阿里妹攻略：步入5G时代，物联网即将快速发展，构建全新的数字孪生世界。我国目前正处于制造业转型期，工业物联网是未来物联网技术的主要发展方向之一。那么，物联网领域正在诞生哪些前沿技术呢？5G、IPV6、区块链、时空信息、数字孪生等AIoT前沿技术的应用前景如何？丁咸丰与大家分享和解答。丁咸锋在物联网和人工智能领域拥有20年经验。以下是他对工业物联网平台的理解和相关技术的分享。产业互联网是消费互联网的下半场。各位同学，我叫丁咸丰，小名柯震。阿里云物联网事业部首席科学家，负责阿里云物联网平台建设和工业互联网平台建设。首先，我想解释一下开源对于工业互联网的价值。开源对于工业互联网这个庞大的工程来说是极其重要的。为什么要建设工业互联网？工业互联网的内容是什么？工业互联网的本质是数字人类200多年积累的工业知识，以软件或数据的形式放在互联网上。原始数字图书馆将文本数字化。如果是工业领域的书籍，那么物理知识、化学知识、数学公式等都是用计算机文字表达的，但不是一段可以调用的计算代码，而是人们获得知识后，需要编程来控制机器。在过去的20年里，互联网主要解决了信息存储、处理和传播的问题。未来20年，人类将更深入地编码这些数学公式和仿真模型。因此，工业互联网将是一个庞大的工程。我们拥有的产业一定不止是360个产业，也许一个轴承产业（机械的重要组成部分）可以分为360个产业。人类已经建立了许多模型。这些人类知识能否被重复利用？在上一个互联网时代，可以共享模型，例如数学公司的模型，但需要复制的模型在传播能力上受到严重限制。但是一旦这个模型建立了SaaS，那么任何人只要输入参数就可以复用这个人类知识的结晶。显然，人类知识的利用率将得到极大的放大，万年农业革命以来人类的合作将再次得到极大的提升。由于我们不仅要建立数字四库全书，还要建立四库全书的代码库，所以有多种方法可以完成如此??庞大的工作。一是请乾隆皇帝起死回生。来自世界各地的专家贡献代码，那将是一个非常昂贵的过程。第二种方法是学习专利制度。谁贡献谁就获得专利，所以不会有大量过期专利模型无人贡献。此外，人类共享的知识或模型应该属于人类，而不是少数人或公司所有。他们写的代码应该是付费的，但是知识和模型应该是免费的。如此庞大的知识数字化工程，既然是人类劳动力的一次大跃进，全人类共同参与才是最有趣的。而且很多知识模型是要全人类共享的，所以首先要开源，开源就是要全人类共享。其次，只有开源和全人类的贡献，才能用尽人类过去200年积累的工业知识。当然，人类还处于不断发明创造的过程中。很多公司的一些新发明并没有开源，客户可以通过付费获得使用权。接下来，我们来探讨一下工业互联网和物联网的区别。物联网是一个比较常见的名词，工业互联网就是利用物联网将人、机器、材料、方法、环境等进行数字化连接，然后基于这些资源优化整个生产过程，从而更快地实现更敏捷地响应大规模定制的需求。过去20年，主要是互联网的消费，拉近了商品与消费者的关系。未来20年是工业互联网或工业4.0。我认为这是消费互联网的下半场。其目的是缩短制造系统与消费者之间的关系。消费互联网先有生产计划，消费者没有对产品需求的定义权。他们只能在产品生产出来后购买。工业互联网要解决的问题是让整个制造系统能够非常快速地响应消费者的定制化需求，让消费者参与到制造过程中。每个时代都是由技术驱动的。比如因为牛顿三定律，后来瓦特发明了蒸汽机，机械化时代到来了；用麦克斯韦方程组，爱迪生发明了发电机和电灯泡，电气化时代开始了；从晶体管到集成电路，将带动信息时代的蓬勃发展。在过去的十年中，移动互联网也受到了巨大的技术浪潮的推动。智能手机背后的技术是什么？是4G技术。只有芯片技术到了一定的水平，才能支撑你做出智能手机，从而开启移动互联网时代。那么下一个时代，首先要讲是一个什么样的科技时代，然后再讲一个什么样的工业时代。解决1万亿个“物”的信息交换与过去的4G时代相比，我们现在更多的是在谈论5G或者说物联网时代。这个时代的技术驱动力是什么？不仅仅是像4G解决100亿人的信息交换问题，而是物联网加上5G，将解决近1万亿事物的信息交换问题。4G时代很好的解决了人类信息交换的问题，而不管是5G还是Ipv6，这个我后面会讲，技术本身就是解决物的信息交换问题。从Bits、Farmes，到Packets、Messages……最后，未来会有participantx和participanty。1万亿事物中可能有100亿人。不再是两个人交换信息，而是一个人和一个灯泡，或者一个人和一辆车，或者你的车和你家交换信息。下一个时代的技术驱动力是来自物联网的技术。一旦万物互联建立起来，最重要的是我们可以建立一个物理世界抽象层，将物理世界中的每一个物体映射到数字世界。