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數(shù)字化世界

能不能以遠(yuǎn)程方式控制和維護(hù)成千上萬的建筑物和機(jī)器？當(dāng)然可以。這是一個龐大的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會新全景的組成部分。在這里，現(xiàn)實世界的幾乎所有實物都有數(shù)字的對應(yīng)。

對象一經(jīng)數(shù)字化，即可被無限制地克隆及重新分配，且無需耗費任何成本。

從古籍、地籍冊，到數(shù)不勝數(shù)的各種工業(yè)設(shè)施組件和城市構(gòu)筑物，現(xiàn)實世界里的事物紛紛有了數(shù)字化對應(yīng)物。隨著這一趨勢的愈演愈烈，數(shù)字世界不僅從物質(zhì)層面，而且從機(jī)能層面復(fù)制了現(xiàn)實世界。因此，我們不僅能調(diào)用詳盡的數(shù)字化圖像――譬如，工廠車間里的機(jī)器配置圖，而且，還可以從實際出發(fā)，模擬在這樣的環(huán)境中對工人而言較安全的安裝位置和符合人機(jī)工程學(xué)的配置。當(dāng)然，這歸功于以生物測定學(xué)為基礎(chǔ)、能精準(zhǔn)表征人類特性的技術(shù)的發(fā)展。

與此類似，隨著奧地利維也納Aspern區(qū)建設(shè)的如火如荼，西門子中央研究院（CT）開發(fā)的系統(tǒng)正使用四軸飛行器生成的圖像，來跟蹤、記錄在這片占地240公頃的工地上所進(jìn)行的施工活動。這種能自動將當(dāng)前數(shù)據(jù)與以往數(shù)據(jù)進(jìn)行比對的系統(tǒng)，也被廣泛用于跟蹤工廠內(nèi)部的變化，以保證數(shù)字版的規(guī)劃方案符合的實際情況。

秘訣：軟件。這種對象和功能均朝數(shù)字世界大規(guī)模遷移的現(xiàn)象背后，是什么在起支撐作用呢？使這一切成為可能的秘訣，當(dāng)然是軟件。軟件，在幾乎每個技術(shù)領(lǐng)域都起到了重要作用，這一點從西門子公司研發(fā)預(yù)算的40%都用于軟件開發(fā)上便可見一斑。西門子中央研究院的工作集中在跨領(lǐng)域項目和諸如改進(jìn)架構(gòu)、降低復(fù)雜度等根本性的問題上，它雇傭了大約4500名程序員和軟件架構(gòu)師。在整個公司，西門子總共雇傭了大約1.75萬名軟件工程師，他們聚集在各種各樣的項目上，從模擬“好奇號”火星探測儀，到創(chuàng)新發(fā)電廠的控制系統(tǒng)；從用于優(yōu)化鐵路系統(tǒng)的顯示屏幕，到面向操作室的圖像、數(shù)據(jù)融合解決方案等等，不一而足。

當(dāng)今世界，數(shù)字化技術(shù)大行其道，軟件扮演關(guān)鍵角色的例子比比皆是。譬如，在紐倫堡附近，有一座專門生產(chǎn)Simatic可編程邏輯控制器（PLC）的西門子工廠。在這里，西門子的NX和Teamcenter軟件系統(tǒng)每天要追蹤大約5000萬道生產(chǎn)工序的結(jié)果，從焊接溫度到拾取-貼裝速度，無所不包。這座工廠的生產(chǎn)合格率能高達(dá)99.9988%，這些跟蹤信息功不可沒。通過聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，這些信息被發(fā)送到工廠的研發(fā)部門，用于優(yōu)化現(xiàn)有及規(guī)劃中的生產(chǎn)線及生產(chǎn)工藝。

這座工廠的自動化程度非常高，因此被譽為朝第四次工業(yè)革命邁出*步的楷模——在第四次工業(yè)革命的愿景中，為了自動優(yōu)化生產(chǎn)工藝，現(xiàn)實世界和虛擬世界將相互吸取經(jīng)驗。這座工廠憑借高效率而享有卓著聲譽，當(dāng)之無愧地成為了其他工廠的榜樣。譬如，在地處中國西部的成都，一座幾乎是這座德國工廠的翻版的工廠正在幫助滿足中國對PLC的旺盛需求。從汽車生產(chǎn)線到采礦機(jī)械，PLC可以用于控制幾乎一切工業(yè)設(shè)備。

將現(xiàn)實世界與虛擬世界融為一體的開發(fā)實例不計其數(shù)，全大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的生產(chǎn)便是其中之一。為了加快開發(fā)進(jìn)度，制造商使用了西門子NX軟件對用于生產(chǎn)直徑達(dá)1.5米的望遠(yuǎn)鏡鏡片的機(jī)器進(jìn)行三維模擬，然后將模擬數(shù)據(jù)與生產(chǎn)系統(tǒng)集成。這樣，只用了短短一年半的時間，就開發(fā)出了這臺拋光精度高達(dá)30納米的機(jī)器。

軟件是實現(xiàn)高度自動化生產(chǎn)（左上圖）和多城市交通管理的關(guān)鍵。

在手術(shù)室里融合可移植成像。現(xiàn)實世界的數(shù)字化步伐也在闊步邁向醫(yī)療領(lǐng)域。譬如，在位于新澤西州普林斯頓的西門子美國研究院，研究人員正與來自西門子醫(yī)療的專家合作，將術(shù)前三維計算機(jī)斷層掃描成像和核磁共振成像與手術(shù)室或介入治療室里的其他成像設(shè)備生成的實時圖像相融合。其思路是將高分辨率的三維成像用作引導(dǎo)底圖，并將所有其他模式的成像融合到其中。

