【原創(chuàng)】第三講《科技熱詞》-《智慧城市》《大數(shù)據(jù)》《工業(yè)4.0》

科技與生活科技熱詞（二）智慧城市智慧城市就是運(yùn)用信息和通信技術(shù)手段感測、分析、整合城市運(yùn)行核心系統(tǒng)的各項(xiàng)關(guān)鍵信息，從而對包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動(dòng)在內(nèi)的各種需求做出智能響應(yīng)。其實(shí)質(zhì)是利用先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市智慧式管理和運(yùn)行，進(jìn)而為城市中的人創(chuàng)造更美好的生活，促進(jìn)城市的和諧、可持續(xù)成長。隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，未來城市將承載越來越多的人口。目前，我國正處于城鎮(zhèn)化加速發(fā)展的時(shí)期，部分地區(qū)"城市病"問題日益嚴(yán)峻。為解決城市發(fā)展難題，實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)智慧城市已成為當(dāng)今世界城市發(fā)展不可逆轉(zhuǎn)的歷史潮流。智慧城市的建設(shè)在國內(nèi)外許多地區(qū)已經(jīng)展開，并取得了一系列成果，國內(nèi)的如智慧上海、智慧雙流;國外如新加坡的"智慧國計(jì)劃"、韓國的"U-City計(jì)劃"等。隨著世界大部分人口紛紛涌入城市地區(qū)，水、電及交通等關(guān)鍵城市系統(tǒng)已不堪重負(fù)、幾近崩潰。對城市居民而言，智慧城市的基本要件就是能輕松找到最快捷的上下班路線、供水供電有保障，且街道更加安全。如今的消費(fèi)者正日益占據(jù)主導(dǎo)地位，他們希望在城市負(fù)擔(dān)人口流入、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長的同時(shí)，自己對生活質(zhì)量的要求能夠得到滿足。智慧城市未來生活的一天新成果新技術(shù)新應(yīng)用成都領(lǐng)跑“智慧城市”信息的傳遞大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)宣傳片大數(shù)據(jù)(bigdata,megadata)，或稱巨量資料，指的是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。大數(shù)據(jù)是指無法在一定時(shí)間內(nèi)用常規(guī)軟件工具對其內(nèi)容進(jìn)行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)技術(shù)，是指從各種各樣類型的數(shù)據(jù)中，快速獲得有價(jià)值信息的能力。適用于大數(shù)據(jù)的技術(shù)，包括大規(guī)模并行處理（MPP）數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)挖掘電網(wǎng)，分布式文件系統(tǒng)，分布式數(shù)據(jù)庫，云計(jì)算平臺，互聯(lián)網(wǎng)，和可擴(kuò)展的存儲系統(tǒng)。在維克托·邁爾-舍恩伯格及肯尼斯·庫克耶編寫的《大數(shù)據(jù)時(shí)代》中大數(shù)據(jù)指不用隨機(jī)分析法(抽樣調(diào)查)這樣的捷徑，而采用所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。大數(shù)據(jù)的4V特點(diǎn):Volume(大量)、Velocity(高速)、Variety(多樣)、Value(價(jià)值)。大數(shù)據(jù)的基本特征

