中国工程院院士刘韵洁云计算物联网与下一代数字城市.docx
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中国工程院院士刘韵洁云计算物联网与下一代数字城市
中国工程院院士刘韵洁:
云计算、物联网与下一代数字城市
来源:
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摘要:
近期举行的“第五届中国电子政务高峰论坛”上中国工程院院士、中国联通科技委主任刘韵洁院士为做了《云计算、物联网与下一代数字城市建设》的主题演讲。
关键词:
数字城市物联网云计算
2011年6月25日,以“下一代数字城市建设”为主题的“第五届中国电子政务高峰论坛”在北京大学英杰交流中心隆重举行。
各专家学者围绕下一代数字城市建设、数字城市建设中的信息资源整合问题、云计算、物联网对下一代数字城市建设的影响以及云计算模式下数字城市建设中的IT外包服务等议题展开了热烈的讨论。
会上中国工程院院士、中国联通科技委主任刘韵洁院士为我们做了《云计算、物联网与下一代数字城市建设》的主题演讲,以下为现场演讲实录:
中国工程院院士、中国联通科技委主任刘韵洁
非常高兴有机会跟大家做交流,我今天讲的题目是“数字城市与物联网”。
数字城市有一个非常巨大的发展空间,2008年是人类历史上有标志性的一年,在这一年城市人口第一次超过农村人口,预计到2050年城市人口将达到70%。
联合国去年统计报告显示,全球50万人口以上的城市,中国就占了四分之一。
从1980-2010年这30年的改革开放当中,中国50万人以上的城市增加了185个,预计到2025年,中国还将有100多个城市超过50万人口。
对于数字城市,全球都给予很大关注,澳大利亚的媒体在2007年对全球数字城市做了统计,排在前面的有首尔、新加坡、东京、香港等等,北京排在第九名。
大家都知道韩国松岛新城的数字城市在全球比较有名,之所以大家觉得它做的比较好,就是它计划在2014年的时候要把所有的社区、医院、公司、企业和政府机构实现全方位信息共享,而且就是一把钥匙解决一切,所有问题能够得到解决。
数字城市的概念实际上是从数字地球这个概念引发出来的,数字城市的概念就是将各种数字信息和数字资源加以充分整合和综合利用,这个概念也是在不断演进之中。
物联网使数字城市有了更丰富的内涵,我的理解就是智能城市,就是要加上更多的智能设备。
智能成为是数字城市发展的高级阶段,如果说数字城市对应的是信息社会,对应的是计算机的处理,智能城市对应的就是网络社会,对应的是智能设备。
所以,智能城市更强调信息全面感知,以及城市生活的智能处理。
刚才讲物联网使数字城市演变成智能城市,物联网的概念大家都听说过很多,我是从通讯的角度来看待物联网,实际上物联网不是单独的一个网络,它是先有了互联网、电信网、广电网,它的网络触角进一步的从电脑、从手机延伸到物理空间,感知物理网洛的信息,然后传输到后台进行处理,这就是物联网从通俗角度的理解。
但是大家知道物联网有三个层次结构,第一个是网络层,网络层延伸到物理空间,通过传感器、RFID等等,另外就是应用层,他实际上是提升认知世界和处理能力。
为什么物理世界信息引起大家关注,因为物理世界信息可以拓展很多新的知识。
尤其是这次金融危机,尽管信息非常发达,但是大家没有预先感知,使大家意识到下一步危机是什么?
是金融危机,还是环境?
还是能源?
大家有没有可能在这些新的危机出来之前有所感知?
所以物联网的技术引起大家的重视,这也是一个原因。
从美国来讲,从奥巴马政府把以传感器网络为核心的智慧地球作为21世纪重新获得竞争优势的最重要关键部分,欧盟在2009年也制订了关于物联网方面的发展计划,日本和韩国也都有这方面计划。
我们国家温总理和胡总书记在两院院士大会上也第一次提出了要构建智能的基础设施,我认为智能基础设施就和智能城市的战略是相吻合的,而且智能城市应该说是物联网发展的一个非常重要的领域。
下面我谈一下物联网在智能城市当中的应用。
首先是智能交通方面,大家知道智能交通是很热的问题,智能交通解决什么问题?
