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5G、區(qū)塊鏈與智慧計量

發布時間:2019-11-08 作者(zhě): 來源: 瀏覽:4276

一、Gartner技術成熟曲線(xiàn)

Gartner公司(中文名稱:高德納(nà)谘詢公司)是全球最具權(quán)威的IT研究(jiū)與顧(gù)問谘詢公司,成立於1979年,總部設在(zài)美國康涅狄克州斯坦福,研究範(fàn)圍(wéi)覆蓋全部IT產業,在各(gè)IT產業的研(yán)究、發展、評估、應用、市場等領域,為客戶(hù)提供客觀、公正的論證報告(gào)及市場調研報告,協助客戶進行市場分析、技術選擇、項目論證、投資決策。Gartner公司自(zì)1995年起每年都針對各(gè)種技術和應用創(chuàng)建 90 多張技術成熟度(dù)曲線(Hype曲線),用來幫助客戶跟(gēn)蹤技術的成熟度和未來潛力。

Gartner公司把一個(gè)新(xīn)技術從(cóng)出現到最後得到應(yīng)用的全過程分為五個階段。科技誕生的促動期 (Technology Trigger):在(zài)此階段,隨著媒(méi)體大肆的過度報道,非理性的渲染,產品的知名度無(wú)所不在,然而隨著這個科技的(de)缺點、問題、限製(zhì)出現(xiàn),失敗的案例大於成功的案(àn)例。過高期望的峰值(Peak of Inflated Expectations):早期公(gōng)眾的(de)過分關注演繹出了(le)一係列成功的故事,同時也有眾多失敗的例子。對於失敗,有些公司采取了補救措施,而大部分(fèn)卻無動於衷。泡沫化(huà)的穀底期 (Trough of Disillusionment):在曆經前(qián)麵階段所存活的科技經過多方紮實有重點的試驗,成(chéng)功存活的經營模式逐漸(jiàn)成長。穩步爬升的光明(míng)期 (Slope of Enlightenment):在此階段,有一新科技的誕生,在市麵上受(shòu)到主要媒體與業界高度的注意(yì)。實質生產的高峰期 (Plateau of Productivity):在此階段,新科技產生的利益與潛力被市(shì)場實際接(jiē)受,實質支援此經營模(mó)式的工具、方法論經過數(shù)代的演進,進(jìn)入成熟的階段。


按照Hype曲線,我們天天(tiān)掛在嘴(zuǐ)上的技(jì)術(shù),比如5G、自動(dòng)駕駛、人工智能等,一般是處於技術(shù)周期的第二階段(爬坡);我們以前經常聽到的很(hěn)多技(jì)術,比如3D打(dǎ)印、VR、大(dà)數據、區塊鏈等,這兩(liǎng)年好像沒有怎(zěn)麽聽到了,這些技術(shù)已(yǐ)進入Hype曲線的第三個階段(低穀);隨著這些技術(shù)的成熟,他們將進入最關鍵的第四階段(發展),各方(fāng)麵的應(yīng)用已經相對成熟(shú);最後這些(xiē)技術將進(jìn)入第(dì)五階段,這些技術已開始盈利。


2018 年,Gartner公司(sī)預測的五大技術趨勢分別為:民主化人工智能(néng)(包括通用(yòng)人工(gōng)智能、L4-L5 級(jí)自動駕駛、AI 即服務平台等技術)、數字化生態係(xì)統(包括物聯(lián)網、知識圖譜、區塊鏈(liàn)等技術)、生物黑客(包括(kuò)腦機接口、生物(wù)芯片(piàn)等技術(shù))、透明的沉浸式體驗(包括智能家居、邊緣 AI 等技術)、無處(chù)不在的基礎設施(包括5G、深度神經網絡、量子計(jì)算等技術(shù))。2018年,5G 技術仍然處在技術曲線中的“技術萌(méng)芽期”階(jiē)段。2019 年,5G 技術迅速攀升到“技術膨脹期”,成為“引(yǐn)領未(wèi)來”的新興技術。其(qí)中也有一些技術的關注(zhù)度在下降,比如:L4 級(jí)別自動駕駛,逐漸進入到“泡沫破裂低穀期”,實(shí)現時間超10年以上。

