互聯(lián)網(wǎng)成功的奧秘

貝爾定律：計算模式每15年發(fā)生一次重大模式變化。

借助80年代PC機普及的第三代計算模式，從20世紀90年代末開(kāi)始，作為第四代計算模式的互聯(lián)網(wǎng)閃亮登場(chǎng)，從一個(gè)美國國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(kāi)始演進(jìn)到第五代計算模式——移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)智能手機連接了全球35億人，成為真正意義上的消費互聯(lián)網(wǎng)：一機在手，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、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)值的理論和現象級定律的解釋?zhuān)渲凶詈诵牡氖菐讉€(gè)著(zhù)名的IT定律：

（1）摩爾定律

當價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18個(gè)月便會(huì )增加一倍（性能提升一倍）?；蛘哒f(shuō)，相同價(jià)格所能買(mǎi)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 )內的所有節點(diǎn)數的平方，即網(wǎng)絡(luò )的價(jià)值與聯(lián)網(wǎng)的用戶(hù)數的平方成正比。這一定律揭示了網(wǎng)絡(luò )隨著(zhù)節點(diǎn)的發(fā)展其價(jià)值是指數級增長(cháng)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(cháng)。

（3）網(wǎng)絡(luò )效應定律在物理世界里，隨著(zhù)規模的增長(cháng)，邊際成本呈遞減規律直到物料成本。而在數字世界里，隨著(zhù)規模的增長(cháng)，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級性能增長(cháng)或者成本降低的情況下，網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)（包括終端）以指數級增長(cháng)速度進(jìn)行擴散，互聯(lián)網(wǎng)價(jià)值以更高階的指數擴散，而網(wǎng)絡(luò )數字世界邊際成本可以趨于0，這樣的數字網(wǎng)絡(luò )經(jīng)濟體系的生產(chǎn)力效用和速度，超越了歷史上數次工業(yè)革命的機械、電氣、電子等所有的物理經(jīng)濟體系，成為科技是第一生產(chǎn)力的最典型代表。這個(gè)數字網(wǎng)絡(luò )經(jīng)濟體系也自然延伸到第六代計算模式也就是物聯(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

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)?！w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(shū)》中有如下描述：

以新一代信息技術(shù)為驅動(dòng)的數字浪潮正深刻重塑經(jīng)濟社會(huì )的各個(gè)領(lǐng)域，移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據、人工智能等技術(shù)與各個(gè)產(chǎn)業(yè)深度融合，推動(dòng)著(zhù)生產(chǎn)方式、產(chǎn)品形態(tài)、商業(yè)模式、產(chǎn)業(yè)組織和國際格局的深刻變革，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)現這一數字化轉型的關(guān)鍵路徑，構筑了第四次工業(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，平臺是核心，安全是保障。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是面向制造業(yè)數字化、網(wǎng)絡(luò )化和智能化需求，構建起海量數據采集，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，在當前的工業(yè)界，網(wǎng)絡(luò )通信主要的特點(diǎn)是：

（1）現網(wǎng)各式老舊接口及布線(xiàn)，運維/改造困難：?jiǎn)蝹€(gè)系統模擬線(xiàn)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）系統封閉，新應用集成困難：設備接口、數據格式、數據含義都是私有的，各子網(wǎng)形成信息孤島，運維強依賴(lài)原廠(chǎng)高額現場(chǎng)服務(wù)；

（3）總線(xiàn)帶寬速率無(wú)法滿(mǎn)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(mǎn)足海量數據采集回傳和數字孿生、視頻實(shí)時(shí)智能質(zhì)量檢測、VR/AR現場(chǎng)運營(yíng)維護等需求。

為了滿(mǎn)足智能制造的智能決策，需要所有的數據可觀(guān)可測可控才能決策，因此必須保證所有廠(chǎng)家、所有設備、所有軟件、所有OT/IT/CT系統的網(wǎng)絡(luò )互連、協(xié)議互通、數字模型語(yǔ)義互操作，現有工業(yè)網(wǎng)絡(luò )遇到極大挑戰，“分久必合”，未來(lái)網(wǎng)絡(luò )跟隨未來(lái)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢需要逐步走向統一：

網(wǎng)絡(luò )層面：采用打通OT/IT/CT網(wǎng)絡(luò )兼顧工業(yè)現場(chǎng)實(shí)時(shí)性需求的通用網(wǎng)絡(luò )技術(shù)走到前臺，有線(xiàn)走向統一的以TSN為代表的新一代以太網(wǎng)，無(wú)線(xiàn)走向統一的以5G/Wi-Fi7為代表的新一代無(wú)線(xiàn)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應用接口。

數字模型：全球工業(yè)OT/IT/CT企業(yè)已經(jīng)意識到，正匯聚一堂浩浩蕩蕩地統一各種工業(yè)設備、工藝、產(chǎn)線(xiàn)、工廠(chǎng)甚至企業(yè)的數字化模型，以OPC 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)現全網(wǎng)集中管理和控制，業(yè)務(wù)快速開(kāi)通、快速調整。進(jìn)一步，基于OICT融合的云邊管端包括所有終端、網(wǎng)絡(luò )、邊緣計算、云計算在內的整個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構可以獲得了前所未有的可編程、自動(dòng)化和控制能力，從而可以構筑高可擴展的、靈活的數字化網(wǎng)絡(luò )化智能化的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，滿(mǎn)足快速響應工業(yè)柔性業(yè)務(wù)的變化和最終用戶(hù)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(kāi)帷幕。希望新一代通信技術(shù)能夠為新的時(shí)代、新的產(chǎn)業(yè)保駕護航，貢獻一份力量。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年5月刊