近年來,國(guó)內(nèi)外專家正在討論“第三次工業(yè)革命正在走來”的話題,成為吸引眼球的高科技熱點(diǎn)話題,及國(guó)內(nèi)外各界專家廣泛關(guān)注的熱門課題。
2012年,美國(guó)著名趨勢(shì)學(xué)家賓州大學(xué)杰里米.里夫金教授撰寫的著作《第三次工業(yè)革命》在法國(guó)出版。他斷言,2008年,第二次工業(yè)革命走向終結(jié),第三次工業(yè)革命正在走來。他認(rèn)為第三次工業(yè)革命是新能源與互聯(lián)網(wǎng)之間的結(jié)合,一種建立在互聯(lián)網(wǎng)和新能源相結(jié)合基礎(chǔ)上的新經(jīng)濟(jì)即將到來。
另一位美國(guó)專家克里斯.安德森的新作《創(chuàng)客:新工業(yè)革命》一書也在2012年出版。他認(rèn)為互聯(lián)網(wǎng)及最新的制造業(yè)技術(shù)正引發(fā)一場(chǎng)新的工業(yè)革命。一些聰明人通過網(wǎng)絡(luò)互動(dòng),再加上一個(gè)新概念,就能改變世界。互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造了一場(chǎng)新的工業(yè)革命—第三次工業(yè)革命;如果說第二次工業(yè)革命是信息時(shí)代,那么第三次工業(yè)革命則是“制造者”時(shí)代。利用互聯(lián)網(wǎng)及最新的制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)造產(chǎn)品,下一個(gè)10年將是把成果應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)的時(shí)代。未來屬于基于虛擬法則的互聯(lián)網(wǎng)公司,也屬于扎根于實(shí)體世界的企業(yè)。未來,物品制造會(huì)越來越簡(jiǎn)單,制造實(shí)體物品的過程越來越容易,就像制造虛擬物品一樣。
2009年11月,筆者在中國(guó)桂林全國(guó)第三次虛擬儀器大會(huì)報(bào)告上提出“云智慧儀器與云智慧時(shí)代”的概念;2012年5月24日,在第15屆北京國(guó)際科博會(huì)2012中國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上,做出《云智慧時(shí)代的第三次工業(yè)革命正在走來—從“軟件制造儀器”到“軟件制造一切”》的主題報(bào)告。認(rèn)為云智慧技術(shù)是第三次工業(yè)革命的核心發(fā)動(dòng)機(jī),云智慧技術(shù)是VI(虛擬儀器)技術(shù)與“互聯(lián)網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng))”和“云計(jì)算”以及“軟件制造”為支撐的新技術(shù)。云智慧技術(shù)加新能源是“云智慧時(shí)代”,標(biāo)志著第三次工業(yè)革命已經(jīng)到來。
1.云智慧技術(shù)與云智慧儀器及“軟件制造”
云智慧技術(shù)由VI技術(shù)+互聯(lián)網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng))+云計(jì)算+軟件制造”組成。
云智慧儀器,是應(yīng)用大量軟件和嵌人式系統(tǒng)發(fā)展人腦工程的各種專家系統(tǒng)、VI技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng))、云計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)高性能數(shù)采儀、智能傳感器等高端技術(shù)融合在一起,形成云智慧測(cè)試系統(tǒng),并使之成為未來智慧機(jī)器人的核心。
凡是信息量高度密集、需要更多智慧的核心控制關(guān)鍵部件,都可用軟件和嵌人式電子芯片制造,統(tǒng)稱為“軟件制造”。軟件制造將取代大量傳統(tǒng)的高端硬件制造。其特點(diǎn)是高端制造業(yè)的產(chǎn)品越來越小巧、越來越精致,省電省材料,軟件幾乎可以制造“一切”、用于“一切”。信息化、數(shù)字化改變了照片、書本、地圖、電影、電視、電報(bào)、傳真、唱片、錄音機(jī)、錄像機(jī)、放像機(jī)等,人們每時(shí)每刻都在應(yīng)用“軟件制造”,F(xiàn)在很多東西都集中到了“手機(jī)”之中,集中到了U盤之中,即從軟件制造儀器到軟件可用于整個(gè)制造業(yè)乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面。
2.云智慧技術(shù)概念發(fā)展的10個(gè)重要里程碑
①1946年2月,第1臺(tái)數(shù)字計(jì)算機(jī)在美國(guó)賓州大學(xué)誕生;