數(shù)據(jù)體量巨大。百度資料表明，其新首頁導(dǎo)航每天需要提供的數(shù)據(jù)超過1.5PB（1PB=1024TB），這些數(shù)據(jù)如果打印出來將超過5千億張A4紙。有資料證實(shí)，到目前為止，人類生產(chǎn)的所有印刷材料的數(shù)據(jù)量僅為200PB。數(shù)據(jù)類型多樣?，F(xiàn)在的數(shù)據(jù)類型不僅是文本形式，更多的是圖片、視頻、音頻、地理位置信息等多類型的數(shù)據(jù)，個(gè)性化數(shù)據(jù)占絕對多數(shù)。處理速度快。數(shù)據(jù)處理遵循“1秒定律”，可從各種類型的數(shù)據(jù)中快速獲得高價(jià)值的信息。價(jià)值密度低。以視頻為例，一小時(shí)的視頻，在不間斷的監(jiān)控過程中，可能有用的數(shù)據(jù)僅僅只有一兩秒。大數(shù)據(jù)的作用對大數(shù)據(jù)的處理分析正成為新一代信息技術(shù)融合應(yīng)用的結(jié)點(diǎn)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、社交網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字家庭、電子商務(wù)等是新一代信息技術(shù)的應(yīng)用形態(tài)，這些應(yīng)用不斷產(chǎn)生大數(shù)據(jù)。云計(jì)算為這些海量、多樣化的大數(shù)據(jù)提供存儲和運(yùn)算平臺。通過對不同來源數(shù)據(jù)的管理、處理、分析與優(yōu)化，將結(jié)果反饋到上述應(yīng)用中，將創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。大數(shù)據(jù)是信息產(chǎn)業(yè)持續(xù)高速增長的新引擎。面向大數(shù)據(jù)市場的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新服務(wù)、新業(yè)態(tài)會(huì)不斷涌現(xiàn)。硬件與集成設(shè)備領(lǐng)域，軟件與服務(wù)領(lǐng)域。大數(shù)據(jù)利用將成為提高核心競爭力的關(guān)鍵因素。各行各業(yè)的決策正在從“業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)變“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”。對大數(shù)據(jù)的分析可以使零售商實(shí)時(shí)掌握市場動(dòng)態(tài)并迅速做出應(yīng)對；可以為商家制定更加精準(zhǔn)有效的營銷策略提供決策支持；可以幫助企業(yè)為消費(fèi)者提供更加及時(shí)和個(gè)性化的服務(wù)；在醫(yī)療領(lǐng)域，可提高診斷準(zhǔn)確性和藥物有效性；在公共事業(yè)領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)也開始發(fā)揮促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定等方面的重要作用。大數(shù)據(jù)時(shí)代科學(xué)研究的方法手段將發(fā)生重大改變。例如，抽樣調(diào)查是社會(huì)科學(xué)的基本研究方法。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，可通過實(shí)時(shí)監(jiān)測、跟蹤研究對象在互聯(lián)網(wǎng)上產(chǎn)生的海量行為數(shù)據(jù)，進(jìn)行挖掘分析，揭示出規(guī)律性的東西，提出研究結(jié)論和對策?？萍紟Ыo我們方便工業(yè)4.0工業(yè)革命工業(yè)1.0：機(jī)械化，以蒸汽機(jī)為標(biāo)志，用蒸汽動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)器取代人力，從此手工業(yè)從農(nóng)業(yè)分離出來，正式進(jìn)化為工業(yè)。工業(yè)2.0：電氣化，以電力的廣泛應(yīng)用為標(biāo)志，用電力驅(qū)動(dòng)機(jī)器取代蒸汽動(dòng)力，從此零部件生產(chǎn)與產(chǎn)品裝配實(shí)現(xiàn)分工，工業(yè)進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)代。工業(yè)3.0：自動(dòng)化，以PLC（可編程邏輯控制器）和PC的應(yīng)用為標(biāo)志，從此機(jī)器不但接管了人的大部分體力勞動(dòng)，同時(shí)也接管了一部分腦力勞動(dòng)，工業(yè)生產(chǎn)能力也自此超越了人類的消費(fèi)能力，人類進(jìn)入了產(chǎn)能過剩時(shí)代。工業(yè)4.0：智能化，依靠高級的軟件和能夠通信的機(jī)器設(shè)備，將使工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)一步優(yōu)化。德國的經(jīng)濟(jì)思想在遙遠(yuǎn)的中國獲得共鳴。2013年的漢諾威工業(yè)展上，德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部提出了一個(gè)著名概念——“工業(yè)4.0”。因?yàn)槠鹾狭酥袊鴮?qiáng)大制造業(yè)的期許，這個(gè)概念在中國掀起的漣漪甚至遠(yuǎn)超德國。4.0時(shí)代的工業(yè)將充分順應(yīng)工業(yè)界出現(xiàn)的新趨勢——互聯(lián)、數(shù)據(jù)化、集成、創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型，大量代表自動(dòng)化和智能化的新技術(shù)將被整合到傳統(tǒng)制造業(yè)中。2015年，這個(gè)概念的重要性至少在兩個(gè)渠道獲得了放大：中德國家元首就工業(yè)4.0達(dá)成的合作開始落實(shí)，《中國制造2025規(guī)劃》開始實(shí)施。為了更深刻地理解這個(gè)詞匯，中國在2015年組織了上萬場研討會(huì)以探究其內(nèi)涵和路徑，工業(yè)4.0引起廣泛關(guān)注。大國重器，夢之所向。十年之后，也許我們將看到一個(gè)完全不同的中國制造業(yè)?？焖佟⑿∨?、定制化的生產(chǎn)百事可樂的生產(chǎn)車間里，生產(chǎn)線上連續(xù)過來了三個(gè)瓶子，每個(gè)瓶子都自帶一個(gè)二維碼，里面記錄著這是為張三、李四和王二麻子定制的可樂。

