鄔賀銓：數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施引領(lǐng)新基建

　　什么是新基建?

　　從2018年12月份中央經(jīng)濟(jì)工作會議首次提出新基建，到疫情防控期間，這幾次中央會議都提到要加強(qiáng)戰(zhàn)略性網(wǎng)絡(luò)型的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，并且提出新基建要建設(shè)集約高效、經(jīng)濟(jì)適用、智能綠色、安全可靠的現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施體系。

　　國家發(fā)改委近期給了新基建一個定義：要以新發(fā)展理念為引領(lǐng)，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動，以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，面向高質(zhì)量發(fā)展的需要提供數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級、融合創(chuàng)新等服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施體系。

　　從定義來看，發(fā)改委把新基建分成三大塊：新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施、融合基礎(chǔ)設(shè)施、創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施。其中新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施又分成三方面，通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施、算力基礎(chǔ)設(shè)施，覆蓋了5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算、區(qū)塊鏈、數(shù)據(jù)中心等等。

　　新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施或者說數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，包括四個方面內(nèi)容：5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、人工智能平臺、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，分別覆蓋了數(shù)據(jù)的寬帶實時傳輸與分發(fā)、數(shù)據(jù)存儲計算與處理、數(shù)據(jù)的挖掘與分析決策，以及數(shù)據(jù)在產(chǎn)業(yè)鏈采集應(yīng)用以及線上線下的聯(lián)動。

　　新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施有很長的產(chǎn)業(yè)鏈，構(gòu)成數(shù)據(jù)從采集到?jīng)Q策以及應(yīng)用的全過程。新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施既是新基建又是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，更是新型的信息消費(fèi)市場，同時也是其它領(lǐng)域新基建的通用支撐技術(shù)，還是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的新引擎，賦能傳統(tǒng)基建領(lǐng)域提質(zhì)增效。

　　5G產(chǎn)業(yè)鏈

　　經(jīng)歷了第一代移動通信，是模擬的，一個蜂窩小區(qū)一個基站以頻率的不同來區(qū)分用戶，即頻分多址;2G是數(shù)字的;以時隙的不同來區(qū)分用戶，即時分多址;3G都是CDMA，即碼分多址，以碼道的不同區(qū)分用戶;4G把頻率、時間、碼道這三維因素都利用起來，以正交頻分多址的方式大大提升了復(fù)用效率。

　　現(xiàn)在5G來了，5G的多址方式是4G技術(shù)的演進(jìn)，當(dāng)然還會利用大規(guī)模天線和邊緣計算等技術(shù)。與前幾代一樣，5G還是維持了十年一代，峰值速率十年提高了1000倍，但是其跟前幾代不同的是，1G到4G是面向個人的，5G擴(kuò)展到面向產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智慧城市的應(yīng)用。

　　5G有三大應(yīng)用場景，增強(qiáng)移動寬帶、超可靠低時延、廣覆蓋大連接。5G跟4G比在多項性能上有1到2個數(shù)量級的提升，其無線技術(shù)的性能還是遵循無線通信的理論：首先把基站數(shù)做的更多、更密;其次把天線做的更多，把空分的使用維度再加上去，展寬可用的頻率，還有物理層的改進(jìn);再加上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得5G和4G比性能上有顯著的提升。

　　5G有一個很長的產(chǎn)業(yè)鏈，首先是芯片，首先是終端的芯片，終端又分基帶、射頻，還有基站的芯片，另外終端包括觸摸屏、攝象頭、傳感器、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、電池、天線等。其次，基站有天線、鐵塔、基站設(shè)備，基站到核心網(wǎng)有光纖傳輸系統(tǒng)。

　　5G的網(wǎng)絡(luò)上還有邊緣計算。芯片需要芯片設(shè)計工具軟件，以及支撐芯片流片的芯片代工線，終端、網(wǎng)絡(luò)、都需要有儀器儀表來進(jìn)行測試，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以后還要進(jìn)一步優(yōu)化，需要有網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化軟件，終端要有操作系統(tǒng)，我們終端上面還需要有APP，所以5G是一個很長的產(chǎn)業(yè)鏈。

　　5G變革信息產(chǎn)業(yè)

