中科院院士姚建铨：重庆工业基础雄厚还需打造标志性项目

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姚建铨

中国科学院院士，激光与光电子科学家，天津大学精仪学院教授，主持筹建“物理电子学”博士点，获国家发明二等奖1项，国家教委 科技 进步二等奖3项，军队 科技 进步一等奖1项，天津 科技 进步二等奖1项，中科院特等奖、国际尤里卡发明金奖、国家级有突出贡献中青年专家、全国优秀 科技 工作者等称号，享受国务院特殊津贴。

国务院发改委“十二五”战略型新兴产业中物联网产业起草组副组长、中国电子学会物联网专家委员会副主任，中国通信工业协会物联网专家顾问组副主任，教育部物联网专业教育指导小组顾问等。

中科院院士姚建铨可以说是重庆的老朋友了。尽管已80岁高龄，他一直活跃在研发一线，近年来多次来渝参加各种论坛讲座，为推动重庆高质量发展献言献策。

物联网是智慧城市重要标志

姚建铨表示，人类 社会 已经进入一个新的 历史 时期，即电子信息技术时代。

“从互联网到物联网到云计算、大数据、虚拟现实系统、区块链、人工智能，这是稳步发展的过程。”姚建铨说，最近几年中国在信息领域发展速度很快，也逐步进入到从无序到有序的阶段。其中，物联网的发展与智慧城市建设关系紧密。

姚建铨直言，物联网和智慧城市之间是一种相辅相成的关系。“物联网是智慧城市的重要标志，智慧城市是物联网未来发展的热点应用场景。”

姚建铨说，物联网可以让城市联接，从人与人的联接拓展到人与物的联接以及物与物的联接，智慧城市需要物联网技术进行支撑。

在姚建铨看来，未来城市物联网将是智慧城市的基础平台，通过对城市物联网获得的感知数据进行融合分析，可以为万物互联、人机交互、天地一体的城市网络空间注入新的智慧。

对于物联网和互联网之间的关系，姚建铨则认为，物联网现阶段不会取代互联网，目前一段时间内将会有三种网络——互联网、物联网、移动通信网共存并互相补充，使得人类 社会 更加智能化。

发展物联网必须抓核心技术

谈到物联网的发展前景，姚建铨表示非常看好，“物联网虽然起源是在国外，但在国内发展非常迅速。”

姚建铨认为，这正是中国弯道超车的机遇所在：“中国的企业能够紧跟国际发展潮流，同时根据自己的体量不断发展。”

姚建铨还以华为研发5G为例，直言中国对5G具备发言权的同时还应研发与推动6G，事实上全球关于6G的布局竞争正在悄然上演。

近几年，全球物联网产业稳步前进，欧美等发达国家在该领域也进行了布局。

“这对我们既是挑战也是机遇，激励我们思考怎样稳步前进。”

姚建铨认为，要发展物联网就必须抓核心技术，研究商业模式问题，实现“政、产、学、研、商”的真正跨界融合。

“推动物联网稳步发展，政府要发挥作用，做好政策制定。”姚建铨建议，政府要结合该产业在国际上的发展情况，以及城市自身优势确定发展方向，充分发挥政府的搭台作用，部署一些物联网特色的产业园区，通过市场化运作的方式引进优质项目。

“政府确定发展方向，专家结合具体情况提出可行建议，企业也要努力创新发展。”姚建铨还表示，产业发展归根到底要走市场化道路，除了政府做好引领和服务作用，企业也要跟紧发展潮流。

重庆需打造自己的标志性项目

姚建铨曾多次来渝，对重庆的发展非常看好。目前，他已和重庆邮电大学建立了合作关系，在工业自动化领域联合申报 科技 项目，展开深入研究。

“重庆是我国的工业化大城市，基础很好，装备制造业、电子 科技 技术等个各方面都很强。”

谈及重庆的未来发展，姚建铨表示，重庆一直在推动以智能制造为主体的产业升级和以智慧城市为基础的应用示范，“中国现在不光有长三角、珠三角和京津地区，中部和西部也在崛起，作为西部的中心城市之一，重庆的机会很好。”

姚建铨建议，重庆应该加强顶层设计，制订更清晰、详细的方案，来突出自身的特色和优势。

“提到互联网，大家会想到乌镇，说起物联网会想到无锡，贵阳有大数据，天津有人工智能，郑州也有传感器，重庆也应该打造自己的标志性项目，这样对于做研究、搞产业，方向会更清晰。”

姚建铨还建议，随着新兴产业与技术的快速兴起，重庆既要重视软科学，也要在发展信息科学技术的同时发展装备制造业，真正实现两条腿走路。

工业物联网是指在工业中应用物联网技术，实现工业特有的价值增值的技术模式。

所有物联网都是为了实现万物互联，特别是物与物的互联，但是工业物联网又有其专有属性，原因是与工业物联网相对的消费物联网本身的联网密度、联网的实时性、联网物的异质化要求都不高，而工业物联网的要求主要表现在联网密度、联网实时性及联网异质化三个方面。

