“全面提高信息化水平”是基于中国政府对于全球信息化发展形势的认识和把握,从现阶段中国经济社会和信息化发展的实际出发,为未来5至10年中国信息化的发展设定的一个目标和方向,具有非常重要的意义。过去10年,无论全球或中国信息化的发展都验证了“大力推进国民经济和社会信息化,是覆盖现代化建设全局的战略举措”这一论述的正确性、准确性和重要性。中国的信息化不仅有了飞速的发展和进步,而且对中国的经济和社会发展也做出了难以估量的贡献。展望未来的5至10年,中国信息化的发展仍然面临着新的挑战和机遇。

  一、全面提高信息化水平的背景

  1、全球信息化向高端发展

  纵观21世纪头10年全球的发展,一个显著的事实是:信息化仍然是这个新世纪的主要的时代特征;仍然是全球范围内推动经济和社会变革的主要力量;仍然是国家竞争力的战略重点和制高点。信息化与全球化加速推进的趋势不可逆转。许多国家都已经深刻地认识到,在面对全球金融危机,力求短期内刺激、恢复经济增长的同时,更要瞄准未来经济社会发展与全球竞争的制高点,为本国经济的长远可持续发展打下坚实的基础。信息化作为一个既可照顾眼前,又可兼顾长远的战略举措,因此受到世界各国前所未有的高度重视。近年来,宽带和移动宽带、云计算、传感网、物联网、智慧地球、泛在计算、智能物理系统等新概念、新思想、新技术层出不穷,在全球广为传播,充分反映了信息与通信技术及其应用在经过了几十年的发展之后,正在向高端发展,其主要有三个特征。

  (1)泛在化

  信息与通信技术的应用,最初是在一个一个的单位(点)内进行,如企业或政府开发的各种数据处理系统和管理信息系统。上世纪90年代初中期以后,由于互联网在全球的普及和广泛应用,人们开始利用网络在相关单位之间构造一个垂直的系统,形成了各种各样的“线”。现在,随着泛在网络,特别是无线通信技术和数字传感技术的发展,人们开始在区域,甚至全球的范围内,部署传感器、控制器和信息系统,使信息系统的泛在化(即无处不在)成为一个重要的特征,也就是实现由点到“面”的转变。

  (2)可视化

  电信技术早期追求的目标是在全球任何角落都可以“听得见(打电话)”,现在的目标则是在全球任何角落甚至外层空间都可以“看得见(可视化)”。看得见,不仅表现在人与人之间的通信方面,更表现在人对于物的管理和利用方面。正是因为这个原因,宽带和移动宽带网络的发展才成为世界各国瞩目的焦点。

  (3)智能化

  各种信息系统早期的目标只是信息的采集和分析处理,包括数据处理系统、管理信息系统、以及各种形式的决策支持系统。现在则力图在信息系统采集的数据和信息的基础上,通过构造各种数学模型和算法,实现对对象、目标的智能化控制。所谓智能交通系统,就是一个典型的代表。

  从全球范围来看,世界各国都面临一个持续提高信息化水平的问题。无论哪一个国家,如果沉溺于信息化已经取得的成就,不致力于提高信息化的水平,就很有可能在全球竞争中落败。

  2、中国信息化快速发展

  进入新世纪以来,在党中央和国务院的正确领导下,在我国经济社会高速发展所产生的强烈需求的推动下,我国的信息化有了较快的发展,开始走上全方位和多层次发展的道路;我国与发达国家信息化的巨大差距,也开始缩小。根据国家统计局的数据,从2006年起,中国已经从信息化发展中低水平国家跨入信息化发展中等水平国家的行列。

  (1)我国信息化发展加快

  过去10年,中国信息化有了巨大的发展。与信息化相关的主要指标,增长10倍以上的有如:移动电话用户数,由2000年的8526万增加至2010年的8亿5900万;计算机拥有量由2000年的2200万台增加至2009年的2.2亿台,2010年底,估计超过2.6亿台;10年间,中国农村居民家庭电脑拥有量也增加了10倍,计算机向农村普及的趋势十分明显;网站数量由2001年初的26.5万个增加至2010年底的279万个。增长20倍以上的有如:互联网网民数由2001年初的2250万人增加至2010年12月底的4.57亿人,互联网普及率上升至34.3%;IPv4地址数由2001年1月的1100万个增加至2010年12月的2.78亿个,成为全球第二大IPv4地址拥有国。2001年初,中国域名数仅为12.2万个,2010年12月为866万个,10年间增加了70倍。2010年底,中国国际出口带宽达到1,099Gbps,而2001年初,中国国际线路的总容量仅为2.8Gbps,10年间增长了392倍。

  (2)网络应用急剧发展

  自2003年起,中国的网页数量基本保持翻番增长,2010年网页数量达到600亿个,年增长率超过78.6%。信息化的发展使现实生活不断向虚拟世界延伸,中国社交网站用户规模迅速增长,年增长率超过30%。网络游戏和视频服务年增长率在40%左右,使用率则在60%以上。