阿裏達摩院(yuàn)曾發布一(yī)份(fèn)科技趨勢報告,解讀了2019年十大科技趨勢(shì)。趨(qū)勢一:城市實時仿真成為可能,智能城市將誕生。趨勢二:語音AI在特定領(lǐng)域將會通過圖靈(líng)測試(shì)。趨勢三:AI專用芯片將挑戰GPU的絕對統治(zhì)地位。趨勢四(sì):超(chāo)大規模的圖神經網絡係統將為機器賦予常識(shí)。趨勢五:計算體係結構將被重構。趨勢六:5G網絡將催生全新的應用場景。趨勢(shì)七:數字身份將成(chéng)為第二張身份證。趨勢八:自(zì)動駕駛將(jiāng)進(jìn)入冷(lěng)靜發展期(qī)。趨勢九:區塊(kuài)鏈技術將(jiāng)回歸理性,商(shāng)業化應用會(huì)加速。趨勢十:各種數據安(ān)全保護技術(shù)將加速湧現。

二、5G技術的爆發

5G(5th Generation mobiles Networks)就是第五代移動通信係統,相比3G、4G具有無可比擬的優勢。1G 實現了基本的移動通(tōng)話;2G 實現了收發短信、語音通話和手機上網;3G 可以收發圖片、彩信;4G能看視頻、看直播、視頻聊(liáo)天等。5G 不再局限於移動互(hù)聯網,還能支持物聯網,實現(xiàn)AR、VR、自動駕駛、人工智(zhì)能等技術的(de)應用,讓我(wǒ)們真的進入到萬物互聯(IoT,Internet of Things)的時代(dài)。5G時代,網速相比4G提高1-2個數量級,不僅可以滿足IoT的使用,而且對於大多數家庭來講,不再需要拉寬帶,互聯網和移動通信網絡實現了真正的融合


NSA(Non-Standalone,非獨立組網)指(zhǐ)的是5G和4G LTE的聯(lián)合組網,其組網的(de)最大特(tè)點就是能夠充分利用現有4G設備進行5G網絡部署,使運營商(shāng)可以共用4G、5G網絡,最大程度上節省前期建設投資。SA(Standalone,獨立組網)組網基站等基礎設施都是獨立的,可以將5G網絡潛能發揮到最大,但是前期(qī)投入的資金非常大。5G方案以華(huá)為和高通為代表,華為提出的5G方案是在6000MHz,技術相對成熟,可以充分利用現有的4G資源實現大麵積覆蓋,全球多個國家已實現商用,但是帶寬窄,速(sù)度受(shòu)限。目前,華為的基帶芯片巴龍5000支(zhī)持NSA和SA兩種網(wǎng)絡,並且在2020年初就可以使用。高通的5G方案直接飆升到28千MHz(即所謂的毫米波),與目前所有的(de)無(wú)線通信頻率均不衝突,帶寬足夠(gòu)寬,但是技術複雜,傳輸距離短。高通的X50基帶芯片目前隻支持NSA,不支持SA。2018年5月,5G 編碼標準投票,華為的 Polar 碼以(yǐ)一票之差輸給高通的 LDPC 碼(這(zhè)兩種碼是 5G 的數據和控(kòng)製編(biān)碼),Polar 碼的特點是效率高,而 LDPC 的特點是穩定性高。如此一來,高通在 5G 時代可以繼續向各大手機廠商(shāng)收取專利費(fèi),按照規定國內的手機廠商每賣出一台4000元左右(yòu)的手機,如果使用了高通的 5G技術,需(xū)要向高通交130元左右的專利費。高通的商業模式是“專利綁定(dìng)芯片”和“按(àn)照整機價格收(shōu)取專利費”,實現輕資產運營,隻負(fù)責(zé)研發,不負責製(zhì)造,全麵占領知識產權、技術標準等領域實現全球通(tōng)信技術的霸權