②1969年,互聯(lián)網(wǎng)在美國(guó)研發(fā)成功;
③ 1979年中國(guó)COINV創(chuàng)始人提出“軟件制造儀器”的概念;
④1986年,美國(guó)NI公司提出“軟件是儀器”的概念;
⑤ 1999年,美國(guó)召開移動(dòng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)國(guó)際會(huì)議,首次提出物聯(lián)網(wǎng)(傳感網(wǎng))的概念;
⑥ 2006年,美國(guó)谷歌提出“云計(jì)算”概念;
⑦ 2008年,美國(guó)IBM提出智慧地球概念;
⑧2009年,中國(guó)COINV提出云智慧儀器的概念;
⑨2012年2月,美國(guó)里夫金教授撰寫的書《第三次工業(yè)革命》在法國(guó)出版;
⑩2012年5月,中國(guó)COINV在北京第15屆國(guó)際科博會(huì)上2012戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇中做出云智慧時(shí)代的第三次工業(yè)革命正在走來—從“軟件制造儀器”到“軟件制造一切”的主題報(bào)告,指出云智慧技術(shù)是第三次工業(yè)革命的核心發(fā)動(dòng)機(jī),“軟件制造”與互聯(lián)網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng))和云計(jì)算結(jié)合的云智慧時(shí)代正在來臨。
3.云智慧技術(shù)與科學(xué)技術(shù)的關(guān)系
科學(xué)技術(shù)曾經(jīng)是少數(shù)精英和專家研究的技術(shù)。隨著云智慧技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的集智能力的推動(dòng),科學(xué)研究會(huì)變成大眾參加許多人共同從事的一項(xiàng)工作,許多創(chuàng)新正在推動(dòng)這一趨勢(shì)。當(dāng)遇到未知答案的問題時(shí),只要把求助信息發(fā)到博客或論壇上,世界上某個(gè)角落的專家就會(huì)幫助你。創(chuàng)新讓設(shè)計(jì)變得越來越智能,可以幫助把原始想法變成可執(zhí)行文件。如同文字處理軟件越來越簡(jiǎn)單、直觀,CAD程序也越來越智能,越來越容易操作,只需要有新的想法、新的設(shè)計(jì),CAD程序?qū)⒔鉀Q如何生產(chǎn)的問題。
舉一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)合作科研的例子。物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)無法理解“比光速還快的中微子”這種現(xiàn)象,他們?cè)诨ヂ?lián)網(wǎng)上公布了所有數(shù)據(jù),并表示“希望全世界都來研究這個(gè)問題、解決這個(gè)問題,正在做一場(chǎng)合作運(yùn)動(dòng)”。將來逐漸會(huì)產(chǎn)生云智慧科研中心—基于云智慧技術(shù)的新型科學(xué)研究機(jī)構(gòu)。
4.云智慧技術(shù)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及家庭的關(guān)系
云智慧技術(shù)是第三次工業(yè)革命的核心發(fā)動(dòng)機(jī)。軟件可以制造或滲透到一切物品、事物和過程中。“軟件制造”將取代大量傳統(tǒng)的高端“硬件制造”、軟件制造與互聯(lián)網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng))和云計(jì)算的緊密結(jié)合,將產(chǎn)生云智慧技術(shù)。它與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)緊密地結(jié)合,工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將由“云智慧技術(shù)”起決定性作用,并為全球智慧化起關(guān)鍵作用。如工業(yè)生產(chǎn)將有底層廠務(wù)自動(dòng)化、工廠能源管理智慧化、生產(chǎn)智慧化、設(shè)備智慧化、管理智慧化5個(gè)重點(diǎn)方面組成。把嵌人式芯片裝人一切事物中,把軟件裝人一切事物中,儀器儀表行業(yè)首先將發(fā)生翻天覆地的變化,智能儀表的大量產(chǎn)生,將來人們家庭日常生活中的電表、水表、燃?xì)獗、溫度表等全都智能化,人們將?huì)改變讀電表、抄電表,讀水表、抄水表等勞動(dòng)。全部可實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源和資源,實(shí)現(xiàn)舒適、安全、合理的自動(dòng)化、智慧化的神話時(shí)代,不久將會(huì)到來。