  (3)信息化促进经济转型升级

  更为重要的是,中国经济社会各行各业已经开发的各种规模和不同种类的信息系统与上述指标相伴随而急剧增长。它们已经使有些行业,如金融、通信、民航等,成为真正的信息时代的产业,也使很多行业正在发生别开生面的变化,如制造业、政府、教育等,信息和信息技术日益成为这些行业发展的基本支柱。此外,信息化的发展还催生了许多的新兴产业,特别是与网络经济、电子商务和信息服务相关的现代服务业。

  (4)目前的发展水平

  2006至2008年,中国信息化发展指数(IDICN)年均增长速度为13.30%,居世界第5位,是世界平均增长水平的2倍。中国在信息化的可接入性和可使用性方面,是全球进步最快的国家。然而,与世界各国比较,中国的信息化仍处于全球中间偏低的水平。2008年,瑞典信息化发展指数(IDICN)达到1.048,继续位居世界第一;而同年中国的信息化发展指数(IDICN)为0.645,居世界第42位。根据国际电信联盟(ITU)《衡量信息社会发展2010》的IDIITU指数进行测算的结果比较,2008年中国的IDIITU指数水平在157个国家和地区中位于第79位,相比2007年还下降了两位。

  (5)地区差距有所扩大

  对2002至2009年全国31个省、自治区和直辖市的信息化水平指数进行的另一种测度表明,这一期间,我国整体信息化水平得到了很大的提高,全国信息化水平指数从0.6487增长到1.5458,高于同一时期GDP年均增长率(10.99%),累计增长率达138.28%。与此同时,我国区域之间的数字鸿沟指数则在2002至2009年间大幅上升,由0.21增长到0.57,平均年增长率达到15.05%,累计增长率为166.78%。这说明中国信息化的发展是不平衡的,经济发达的地区赶超国际先进水平的步伐很快,而一些经济欠发达的地区,信息化水平虽然也在提高,也在进步,但速度相对缓慢。

  中国信息化发展的实际说明,无论与国际上的发达国家相比,还是国内欠发达地区与发达地区相比,中国信息化发展的空间都十分巨大。在过去10年中国信息化全面发展的基础上,“全面提高信息化水平”确实是未来的5至10年内,中国信息化发展的一个适时而中肯的、切合实际的目标。[page]

  二、构建下一代信息基础设施

  《‘十二五’规划》中提出,“统筹布局新一代移动通信网、下一代互联网、数字广播电视网、卫星通信等设施建设,形成超高速、大容量、高智能国家干线传输网络。”显然,构建中国下一代信息基础设施的关键字聚焦在“统筹布局”四个字上,使有限的社会资源获得最大的经济社会效益,而不是各行各业自行其是,自谋其利。

  1、宽带化

  几乎所有的信息化向高端的发展都指向宽带需求,是人类走向网络时代的一个必然结果。传感网、物联网、云计算、泛在计算,甚至于高端计算,无一不依赖于网络和带宽。例如:三网融合、可视电话和视频会议,工业上的虚拟制造和异地协同设计、医疗信息化(医学图像传送和远程医疗)、物流信息传送、交通流量视频监控、科学研究的海量数据转送、大规模云计算等等,都需要高带宽的支持。宽带是信息化向高端发展的重点方向之一的“可视化”的物质基础。

  2009年底,我国网上看视频节目的网民比例是62.6%,在网上下载音乐的网民比例是83.5%,使用网络游戏的网民比例是68.9%,中国使用这些业务的网民比例高于美国。按照DIIC公司2007年调查,中国大概有78%的网民在网上看电视,而他们通过家里电视机收看电视的只有61%。我国P2P业务已占干线业务流量的40%以上,晚上甚至到80%,P2P方便了视频业务的下载,加快了带宽的消耗。

  美国《国家宽带计划》目标是2020年至少1亿家庭实现下行大于100Mbps上行大于50Mbps的宽带接入。德国宽带战略:2018年50Mbps覆盖100%全部家庭;到2020年50%的家庭至少100Mbps接入。澳大利亚国家宽带网计划:2010年90%的家庭能够100Mbps上网,其余10%家庭可以无线接入。日本e-Japan一期(2001~2005)实现3000万家庭以30~100Mbps接入。芬兰2016年升级到100Mbps。韩国宽带普及率93%,平均速率已达49.5Mbps。2012年前在全国建设“IT大运河”,有线网最高传输速度将达到1Gbps,无线网平均传输速度为10Mbps。