多模數(shù)據(jù)融合將不僅限于成像。研究人員預(yù)計，諸如患者實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，甚至一些官能的現(xiàn)場模擬數(shù)據(jù)等信息，將被整合到一張可能很快就將支持無線移植的融合實時成像中。事實上，在這個愿景中，融合數(shù)據(jù)集的可移植性是關(guān)鍵。可移植圖像將支持視覺、心理活動與手眼協(xié)調(diào)的融合，甚至可能被用在增強了的現(xiàn)實環(huán)境中，從而允許外科醫(yī)生將診斷信息重疊到他/她的實際視野上。鑒于可移植性的諸多益處，西門子研究人員正在開發(fā)有關(guān)技術(shù)，以促進(jìn)超快速可視化解決方案的獲取――包括量身定制流式傳輸和針對醫(yī)療應(yīng)用的視頻壓縮解決方案。

不論對象是工業(yè)環(huán)境還是醫(yī)療環(huán)境，硬件還是軟件，數(shù)字世界里的大多數(shù)高級系統(tǒng)在設(shè)計時都考慮了自動監(jiān)控、預(yù)防性維護(hù)和遠(yuǎn)程維修等需求。譬如說，現(xiàn)在，西門子的通用遠(yuǎn)程服務(wù)平臺（cRSP）就跟蹤了大約25萬個系統(tǒng)，從摩天大樓和燃?xì)廨啓C(jī)，到255座城市的交通控制中心，不勝枚舉。它還監(jiān)控了大約12萬臺高端醫(yī)療設(shè)備，并提供維修服務(wù)。每個月，這些系統(tǒng)總共要生成差不多10兆兆字節(jié)的數(shù)據(jù)。但隨著所監(jiān)控系統(tǒng)精密度的日益增長，其診斷傳感器和軟件驅(qū)動的功能也與日俱增。因此，專家預(yù)計，到2020年，cRSP每個月將需要處理大約80兆兆字節(jié)的數(shù)據(jù)。為了增強安全性，同時保證有足夠的能力來應(yīng)對這些海量數(shù)據(jù)，西門子正在開發(fā)新一代結(jié)構(gòu)。

通過對基礎(chǔ)設(shè)施和專業(yè)知識的整合和虛擬化，基于云計算的服務(wù)可降低費用。

新經(jīng)濟(jì)。在越來越多系統(tǒng)的監(jiān)控和維護(hù)功能朝著數(shù)字世界遷移的同時，與這些功能有關(guān)的實物基礎(chǔ)設(shè)施本身也在經(jīng)歷數(shù)字化。譬如，為什么每一座城市都要具備自有交通管理中心呢？在德國，已有10座城市基本上將這項功能外包給了一家西門子服務(wù)中心。由于可以通過基于云計算的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)獲取其所有交通數(shù)據(jù)，每一座城市都能對當(dāng)?shù)赜绊懡煌ǖ氖录M(jìn)行規(guī)劃和管理，而無需部署成本不菲的實物設(shè)施，也無需進(jìn)行相關(guān)維護(hù)。

IT基礎(chǔ)設(shè)施也直沖云霄。自動化系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)量非常之龐大，就連西門子這樣的大型企業(yè)也面臨著數(shù)據(jù)存儲量日益增長的挑戰(zhàn)。同時，作為虛擬IT解決方案的云計算具有強烈的吸引力?？紤]到這一點，西門子中央研究院正支持公司各業(yè)務(wù)部門開展一項計劃，旨在探索產(chǎn)品設(shè)計新途徑，以期既能充分利用云存儲系統(tǒng)里的海量數(shù)據(jù)，又不降低安全性。通過對基礎(chǔ)設(shè)施和專業(yè)知識的整合和虛擬化，基于云計算的服務(wù)可降低費用。事實上，據(jù)市場情報提供商國際數(shù)據(jù)公司（IDC）預(yù)計，IT服務(wù)朝云計算系統(tǒng)的遷移將是締造所謂“智能數(shù)據(jù)”經(jīng)濟(jì)的決定性因素。

產(chǎn)品、服務(wù)和知識的快速數(shù)字化進(jìn)程將帶來巨大益處，這一點毋庸置疑。每個人都能有切身感受的一個關(guān)鍵領(lǐng)域是我們與政府的關(guān)系。比利時eGovlab公司的董事兼創(chuàng)始成員Vasilis Koulolias設(shè)想，電子政務(wù)將是民主制度下一步的發(fā)展趨勢。他預(yù)言道，“這意味著朝更睿智、高效、更具代表性的政府轉(zhuǎn)變；這將為合作、共同創(chuàng)造和相互交流降低成本。”

雖然這個數(shù)字化的美麗新世界潛力無限，但是我們在朝著它邁進(jìn)的同時必須小心謹(jǐn)慎。正如麻省理工學(xué)院數(shù)字化商務(wù)中心主任Erik Brynjolfssen教授在接受我們的采訪時所指出的那樣，自動化系統(tǒng)正日益瞄準(zhǔn)藍(lán)領(lǐng)和白領(lǐng)的工作崗位。Brynjolfssen說：“利用數(shù)字化技術(shù)，可以創(chuàng)造無窮的財富。但這些財富既可能被集中在少數(shù)人手里，也可能為數(shù)十億人創(chuàng)造廣泛的機(jī)會。我們有能力創(chuàng)造全人類的共同繁榮，但如果我們坐視不管、放任自流，那么這樣的繁榮景象永遠(yuǎn)不會到來。”