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CPS来了,工业和能源人的互联网时代生存指南

发布时间:2015-03-21 作者:曹寅  来源:IOTNews
关键字:CPS 物联网 工业互联 
从德国人的“工业4.0”到美国人的“工业互联网”,能源领域都在谈颠覆。实现所谓“颠覆”的一个要素就是实现从虚拟到现实的互联,实现人、机、物的融合。今天,我们不空谈概念,而是落脚在技术:也许你还不了解什么是CPS,但它将触发在能源和工业领域的生产力变革,将使得人类在能源和工业领域能够实现无所不在的信息监视和精确控制,真正实现人类对复杂系统的全面管理。

  CPS,全称信息物理系统(CyberPhysicalSystems),是信息系统和物理系统的统一体,可以被看作升级版的物联网。

​  【CPS与物联网有什么不同?】它更强调数字世界对于物理世界的控制,CPS可以通过互联网,以可靠并且安全的方式,实时和自治的操控一个物理实体和系统。CPS将使得数字世界不再仅仅是物理世界的虚拟映象,而将真正进化为人类社会的新疆界。

  【CPS将为能源和工业领域带来革命】对目前世界来说,互联网革命喊得虽响,但归根到底,互联网其实还仅仅被当作一项工具,被广泛利用于营销和管理,而CPS将使互联网同世界融合,未来人类社会就是一个MEGACPS(超级CPS),互联网思维将不再仅仅是营销口号,而将成为我们看待世界的第一视角。未来CPS掀起的生产力革命将主要爆发在两个基础领域:能源和工业。CPS的人,机,物融合能力,能够赋予人类在能源和工业领域能够实现无所不在的信息监视和精确控制,真正实现人类对复杂系统的全面管理,而能源互联网和工业4.0其实就是能源和工业同CPS深度融合的另一种表述。

  【CPS时代的主题之一:融合】能源和工业内部价值链的互联融合,能源和工业两者互相的互联融合,能源和工业同终端消费者的互联融合,由此将衍生出与目前截然不同的商业模式,传统的发电企业,输电企业,制造企业将向数据企业转型,并且继续向系统解决方案型企业和平台型企业演化,跨领域的整合也将频繁出现。

  【无所不能文|曹寅】未来30年,中国、印度和其他发展中国家的数十亿人将步入中产阶级,这些朝气蓬勃的新生代和西方年轻人没有什么区别,同样需要高楼大厦,需要购物中心,需要苹果手机,需要汽车、牛排、空调、宠物、音乐会、海外旅行等等中产阶级物质和精神需求。

  不过地球养活今天的20亿中产阶级已经承受了巨大压力,还怎么再承担新增的几十亿中产阶级消费需求?是不是真的像奥巴马曾经宣称的“地球资源无法接受中国人像美国人一样生活”?难道除了战争和计划生育之外,人类真的无法解决人口增长和资源有限之间的矛盾?这种马尔萨斯主义的论调看似正确,不过却是站在静止的角度去预测未来,忽略了一个重要维度:技术。

  资源的短缺迫使人类采用新的技术,历史上每一次重大技术突破都成功使生产力跃上一个新台阶,赋予更多人口有质量的生活,这些突破包括化肥,电力,抗生素,流水线等,而这次将是信息物理系统(cyberphysicalsystems,简称CPS)把人类从马尔萨斯陷阱拯救出来。

  CPS:人、机、物融合全靠它

  CPS是一个新的概念,2005年才由美国科学院提出,2008年之后,美国才将CPS作为国家战略性发展方向予以重视。CPS是一个结合计算领域以及传感器(Sensor)和致动器(Actuator)装置的整合控制系统。包含了无处不在的环境感知、嵌入式系统、网络通信和网络控制等系统工程,使我们身边的各种物体具有计算、通信、精确控制、远程协作和自组织功能,使计算能力与物理系统紧密结合与协调,在传感器的帮助下,CPS接受并处理来自物理世界的大量数据,并将这些用于基于网络的各种应用和服务中,最终会这些服务和应用会通过致动器反馈并影响实体世界。

  目前已有某些领域出现似于CPS的电子控制综合性系统,但目前这些系统通常都是嵌入式系统(EmbeddedSystem),嵌入式系统比较强调机器的计算能力,CPS则更为强调各个实体装置和电脑运算网络的融合,CPS是借用技术手段实现人的能力在时间、空间等方面的延伸,CPS的本质就是人、机、物的融合。简而言之,现在我们身边常见的物体都是没有感觉,没有灵魂,不会思考,不会合作的死物,但CPS使我们的物理系统成为了活物,不仅赋予了物体以感觉,还赋予了其思考能力和协作能力,物理世界和数字世界将合二为一,其意义甚至超过了哥伦布发现新大陆,将从空间上和时间上深刻的改变人类社会,从空间角度来说,CPS使得数字世界将不再仅仅是现实物理世界的映象,而将成为人类的新生存空间,这个空间远远超越了现实物理世界,超越了物理距离,没有边界,一切物体都以光速联系彼此;从时间上来说,CPS使得现实物理世界的发展速度向数字世界靠近,人类社会的发展速度将呈指数级别增长,未来历史学家回眸过去时将不再使用公元前和公元后来断代,而将使用前CPS时代和后CPS时代来研究人类的历史。

↓↓↓摩尔定律↓↓↓

摩尔定律

  CPS作为一种使能技术,将使众多创新应用成为现实,孕育了无数商业模式。CPS给人类社会带来的深刻变化和挑战应该同其他重要的新技术放在一起检视,比如CPS和人工智能,CPS和大数据,CPS和云计算,CPS和3D打印,CPS和可再生能源,CPS和电动汽车。但CPS给世界带来最重要的贡献却鲜有人意识到,即摩尔定律将适用于实体世界。摩尔定律由英特尔创始人之一戈登•摩尔在50年前提出,摩尔提出,当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的计算机性能,将每隔18个月翻两倍以上。现在,人类早已经从晶体管时代进入了芯片时代,目前正在往下一代计算技术时代迈进,但长期以来,摩尔定律只适用于信息技术,也就是所谓的数字世界,而CPS则将会把物理世界也带入摩尔时代。

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