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互聯(lián)網(wǎng)成功的奧秘

貝爾定律：計(jì)算模式每15年發(fā)生一次重大模式變化。

借助80年代PC機(jī)普及的第三代計(jì)算模式，從20世紀(jì)90年代末開始，作為第四代計(jì)算模式的互聯(lián)網(wǎng)閃亮登場(chǎng)，從一個(gè)美國(guó)國(guó)防部贊助的高校研究網(wǎng)絡(luò)迅速成為科研網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)到現(xiàn)在的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)，全世界10多億人共享這個(gè)信息高速公路。進(jìn)而在2007年開始演進(jìn)到第五代計(jì)算模式——移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)智能手機(jī)連接了全球35億人，成為真正意義上的消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)：一機(jī)在手，天下我有。

互聯(lián)網(wǎng)從一個(gè)軍事科研技術(shù)，短短30年逐步演進(jìn)為全球商業(yè)消費(fèi)網(wǎng)絡(luò)，背后的奧秘是什么呢？學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界從政治、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、效率、成本、管理等各個(gè)角度給予了各種分析，在硅谷形成了很多有價(jià)值的理論和現(xiàn)象級(jí)定律的解釋，其中最核心的是幾個(gè)著名的IT定律：

（1）摩爾定律

當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍（性能提升一倍）。或者說(shuō)，相同價(jià)格所能買到的電腦性能，將每隔18個(gè)月翻一倍。這一定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度，是整個(gè)ICT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的源動(dòng)力。

（2）梅特卡夫定律

一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值等于該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)數(shù)的平方，即網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值與聯(lián)網(wǎng)的用戶數(shù)的平方成正比。這一定律揭示了網(wǎng)絡(luò)隨著節(jié)點(diǎn)的發(fā)展其價(jià)值是指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的，過(guò)了技術(shù)奇點(diǎn)之后，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展以超乎想象的速度增長(zhǎng)。

（3）網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)定律在物理世界里，隨著規(guī)模的增長(zhǎng)，邊際成本呈遞減規(guī)律直到物料成本。而在數(shù)字世界里，隨著規(guī)模的增長(zhǎng)，邊際成本遞減到無(wú)窮接近于0。

綜上所述，在集成電路提供指數(shù)級(jí)性能增長(zhǎng)或者成本降低的情況下，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（包括終端）以指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)速度進(jìn)行擴(kuò)散，互聯(lián)網(wǎng)價(jià)值以更高階的指數(shù)擴(kuò)散，而網(wǎng)絡(luò)數(shù)字世界邊際成本可以趨于0，這樣的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)體系的生產(chǎn)力效用和速度，超越了歷史上數(shù)次工業(yè)革命的機(jī)械、電氣、電子等所有的物理經(jīng)濟(jì)體系，成為科技是第一生產(chǎn)力的最典型代表。這個(gè)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)體系也自然延伸到第六代計(jì)算模式也就是物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化的趨勢(shì)

沒(méi)有工業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)沒(méi)有未來(lái)，沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)也沒(méi)有未來(lái)。——鄔賀銓

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)白皮書》中有如下描述：

以新一代信息技術(shù)為驅(qū)動(dòng)的數(shù)字浪潮正深刻重塑經(jīng)濟(jì)社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)與各個(gè)產(chǎn)業(yè)深度融合，推動(dòng)著生產(chǎn)方式、產(chǎn)品形態(tài)、商業(yè)模式、產(chǎn)業(yè)組織和國(guó)際格局的深刻變革，并加快了第四次工業(yè)革命的孕育與發(fā)展。而越來(lái)越清晰的是，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)這一數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵路徑，構(gòu)筑了第四次工業(yè)革命的發(fā)展基石。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)三大體系中，網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)，平臺(tái)是核心，安全是保障。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是面向制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化需求，構(gòu)建起海量數(shù)據(jù)采集，匯集，分析的體系，是支撐制造源泛在連接、彈性供給、高效配置的載體。

由于歷史原因，在當(dāng)前的工業(yè)界，網(wǎng)絡(luò)通信主要的特點(diǎn)是：

（1）現(xiàn)網(wǎng)各式老舊接口及布線，運(yùn)維/改造困難：?jiǎn)蝹€(gè)系統(tǒng)模擬線纜多（ 大于100根），排障困難；改造工程成本高（十萬(wàn)~百萬(wàn)RMB）；

（2）系統(tǒng)封閉，新應(yīng)用集成困難：設(shè)備接口、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)含義都是私有的，各子網(wǎng)形成信息孤島，運(yùn)維強(qiáng)依賴原廠高額現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)；

（3）總線帶寬速率無(wú)法滿足新技術(shù)需求：鏈接方式限制帶寬速率（如：RS485<100Kbps，工業(yè)以太網(wǎng)<=100Mbps），無(wú)法滿足海量數(shù)據(jù)采集回傳和數(shù)字孿生、視頻實(shí)時(shí)智能質(zhì)量檢測(cè)、VR/AR現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)等需求。

為了滿足智能制造的智能決策，需要所有的數(shù)據(jù)可觀可測(cè)可控才能決策，因此必須保證所有廠家、所有設(shè)備、所有軟件、所有OT/IT/CT系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)互連、協(xié)議互通、數(shù)字模型語(yǔ)義互操作，現(xiàn)有工業(yè)網(wǎng)絡(luò)遇到極大挑戰(zhàn)，“分久必合”，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)跟隨未來(lái)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)需要逐步走向統(tǒng)一：

網(wǎng)絡(luò)層面：采用打通OT/IT/CT網(wǎng)絡(luò)兼顧工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)性需求的通用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)走到前臺(tái)，有線走向統(tǒng)一的以TSN為代表的新一代以太網(wǎng)，無(wú)線走向統(tǒng)一的以5G/Wi-Fi7為代表的新一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

協(xié)議層面：采用OPC UA/MQTT/Restful等通用ICT協(xié)議，打通OT/IT/CT應(yīng)用接口。

數(shù)字模型：全球工業(yè)OT/IT/CT企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到，正匯聚一堂浩浩蕩蕩地統(tǒng)一各種工業(yè)設(shè)備、工藝、產(chǎn)線、工廠甚至企業(yè)的數(shù)字化模型，以O(shè)PC UA、VDMA等為代表。

軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN：SDN技術(shù)的引入，使能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)集中管理和控制，業(yè)務(wù)快速開通、快速調(diào)整。進(jìn)一步，基于OICT融合的云邊管端包括所有終端、網(wǎng)絡(luò)、邊緣計(jì)算、云計(jì)算在內(nèi)的整個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)可以獲得了前所未有的可編程、自動(dòng)化和控制能力，從而可以構(gòu)筑高可擴(kuò)展的、靈活的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，滿足快速響應(yīng)工業(yè)柔性業(yè)務(wù)的變化和最終用戶及市場(chǎng)彈性定制化需求，演進(jìn)到軟件定義工業(yè)SDI。

第四次工業(yè)革命的號(hào)角已經(jīng)吹響，在我們面前，一個(gè)波瀾壯闊的新時(shí)代正在緩緩拉開帷幕。希望新一代通信技術(shù)能夠?yàn)樾碌臅r(shí)代、新的產(chǎn)業(yè)保駕護(hù)航，貢獻(xiàn)一份力量。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年5月刊