  2010年,中国宽带网民达4.5亿,有线(固网)用户中的宽带普及率达到98.3%。中国平均互联网网络连接速度仅为100.9Kbps。各省中河南、湖南和河北的连接速度排名前三,分别为131.2Kbps,128.2Kbps和124.5Kbps。显然,远远不能满足用户的需求。因此,“十二五”期间,在全国范围内以下行20Mbps为宽带化的发展目标,是一个合理的选择;在中国一些比较发达的地区,如北京,也有可能以下行100Mbps、上行50Mbps为宽带化的发展目标。

  2、移动化

  无线化、移动化是信息技术的一个重要的发展方向。因为没有无线化就没有泛在化。相应地,移动宽带、移动互联网也成为移动化发展的重要问题。

  (1)移动宽带

  如果采用20MHz通道或天线阵列(MIMO),3GPPLTE理论网速为下行100Mbps,上行50Mbps。包括美国在内的许多国家准备在2011年开始LTE的替换。斯德哥尔摩和奥斯陆2009年12月首先开通LTE服务。在20MHz宽通道情况下,WiMax移动宽带无线接入可提供128Mbps下行和56Mbps上行的峰值数据速率。IEEE正在发展新的标准(IEEE802.16m),以实现IMT-Advanced基站接收1Gbps、手机接收100Mbps的宽带服务。2008年11月,高通公司宣布放弃UMB(CDMA2000系列标准的演进升级版本)而改走LTE方向,目标是275Mbps下行和75Mbps上行。

  (2)4G

  至于4G的发展目标,固定通道宽度5至20MHz,可选至40MHz。用户相对基站高速移动时的一般速率为100Mbps,相对基站静止时为1Gbps。此外还包括:世界上任何两点的数据速率不低于100Mbps;异构网络间实现平滑转接;多网络间实现无缝互联和全球漫游;为下一代多媒体业务,如实时音频、高速数据、HDTV视频内容、移动电视等,提供高QoS服务;与现有无线网络标准及IP网络实现互操作性;家庭节点与固定互联网宽带基础设施互联。届时,人们将能够传输高质量视频图像,图像质量可以与高清晰度电视不相上下。

  (3)移动互联网

  2008年,全球手机接入互联网首次超过台式机接入互联网,成为固定互联网向移动互联网发展的里程碑。2010年,全球手机的数据通信量首次超过语言通信量,凸显了移动互联网在人们工作、学习和生活中越来越重要的地位。2010年底,我国手机网民规模达3.03亿,较2009年底增加了6930万人,在整体网民中的比例从2009年末的60.8%提升至66.2%。使用台式电脑上网的网民占78.4%,仍然居于首位;使用笔记本电脑上网的网民为45.7%。中国手机接入互联网的网民数还没有超过以台式机接入互联网的人数。

  (4)移动万维网

  在移动互联网的发展中,特别受到关注的是移动万维网,即采用移动设备,通过浏览器或Web应用接入互联网的技术网络。因为,对用户而言,最方便的、最友好的就是,无论是用台式机或是手机上网,使用方法和习惯都能够保持一致,让人感觉不到有什么差别。因此,实现“无处不在的Web”,成为移动互联网发展的目标之一。影响移动万维网发展的问题主要是:手机的互操作性,特别是手机操作系统的互操作性;手机作为一个接入平台的可用性,即尺寸太小、分辨率低、输入输出容量限制等等。

  3、发展Ipv6

  按照目前的发展势头,“‘十二五’规划”的末期,中国的网民数可能增至6~7亿,包括物联网在内的各种网络应用的快速发展,将大大增加对互联网地址的需求。2010年12月,中国IPv4地址数量达到2.78亿;2011年2月,IPv4地址最终分发完毕。因此,由IPv4向IPv6的全面转换已经现实而紧迫地提上日程。

  早在1998年6月,中国CERNET就正式参加了国际下一代互联网IPv6试验床6Bone。2004年,中国研制成功IPv6核心路由器。2003年,中国开始发展“下一代互联网示范工程(CNGI)”,IPv6进入了实质性发展阶段。2008年北京奥运会期间,中国开始提供IPv6的商用服务,首次在奥运史上采用IPv6建立了主页。中国在下一代互联网的技术发展方面已有相当的基础。

  谷歌在2008年11月发表的一项研究报告中指出,IPv6在全球的使用仍然处于“婴儿”时期。使用率最高的国家是俄罗斯(0.76%),其次为法国(0.65%)、乌克兰(0.64%)、挪威(0.49%)和美国(0.45%);中国为0.24%,日本为0.15%。从全球的发展来看,中国对于IPv6的使用并没有走在世界的前列。

  作为全球网民最多的国家,中国目前分配到的IPv6地址数(63块,每块为2的96次方)排名全球第18位,尚不及巴西(6.5万块)的千分之一,美国(1.5万块)的1/238,德国(9800多块)的1/155,日本(8300多块)的1/131。如果不能及时有效应对,加快下一代互联网的应用发展,中国可能会输在基于IPv6地址的下一代互联网的起跑线上,“起一个大早,赶了一个晚集”。加快推进下一代互联网(包括IPv6)的商用部署和未来网络的发展研究,是一个相当紧迫的任务。

