軟件定義機器

蘋果公司發(fā)布iPhone之后，軟件定義機器在工業(yè)界引起了大家的注意。這之前，傳統(tǒng)的功能型手機是由廠家的功能設定來定義的。蘋果發(fā)布iPhone以后，它的真正功能設定是用戶通過下載軟件來設定的，這對大量的工業(yè)企業(yè)帶來了非常大的啟發(fā)。正因為如此，在通訊時代曾經(jīng)處于王者地位的諾基亞被迅速拉下馬。而代表新的產(chǎn)業(yè)思維，用軟件定義硬件帶來新的功能和功能創(chuàng)想的蘋果公司就后來居上贏得了勝利。

軟件定義硬件，互惠走出通訊和電子產(chǎn)品，成為工業(yè)界的未來和常態(tài)，我認為答案是一定的。理由很簡單，在今天硬件產(chǎn)品和機械設備越來越低門檻和同質(zhì)化競爭的時代，真正能夠取得差異化優(yōu)勢的是軟件。這是未來的趨勢，而且各種嵌入式的軟件和附加的軟件功能，將越來越廉價化，軟件產(chǎn)品的開發(fā)也越來越平臺化，而軟件產(chǎn)品的升級和維護也越來越云端化。這一趨勢將有助于廠家更快地根據(jù)消費者需要，快速推出產(chǎn)品、升級產(chǎn)品，而消費者和工業(yè)的用戶也會利用這樣的優(yōu)勢獲得廉價的服務和快速的產(chǎn)品，以及遠程的維護服務。

在這個基礎上將來的產(chǎn)品會走向服務化，而這個服務化有兩個特別明顯的趨勢。一個就是服務軟件化，第二就是產(chǎn)品個性化。

所謂服務軟件化就是那些真正的趨向于標準化和模塊化的工業(yè)產(chǎn)品，將以服務交互的方式替代過去產(chǎn)品的售賣方式。而在這個變化里，我認為首當其沖是兩個行業(yè)。一個是汽車行業(yè)，一個是家用電器行業(yè)。汽車行業(yè)，現(xiàn)在打車軟件的風行已經(jīng)讓我們看到了這個事情未來的端倪和趨勢。汽車行業(yè)會不會變成未來的服務行業(yè)，汽車制造商會不會變成服務運營商的產(chǎn)品提供方，他們會不會離消費者越來越遠？我想今天汽車行業(yè)很多人對此都會產(chǎn)生深深的恐懼，因為這將迎來一波來勢兇猛的產(chǎn)業(yè)革命。

第二個重要的趨勢是產(chǎn)品個性化。產(chǎn)品個性化指的是消費者和客戶將來可以利用軟件平臺互聯(lián)網(wǎng)，為自己的產(chǎn)品進行客戶化的定制，并且可以通過遠程軟件進行維護，來進行產(chǎn)品的升級。那么目前正在出現(xiàn)的是醫(yī)療行業(yè)，醫(yī)療的遠程維護甚至診斷。包括我們一般用的家用產(chǎn)品、服裝的定制，乃至于化妝品、其他個性化產(chǎn)品都會因此而風行。這是前一段時間所謂C2B模式的出現(xiàn)，在我《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)》書里面講到西門子用這種方式來為人造膝關節(jié)的流程里面植入新的制作工藝。

知識工作自動化

第三個關鍵的技術組件我稱為知識工作自動化，這個概念由2013年麥肯錫公司率先提出的。麥肯錫公司預測在未來有十二種顛覆性的技術力量，他們出人意料的將“知識工作的自動化”排在了第二位。在這里知識工作自動化指的是信息處理的自動化，它涉及的范圍是非常廣泛的，包含常規(guī)的互聯(lián)網(wǎng)信息交互，模式識別、人工智能、機器學習等等最前沿的技術。這種新型的基于信息和知識的工作方式，根據(jù)麥肯錫估計，未來會產(chǎn)生非常大的經(jīng)濟價值。預測2025年的時候，將產(chǎn)生的將近六萬億美元的新的經(jīng)濟增加價值，并且創(chuàng)造出相當于超過一個億的全職雇員的產(chǎn)出能力。