　　回顧移動通信的發(fā)展，2G開啟移動通信數(shù)字化時代，1992年有了短信，2003年有了手機(jī)QQ，2004年有了支付寶。

　　3G在2001年全球開始商用，中國是2007年，3G跟2G顯著不同的是數(shù)據(jù)傳輸能力。由于數(shù)據(jù)傳輸能力，3G出來以后陸續(xù)出現(xiàn)智能手機(jī)、移動電子商務(wù)、微博、線上線下聯(lián)動以及社交應(yīng)用，2011年才出現(xiàn)微信。這些業(yè)務(wù)在3G剛開始的時候是沒有想到的。

　　2010年，4G開始全球商用，中國是2013年，4G顯著不同是寬帶能力。4G出來以后有掃碼支付、共享經(jīng)濟(jì)、社交電商、移動智能搜索、短視頻。

　　5G在中國跟其它發(fā)達(dá)國家是同時啟動商用，5G最顯著特點(diǎn)是云端的智能融合能力。我們看到，5G將帶動4K/8K超高清視頻、虛擬現(xiàn)實、增強(qiáng)現(xiàn)實、智聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)，從歷史上看，移動通信的新業(yè)態(tài)是網(wǎng)絡(luò)能力具備后催生的，5G一定會產(chǎn)生出現(xiàn)在還想象不到的新應(yīng)用。

　　5G不僅變革了信息技術(shù)以及數(shù)字化的產(chǎn)業(yè)，對金融業(yè)也有很好的影響。2G時代有網(wǎng)上銀行，3G時代是手機(jī)銀行，4G時代是數(shù)字銀行，5G時代要催生智慧銀行，包括大數(shù)據(jù)征信、智能投顧、供應(yīng)鏈金融、生物識別支付等都會出現(xiàn)。

　　5G對經(jīng)濟(jì)增長也有很大的貢獻(xiàn)，有國外咨詢公司預(yù)計，到2035年全世界的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出會因為5G增加5%對應(yīng)著13.2萬億美元，換成GDP，2035年全球的GDP因為5G而增加7%，相當(dāng)于36000億美元，其中對于中國，中國GDP會因為5G增加11300億美元，而且5G還會創(chuàng)造新增就業(yè)崗位，對全球來講是2230萬人，對中國來講是1090萬人。

　　中國的信通院也做了一個估計，是對近期的預(yù)測，即2020年到2025年，5年期間5G可以直接帶動我國GDP增加3.3萬億元，間接帶動GDP增加8.4萬億元。最近，全球的移動通信協(xié)會有一個預(yù)測，看到疫情之后中國加快5G建設(shè)，該協(xié)會估計中國今年的5G到年底連接數(shù)會占到全球的70%，到2025年中國的5G用戶占到全國移動用戶將近一半，可見未來這幾年我國5G會有很快的發(fā)展過程。

　　數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)

　　5G是實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與分發(fā)，我們還需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的計算、存儲和處理。現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心會向云數(shù)據(jù)中心發(fā)展，首先是供電、致冷等機(jī)房設(shè)施，另外需要有各種網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)的虛擬化。數(shù)據(jù)中心更重要的是應(yīng)用，我們要開發(fā)各種各樣應(yīng)用以及數(shù)據(jù)中心的服務(wù)。

　　十九屆四中全會的《決定》指出：“要健全勞動、資本、土地、知識、技術(shù)、管理、數(shù)據(jù)等生產(chǎn)要素，由市場評價貢獻(xiàn)、按貢獻(xiàn)決定報酬的機(jī)制。”首次把數(shù)據(jù)提到生產(chǎn)要素的高度。未來數(shù)據(jù)中心在中國會有很好的發(fā)展，華為有一個預(yù)測，2025年全球所有企業(yè)都會使用云技術(shù)，使用率達(dá)到85%，而云會帶動數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，云計算里面計算存儲網(wǎng)絡(luò)是要放在數(shù)據(jù)中心里面的。

　　美國目前互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心機(jī)柜數(shù)占到全世界的40%，排在第二位是中國占8%，日本占6%，中國目前從發(fā)展程度來看，IDC的發(fā)展比美國晚五年，但實際上我們的互聯(lián)網(wǎng)用戶規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過美國，所以這決定中國的IDC規(guī)模未來是不會低于美國的，有市場預(yù)測公司預(yù)計，2020年到2025年中國IDC市場累計將超萬億元。