第一個(gè)瓶子走到灌裝處時(shí)，通過二維碼的無線通訊告訴中控室的控制器，說張三喜歡甜一點(diǎn)的，多放糖，然后控制器就告訴灌裝機(jī)器手，“加二斤白糖！”（張三真倒霉……）。

第二個(gè)瓶子過來，說李四是糖尿病，不要糖，控制器就告訴機(jī)器手，“這貨不要糖！”

第三個(gè)瓶子過來，說王二麻子要的是芬達(dá)，控制就告訴灌可樂的機(jī)械手“你歇會(huì)”，再告訴灌芬達(dá)的機(jī)械手，“你上！”

看到了，多品種、小批量、定制生產(chǎn)，每一灌可樂從你在網(wǎng)上下單的那一刻起，他就是為你定制的，他所有的特性，都是符合你的喜好的。

三大主題一是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)；二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。該計(jì)劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與，力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產(chǎn)技術(shù)的使用者和受益者，同時(shí)也成為先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)造者和供應(yīng)者；三是“智能物流”，主要通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、物流網(wǎng)，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供應(yīng)方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務(wù)匹配，得到物流支持。工業(yè)4.0的關(guān)鍵是智能工廠。智能工廠是一種高能效的工廠，它基于高科技的、適應(yīng)性強(qiáng)的、符合人體工程學(xué)的生產(chǎn)線。智能工廠的目標(biāo)是整合客戶和業(yè)務(wù)合作伙伴，同時(shí)也能夠制造和組裝定制產(chǎn)品。未來的智能工廠將很可能在生產(chǎn)效率和安全性方面具有更大的自主決策能力。工業(yè)4.0更多的是依靠機(jī)器進(jìn)行工作并解釋數(shù)據(jù)，而不是依靠人類的智慧。當(dāng)然，人的因素仍然制造工藝是核心，但人更多地是起到控制、編程和維護(hù)的作用，而不是在車間進(jìn)行作業(yè)。位于德國安貝格（Amberg）的西門子電子工廠（Siemens

Electronic

Works）是新一代智能工廠的一個(gè)很好例子。這個(gè)高科技電子工廠面積為10.8萬平方英尺，其內(nèi)部是一組智能機(jī)器，它們能夠協(xié)調(diào)從生產(chǎn)線到產(chǎn)品配送等一切要素。西門子電子工廠擁有超過16億個(gè)機(jī)器組件，其產(chǎn)品種類多達(dá)950種。這意味著該工廠的生產(chǎn)系統(tǒng)所處理的數(shù)據(jù)真正是海量的。盡管如此，Gartner在2010年進(jìn)行的一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)研究發(fā)現(xiàn)，西門子電子工廠的可靠率超過99％，每百萬件產(chǎn)品中只有15件缺陷產(chǎn)品。在工業(yè)4.0時(shí)代，機(jī)器設(shè)備具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力，它們提供的信息、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)分析能夠使生產(chǎn)變得更精益、更節(jié)能。如果你在食品制造行業(yè)工作，你可能知道現(xiàn)在的許多生產(chǎn)線的能效低于60％，這意味著它們還有相當(dāng)大的提升空間。節(jié)約水電對現(xiàn)代工廠管理來說也是一個(gè)重要因素，智能工廠能夠幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)環(huán)保目標(biāo)。關(guān)鍵點(diǎn)工業(yè)4.0有一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，就是“原材料(物質(zhì))”=“信息”。具體來講，就是工廠內(nèi)采購來的原材料，被“貼上”一個(gè)標(biāo)簽：這是給A客戶生產(chǎn)的XX產(chǎn)品，XX項(xiàng)工藝中的原材料。準(zhǔn)確來說，是智能工廠中使用了含有信息的“原材料”，實(shí)現(xiàn)了“原材料(物質(zhì))”=“信息”，制造業(yè)終將成為信息產(chǎn)業(yè)的一部分，所以工業(yè)4.0將成為最后一次工業(yè)革命。