中國(guó)儀表網(wǎng)報(bào)道,亞洲智慧電表和先進(jìn)讀表系統(tǒng)(AMI)將大幅增長(zhǎng)。根據(jù)“十二五”規(guī)劃,我國(guó)到2020年要換下1億個(gè)傳統(tǒng)電表,智慧電表投人價(jià)值達(dá)2000億元人民幣規(guī)模。韓國(guó)2016年實(shí)現(xiàn)智慧電表普及達(dá)50%(約1000萬用戶)。日本已將智慧電表、AMI、家用能源管理系統(tǒng)(HEMS)及大樓能源管理系統(tǒng)( BEMS)列人推動(dòng)智慧電網(wǎng)的需求目標(biāo),5年內(nèi)AMI安裝量達(dá)100%。智慧城市的發(fā)展提供了云智慧技術(shù)和各種智慧儀器儀表的發(fā)展天地,各類儀表都將智能化、智慧化。
5.云智慈技術(shù)引領(lǐng)制造業(yè)革命
網(wǎng)絡(luò)推動(dòng)制造業(yè)革新!秳(chuàng)客:新工業(yè)革命》的作者克里斯.安德森說,他的祖父在20世紀(jì)40年代,為了設(shè)計(jì)自動(dòng)灑水裝置,花了10年時(shí)間和大量資金;而他對(duì)改進(jìn)自動(dòng)灑水裝置,從網(wǎng)上找到一些志同道合的朋友,通過一種開源的軟件制造出新的自動(dòng)灑水裝置,他能讓遠(yuǎn)離家中的園丁通過手機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控,還能把當(dāng)?shù)氐奶鞖忸A(yù)報(bào)考慮在內(nèi),以決定是否開啟系統(tǒng),然后把設(shè)計(jì)交給一個(gè)加工廠代為加工,最后生產(chǎn)出十分精致的產(chǎn)品,而他只花了5000美元資金和幾個(gè)月時(shí)間。
筆者自1979年提出“軟件制造儀器”的VI核心概念,到1985年自籌資金、自主研發(fā)制造出第1臺(tái)原型機(jī)INV-303型臺(tái)式機(jī),花了6年時(shí)間;到1988年在杭州錢塘江大橋重大現(xiàn)場(chǎng)火箭激振模態(tài)試驗(yàn)成功,花了9年時(shí)間;到1993年INV306便攜式系統(tǒng)和DASP軟件系統(tǒng)在加拿大參加北京新技術(shù)展覽會(huì)展出成功,花了14年時(shí)間;最后通過滾動(dòng)發(fā)展到2005年INV-DASP虛擬儀器庫(kù)、振動(dòng)噪聲模態(tài)分析系統(tǒng)成果研制成功,共花了26年時(shí)間及大量的精力和資金。然而,從2009年,提出云智慧儀器的概念到2010年初步方案取得成功,2011年第1臺(tái)樣機(jī)誕生,到2012年第2代樣機(jī)小批量生產(chǎn)、投放市場(chǎng)應(yīng)用,只花費(fèi)了3年時(shí)間。
蘋果的產(chǎn)品在中國(guó)代為加工生產(chǎn),ARM公司芯片由別的公司生產(chǎn),西屋公司的第3代原子反應(yīng)堆在中國(guó)(上海)生產(chǎn)等。
上述這些國(guó)內(nèi)外的例子足以證明,云智慧技術(shù)將引領(lǐng)制造業(yè)的革命。
新生的云智慧技術(shù),給高端制造業(yè)帶來機(jī)會(huì),一種新型的制造業(yè)經(jīng)濟(jì),其本身與網(wǎng)絡(luò)一樣,是由下至上、廣泛分布、不計(jì)風(fēng)險(xiǎn)的社會(huì)制造。一些聰明人僅通過網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)、軟件制造與數(shù)字化制造,再加上一個(gè)新概念就改變世界。將來VI技術(shù)及嵌人式芯片的頂尖高端科技產(chǎn)品的大量應(yīng)用,設(shè)計(jì)的程序變得越來越智能,如CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))程序已變得來越智能、越來越簡(jiǎn)單容易操作。智能制造、3D打印機(jī)、激光切割與燒結(jié)技術(shù)、CNC電腦數(shù)控及數(shù)字化制造等高科技產(chǎn)品潛能的開發(fā),個(gè)性化產(chǎn)品及定制的智能產(chǎn)品不斷發(fā)展,省掉模具及鍛造與車銑設(shè)備、節(jié)省材料、節(jié)省成本的新興制造技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用,促使物品制造越來越簡(jiǎn)單,“制造者時(shí)代”正在到來。
6.云智慧技術(shù)架構(gòu)與COINV的云智慧儀器實(shí)例及應(yīng)用