思考所有问题都需要从宏观到微观的细化过程，工业物联网也不能例外，我认为对工业物联网进行深度思考，需要从以下五个维度进行分析，否则将会要么带来一叶障目，要么带来好高骛远。

首先需要我们思考的问题是，工业物联网的价值、意义和目的是什么；第二个是工业物联网需要连什么的问题，这是一个范围的概念；第三个需要我们思考的是连入物联网的物的层级问题，也就是深度的问题；第四个需要我们思考的是实现物联的价值成本分析；第五个需要我们思考的是如何建设工业物联网。
互联网实现了计算机与计算机的连接，或者说实现了人与人的连接，这个连接带来了人的交互的便利，在这个基础上涌现出很多全新的、颠覆性的商业模式，例如，电子商务、即时通讯，社交媒体等等；而物联网将实现人与物、物与物的连接，同样我们也期望带来全新的、颠覆性的商业模式，甚至更进一步，期望带来人类生活、生产方式的全新的颠覆性的模式。

作为物联网主战场的工业物联网，人们对其的期许是在工业设计、制造、流通环节带来革命性的变革，为传统工业注入新的活力，提供新的势能，驱动工业在更高维度上发展、创新、乃至变革。随着计算、存储能力的提升，特别是大数据、人工智能的发展，任何行业对数据获取手段都提出了前所未有的要求。对数据获取手段的要求主要表现在四个特征，第一是高效性；第二是准确性；第三是实时性；第四是经济型；在当前技术能力下，能够同时满足这四个特征的就是工业物联网，首先，芯片技术已经发展到一个具有较强计算能力的MCU在美元以下，RFID芯片价格甚至已经到美分这个量级，使得工业物联网有了物质基础，同时满足了经济性要求；近三十年的通讯技术的发展，从模拟到数字，从简单调制到复杂调制技术的商用化，使无线通讯可以很廉价地覆盖几百米甚至数公里的范围，满足了数据获取的密集部署要求，同时由于工业物联网的永久在线的特征，使工业物联网满足数据获取的高效性、实时性要求；微电子技术在近年也发生了突飞猛进的发展，不论在价格上还是在进度上都有了长足的突破，满足了数据获取的准确性。

总而言之，工业物联网的出现是在以下几个条件成熟时涌现出来的不可逆转的趋势：

1、快速变化的市场需要数据支撑，产生了市场对数据获取的急切要求；

2、MCU的发展使得计算能力快速提升；

3、以调制技术为核心的通讯技术发展为联网建立的管道基础；

4、传感技术，特别是以MEMS为标志的微电子技术的发展给予感知世界提供的保证；

工业物联网不是规划出来的，是各种技术与需求发展进化的产物，是生活、生产、经济发展到一定高度后自然而然出现的，是在需求的驱动下，众多行业创新带了的自然产物。

通过工业物联网，可以把传统经济中不可数字化之物数字化，可以把传统不可数字化之行为数字化，可以把传统不可能变为可能，甚至变为容易获得、解决的方案。
这个问题是第一个问题的延续，如果不考虑经济性，那么我们可以说工业物联网连接一切可连接之物，但是，当我们在做一个务实的、有价值的方案时就不能不考虑可行性及经济性，那么工业物联网连什么呢？我们认为这是一个从哪里来到哪里去的问题，我们通过上面对价值、意义和目的分析可知，我们应该从目的反推，一切从目的出发，时刻盯紧企业需要弥补的最关键环节，例如，如果对量化OEE有需求，那么我们就要连接设备状态；如果要减少在制品，那么我们就要对在制品进行追踪；如果能源消耗对企业是重中之重，那么我们就要把能效物联化，等等。世界上不存在同样的两片树叶，同样地，世界上也不存在同样的两个企业，我们只能对企业本身进行深入分析，紧紧聚焦于企业价值，在保证经济性的基础上，确定工业物联网的实施范围方案。联网范围一个核心点是连入物的属性，也就是说我们通过分析连入物的属性与企业建设工业物联网目标的耦合度，决定需要实施工业物联网的广度。
通过分析工业物联网连什么后，我们得到了连入物的内容，接下来需要我们决定是对每个/每类连入物我们该数字化哪些属性，这里遇到工业物联网特有的一个障碍，需要连入工业物联网的物的可连通性问题， 特别是在设备互联时，可连通性表现的特别突出，例如，有的设备具有开放的通讯协议和可用的通讯接口，有的设备不开放协议等等，那么可连通性就是对方案供应商的很大的考验，我们的经验是有四种方案可供选择：