在這一領域，特別要提的就是人工智能。因為人工智能現(xiàn)在被很多研究機構(gòu)和企業(yè)所高度關注，認為他是未來真正可以改變?nèi)祟愱P鍵性的技術之一。譬如說人工智能非常重要的參與者IBM公司。他們最有名的實驗是，在1997年，他們生產(chǎn)的計算機擊敗了人類的國際象棋大師。最新的成果是智能性的計算機，他們稱為人知智能計算機。這個計算機幫助法律服務公司，向律師事務所進行文本的分析；包括醫(yī)院進行醫(yī)療報告的分析。已經(jīng)大量替代了人力，所以人工智能發(fā)展對將來人的工作提出了一個新的考驗，也是一個挑戰(zhàn)。

但是人工智能的發(fā)展是跟算法密切相關，而這個算法又跟大數(shù)據(jù)技術密切關聯(lián)。所以僅有大數(shù)據(jù)沒有意義，關鍵是跟算法有關系。在算法突破方面可以這么講，在工業(yè)方面還處于非常早期的階段，原因是在傳統(tǒng)的工業(yè)行業(yè)，對算法的采納是并不先進的。那些有大量的生產(chǎn)的模擬，包括一些智能的處理的算法都是初級的。不管是傳統(tǒng)意義上的模擬法，還是現(xiàn)在采用人腦的一些模擬的方法，人工智能的方法，都是屬于非常早期的試驗階段。應該講每一個工業(yè)企業(yè)在進行算法，就新的算法來更新原有的生產(chǎn)模式，包括對原有的生產(chǎn)和設計進行模擬方面，有大量的空間可以挖掘。

算法會驅(qū)動芯片技術的進一步發(fā)展，特別是模擬人腦工作的芯片。IBM在這一方面也取得關鍵的突破。在2014年下半年，IBM對外宣布，他們發(fā)布了新一代的，成為神經(jīng)凸出內(nèi)核的芯片，叫Truenorth，這個芯片采用54億個晶體管，來模擬人腦神經(jīng)功能，而不是傳統(tǒng)意義上邏輯計算功能。人工智能的發(fā)展和芯片技術的交互式的上升，也為人工智能的未來持續(xù)演進提供了非常強勁的技術基礎。在這里特別想提示在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展期間，每一個工業(yè)企業(yè)基于算法的革新是最為關鍵，甚至超過了大數(shù)據(jù)本身。

跨企業(yè)的標準制定

關于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面的標準制定，應該講現(xiàn)在是全球主要工業(yè)企業(yè)，乃至國家之間競爭的焦點。包括德國在內(nèi)的這些企業(yè)和國家都意識到它的高度重要性。譬如在上世紀的近四十年的時間里，德國每年3.3%的GDP增長中，標準的貢獻率占到了0.9%，僅次于資本投入，而且比國內(nèi)創(chuàng)新和直接購買技術來的更加重要。因此掌握標準話語權(quán)是這些國家乃至企業(yè)，他們在未來進行戰(zhàn)略布局非常關鍵的一步。在這一方面美國的企業(yè)也是走在全球的前列。

2014年4月，以GE、AT&T、思科、IBM、英特爾五家企業(yè)為龍頭所成立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，就是在波士頓宣告成立。這個聯(lián)盟迅速擴大到100多個會員公司，美國的企業(yè)在軟件，互聯(lián)網(wǎng)方面具有高度的優(yōu)勢，他們也希望在新的工業(yè)聯(lián)盟這種開放式聯(lián)盟合作架構(gòu)下，建立一些新型的實施標準。剛才說GE的軟件平臺就想成為事實性的工業(yè)標準。當然這個領域是激烈的競爭和博弈，國家層面、企業(yè)層面都在做著積極的布局，中國的企業(yè)一定不能置身事外，一定要介入其中。要對這個標準和技術走向產(chǎn)生足夠的影響和話語權(quán)作用才行。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)安全