　　除了數(shù)據(jù)中心以外，我們要進(jìn)行大數(shù)據(jù)的分析，這需要有大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施。首先數(shù)據(jù)要放到數(shù)據(jù)倉庫里，進(jìn)行標(biāo)注、清洗、處理、篩選、分類、降維等。很重要的一點(diǎn)，數(shù)據(jù)是要進(jìn)行聚類分析、分類關(guān)系和關(guān)聯(lián)性的分析。最重要的是要利用數(shù)據(jù)庫，有幾種數(shù)據(jù)庫分別適用不同類型的數(shù)據(jù)，還要有一些數(shù)據(jù)挖掘的軟件。在硬件上也有一些新的變化，有基于磁盤的計算模式、有基于內(nèi)存的批量微批的計算模式、有基于流式的計算模式，都各有各的適用場合。

　　除了有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施，還要有算力的基礎(chǔ)設(shè)施。按照斯坦福《AI Index 2019》報告，2012年以前AI的算力需求每兩年翻一番，2012年之后3到4個月就翻一番。據(jù)另一家咨詢公司OpenAI的統(tǒng)計，從2012年到2019年隨著深度學(xué)習(xí)模型的演進(jìn)，AI所需要的計算量增加了30萬倍，為了進(jìn)行大數(shù)據(jù)挖掘和人工智能分析，就需要提升通用的計算能力。

　　但機(jī)器學(xué)習(xí)有其自身特點(diǎn)，大部分場景的計算并不要求高精度。另外，機(jī)器學(xué)習(xí)計算的計算形式在操作指令級上是有限的，并不需要那么復(fù)雜，科學(xué)計算中很多復(fù)雜的數(shù)學(xué)方程在機(jī)器學(xué)習(xí)里面不一定要用到。專用的計算能力或者說算力的定制化對機(jī)器學(xué)習(xí)會更合適。

　　深度學(xué)習(xí)的模型越來越復(fù)雜，很難在單芯片里面完成，一般都要多個芯片組合來完成，哪怕放在終端里面做也要多芯片了，這時候就要考慮分布式的計算任務(wù)本身的協(xié)同問題，怎么提高效率，實現(xiàn)密集和高效的數(shù)據(jù)傳輸交互。

　　算力基礎(chǔ)設(shè)施除了加速提升通用計算能力以外，還要發(fā)展專用的計算能力，就是說專門針對機(jī)器學(xué)習(xí)的計算能力，另外要考慮多平臺協(xié)同，這是適應(yīng)于將來多芯片的協(xié)同作業(yè)。

　　人工智能有很長的產(chǎn)業(yè)鏈，底層是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、算力基礎(chǔ)設(shè)施。人工智能有三大支柱，大數(shù)據(jù)、算力還有算法。算法可以分為計算機(jī)視覺、語音識別、自然語言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)云平臺。當(dāng)然，有一些算法是固化到AI芯片里面的，人工智能芯片也有好幾個類型。此外，作為人工智能的輸入還要有視覺的傳感器，像雷達(dá)、攝象頭等。

　　在底層硬件和通用平臺之上，我們有各種應(yīng)用領(lǐng)域，包括一般民用以及各種行業(yè)應(yīng)用，應(yīng)該說覆蓋所有的領(lǐng)域。華為預(yù)測到2025年全世界97%的大企業(yè)都會用人工智能。據(jù)MeKinsey測算，人工智能可在未來十年為全球GDP增長貢獻(xiàn)1.2個百分點(diǎn)。中國新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃預(yù)測到今年人工智能核心產(chǎn)業(yè)是1500億元，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)1萬億元，到2030年人工智能核心產(chǎn)業(yè)到1萬億元，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)到10萬億元，可見這是一個非常大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。

　　5G時代的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)底層有聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)裝備、數(shù)控車床、智能儀器儀表，在車間一級還有很多分布控制系統(tǒng)、現(xiàn)場控制系統(tǒng)以及可編程邏輯控制器，還有各種傳感器。