我个人看法是首先有两个问题必须在智能城市当中重点加以解决。
第一,就是城市交通的事故非常严重,每年因为交通事故死亡人数达到70万人,致残的超过1700万人,中国2009年的时候死亡接近7万人。
另外一个智能交通要解决的问题,就是交通拥塞现象非常严重,洛杉矶每年汽车找车位浪费的汽油可以供一辆汽车绕地球38圈。
美国每年因为交通堵塞造成的损失高达780亿美元。
北京去年9月17号有143条主要道路发生拥堵,完全瘫痪。
现在我们国家凡是比较发达的城市,都面临严重的交通堵塞问题。
现在的交通都是从红绿灯和地面监测入手,将来是转移到每一辆汽车的跟踪,每一辆汽车的运行状态,进行智能交通的处理。
欧盟在2009年投入三亿欧元专门在智能汽车方面开发,而且车联网这个概念引起各个国家,不仅是企业在重视,高级刊物、顶级学术会议都在研究车联网问题。
像美国通用汽车公司电动车联网概念正在计划推出,大家也可以看到去年10月份Google推出一个智能汽车,在美国行驶22万公里,通过一个激光探测器可以感知到限速是80公里还是100公里,而且英特尔也在进行智能汽车的开发。
大家奇怪为什么IT行业搞汽车?
现在高档的汽车50%以上的成本是电子成本,是IT成本,所以电子行业搞智能汽车不是奇怪的事情。
我们国家在十二五智能交通当中也有比较宏伟的规划,在高速公路、国干、水路等各个方面有规划。
而且大家听说了重大专项也把车联网这个概念计划列入进来,也在申报当中。
预计2020年中国可实现可控车辆规模是2亿辆。
汽车增长速度大家都知道,我们不讲了,去年我们国家突破1800万辆。
现在给大家报告的情况是什么呢?
我们国家这些大的汽车厂现在生产的汽车都加上一个通讯模块,现在3G都很普及,覆盖的都很好,所以每辆车出来以后都和无线3G网络连接在一起,每一辆车就是一个移动的物联网终端。
现在仅仅是厂家跟他们进行信息统计沟通,比如跟汽车传感器网络,每个汽车都有很多传感器,有的有200个传感器,现在一个汽车就是一个传感器网络,每一个部件出现什么问题,他可以通过这个网络时时和设备生产厂家进行沟通。
但是,现在更重要的一个应用领域就是交通信息,如果每辆车行使的路线跟交通信息连接起来,在后台智能出来,比如和云计算处理结合起来,这样的话交通拥塞情况会有很大改善。
所以,现在很多部门在关注这个领域。
另外,智能城市另外一个组成部分就是智能电网,现在全球在关注智能电网,为什么?
我们看美国一个案例,美国统计每年因为电力故障造成损失达到一千多亿美元,像纽约用户交的电费当中23%是因为电路阻塞的成本,所以国外很多大公司都在研究智能电网。
大家说早就有智能电网这个概念,和物联网有什么关系?
智能电网是物联网典型的应用案例,什么是智能电网?
智能电网就是传统的电网和信息网有机融合,这个融合点是什么?