這個話題極其重要，但是在今天一波一波的熱浪當中，大家似乎并沒有把它做成一個重大的事件去看、去分析。實際上一系列的安全事件在不斷發(fā)生。這些年最有名的事件應該是2011年轟動一時的伊朗政府指責美國和以色列編制的木馬軟件，這個軟件通過西門子的核電控制系統(tǒng)SCADA，切入到伊朗核設施當中。這些軟件被用來設計攻擊管理軟件。這種木馬病毒被伊朗政府稱為數(shù)字制造導彈，這些事情或許沒有他們講的這么嚴重，但是這些事情給我們做了非常重要的安全提示。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)逐漸興起之后，真的要在企業(yè)包括跨企業(yè)之間獲得普及，安全問題必須解決。設想一下，如果這個問題不解決，不僅關系重大的這些設備，基礎設施，即便像智能家居、智能汽車這樣的領域，都會存在巨大的安全隱患和隱私隱患。

要改變這個系統(tǒng)安全的現(xiàn)狀，有幾個角度。第一是介入設備本質(zhì)安全。也就是說設備的本身是以工業(yè)用途為使用目的的，而不是獲取信息，或者是黑客行為為目的。它需要非常高的安全認證級別，這一方面各個標準聯(lián)盟可以為自己的接入設備進行安全的檢驗和授權(quán)，就好像通行各個國家和地區(qū)的安全認證一樣。

第二個就是關于網(wǎng)絡的安全。信息的獲取和數(shù)據(jù)的安全必須制定嚴格的規(guī)范，并且采用最先進的技術嚴加防范。對信息的獲取和篡改是很多網(wǎng)絡攻擊的首要目標。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代這些信息不僅分布在云端，而且也存在于遍布各地的超級計算終端、移動互聯(lián)終端乃至傳感器，因此如何加強軟件保護，保證安全級別的可靠就極其重要。

第三個就是有較完備的系統(tǒng)安全應急措施，也就是說當系統(tǒng)受攻擊，失效乃至崩潰的時候，要有強大、快速的應急方案和系統(tǒng)恢復方案，使原有的系統(tǒng)可以正常運行，而不至于失效，在這一方面顯然我們還遠遠沒有準備好。

機器人改變工業(yè)流程

這個話題是時下最熱門的工業(yè)話題了。機器人出現(xiàn)在工業(yè)界是上世紀60年代，世界上第一代機器人就是美國發(fā)明的。因為美國當時面臨嚴重的就業(yè)壓力，以及公會強勢的抗爭，使得美國企業(yè)在使用機器人方面非常的謹慎，沒有進入到大規(guī)模使用的階段。直到上世紀70年代末，日本汽車工業(yè)迅速崛起之后，才使得美國企業(yè)和歐盟企業(yè)大量使用機器人來改造原有生產(chǎn)線。今天日本是擁有機器人最多的國家，日本全國每萬人機器人使用量高達332臺。

這是2012年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，當時德國的使用量是273臺，德國是歐洲使用量最高的國家，而我們國家當時的情況只有十臺。當然這兩年中國的機器人使用和發(fā)展應該是非?？焖俚?，相關的企業(yè)都在引進、制造機器人。像富士康公司已經(jīng)宣布在2014年就實現(xiàn)了關燈生產(chǎn)這一目標。這在勞動成本居高不下的沿海地區(qū)是非常關鍵的，因為在中國的沿海地區(qū)每年勞動力薪酬上漲速度高達15%以上，機器人每年的價格又大幅下降，所以這就使工業(yè)機器人大行其道。

但是機器人在中國面臨著一個困境，就是大量的高端機器人，還都是全球幾大品牌的天下。主要在日本和歐洲的公司手里。一些核心的技術，軟件也不是在互聯(lián)網(wǎng)，而是在基礎的減速器、控制器、數(shù)控系統(tǒng)，這些領域是傳統(tǒng)的工業(yè)和智能化的硬件，嵌入式軟件的天下。像減速器這一領域，中國都需要進口。而國外公司在這一輪競爭當中采取新型策略，關鍵部件對中國企業(yè)采取高價措施，使得中國企業(yè)生產(chǎn)成本居高不下。