有了这个数字世界，计算机可以利用其强大的计算能力来处理大数据、小数据或时间序列数据，这可以再次大大提高人类生活各个方面的效率。有机构预测，到2025年或2030年，物联网、人工智能、5G等技术对人类社会的价值将达到11万亿美元。其中，制造业产值估计为1.2万亿美元至3.7万亿美元，高于其他行业。制造业本身就是人类的第二大产业，也占到中国GDP的40%左右。因此，哪怕是1%的影响，也会产生数千亿元的利润，乘以估值，就是数万亿元的估值差额。在PC时代，中国的参与比较少。芯片主要是英特尔，软件主要是微软、甲骨文等公司。占全球20%的分工，中国只有联想一家。移动互联网时代，我们在中国有华为、Oppo、vivo、小米等公司，占手机硬件设备出货量的50%。在芯片方面也取得了长足的进步，比如海思、展讯，目前占据了整个手机芯片出货量的近20%。移动时代的软件就是APP。无论是电商软件、搜索软件还是社交软件，中国已经是仅次于美国的第二大APP市场，接近全球市场的20%。进入下一个时代，即物联网时代，将需要大量的传感器和连接器，或连接传感器。预计到2030年，中国将设计和制造全球80%至90%的物联网硬件设备和50%的物联网相关芯片。这里我们想问一个问题，如果我们能做出世界上50%的硬件和50%的物联网芯片，我们能不能做出世界上50%的处理这些物联网数据的SaaS？还是一个巨大的问号，美日欧在SaaS的生产上还是比中国强很多，所以我也想告诉各位同仁，革命还没有成功，同志们还需要努力.说完5G和IPV6的大趋势，接下来就要关注物联网相关最重要的技术了。我不是说怎么做技术，而是说这些技术为什么要为物联网而生。我认为第一个也是最重要的技术是5G。5G不仅仅是4G的延伸。4G的扩展其实只有一点，叫做移动增强带宽。现在我们的手机可以进行视频通话了，手机增强带宽无非就是让视频通话成为可能，实现3D视频通话。5G的海量机器类通信和超高可靠低时延通信，其实就是为了解决物联网设备的问题。5G具有三个关键功能。一是提升移动宽带，主要解决高清视频和AR/VR的人机交互。二是大连接低功耗机器通信，主要解决家里的电表、水表、气表等低功耗/超低功耗连接。这些仪表的密度也很高，所以通信必须分成许多细密的通道，通信必须保持在超低功耗和超低成本。第三种低延迟高可靠连接，主要面向工业高精度控制、自动驾驶等应用。正在运行的机械臂或正在行驶的自动驾驶汽车需要非常低的通信延迟，并且必须进行通信，因此必须非常可靠。由于5G是为物联网而生，其实并不需要非常广泛的移动通信手段，所以未来专网很重要，低成本的云化核心网很重要。阿里巴巴还投资了基于云的5G核心网和MEC移动边缘计算单元，并在末端增加了5G协议栈，帮助客户发展智能家居、智慧园区、智慧城市和智慧产业。那为什么要做IPV6呢？这是网络拓扑的一次革命。不需要二手转账，不需要P2P打洞，两个物联网设备就可以很好的自由通信。每个设备都不需要躲在网关后面才能成为网络世界的一等公民。而且因为都是直连IP，IPv6网络可以减少10~30%的网络延迟。那么5G解决了信道容量的问题，IPV6解决了IP地址的问题，让世界变成一个扁平的网络。阿里巴巴与我们的合作伙伴一起提供了大量的IPV6技术。无论您是通过LoRa基站、边缘网关、私有云接入，还是通过Wi-Fi、蓝牙接入，我们都可以提供IPV6接入方式。然后我们在公有云、私有云、专有云上提供IPV6接入，在海外也提供IPV6接入。我们现在主要提供IPV6接入，未来我们会提供IPV6拓扑，未来我们会为客户提供IPV6M2M能力。室外定位技术和GIS定位技术也是物联网时代非常重要的技术。物联网时代，任何事物都需要一个时空基准。无论是飞机、车辆、手机还是物联网设备，无论是否移动，都需要准确定位。因此，物联网时代的定位技术需要比移动互联网时代更加精准、低功耗、高覆盖。从室内到室外，需要各种无线技术、传感技术和先进的融合算法。目前，有多种类型的手机定位技术。第一类是GNSS，包括GPS、北斗或者伽利略，还有各种过滤算法和融合算法，还有一些网络辅助定位技术。第二类是网络定位技术，如全球IP定位、全球基站定位、全球wifi定位、反向地理编码服务、运动状态检测等，还包括一些离线定位服务。另一类是传感器辅助，例如行人航位推算或导航航位推算，可以在没有GPS或网络的情况下继续计算人或车辆的轨迹。最后一类是地图匹配导航。您可以在云端或终端上进行地图匹配。例如，如果一条轨迹与地图上的某条道路明显匹配，则可以拉回定位漂移。车辆定位技术也分为几类，包括VIO/SLAM、语义定位、多传感器融合和高精度地图技术。在手机定位技术的基础上，发展车载定位技术和导航技术。