5G是(shì)如何進行無線(xiàn)通信的呢(ne)?4G一般是每(měi)公裏建一個基站,負責方(fāng)圓一公裏範圍內的手機和基站通信。5G則是在百米範圍內建基站(5G基站平均(jun1)距離在200~300米),負責方圓(yuán)百米範圍內手機和基站的通信。手機和基站的距離縮短,有三個好處:首(shǒu)先是建築物幹擾的問題得到了很好的解決;其次是每個人能夠(gòu)分到的帶寬就可以增(zēng)加兩個數量級(jí);最(zuì)後,由於基站的(de)通信範圍從一公裏減少到百米,功率(lǜ)降低兩個數量級,基站周圍的電磁波輻射大大降低。科普(pǔ)一下,根據我國的《電磁輻射防護標準》規定了手機(jī)頻段(duàn)的輻射照射限(xiàn)值為(wéi)一天24小時任意連續6分鍾的平(píng)均功率密度為(wéi)40微瓦/平方厘米,美國的是600微瓦/平方厘米,中國的標準比美國更(gèng)嚴。實際在執(zhí)行的時候,運營商考慮到信號的疊加(jiā),工程施工控製在8微瓦/平(píng)方(fāng)厘米以內。這個標準數值是(shì)什麽概念呢?吹(chuī)風機的輻射可以達到100 微瓦(wǎ)/平方厘米;電磁爐的輻射量能達到(dào) 580 微瓦/平方厘米,家庭中常用的無線路由器,在1米範圍內產生的輻射量也有60微瓦/平方厘米以上(shàng)。中國工程院院士鄔賀銓稱,很(hěn)多人會誤認為基站有電磁輻射危險,其實5G基站和(hé)4G基站的輻射(shè)都是小於40微瓦/平方厘米,5G網絡比4G速(sù)度更(gèng)快,不是靠增強通(tōng)信基站的信號發射功率,而(ér)是(shì)靠擴容傳輸帶寬。電磁輻射強度是與距離的(de)平方成反比,發射基站越高,對人(rén)體的影響就(jiù)越小。基站的密度越大,手機(jī)接收的信號越強,手機的輻射也相(xiàng)應減少

三、區塊鏈(liàn)技術的(de)突破

區塊鏈的底層邏輯我在《區塊鏈技術在信(xìn)用、知識產權、溯源等場景中的應用與思考》一文中已有詳細(xì)描述,請關注回看。區塊鏈有公鏈(liàn)、私鏈、聯盟鏈之分,比特幣等數字加密貨(huò)幣就是典型的公鏈。公鏈是一個開放的(de)生態,它會隨著節點的加入而進行自我的演化和迭代。直到目前,除了數字加密貨幣以(yǐ)外,公鏈還沒有(yǒu)找到特別適合(hé)落地的應用場景。私鏈是有主權(quán),比如一個公司或者(zhě)組(zǔ)織的區塊鏈,就相當於一個公司或組織內部的(de)分布式(shì)賬本,訪問權限是在這個(gè)公司或組織(zhī)手(shǒu)裏。因此,私鏈(liàn)其實是反區塊鏈(liàn)的,區塊鏈的理念是以開放(fàng)體係(xì)的共識來構築信用體係,一旦私有化、中心(xīn)化,就(jiù)相當於失去了區塊鏈本身(shēn)的性質。聯盟鏈又是什麽呢?現在商業開發的區塊鏈大多數(shù)屬於聯盟鏈。比如(rú),香港金融管理局聯合12家跨國銀(yín)行(háng)進行的一個區塊鏈項(xiàng)目,叫貿易聯動(eTrade Connect),就是一個典(diǎn)型的聯盟鏈;又比如螞蟻金服推動了(le)一個聯盟鏈項目叫“商品溯源”,讓(ràng)所有的海淘商品都上鏈,一罐奶粉從奶(nǎi)牛場開始,到奶粉,到裝罐,到物流,所有環節的數據(jù)都經(jīng)過驗證,取得數字簽名(míng)以後被存儲入(rù)區(qū)塊鏈,消費者拿到這個(gè)商品手機掃一掃二維碼,就可以知(zhī)道這個商品的全生命周期。