1、使用设备开放的协议；

2、使用设备自带的传感器；

3、添加新的传感器；

4、改变观察侧面及维度，使用全新的采集模式；

其中第四条，改变观察的侧面和维度，使用全新的连接方式是使用第一性原理，避开设备不开放协议或接口的阻碍，避开被设备供应商牵着鼻子走的方向，从本质上获取数据。例如：通过能效检测获得设备的使用状态，通过震动传感分析设备部件的故障、甚至是转速等，只要通过第一性原理从你需要的信息入手，而不是被动地从设备可以提供的数据入手来提供物联解决方案的方式。直接把我们需要的信息做为目标，观察除了直接连接设备外，我们还能够如何获得需要的信息，因为只有我们获得的数据能够与设备提供的数据在信息上能够“同构”即可。例如，我们可以在我们的物联设备上安装一个震动传感器，从传感器获得的数据中，我们即得到了设备是否开机，又得到了是否启动工作，同时还得到设备的转速。如果不用第一性原理，而是硬要跟设备互联，那至少要采集三个数据，并且未必设备能够给你。这就是典型的边缘计算的案例，边缘计算的计算规则一定要具有定制能力，可以说边缘计算一定是一个知识容器，可以方便地把客户、厂家，甚至是第三方的知识融入的容器，我们开发的支持脚本的设备已经具有了初步的边缘计算的功能，我们需要在这个方面继续加大支持力度。

所以，通过分析企业价值和物的可连通性，我们就可以明确定义需要连入物层级，也就明确了连入物的连接深度；

在连入物联网的物的层级中一个重要的概念是管理粒度，对于制造业来说，连入物的管理粒度大概分为如下几个层级：

1、传感级；

2、设备级；

3、产线级；

4、车间级；

5、企业级；

也就是说我们要在经济性可行的前提下定义数据获取的粒度。理论上讲，细粒度一定比粗粒度更好，更有价值，但是当加入成本分析后，可能并不一定粒度越细越好，需要按照各种制约因素找到一个平衡点。
价值成本永远在企业行为中持有权值最高的赞同或者否决的一票，通过前三项分析，我们仅剩下最后一个问题没有解决，这也是关乎价值成本的关键：管理粒度问题，我们到底需要在多细的粒度下进行管理？这带来了一个哲学问题：世界是不是需要黑盒子。什么意思呢？当我们确定一个管理粒度后，比管理粒度更细的信息将被隐藏在黑盒子中，这个黑盒子将成为我们分析深度或者认知深度的制约因素和约束条件。我们可以通过价值成本分析来找到这个平衡点，从而明确黑盒子的大小，并最终确定连入工业物联网的物的特性。
我们的期许是工业物联网建设的价值观，其他一起都是方法论。首先，我们在规划物联网时要本着既要有高瞻远瞩，又要有务实可行的精神。在思考黑盒子的大小时我们要高瞻远瞩，设计方案尽可能地以黑盒子尽量小为目标，而实施方案则按照价值成本分析选择合适的黑盒子的大小，也就是选择合适的管理粒度，从而保证投入收益的平衡，甚至我们可以把黑盒子尽量定义的大些，用以验证工业物联网的可行性，最大可能地降低工业物联网实施的风险。

总之，我们应该从以几个方案来确定工业物联网的建设原则：

1、期望获得什么结果？

2、期望用什么方式获得想要的结果？

3、需要信息基础提供什么？

4、工业物联网是否能够获得这些信息？

5、工业物联网如何获得这些信息？

6、获得这些信息的性价比如何？

7、回归分析，评估预期结果是否符合经济利益？

8、落地实施。

物联网的发展前景很不错，具体如下：
1更安全的保护措施。在新技术出现之初，它的技术力量几乎都集中在创新上，导致监管水平低下，这就使业界的兴奋、激进和政策、监管的滞后常常形成鲜明的对比。由于物联网设备和基础设施的价格下降，企业在物联网设备上的应用也越来越普遍，这种创新和应用一旦普及，各种新技术的风险也突显出来。
2更普遍使用智能消费品设备。IoT所覆盖的行业人群广泛，从智慧交通、智能物流、医疗、农业、能源等行业应用，到私人智能家居、个人、智能汽车等应用，无论是降低成本，还是提高中国居民的生活质量，都将是中国居民生活质量的巨大提升。

工业物联网应用

工业物联网的主要目标是为制造业提供智能解决方案。IIoT
为制造商提供了一系列好处，包括创新、降低维护成本、提高效率和减少非生产期。物联网设备可以显着帮助公司改善运营。这项技术有许多应用，并且在不断发展。

工业物联网是一个连接对象和计算设备的生态系统。一切都可以连接到网络以交换收集的数据。将多个设备连接到 IP
网络并设置常规数据分析非常容易。这使得实时数据可以轻松地与参与工业流程的其他用户共享。它还可以帮助制造商降低成本并提高产品质量。制造商可以从 IIoT
技术带来的好处中受益匪浅。

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