  三、促进两化深度融合

  “两化深度融合”是“全面提高信息化水平”的一个重要方面,或者说是最重要的一个方面。中国经济的转型升级,经济发展方式的转变,国家核心竞争力的提升,都有赖于中国现有各工业部门的信息化改造,有赖于信息化与工业化的深度融合。

  近年来,许多发达国家,如美国等,都提出了再工业化(Reindustrialization)问题,目的是组织国家资源,改造过时的劣质产业,变衰退的或高污染产业为新兴产业或绿色产业。再工业化的过程是一个经济的、社会的、政治的过程,是一个国民经济复兴的过程。对所有的工业化国家而言,传统的工业化已经失去了竞争力,而付出的资源、能源和环境的代价却太高。当然,中国的问题更复杂和困难一些,中国的工业转型升级,与发达国家相比,任务更为艰巨。

  根据IHSGlobalInsight公司发表的报告,2010年中国制造业产值为1.955万亿美元,在全球制造业总产值中所占的比例为19.8%,而同年美国制造业产值仅为1.952万亿美元,在全球制造业总产值中所占的比例仅为19.4%。就制造业产值而言,中国已经超越美国成为全球制造业第一大国。位于第三和第四位的日本和德国,制造业产值分别为1.027万亿美元和6180亿美元。报告同时指出,从制造业人均产值衡量,中国仅为美国的1/8。报告同时指出,从制造业人均产值衡量,中国仅为美国的1/8。换言之,美国1150万制造业工人创造的价值与中国1亿制造业工人创造的价值相当。这一方面是由于中国制造业主要集中在低附加值行业,而美国制造业则在高附加值行业领先世界;另一方面则是由于中国制造行业的劳动生产率目前仍远低于美国,特别是在制造业的信息化方面与美国差距仍然很大。

  过去10年,中国的“两化融合”有了很大的发展。中国机械工业联合会2008年企业信息化抽样调查结果表明,机械行业CAD/CAM/CAPP/CAE普及率达到84%,有76.6%的企业已经建立了办公自动化系统;89%的企业建立了财务管理系统;76%的企业建立了人力资源管理系统;64.9%的企业建立了生产计划和控制系统;66.7%的企业建立了供销存管理系统;64.6%的企业建立了客户管理系统。这些重大的进展,已经在很大程度上改变了中国制造业的面貌。[page]

  1、重点行业、关键装备、核心技术

  在下一个5至10年,中国的“两化深度融合”,必须以“重点行业、关键装备、核心技术”为引领,突出战略重点,争取在赶上和超过世界先进制造业水平方面有所突破,使中国成为一个制造业的强国,一个名副其实的制造业的第一大国。

  (1)重点行业

  制造业可谓名目繁多。从手工制品到集成电路芯片,从服饰家具到巨型客机,无一不属于制造业的范畴。在推进两化深度融合的过程中,国家不能没有重点。所谓“重点行业”,就是要从所有的制造业中,选出那些能够显著提升国家软、硬实力,能够加快提升国家比较优势,能够迅速强化国家竞争力的产业和行业,作为推进两化深度融合的战略重点行业。对于“重点行业”,国家需要动员全社会的力量,使其尽快实现转型升级;并且,通过重点行业的发展,带动其它行业两化融合水平的提升。

  (2)关键装备

  两化融合具有非常强烈的行业特征。不同的行业,所需要的信息化软硬装备和核心技术可能完全不同。在每一个行业中,都需要通过分析研究找出行业的“战略要点”,确定每一个可以利用现代信息技术提高劳动生产率的生产环节,并进而为其开发信息化的制造装备。这些处于“战略要点”上的装备,就是行业的“关键装备”。在推动重点行业两化深度融合的过程中,必须通过引进或者自行研制,尽快解决行业发展中必须的这些关键装备。当然,还需要为新一代的生产系统和装备提供信息化的仪器和检测设备。

  (3)核心技术

  对于每一个行业而言,信息化都会渗透到产品的研发、设计、生产、检测、管理、流通等不同阶段和过程。其中,真正的难点在于信息化的研发、设计、生产、检测装备和系统。他们是集工业化的“机械化、电气化、自动化”和信息化的“数字化、网络化、智能化”为一体,综合研究、设计和开发的结果,是科研和技术创新的成果。这类关键装备的研究、开发和生产,各有其自己的“核心技术”,不仅具有高技术、高成本、高投资、高风险的特点;而且,带有很大的行业色彩,专业性很强,用户却相对有限,实际上不可能由每个企业自己去研究和开发,因为成本太高,风险太大。