未来车辆的定位必须比手机更精准，覆盖范围更小，信息特征更多。未来定位技术和数据技术会形成很多数据的闭环。定位技术和数据服务不断相互校准，然后整个物联网，比如城市和空间的地图数据和定位技术越来越准确。原来GPS漂移造成的一些误差也是由于大量众包造成的。数据已经过校准。说完户外定位技术，再简单说一下与定位技术配合的GIS技术。GIS技术是一种主要将地图信息、道路信息和高层信息结合起来的软件。GIS技术主要有几大组成部分，包括数据的采集、管理、分析和应用。经过几十年的发展，GIS技术已基本从萌芽阶段进入成熟阶段。GIS与IoT的关系将变成IoT提供实时数据，GIS提供数据采集和分析引擎能力，帮助IoT应用进行更好的处理和展示。比如在智慧城市的管理中，物联网提供了大量的动态数据，比如人、车、物的数据，雨雪天气数据，还有大量的视频数据，然后GIS提供了大量的动态数据。大量的时空基准数据，可以帮助解决很多商业应用，比如城市雨洪、污染扩散、综合管网、城市聚落等。室内定位技术下面说说物联网非常重要的室内定位技术。几种常见的室内定位技术包括WiFi、蓝牙和ZiBee的三角定位，以及地磁定位技术。大多数定位技术采用多边定位，包括WiFi、蓝牙RSSI、超声波、UWB、ZiBee技术等，现在还有新的蓝牙5.2AOA技术和RFID技术，可以为室内定位提供更精准的定位技术。其他定位技术，比如指纹定位技术、室内惯性导航定位、3D视觉成像定位，比如室内机器人的激光雷达、毫米波、超声波等，这些定位技术未来都会在工厂中得到应用。如自动供料、仓储运输、物流供料等，都是工业4.0应用的重要基础技术。毋庸置疑，室内定位将融合各种传感器或技术，为室内机器人等物体提供定位技术，成为工业4.0的基础产品。说到室内定位，我们也会说到一些室内三维坐标信息。室内三维坐标信息主要是通过BIM软件，将建筑物的管廊、墙体等三维数据描述在数据库中。在内部，GIS会像GIS一样绘制外部。将GIS信息、物联网信息、定位信息融合在一起，基于室内定位技术和室内时空技术，通过物联网数据平台，将设备的实时数据输入BIM（建筑信息模型）系统，以及人员事件等，都在数字世界里展示出来，这样可以进行一些数据分析，进而解决很多场景问题，比如火灾疏散应急预案，商场人员行为分析，热力图人流的多少，甚至在哪里开更多的暖风，都可以在线实时了解。因此，物理世界和数字世界通过室内定位来提供时空基准，然后加入BIM信息来分析和展示这些数据，从而建立更好的物联网应用。上述技术分别解决了不同的问题，使我们能够准确地描述一个数字世界。区块链，数字孪生接下来简单说一下区块链。区块链究竟意味着什么？例如，如果你想买房子，你需要一个分类帐来记录交易和合同的条款。有一个非常值得信赖的第三方可以将银行、经理和您自己的钱放在一个分类账中以创建交易。然而，这个分类账的持有人可以篡改它。为了让账本不可篡改，你能做什么？首先，为每条记录加上签名和时间戳，记录在账本中。如果要更改记录，则必须更改所有以前的记录。那么交易经过数百次之后，这个交易记录就很难被篡改了。二是要有多个备份。交易中的每个人都有一份自己的账本，放在物联网中，即每个人都有一个边缘计算节点。改变一个账本容易，改变多个账本更难，从而将信任转移到网络去中心化，利用群体的共识机制建立信任。物联网自然有这样的技术，因为基本上每个房子都有一个路由器，一个边缘计算节点，每个小区都有一个边缘服务器，可以成为数据交易的账本。比如，你家的灯叫人，他叫了多少次，用了多少度电，都会被记录下来，他不能否认。阿里云基于蚂蚁区块链开发了物联网技术栈，包括数据层、网络层、共识层、合约层、访问控制层和应用层。我们使用边缘物联网联盟链分布式账本网络收集数据，并将其放入物联网联盟链管理微服务集群中，以支持各种区块链物联网应用。例如，物流服务、仓储服务、金融、保险等数据的消费者交换数据。工业互联网的另一个非常重要的事情是数字孪生，它的优势是使我们能够更好地与人和机器进行交互。数字孪生有很多应用，如可视化维护、设备状态可视化、远程交互交互、设备三维操作指导等。比如采集一个水泵的数据后，可以将它的状态实时叠加到你看到的水泵上，其他人也可以远程帮你识别出什么问题，从而辅助一线运维人员改变更有效率。结束语4G时代是移动互联网时代，最重要的应用是移动、社交、本地。那么物联网时代产生的最有价值的应用是什么？我认为是工业互联网。前面我们说了，5G解决了通信容量大的问题，IPV6解决了IP的问题，然后室外定位和室内定位解决了时空参照的问题，区块链解决了数据保护和信任的问题。与数字孪生相结合，数字世界中相继建立了数字实体（数字人）。基于这些重大技术，我认为未来的大爆发会指向工业制造技术的最大方向。