吳軍博士提出,區塊鏈技術發展到今天,總共經(jīng)曆了三代技術的更新。第一代區塊鏈(liàn)成功的項目是比特幣。比特(tè)幣的成功,讓大家開始買幣(bì)、炒幣,也讓(ràng)很(hěn)多數(shù)學家、碼學家加入了這個(gè)行業,共同改進區塊鏈技術,讓(ràng)區塊鏈(liàn)變得更加嚴密和安全。耗(hào)時長、成本高是第一代區塊鏈技術的難題(tí)。

第二代區塊鏈成(chéng)功的項目是以太坊。以太坊首先解決了礦機爭搶比特幣的問題,而且相比(bǐ)第一代的比(bǐ)特幣,以太坊大大提(tí)高了驗證的效率,以前驗證一筆交易可(kě)能要幾個小時(shí),現在可以降到幾分鍾。以太坊還升級了比特幣的協議模式,讓數字貨幣的開(kāi)發變得更容易。今天整個虛擬貨幣市場,大概有2000到3000億美元,以太坊的貨幣,就占到了15%的市場份額。第三代區塊鏈誕生了(le)一種新的財富分(fèn)配(pèi)方式。第三代區塊鏈技術有兩個新的成果,一個是智能合約的誕生,智(zhì)能合約可(kě)以跟蹤所有跟合同有關的執行情況,可以約束各(gè)種違反合同的不法行為。第二個成果是,區塊鏈(liàn)技術誕生了一種新的融資方式和財富分配(pèi)方式,早(zǎo)期資金的募集方式,大多(duō)都是以貸款的形式實現的。後來,有了風險投資後,人們又是以股權分配的形式(shì)來融資。現在,有了虛(xū)擬貨幣,人們可(kě)以通過發幣來募集資金(jīn)。當項(xiàng)目做成後,虛擬(nǐ)貨幣也會升值,和股權分配是一個道理。

《區(qū)塊鏈革(gé)命》的作者,“數(shù)字經(jīng)濟之(zhī)父”唐塔普斯科特在極客公園舉辦的Rebuild 2018大會介紹(shào)了區塊鏈會帶來的五種商業模式。第一區塊鏈協作,用區塊鏈創造真正(zhèng)的共享經濟,唐塔普斯科特認為這種模式有可能在中國最先(xiān)應(yīng)用。第二知(zhī)識產權創造,通過區塊鏈把知識產權內容變成知識產(chǎn)權資產,知識產權創作者可以把他們的作品上傳到區塊鏈(liàn)上,當有人下載了他的(de)作品,他能直接賺(zuàn)取知識產權使用費。第三,區塊(kuài)鏈可以重新定義中間商降低交易成本。唐塔普斯(sī)科特認為,通過區塊鏈技術,可以在資(zī)產中介方麵創造新的價值。第四,區塊鏈可以為供應鏈提供服務,實時同步(bù)數據。現在有超過5000億的商(shāng)品都是通過供應(yīng)鏈來銷(xiāo)售的。第五,模擬(nǐ)真實世(shì)界,在不(bú)同的設(shè)備上完成互聯互通