  国家需要按行业组织一大批具有不同专业背景的研究机构和企业进行专门的研究和开发,再通过市场提供相关企业选用。因此,解决行业的关键装备和核心技术问题,需要政府从国家层面给予足够的关注和扶持,仅仅停留在一般的号召上显然是不够的。两化深度融合的核心技术,最为关键的其实就是嵌入式系统技术和工业软件技术。这两种技术,说起来简单,实际上却是以信息技术的形式凝聚了各个行业和不同学科的、最新的科学技术成就,在两化深度融合中扮演着关键的角色。

  2、嵌入式系统

  20世纪的60和70年代,是计算技术发展的“主机时代(Mainframe)”。其后,是“微机+局域网时代”和“互联网时代”。许多学者认为,21世纪将是“嵌入计算(EmbeddedComputing)”时代,对产业的改造意义重大而深远。目前,每年在PC中所使用的微处理器不过以百万计,而嵌入式系统中的微处理器则以10亿计。在许多领域,有或者没有嵌入式系统,成为两化融合有或无的标志,甚至是“两化”是否深度融合的标志。

  (1)发展嵌入式系统

  随着信息化的深入发展,嵌入式系统的应用越加广泛和深入,成为信息化与工业化融合最重要、最具有代表性的技术。如果将现有的各种生产装备或消费类产品中的嵌入式系统移去,我们就回到了传统的工业化时代,而所有的生产装备或消费类产品将不再能正常运转。这种应用是无止境的。应用得越多,越广泛,越深入,两化融合的水平就越高,工业化的水平也就越高。

  因此,推动两化深度融合,从信息化的管理走向信息化的生产和信息化的最终产品,就必须大力推动在各种工业产品或物理系统中,寻找和识别应用嵌入式系统的机会,努力发展嵌入式系统。所有搞工业的人,无论是工程技术人员、工人或者企业家,都要在脑子里装一个问号:什么地方可以用到嵌入式系统?

  (2)嵌入式系统的实质

  很多人以为嵌入式系统不过是一个芯片的设计或制造而已,其实不然。实质上,嵌入式系统是现代信息技术应用的一个特殊的领域,一个“专用计算”的领域。在许多应用场合,它就是一个专用的计算机系统,可能很简单,也可能极为复杂。

  (3)构造智能物理系统

  应用嵌入式系统的主要难点在于根据什么来设计嵌入式系统,解决现有工业产品或物理系统的什么问题。需求明确之后,才能将信息技术与应用对象所特有的或专属的技术,如传感器技术、测量技术、控制技术,以及相关专业技术等融为一体,在机械化、电气化、自动化的基础上,实现对于对象的数字化、网络化、智能化改造,达到提升对象性能或扩大功能的目的。因此,嵌入式系统的研发,关键在于认识和理解现有的工业产品和物理系统,找到利用和设计嵌入式系统的理论和方法,从而构造一个智能物理系统。

  (4)智能物理系统

  嵌入式系统的广泛应用催生了智能物理系统(CPS-CyberPhysicalSystem)这个概念的诞生。显然,CPS是一种系统的系统,计算部分(Cybercomponents)嵌入于物理系统之中,与物理部分(Physicalcomponents)一起工作,二者之间不断地交换信息,计算部分的计算过程与物理部分的物理过程同时运行。智能物理系统带来很多理论上需要研究的问题,呼唤在物理、工程科学与计算科学融合的基础上,发展新的系统科学。在未来的10至20年间,有可能发展成为一门新的科学,是一个备受关注的热点。

  (5)智能物理系统的难点

  嵌入式系统是基于微处理芯片的。但是,嵌入式系统真正的核心和难点并不在微处理芯片上。人们往往误以为嵌入式系统的设计就是芯片设计,其实不然。在对物理系统、产品或过程有深入地理解和掌握之前,在没有明确嵌入式系统的功能和性能需求之前,不可能设计出真正有用的嵌入式系统。此外,嵌入式系统由小到大,由简单到复杂,随应用的不同而差异很大。就大多数的应用而言,对微处理芯片的要求不一定很高。因此,发展嵌入式系统的障碍往往不在微处理芯片上。

  3、工业软件

  (1)工业软件的概念

  工业软件指的是专门为工业部门所使用的软件,属于应用软件这一大类。许多嵌入式软件也可以算作一类工业软件。工业软件从产品研发、设计、生产、检测、管理、流通等不同方面,实现生产和管理过程的数字化、网络化、智能化,在信息化与工业化的融合中,扮演着“融合剂”的角色。没有工业软件,就没有信息技术在工业部门中的应用,也就没有信息化与工业化的融合。

  (2)工业软件的重要性

  像美国B-2、F-22这样的全球最先进的轰炸机、战斗机,数以亿计的零件可以在世界任何地方、按照设计的精度实现“准时”制造,而装配起来却没有任何困难和问题,靠的就是一整套的工业软件。工业软件技术提供的面向产品全生命周期的,智能化、网络化、协同化、开放式的产品设计与制造平台,可以大大地提高产品全生命周期的劳动生产率。工业软件在两化融合中扮演着关键角色。没有工业软件,就没有两化融合。