就是有感知的设备,测量的设备,就是对传统电网的设备、部件,每一个环节、每一个部分都进行时时感知,通过信息网在后台进行控制和处理,这就是智能电网的本质。
美国也是非常关注这个领域,2009年拨了34亿美元开发这些东西,而且美国2009年5月商务部和能源部联合宣布美国智能电网建设第一批标准,2009年6月份公布了智能电网信息互操作导则,想作为全球标准。
而且GE、Google等公司都在开发相应技术,叫做公用事业智能网络接入端口,使得任何设备都能方便的加入智能电网。
我们国家也在进行智能电网的规划,从发电、输电、变电、用电、调度等环节进行工作。
第三个领域就是在智能医疗方面,从图书、从保健品就可以看出,这个领域是发展非常快的一个领域,中国便携式电子市场规模每年都是20%、30%的规模在递增。
美国财富杂志将家用医疗器械行业列为未来十年增长最快的行业,而且中国家庭也是非常值得重视开发和关注的领域。
奥巴马政府在这个领域对健康信息高速公路、电子健康档案等方面投入200多亿美元,现在因为手写档案,他们每年浪费很大,有很多医疗事故,当然中国的差距更大。
我们国家也在关注这个领域,胡总书记说这是关注民生的重大问题,而且我们国家要全面实施国民健康工程。
应该说在这个领域当中,我们和国际差距还是比较大,比如我们在心血管疾病方面,中国每年死于心血管病的100多万人,国外权威机构,包括北美,都认为这个治疗时间如果每耽误一小时,死亡率增加20%,国外统计就是90分钟以内如果抢救,还没有生命危险。
但是,我们国家2008年在北京市统计是要138分钟才能得到抢救,技术手段方面比较差。
有些统计是在路途中进行抢救,可以使28.5%的人得到救助。
还有在生活当中提高老百姓医疗保健的一些手段、一些措施,而且这些手段将来对每个人编入病例当中,如果联起网来,对每个人健康是有很大帮助。
当然,我们国家也有的做的比较好,有一个企业就是重庆的企业,他研发出一个智能胶囊,因为大家知道做胃镜有交叉感染问题、有痛苦的问题,所以发明一个智能胶囊,有传感设备,就是吃下去,大便出来,从口腔到整个肠道,都可以拍下,医院就可以诊断出现什么问题。
甚至国外一些智能药片都有传感器。
当然,大家说可能很贵,实际上它的成本只有几便士,完全可以商业化。
还有一个很重大的领域就是糖尿病, 国家糖尿名人口接近一亿,但是糖尿病困惑的问题就是胰岛素分泌量要时时测量,才能适量的注册胰岛素,但是这个时时的感知没有解决。
现在像英特尔、高通这些公司都在研究这种芯片,如果这种研究一旦有所突破,这是一个多大的领域?
当然,这里面的电子医疗档案,包括各个环节信息综合起来,这也是一个非常艰巨的任务。
当然,物联网在医疗领域当中的应用,各个环节都有大量的前景。
未来医疗就是向个性化、移动化方向发展,在这方面我们国内的企业,像华为公司,包括国外企业都非常关注未来医疗向个性化、移动化发展,为什么?
就是要让老百姓把私人医生带回家,因为现在老百姓一般没有经济能力去聘用私人医生,但是可以通过高科技,通过一些技术手段,而且大家都非常看好将来在手机上就是一个健康监测的信息和保健手段。
还有一方面就是智能家居,这个也是智能城市目前重要的领域,这个概念尽管提出了几十年,而且大家预测的很好,但是现在没有像预期发展的那么好,当中的原因我不讲了。
但是,现在有一个什么变化呢?
美国去年做了一个统计,因为智能家居会改变人的生活习惯,虽然是这样,但是仍然有79%的人愿意接受智能家居,智能家居更低碳、给大家提供更舒适的服务。
当然,所有家电都应该是低耗的、方便的、舒适的功能,加上一些传感功能。
以后你的空调、你的冰箱、你的洗衣机坏了以后,你还不知道呢,厂家就会给你维修,告诉你有什么问题,现在像海尔公司等等都在做这个工作。
当然,智能建筑也是智能城市很大的一个领域,2007年在迪拜的年会上提出了智能建筑的概念,就是想从节能、环保、安全、舒适角度来谈。
现在有关资料统计写字楼和酒店的能耗,照明和空调能耗占86%和73%,如果把这个工作做好,对于节能空间是很大的。
当然,我们这个论坛是电子政务论坛,全球电子政务方面也是非常关注的一个领域。
我们国家也很重视,也花了很多钱在做,但是我们评估一下,我们应用的怎么样?
我们还有什么差距?
我现在给大家提供一个数字,欧盟去年5月15号又提出一个欧洲数字计划,就检查了欧盟的电子政务,他们电子政务使用率是72%,他们觉得这个使用率太低了。
我们国家是多少?
我不好说这个数字,我觉得大大低于这个数字,所以我们要不要反省怎么来提高我们电子政务的使用率?