關於區塊鏈的(de)共識機製(zhì),我覺得物理學家張首(shǒu)晟(shèng)教授(大家公認最有可能獲諾(nuò)獎的美國華(huá)裔科學家,可惜於2018年12月1日抑鬱自(zì)殺)的解釋很有意思,他引入(rù)了一個物理學概念叫熵增(薛(xuē)定諤在(zài)《生命是什麽》一書中的核心觀點就是:生(shēng)命以負熵為生),這個概念表達的是,物理世界總是走(zǒu)向無序,生命世(shì)界則相反,總是在走向有序,也就是把熵減少。在共識機製(zhì)上,人們意見(jiàn)分歧越大,熵就越大(dà)。達成共(gòng)識就是把熵減少,形成(chéng)有(yǒu)序狀態。區塊(kuài)鏈的算法,雖然看起來是(shì)浪費了很多能量(我們知道(dào)挖礦需要(yào)消耗(hào)巨大的(de)能量),“其實得到了(le)一種更寶貴(guì)的財富,也就是共識。”從(cóng)這個意義來(lái)說,區塊鏈的共識(shí)係統有點像生命係統(tǒng),也就是自己在走向有序,熵在減少。張首晟教(jiāo)授把區塊(kuài)鏈的時代稱為,我們的信念建築在一個數學算法上,我們相信數學“這(zhè)就能導致一個新的互聯網的革命,一個合久必分的時代就又會到來”。在(zài)區塊鏈技術中,我們都知道加密是特別重要的一個環(huán)節,比特幣中便是(shì)使用了橢圓曲線(xiàn)密碼(mǎ)技術,以太坊中也是使用的橢圓曲線DSA(DSA是基於整數有限域離(lí)散對數難題的,其(qí)安全性(xìng)與RSA相比差不多),更為(wéi)一般的(de)HTTPS中使用的TLS也是基於橢圓曲線實(shí)現的密碼交換。區塊鏈技術用到的橢圓加密方(fāng)法,又是以費馬大定(dìng)理(lǐ)為基礎的,而費馬大定理的證明(míng)又與伽(gā)瓦羅的群論息息相關,關於(yú)數學等以後有機(jī)會再(zài)細說。

隨著5G、區塊鏈技術的成熟,各種(zhǒng)應用場景的出現,我們已經快步走(zǒu)進大數據時代。大數據時代大家最關心(xīn)的是什麽呢(ne)?當然是數據的安全、穩定和可靠。我們在(zài)使用各種APP服務的時候,同意各種(zhǒng)服務協(xié)議時,其(qí)實已經讓渡了自己的私人(rén)數據和隱私。我們也許會問,這些數據的所有權(quán)屬(shǔ)於誰,法(fǎ)律規定數據屬(shǔ)於用戶,但是真正從數據(jù)獲益的卻是公司。還有就是價格歧視問題,據說你用不同的手機(蘋果或安卓(zhuó))在網上購物,甚至你在不同小區(qū)(豪宅區、平民區、城中村)在網上購(gòu)物或者訂購機票時(shí),電商公司都能通過大數據判斷出你的身份和價格敏感度,如果你是土(tǔ)豪或者對價格不敏感,那麽不(bú)好意思你要交點土豪稅。怎麽解決這些問題(tí),吳軍博士認為,區塊鏈可(kě)能是一個技術解決手段,區塊鏈可以讓用戶保(bǎo)留對個人信息的控製權。

四、5G、區塊鏈與智慧計量


先推薦一(yī)本書《量(liàng)天度地衡萬物:中國計量簡史》,關增建(jiàn)教授在序(xù)言(yán)中提到,計量事關國計民生,兼具自然科學和社會科學雙重屬性,是維持國家機器正常運轉並確保其經濟和科學技術得以持續穩定發展的基礎。對(duì)計量的重(chóng)要性(xìng),我們的祖先早有認(rèn)識,並為推進計量科技的發展和計量(liàng)管理做出(chū)過卓有成效的實(shí)踐。早在(zài)公元前4世(shì)紀,秦國(guó)的秦(qín)孝公就大力支持商鞅變法,首開以國家力量從法律層麵推行統一的度量衡製度之先河,這為秦國的強盛以(yǐ)及最(zuì)後(hòu)統一中國奠定了經濟和技術基礎。古(gǔ)代(dài)學者對計量的重要性有充分論述,孔子就曾把“謹權量”作為其治國方略之一大加(jiā)宣講。回顧古代中國,曆朝曆代,沒有不重(chóng)視計量問題的。在中國,計量史的前身是度(dù)量衡史,而度量(liàng)衡史(shǐ)的研究由來已久,比如清末吳大瀲的《權衡度量實驗(yàn)考》,據古代器物推算當時度(dù)量衡單位(wèi)量值,頗有參考價值。1937年,吳承洛在商務印書館(guǎn)出版的《中國度量衡史》一書是中國曆史上第(dì)一(yī)部度量衡史專著。關增建教授(shòu)認為,中國有高(gāo)質量的度(dù)量衡史,但(dàn)在21世紀之前卻從未有過係統的計量史。中國古代計量的內(nèi)涵遠非度量衡所能包容,應還包括時間(jiān)計量和(hé)空間計量。