云智慧技術(shù)是“軟件制造”+ VI技術(shù)+互聯(lián)網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng))+云計(jì)算。它應(yīng)該具有人工智能、數(shù)字制造和機(jī)器人的核心技術(shù),具有DASP數(shù)據(jù)采集與信號(hào)信息處理的各項(xiàng)功能,還需要數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)融合、大數(shù)據(jù)技術(shù)、軟件融合與整合等多種智慧功能和專家系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化、智能化的智慧化技術(shù),包括各種智能算法和高精度先進(jìn)算法,如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、故障診斷分析、多模態(tài)分析、傳函控制與反演技術(shù)、模糊控制等。云智慧系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。
圖1 云智慧系統(tǒng)架構(gòu)
(1)從VI到CSI的發(fā)展。
1979年11月,中國(guó)提出軟件制造儀器,這是虛擬儀器(VI,virtual instrument)的核心概念。2009年中國(guó)提出云智慧儀器(CSI,cloud smart instrument ) 。
云智慧儀器是下一代科學(xué)儀器的未來,它必然給全人類的科學(xué)試驗(yàn)和科學(xué)儀器帶來重大變革。使服務(wù)變?yōu)榭茖W(xué)儀器生產(chǎn)制造和使用的關(guān)鍵形式。使“軟件制造”取代大量的傳統(tǒng)硬件制造,人類將進(jìn)人神話式的云智慧儀器時(shí)代。
(2) COINV的云智慧采集儀與軟件。
云智慧前端采集儀INV3062T如圖2所示。
圖2 云智慧前端采集分析儀—INV3062T
云智慧前端采集儀INV3062T的特點(diǎn):① FPGA, DSP, ARM多嵌人式系統(tǒng)并行協(xié)同工作;
②24位或雙24位A/D轉(zhuǎn)換精度,可達(dá)120一160dB范圍,4一1024輸人任選;
③內(nèi)嵌16一64 GB存儲(chǔ)卡,大容量存儲(chǔ);
④具有GPS定位,可接有線LAN,或接無線WiFi,或接無線3G/GPRS互聯(lián)網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng));
⑤內(nèi)置電池,無外電可持續(xù)工作10h以上;
⑥具有虛擬儀器VI和云智慧儀器CSI和DASP的全部功能。
(3) CSI實(shí)例—重慶地鐵測(cè)試。
下面介紹DAST-MTS軟件在重慶地鐵測(cè)試中的應(yīng)用,各種測(cè)試功能及圖形顯示如圖3所示。
圖3 重慶地鐵云智慧測(cè)試地圖和GPS測(cè)試點(diǎn)顯示
7.結(jié)束語(yǔ)
“云智慧技術(shù)”是中華民族原創(chuàng)的概念,其創(chuàng)新的三部曲如下:①1979年11月,在杭州提出軟件制造儀器的概念;② 2009年11月,在桂林提出云智慧儀器與云智慧時(shí)代的概念;2012年5月,在北京提出“云智慧技術(shù)是第三次工業(yè)革命的核心發(fā)動(dòng)機(jī)—從軟件制造儀器到軟件制造一切”的概念。目前VI已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外普及并正在向CSI的第5代科學(xué)儀器發(fā)展,逐漸影響儀器儀表行業(yè),影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。近100多年來,現(xiàn)代科學(xué)的各個(gè)概念,基本都是從西方傳人,甚至政治思想概念也是從歐洲傳來。概念創(chuàng)新是十分重要的,愛因斯坦的相對(duì)論概念,引發(fā)了原子彈爆炸和原子能的應(yīng)用,改變了世界;中華民族理應(yīng)在概念上有所創(chuàng)新。
我們要“云智慧技術(shù)”引領(lǐng)制造業(yè)革命,要乘“云智慧信息時(shí)代的東風(fēng)”,更快地發(fā)展,在第三次工業(yè)革命的大潮中取得更大的成績(jī),讓中華民族的偉大復(fù)興更快變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。云智慧時(shí)代將是云智慧信息時(shí)代,也將是云智慧制造業(yè)時(shí)代,首先從儀器儀表行業(yè)的自動(dòng)化、智能化、智慧化發(fā)展到工農(nóng)業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門,儀器儀表行業(yè)是高科技集中表現(xiàn)的產(chǎn)業(yè),必將從目前的大量進(jìn)口,逐漸變成將來的大量出口,云智慧技術(shù)在高科技領(lǐng)域真正贏得成功,將使中華民族自主創(chuàng)新的概念和高科技產(chǎn)品走向世界,第三次工業(yè)革命正在到來。
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