  (3)工业软件技术

  工业设计软件广泛地采用模拟仿真技术,自动地将各种设计创意转换成数字草图和实物模型,并实现设计对象的可视化和数据共享;同时,通过高效和准确的数据交换,不仅强化零部件设计之间的沟通,而且自动校验设计的合理性、互换性和兼容性,从而大大加快新产品研发的速度。没有发达的嵌入式系统和工业软件产业,中国永远不会拥有自己先进的、信息化的装备制造业和其它相关产业。

  (4)工业软件的特点

  工业软件有其自身的功能需求,具有强烈的多学科交叉的特点,不仅注入了本专业的各种最新的知识和技术,而且还将相关的材料、工艺、能源、经济、环境等知识和技术有机地加以组合,通过丰富的多学科知识库,为生产流程的各个环节提供技术支撑。工业软件也具有极强的行业特征。同样一个计算机辅助设计(CAD)软件,对于飞机、汽车、成衣等不同行业,内涵完全不同。因此,抓住行业特征开发工业软件,是一个重要的推进策略。[page]

  四、向信息化高端发展

  1、物联网

  物联网的雏形始自20世纪90年代初中期。1990年第一次海湾战争暴露了美国军用物资管理的严重问题。军需物资发了又送,重复投递,造成人力物力的巨大浪费,令美军后勤官员头痛不已。为此,美国防部下决心开发基于射频辨识标签(RFID)和互联网技术的全军“联合后勤管理信息系统”,力求做到军中“一切资产可见化”,实现了军用物资适时、适地、适量投送以及运输信息的全程跟踪。随后,以射频辨识标签、数字传感器、嵌入式芯片、无线传输和互联网技术为基础的物联网技术开始向民用领域辐射扩展,物联网的概念也逐渐形成和发展。

  物联网是互联网应用向“物”的延伸,开启了一场信息化的关于“物”的管理和利用的革命。国外有学者提出,利用互联网可以联接全球大约500亿至100万亿件物体,并跟踪他们的运动。显然,目前并不存在将全世界所有的物体通过网络联接在一起的需求,因为就全球范围而言,大多数物与物的相关性近乎为零。因此,在可以预见的将来,无论就全球、国家、或地区而言,一定会出现很多个具有不同功能、不同用途的物联网,亦即很多个“物”的管理和利用系统,而不是一个全球互联的物联网。

  与此相应,物联网的发展一定是应用驱动的,而不是技术驱动的。应用是物联网发展的灵魂。没有应用,就没有物联网技术和产品的市场,就没有物联网产业的发展,就没有市场、技术、产业三者协调发展的良性互动。

  目前,我国物联网建设呈现出良好的发展势头,各部门、地方政府和企业对于发展物联网都很重视,积极性很高,呈现出一种“遍地开花”的现象,相应地推动了国家信息化向高端发展,形势是好的。中央和地方政府部门和多个行业正在进行物联网应用的探索和试点;不少科研单位和企业也积极研发物联网核心技术;在某些应用领域以及“点”和“局域”的范围内取得了一些重要的进展和成果。

  我国物联网尚处于发展初期,在一股热潮的表象之下,还存在一些值得重视的、深层次的问题和障碍。一是不少地方和企业还处在炒概念的阶段,忙于借此热潮,戴上“物联网”的帽子以“圈钱圈地”;二是一些地方和企业在没有真正理解物联网的内涵、没有辨识物联网具有重大经济社会效益的应用领域的情况下,盲目跟风,一哄而上,产品应用档次低、批量小、质量差,成本则居高不下;三是迄今为止,还没有开发出典型、大规模、系统化、覆盖全国的物联网应用系统,难以形成规模效应,不足以带动相关技术和产业的发展;四是在应用前景朦胧的情况下,很多真正希望进军物联网的企业由于不了解实际的应用需求,不知道如何参与和推进,有劲无处使;五是部门之间和产业链上下游之间沟通不足,“热炒”之下,一方面各地都加大投入,批钱批地,出现了盲目投入、重复建设的情况;另一方面,投入物联网核心技术研发的资源却因分散而显得严重不足,不能形成攻克核心技术的合力。