計量作弊一直是市場監管的難題(tí),悠悠五千年的文明古國,卻一直管不好一杆秤,也是(shì)奇了怪。隨著現在(zài)市場升級改造(zào)的深入,智慧計量納入了(le)市場(chǎng)升(shēng)級改造的重點,通過互聯網+智能秤的方式,在一定程(chéng)度上解決了計量作弊的難題。由企業研發的智能秤(chèng)及核心數據采集係統,可以(yǐ)將市民消費過程中使用電子秤產生的數據信息實時上傳到市場監管服務平台終端,平台通過(guò)對市民消費數據的統計分析,可展示本(běn)地區每個市場的運營統計數據(jù)、每台電子秤的運行狀(zhuàng)態和(hé)消費數據;可查看海鮮市場銷量排名、海鮮種類排名及銷售趨勢,實現了對本地區消費市場的智能化監管,解(jiě)決市場監管力量(liàng)不足、監管覆蓋不全等(děng)問題。市民消費時如果發(fā)現商品出現問題,還可以自動生成紅單(dān),上傳到市場監(jiān)管部門,為市民消費保駕(jià)護航。

智(zhì)能秤的(de)技術目前已趨於(yú)成熟,市場升級改造過程中也已全麵鋪開,但是隨著5G時代的到來,區塊鏈技術的成熟,如何實現智慧計量的智慧,還有待進一步提升。智能秤說到底(dǐ)還隻是實現了秤與互聯網的連接,有一定的智能計(jì)量的(de)問道,但還達不到智(zhì)慧計量的程度。我們前麵花了大篇幅的(de)內容來說5G、區塊鏈技術(shù),就是為智慧計量的應用場(chǎng)景找到(dào)理論(lùn)基礎,據統計在萬物互聯(IoT)時代,將會有500多萬億的(de)設(shè)備接入互聯網(wǎng),4G時代的帶寬是遠遠達不到萬物(wù)互聯(IoT)需求的,因此我們要(yào)大力發展5G、6G(美國已啟(qǐ)動項目,聽說華為也已啟動),增強帶寬承載能(néng)力和上網速度。智能秤以後一定會變得越來越便攜,可以隨時通過移動(dòng)端口聯網實現數據查詢、數據(jù)上傳、實時監督,不(bú)需要再固定在每(měi)個檔口,每一個商店、超(chāo)市、市場,甚至街邊小攤(tān),都可(kě)以使用智能秤(chèng),如此一來,我(wǒ)們的各個商品(不限於農貿市場)銷售數據將更全麵、更準確,為我們準確把握國民經濟發展提供大數據支撐。

除了實現數據(jù)的實時監控,還有一個非常重(chóng)要的(de)問題就是數據的隱私和(hé)安全,現在很多數據(比如登記注冊、執法辦案、信(xìn)用監管等(děng)數據)都統一集中到中心化的後台,存在(zài)人工篡改(gǎi)的(de)風險,甚至(zhì)會造(zào)成惡劣的影(yǐng)響。區塊鏈技術(shù)可以很好地解(jiě)決數據信用和篡改問題,因此智慧計量係統非(fēi)常有必要引入區(qū)塊鏈技術(這個在技術應用和改造上已完全沒有(yǒu)問題),增強數據的可靠性和去中心化,真正管好我們幾千年以來的都沒有(yǒu)管好的這杆秤。

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