舉例來說，減速器一項大概就占到機器人產(chǎn)品價值的35%以上，而從國外比如日本公司所進口的減速器的零部件，它賣給中國的價格是他們自己使用價格的三到四倍。所以可以看到工業(yè)機器人價格在國內(nèi)大幅下調(diào)，他們就是希望通過這樣的方式，能夠?qū)⒅袊鴻C器人產(chǎn)業(yè)從一開始就甩在后面，通過對市場的牢牢把控，迅速的占領這個市場。加上機器人本身具有的這種智能化的特點，對軟件系統(tǒng)、控制系統(tǒng)要求是很高的。所以先占領了生產(chǎn)線之后，才有可能通過軟件和控制系統(tǒng)占領中國未來的工廠。

在這一領域里面，我國現(xiàn)在非常重視，但是現(xiàn)狀是90%的機器人還是來自于國外進口，國內(nèi)企業(yè)也希望能夠快步趕上。在《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)》里，我也介紹了一下目前的發(fā)展趨勢，各個公司大概的情況。在美國企業(yè)來講，隨著美國在2011年宣布先進制造伙伴計劃，他們叫AMP，也明確提出了在移動互聯(lián)網(wǎng)的技術基礎上開發(fā)第三代的智能機器人，包括像谷歌公司也強勢收購了很多視覺系統(tǒng)相關公司，希望在這一方面建立全球性非常強大的工業(yè)機器人系統(tǒng)。這一方面的布局，目前歐洲公司、日本公司、美國企業(yè)都走在最前面。

分布式的生產(chǎn)和3D打印

14年9月15日，第一輛3D打印汽車面世，只花了44個小時，用了40個零部件。最低售價1.1英鎊。這個小型的汽車正式開啟汽車行業(yè)新篇章。最近3D打印在國內(nèi)引起高度重視，上周李克強總理還召開了會議，專門強調(diào)了中國的3D打印對于產(chǎn)業(yè)的重塑的重要性，以及3D打印未來的一些發(fā)展戰(zhàn)略。應該說，我們國家并不處于落后的狀態(tài)，尤其在華南像深圳這樣的地方，已經(jīng)形式全球化的3D打印的生產(chǎn)基地和技術基地以及創(chuàng)新中心。

3D打印為什么重要？因為他對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合所帶來的，對未來工業(yè)生產(chǎn)方式的變化將是顛覆性的。

首先它將進行線上設計和線下生產(chǎn)的高度融合。3D打印所引發(fā)的創(chuàng)客運動正在改變過去的生產(chǎn)方式，每個人都可以在網(wǎng)上購買3D打印機，并且將他們的想法付諸于實踐，而且可以實現(xiàn)分布式的生產(chǎn)。使得每一個人的創(chuàng)意構(gòu)想成為可能。

第二個趨勢是創(chuàng)業(yè)生產(chǎn)的輕量化，因為3D打印帶來的互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)，會使創(chuàng)業(yè)門檻降低，而且長尾效應能夠顯現(xiàn)出來，細分業(yè)務總是能找到自己的生存空間。

3D打印的第三個重要趨勢是生產(chǎn)分包形式的多樣化。借助3D打印所產(chǎn)生的各種小公司，比大公司更加快捷迅速。雖然這一類生產(chǎn)制造方式不會馬上顛覆大公司的存在，但是可以創(chuàng)造出更多的市場。在大規(guī)模制造中間，傳統(tǒng)的制造業(yè)依舊占據(jù)傳統(tǒng)的優(yōu)勢。但是小批量個性化的生產(chǎn)，有可能被3D打印所代表的未來技術沖擊，乃至替代。

3D的材料，目前還是3D打印廣泛推廣應用的關鍵瓶頸。因為3D打印的材料，在強度和剛度力學性能，包括打印產(chǎn)品的粗糙度、防潮性、熱穩(wěn)定性等等還會有很多障礙，尤其是這些材料性能又將進一步影響熱處理、表面理化處理、精加工、拋光、鍍膜等等后續(xù)工藝，直接影響生產(chǎn)成本和效率。不管怎樣，這一輪產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大潮，3D打印的確為中國現(xiàn)在出現(xiàn)的分布式的生產(chǎn)，大眾創(chuàng)業(yè)提供了廣闊的空間，而且對原有的一些生產(chǎn)方式，極端的生產(chǎn)方式形成了有效的替代。