  当前,推动我国物联网健康发展的关键,在于识别我国经济社会发展中对于“物”的管理和利用的紧迫需求,不失时机地开发那些既有利于我国经济发展方式转变,又有利于我国战略性新兴产业成长的重大物联网工程。近30年来,特别是近10年来,我国信息化的快速发展,使我国已经走过了在一个单位或局部范围内构建信息系统的初级阶段,具备了在全国乃至全球范围内采用各种最先进的信息技术,构建大型和超大型信息系统,向信息化高端发展的能力。在这样的大背景之下,我国物联网的发展要坚持走高标准、高效益、大系统、规模化的发展道路,不仅要着眼于“赶”,而且要着眼于“超”。这些规模化、系统性重大应用工程的开发和建设,不仅能够在全社会形成一种示范效应,厘清一些模糊概念,而且能够有效地引导相关核心技术的研发,建立具有自主知识产权的相关标准,并利用重大应用工程的规模效应,实现产品集成优化和产业链的贯通,促使相关产业的聚集和发展,培育跨行业、跨平台、跨应用领域的综合集成服务能力,推动现代服务业的发展。

  国家和地方层面需要辨识和建设一批当前我国经济社会发展中对于“物”的管理和利用有着紧迫需求的重大应用工程项目。这些工程项目,应该具有显著的“大系统”特征。它们是系统的系统;纵向贯通到底,横向覆盖全域;业务上有集中统一、规范顺畅的流程和管理体制;技术上既有专业属性,又富有创新空间;产业上既能够形成较完整的链条,又具有显著的规模经济效益。以这样一批国家物联网重大应用工程为主线,我国物联网发展中的许多技术创新、产业发展、网络建设、标准制定、法律法规、安全管理等问题就有了明确的主攻方向,可以避免当前我国物联网发展中广泛存在的盲目性和随意性。

  2、云计算

  上世纪90年代中期互联网开始在全球普及之后,人们就一直在探索如何利用网络实现“计算能力”的资源共享。“云计算”并不是什么新的概念,而是这种探索的继续和发展。

  早在20世纪90年代中期互联网趋于普及时,Sun公司就提出了“网络计算机”的概念。从上网的前提出发,重新定义(即简化)“网机”的功能需求,通过尽量利用网上计算资源来降低“网机”成本,以实现更大范围的计算机普及和联网。两年后网机逐渐销声匿迹。一、用户对计算机的功能需求越来越强,而“网机”的思路与这个发展趋势背道而驰;二、使用“网机”后,通信网络负载大量增加,而通讯费用则成为用户的巨大负担。“网机”的失败说明信息技术和应用的发展,并不简单地支持“简易终端”的概念。

  本世纪初,随着P2P技术的发展,网格计算曾经一度炒得很热。网格计算的主要目的是为了科学合作而共享资源;同时,可以根据科学计算的需要,扩大资源共享的规模。有人认为,网格计算是继互联网和Linux操作系统之后信息技术领域内最重要的发展。但是,网格计算并没有如预期那样蓬勃发展。网格计算不失为一个好的思路,确有其发展空间,但是,由于信息和信息处理固有的“个性”和“私密性”,网格计算在实践中遇到的阻力之大是不言而喻的。

  在网格计算风靡之时,IBM网格计算的总经理霍克曾经提出了“算厂”的概念,即利用互联网,计算能力可以像电力一样通过网络来调度使用。用户不需要知道计算能力来自何处,只要将计算终端插上电源即可。但是,“信息”作为一种资源毕竟与电、水、煤气等有本质上的不同。电、水、煤气是公用事业,而计算机所处理的数据和信息毕竟不是“公用事业”,而是具有极其鲜明的个性。信息和信息处理的技术具有很大的个性和私密性,未必都能储存于“算厂”。因此,关于“算厂”的概念最后也不了了之。

  数据与信息的非公用性质是问题的本质。“算力”带有公用商品的特征,数据和信息则完全不具有这样的特征。信息技术的不断发展,使计算机的计算能力不断提高、价格则不断下降。这种发展的基本目标其实是将信息处理的能力赋予每一个个人,从而整体上增加全社会处理信息的能力。任何限制这种目标的技术,是与信息革命和信息技术发展的趋势不相容的,最后都不会被最广大的用户所接受。云计算的概念,在本质上与“网机”、“网格计算”、“算厂”等概念并没有本质上的差异之处。

  与物联网在可以预见的将来不会是“一张网”一样,在信息化的天空(cyberspace),云计算的“云”也不会是只有“一块”,而是大大小小、时聚时散、根据应用需求而构造的结构可能并不雷同的多个“云”。云计算是一种思想(idea),而不是一个时代或一种技术标准。因此,在准备拥抱“云计算”之前,一定要深思熟虑,避免盲目性和浮燥情绪。用“云”还是不用“云”,用什么样的“云”,需要认真的论证,需要“应用驱动”。

  目前,“云存储”和“云服务”已经有比较成功的先例。前者如亚马逊公司率先开展的“云存储”服务,后者如苹果公司的iPhone和iPad的iTunes服务。在某些特定的环境条件下,云计算可能非常有用。例如,一个单位为了确保其数据和信息的安全控制,为了严格限制员工对于计算机的使用,同时,又为了降低成本,云计算可能是一个好的选择。因此,云计算能否顺利发展的关键在于能否识别云计算的重大应用领域和应用项目,而不在于是否盲目地率先发展各种应用目标和对象并不明确的所谓“云计算公共服务平台”。

