表的科技霸权，一批技术极客热情地投入到开发新型互联网基础结构的工作中，他们想从科技公司手中夺回数据权和隐私权，交还给权利的原本所有者——个人，当然，他们也希望在这场争夺中赚个盆满钵满。

2008年，一个化名为中本聪的人（或团队）发表了一篇文章《比特币：一种点对点的电子现金系统》（Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System），次年又发布了比特币的开源软件，标志着区块链技术的诞生和进入实际应用领域。