1.實(shí)現(xiàn)客戶定制化的需求；2.可以以最優(yōu)的成本提供服務(wù)；3.更靈活地面對市場不斷變化的需求。智能產(chǎn)品會(huì)不斷地采集用戶的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，并上傳給廠商，這個(gè)就使一種新的商業(yè)模式成為可能，向服務(wù)收費(fèi)。比如西門子生產(chǎn)一臺高鐵的牽引電機(jī)，以往就是直接賣一臺電機(jī)而已，現(xiàn)在這臺電機(jī)在運(yùn)行過程中，會(huì)不斷的把數(shù)據(jù)傳回給西門子的工廠，這樣西門子就知道你的電機(jī)現(xiàn)在的運(yùn)行狀況，以及什么時(shí)候需要檢修了。高鐵廠商以往是怎么做的？一刀切，定一個(gè)時(shí)間，到時(shí)間了不管該不該修都去修一下，更我們汽車保養(yǎng)沒什么差別?，F(xiàn)在西門子可以告訴你什么時(shí)候需要修什么時(shí)候需要養(yǎng)護(hù)。智能產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)后，每一輛汽車都會(huì)不斷地采集周邊的數(shù)據(jù)，來決定自己的行駛路線，整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)會(huì)完全服務(wù)化，任何人都不需要再買車，有一天也許自己開車會(huì)成為嚴(yán)重的違法行為，因?yàn)樵O(shè)備是智能的，而人確是不可控的。工廠里的設(shè)備現(xiàn)在也是智能的了，他們也在不斷地采集自己的數(shù)據(jù)上傳到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上，此時(shí)我們就可以看到，哪些工廠的哪些生產(chǎn)線正在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，哪些是有空閑的。那么這些存在空閑的工廠，就可以出賣自己的生產(chǎn)能力，為其他需要的人去進(jìn)行生產(chǎn)。一個(gè)生產(chǎn)手表的廠商，這個(gè)表每天貼著你的身體，采集你身體的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對于手表廠商也許沒啥用，但是對于保險(xiǎn)公司就是個(gè)金庫，這個(gè)時(shí)候，手表廠商搖身一變，就能成為最好的保險(xiǎn)公司。第四次工業(yè)革命延續(xù)時(shí)間大概為30到40年，所以說工業(yè)4.0、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)對中國工業(yè)的顛覆、再造和融合，才剛剛開始。第四次工業(yè)革命的本質(zhì)是主導(dǎo)這個(gè)世界未來的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之爭，是由德國和美國按照自己的邏輯路徑、表述方法來進(jìn)行推進(jìn)。美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和德國工業(yè)4.0，實(shí)施路徑和邏輯相反，但是目標(biāo)一致。美國是以GE公司、IBM這些公司為支持，側(cè)重于從軟件出發(fā)打通硬件；德國是以西門子、庫卡、SAP這些公司為主導(dǎo)，希望可以從硬件打通到軟件。無論從軟到硬，還是從硬到軟，兩者的目標(biāo)是一致的，就是實(shí)現(xiàn)智能制造，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)的融合。中國為什么選擇德國標(biāo)準(zhǔn)？

德國路徑比美國路徑更容易實(shí)現(xiàn)；美國的工業(yè)空心化嚴(yán)重。IT公司出現(xiàn)工業(yè)4.0挑戰(zhàn)大，缺少基礎(chǔ)設(shè)施的落地，德國工業(yè)技術(shù)雄厚，是生產(chǎn)制造基地，生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商加IT業(yè)務(wù)解決方案提供商。在第四次工業(yè)革命的戰(zhàn)略選擇上，中國政府的策略是，緊盯新一輪產(chǎn)業(yè)