人類意識與機器的融合

人類最終能不能用意念直接控制機器，乃至其他生物甚至是人類？這一構(gòu)想其實存在了很多年，最近似乎在這一領域出現(xiàn)了一些重大的突破。在2010年，幾位科學家曾經(jīng)嘗試將印度和法國的測試者連在一起，當單詞用腦電波系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為二維碼，從印度人的腦波輸出被傳到法國之后，竟然可以重新識別、轉(zhuǎn)化，最后被測試者在法國理解了這個單詞。

這種被稱為腦機接口的技術已經(jīng)存在了三十多年。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，腦機接口技術給我們提供了巨大的想象空間，人類不僅可以和機器產(chǎn)生互動，并且有可能控制機器。更重要的是反過來，機器還可能讀懂人類的意念，從而和人類發(fā)生深層次的互動、融合。在2014年結(jié)束的騰訊WE大會上，日本公司就推出一款腦電波貓耳朵的產(chǎn)品，這一款產(chǎn)品玩法很簡單，當人情緒起伏的時候，那個貓耳朵就會豎起來，情緒低垂的時候，貓耳朵就會搭下來。其實是測試人類情緒波動的時候產(chǎn)生的阿爾法波，或者是貝塔波，就是這樣簡單的操作。

在這背后，顯然是人類正在進軍腦技術方面的研究，甚至美國總統(tǒng)奧巴馬在2013年還親自批準了一項投資一億美元的研究計劃，稱為推進創(chuàng)新神經(jīng)技術腦研究計劃。這個計劃的復雜程度，有人說堪與人類的基因計劃相媲美。

在加拿大溫哥華有一家專注于腦電波技術的創(chuàng)新公司，他們曾經(jīng)在2010年溫哥華冬奧會期間，將超過3000英里范圍的觀眾，用他們的佩戴式腦波控制儀來控制米拉加瀑布的燈光，還有多倫多國家電視臺的燈光。這種理念的應用，在工業(yè)場合也正在嘗試應用，主要是進行職業(yè)安全的監(jiān)控。譬如一些需要注意力的行業(yè)，當人的注意力喪失的時候，就提示他們，包括像汽車駕駛，還有一些特殊的培訓行業(yè)都需要這樣的產(chǎn)品。但這僅僅是開始，人腦的深度研究和開發(fā)，將會與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)深度整合，這是我們需要關注的重要的技術走向。

虛擬世界

關于這個概念，德國人和德國企業(yè)所定義的工業(yè)4.0體系當中的概念，叫數(shù)字物理系統(tǒng)。這一全新的制造方式，其實是讓我們看到了一個未來的圖景。那就是在未來，除了物理世界之外，所對應的整合很多更加全面的信息數(shù)字系統(tǒng)，或者是虛擬系統(tǒng)，將和物理世界之間產(chǎn)生高度的互動和相互的關聯(lián)。GE公司所進行的航空發(fā)動機的生產(chǎn)、使用、監(jiān)控，就是將大量的數(shù)據(jù)進行收集、模擬和處理。

在未來，我們所生活的物理世界之外，有一個整合了更多信息的虛擬系統(tǒng)，而這個虛擬系統(tǒng)將能夠幫我們?nèi)ヮA測，幫我們?nèi)ゾS護現(xiàn)在的物理世界，他們的預測準確度可能高于我們基于現(xiàn)實的，對信息的預測準確度。因為他們掌握的信息更多，而且因為掌握了全歷史的信息，所以又會幫我們進行更加有效的，新的智能化的設計、制造。所以德國人所講的機器生產(chǎn)機器，在未來也不是一個虛擬的話題，它真的會變成一個現(xiàn)實。那么在物理和虛擬世界之中，誰更加強大？我個人認為虛擬世界將更加強大，而虛擬世界的基礎就是數(shù)字、信息、大數(shù)據(jù)和軟件。