　　車間收集的數(shù)據(jù)通過工業(yè)防火墻連到企業(yè)的內(nèi)網(wǎng)，工廠內(nèi)有各種數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器，還有監(jiān)控數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及邊緣計算，再送到企業(yè)甚至集團(tuán)這一級。企業(yè)級有各種各樣的管理平臺軟件，還需要云計算來支撐。

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)分成三部分：一部分是底層物聯(lián)網(wǎng)，使用傳感網(wǎng)的協(xié)議;第二部分是企業(yè)的內(nèi)網(wǎng)，使用工業(yè)以太網(wǎng)或時延敏感網(wǎng)絡(luò);第三部分是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，有很多計算處理功能。企業(yè)內(nèi)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺還要連到外網(wǎng)，外網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)或軟件定義的廣域網(wǎng)。

　　我們可以看到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的各個部分，構(gòu)成了從數(shù)據(jù)采集匯聚、傳輸分發(fā)、分析處理、決策應(yīng)用的全過程，支撐了數(shù)據(jù)發(fā)揮生產(chǎn)要素的作用。

　　對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，首先是云計算架構(gòu)中的PaaS層(平臺即服務(wù))。這里有傳統(tǒng)的設(shè)備管理、資源管理、運(yùn)維管理、故障管理，還有大數(shù)據(jù)的分析系統(tǒng)，包括人工智能的算法。

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)還有SaaS層(軟件即服務(wù))，又有各種各樣的的工控軟件，包括產(chǎn)品壽命規(guī)劃、供應(yīng)鏈管理、企業(yè)資源規(guī)劃、客戶關(guān)系管理等。這些工控軟件原來也有，但在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代是不一樣的。以企業(yè)資源規(guī)劃ERP為例，原來是基于Excel表的傳統(tǒng)ERP，可以做得很精細(xì)，定義每一個工序準(zhǔn)確到幾點(diǎn)幾分，但一旦生產(chǎn)中發(fā)生一點(diǎn)小的問題，那就要停下來重新召開臨時生產(chǎn)調(diào)度會，來修改這個ERP的表。

　　到了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，我們希望把工控軟件與5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、AI、區(qū)塊鏈等結(jié)合，也就是說ERP這個Excel表，會根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈這些感知的信息自動的修改，這樣可以讓整個執(zhí)行時間縮短25%。

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的最底層是物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)包括信息采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理全過程，前端的傳感器很重要，但在整個工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的價值鏈上只占了25%，更大的產(chǎn)值規(guī)模以及重要性取決于數(shù)據(jù)處理這部分。

　　5G時代要發(fā)展到智能物聯(lián)網(wǎng)，在物聯(lián)網(wǎng)的模塊上嵌入人工智能芯片，還包括開發(fā)工具軟件和操作系統(tǒng)等，使得物聯(lián)網(wǎng)升級為智能物聯(lián)網(wǎng)。麥肯錫認(rèn)為，整個物聯(lián)網(wǎng)的價值70%在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，2025年全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將創(chuàng)造3.9到11.1萬億美元的價值，當(dāng)然主要是應(yīng)用部門獲得。

　　中國信通院對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有一個分析報告，提出我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)增加值2020年大概3.1萬億元，占GDP比重2.9%，對GDP增長的貢獻(xiàn)率超過11%。中國信通院曾對我國2018年數(shù)字經(jīng)濟(jì)有一個評估，信息技術(shù)的直接貢獻(xiàn)即數(shù)字產(chǎn)業(yè)化，對GDP貢獻(xiàn)7.1%，信息技術(shù)在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用帶來附加值對GDP貢獻(xiàn)27.7%，兩者加起來是大概占GDP的1/3，當(dāng)然這些都是在一定條件下的預(yù)測。

　　總結(jié)來看，5G帶來2035年經(jīng)濟(jì)增長13萬億美元，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)2030年經(jīng)濟(jì)增長14萬億美元，人工智能到2030年為全球經(jīng)濟(jì)活動 增加13萬億美元，大約估算，到2035年這三者會使全球的經(jīng)濟(jì)增長達(dá)到約40萬億美元，這是非常宏偉的規(guī)模。

作者：鄔賀銓