  3、智慧地球

  信息技术、信息革命、信息化的发展是一个连续的、不断演进的过程,是从数字化开始,向着网络化和智能化发展的一个过程,有其阶段性的特征。注意技术概念的厘清、技术应用的辨识,避免盲目跟随和浮燥之风非常重要。

  (1)数字化

  当代的信息革命本质上是一场信息数字化的革命。信息化的进程是从数字化开始的。其起点可以追溯到1951年,美国普查局将艾克特和穆克利在美国制造的世界上第一台商用计算机——通用自动计算机(UNIVAC)买去做人口普查的数据处理。此后,信息数字化的进程伴随着信息化的发展,从来没有间断过。最初是数据、文字信息化了,而后发展到图片、语音和视频的信息化,并在此基础上发展出各种各样的信息采集、处理、存储、传播和利用的信息系统。但是,数字化的进程还远远没有结束。一方面,物理世界巨大而丰富多彩,要根据人类工作、学习和生活的需要将其数字化,还有十分漫长的路要走;另一方面,许多种类的物理世界的信息,如人类的嗅觉和味觉信息,人类还没有完全找到数字化的方法,数字化还将继续发展是没有疑义的。

  (2)网络化

  网络化的进程可以追溯到1969年。当时,美国国防部开始研发ARPA网,意图建立一个可供美国全国范围内的研究人员共享各种理念的计算机网络。ARPA网是互联网的雏形,但并不是真正意义上的互联网,因为它连接的是主机,而不是网络。由于PC和微机的出现,Datapoint公司于1977年首先推出了ARC系统,成为全球第一个商用局域网。此后,局域网技术的发展不仅大大地推进了局域范围内网络化的进程,而且为互联网在全球的普及应用准备了条件。20世纪90年代初中期,互联网在全球蓬勃发展,才真正开启了网络化的新时代。网络化的进程也还远远没有结束。从地域来看,网络化由局域走向广域、全球甚至外层空间;由固定走向移动,再走向无处不在(泛在);从对象来看,由人与人的联网走向人与物、物与物的联网,由各种类型的计算机之间和网络之间的联网走向它们与各种嵌入式系统的联网;从技术来看,网络带宽由Kbps级走向Mbps级,再走向Gbps级,使信息的传递更快、质量更高,也还远远没有走到需求的尽头。因此,网络化还将继续发展是没有疑义的。当然,网络化是以数字化的发展为前提的。没有数字化的网络不能算是信息时代或信息化意义上的网络,也是没有生命力的。

  (3)智能化

  IBM提出的“智慧地球”的概念,本质上是追求人类社会各个领域的“智能化”的实现,是数字化、网络化之后,人们对于充分发挥计算机潜能的高层次应用的追求。人们已经开发了许多的信息系统。但是,只有数据和信息的采集、存储、处理、检索和利用,这些系统还不能算是智慧的或智能化的系统,只能说是实现了数字化。这些系统的联网应用,也不能算是智慧的或智能化的系统,只能说是实现了网络化。因此,不是在信息系统或城市、国家前面加上“智慧”两个字,信息系统或城市、国家就“智慧”了,就智能化了。

  智慧的或智能化的系统,核心是“算”,而“算”正是计算技术的最大潜能之所在。对被研究的对象,如电网、环境、水资源、交通网络、物流运输等等,首先构造其运行的数学模型,然后利用各种算法和软件,将相关信息系统(或传感网、物联网)采集的数据和信息送入模型进行处理和计算,从而得出控制或管理的最优化的解决方案,对对象进行实时或非实时的处理和控制,才是智慧的,或者智能化的实现。利用各种先进的数据和信息处理技术,提高数据和信息利用的智能化水平,如业务智能(BI),也是智慧化、智能化的一种表现。

  因此,智能化是信息化在数字化和网络化基础上向高端的发展,是一个漫长的、不断发展的过程。全面提高信息化水平,既包括提高信息化的智能化的水平,更包括提高信息化的数字化和网络化的水平。智能化建立在数字化和网络化的基础之上。因此,在谋划某个领域、某个地区向着智能化的发展的时候,一定要注意相关的数字化和网络化的条件是否已经具备,或者,使智能化必备的数字化和网络化环境和条件与智能化同步发展。我们不能盲目地追求智能化的发展,而忽视了作为智能化的基础的数字化和网络化的发展。

  综上所述,为了加快经济发展方式的转变,加快中国的经济社会发展和现代化进程,中国的各行各业都需要有一个新的思路,认真研究自身“全面提高信息化水平”的方方面面,在“十二五”期间将各行各业的信息化提升到一个新的高度。

  (本文根据周宏仁博士在“全面提高信息化”专题报告会上的演讲整理而成,未经本人审阅)

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