重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院院長(cháng)柴毅

中國改革開(kāi)放40年以來(lái)，各行業(yè)數字化、信息化快速推進(jìn)，作為工業(yè)數字化、信息化支撐的工業(yè)計算機在形態(tài)與技術(shù)等方面也不斷快速發(fā)展，并越來(lái)越廣泛地應用于能源、冶金、化工、航空航天、交通運輸、建筑、食品、醫藥、環(huán)保等諸多領(lǐng)域。在未來(lái)，隨著(zhù)新一代工業(yè)革命的到來(lái)以及人工智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5G、大數據、邊緣計算、量子計算、區塊鏈等顛覆性技術(shù)的發(fā)展和成熟，各行業(yè)對于數據計算、傳輸、存儲等將有更深層次的需求，驅使工業(yè)計算機在數據采集、存儲、處理、顯示、傳輸、交互等方面出現巨大變革，并且，其應用場(chǎng)景將得到極大擴展、應用環(huán)境將出現巨大變化、承擔的任務(wù)也將更加多元。結合現有工業(yè)技術(shù)特征與趨勢，工業(yè)計算機可能在以下幾個(gè)方面出現重大變革：

（1）專(zhuān)業(yè)化、微型化、模塊化和低功耗

伴隨人工智能、區塊鏈等新技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)的深度融合，以大數據為核心的各項服務(wù)、解決方案不斷推陳出新，工業(yè)計算機承擔的數據處理規模將成指數增長(cháng)，執行的數據任務(wù)復雜性也將極大增加，為滿(mǎn)足工業(yè)大數據處理的需求，專(zhuān)業(yè)化、微型化是工業(yè)計算機發(fā)展的必然趨勢。并且隨著(zhù)萬(wàn)物互聯(lián)程度越來(lái)越高，尺寸小、功能強的微型化、模塊化的工業(yè)計算機將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，其市場(chǎng)將發(fā)生爆炸性的增長(cháng)。另外，在新一輪制造范式升級過(guò)程中，在低功耗、高效益生產(chǎn)的驅動(dòng)下，低功耗也將成為工業(yè)計算機發(fā)展的新趨勢。

（2）工業(yè)計算機組織方式的變革

隨著(zhù)工業(yè)系統規模增加，工業(yè)系統部件分散性強，地理位置跨度大，并且系統動(dòng)態(tài)性強，對工業(yè)計算機的性能和通信速率等提出了較高的要求，傳統集中式的工業(yè)計算機組織形式難以滿(mǎn)足大數據的快速采集、處理和存儲的要求。邊緣計算技術(shù)可將大數據采集、處理和分析任務(wù)分散至各終端，深度整合各運算終端算力和性能，極大減輕大數據處理壓力，實(shí)現事件的快速響應。在邊緣計算、霧計算、云計算等新計算方式的快速發(fā)展下，必將帶來(lái)工業(yè)計算機組織形式的變革。

（3）工業(yè)計算機架構的變革

以人工智能技術(shù)為代表的新一輪變革技術(shù)的出現，對計算機的算力提出了極高要求。傳統計算機架構發(fā)展已經(jīng)遇到瓶頸，迫切需要新的計算機架構方式。當前，以量子計算機為代表的新計算機架構發(fā)展迅速，其關(guān)鍵技術(shù)不斷被突破?？梢灶A見(jiàn)，量子計算機、超導計算機、納米計算機、光計算機、DNA計算機等新計算機架構的突破必將給工業(yè)計算機的發(fā)展帶來(lái)巨大的發(fā)展潛力。

在動(dòng)態(tài)復雜系統故障診斷或安全性分析任務(wù)中，如何準確采集重要的數據以及如何快速高效地處理數據是其關(guān)鍵環(huán)節。傳統的集中式通用計算機靈活度低，可擴展性差，系統升級、維護困難。而專(zhuān)業(yè)化、模塊化的邊緣計算工業(yè)計算機可直接部署于復雜系統中的關(guān)鍵節點(diǎn)，通過(guò)傳感器采集關(guān)鍵數據，并利用設計的數據處理算法和診斷分析算法進(jìn)行即時(shí)的數據處理和分析，使其具備自主感知和智能決策能力，從而實(shí)現該節點(diǎn)處信息的智能采集、分析和快速故障診斷、安全評估。此外，微型云技術(shù)的引入使得算法和數據可依據實(shí)際任務(wù)需要，將數據或算法點(diǎn)對點(diǎn)地傳輸至相應的終端工業(yè)計算機上。并且，每個(gè)邊緣計算工業(yè)計算機的處理結果也可上傳至微型云中，通過(guò)云計算整合各分布式工業(yè)計算機診斷分析結果，并最終給出整個(gè)系統最終的綜合分析結果。在這個(gè)過(guò)程中，算法、數據和結果以流的形式在分布式工業(yè)計算機系統中被訪(fǎng)問(wèn)、讀取和操作。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年11月刊