这些问题归结点在哪里?
我认为最重要的就是因为部门信息孤岛,没有形成一个公共的可以共享的服务,没有连接在一起。
这个是跟韩国智能城市很大的本质差别。
在环境生态监测方面非常艰巨,比如水质监测,我这里有一部分数据,每年我们因为水污染造成对老百姓的伤害都是非常严重的,最多20万人受到伤害,还有的是四千多人同时到医院就医。
所以,目前我们的智能城市连这些最基本的东西都没有解决好。
这是泥石流的监测,是印度孟买进行了泥石流监测实验。
这是我们国家舟曲泥石流的现状,我们国家到2009年,据权威部门统计,我们还有1.6万个特大型和大型泥石流隐患点,威胁着700万人生命安全,有些是小家小户,可以搬迁,有些是县城以上的城市。
这个泥石流产生了以后,我们有什么要反省的?
我不敢说印度孟买的研究都能解决问题,但是人类要想战胜自然灾害,怎么利用现在的技术和未来的技术来讨论这些问题是至关重要的。
这是吉林永吉的洪水,我跟一些专家做了交流,我说吉林永吉这种洪水,肯定今后五年、十年还会发生,也可能是在别的地方。
但是,这些东西能不能预报?
有没有预报的可能?
气象部门专家说三天以内气象预报准确率是90%以上,不会有大的差别,一个礼拜都可以预测。
那这么大的雨量下到这个地区,地面地理信息、地貌信息也是有数据的,这样大的雨量会冲击那些县城、冲击那些村庄,我们这些信息完全可以模拟出来,完全可以做出预计,这个预计错了也没有什么大的损失,起码人可以得到安全保障。
但是这些工作没有人去做,困难点在什么地方?
又是信息隔离,气象部门不了解地方信息,地方部门不了解气象信息。
我们一年当中全国三次默哀,当然我觉得默哀是必要的,但是通过这样一些事故,我们要不要亡羊补牢?
现在我们不知道怎么补牢,没有人补牢,这是值得我们注意的一个问题。
再举一个例子,大家说地震不可预测,美国一个大学教授就通过实验测试,大家都知道岩石是不导电的,他发现这个概念在一定条件下是不成立的,就是在一定压力下,岩石是可以导电的,而且电荷量很大。
所以,地震以前产生很大压力,就产生很大电离层的改变,所以大家看到一些自然现象,看到一些光的异常,很可能都和电磁场的变化有关系。
而且他们在加州、在南美、在台湾这些地方布了很多传感器进行监测,想预测地震的发生。
我也不敢断定他这个实验会成功,但是我钦佩他们敢于面对这些挑战,不屈服的尝试、去探索、去研究,这些精神需要我们中国科技界关注。
我还讲一个例子,左上角这个是南京煤气爆炸的案例,南京省委省政府厅局级干部业务学习的时候让我去讲,我说我做这个报告的时候愤愤不平,因为你把农民工拘留起来了,我说你应该审查国土资源部的局长、领导,南京这么发达的沿海城市,你地下的煤气管道肯定有很多,哪些地方要施工,哪些地方要挖三米还是两米,你应该事先有警示,可是他说他们真没有掌握地下管道信息。
这个管道爆炸以后,说三米以外还有一个管道,结果没有挖到一米,另外管道就出来了。
我为什么讲这个事情?
数字城市、智能城市,尽管非常美好,但是这样一些基础的东西如果没有的话,你的数字城市也好、智能城市也好,都是空中楼阁,我相信这种信息也可能有的部门没有,有可能有的部门已经有了,又是一个信息共享问题。
有了这样的共享平台,加上各个方面的努力,我想智能城市才会有希望。
最后,既然让我讲讲有关物联网的技术,我就大概简单给大家汇报一下。
因为物联网的一些核心技术有感知层技术,有网络层技术,有智能处理的技术,包括云计算技术,还有一些公共技术,包括一些架构和标准。
这里面有RFDI、环境感知等等东西。
关于网络方面,有现有无线网络、宽带网络、还有未来网络技术,包括智能计算的技术。
云计算的概念大家都知道,但是大家对于云计算可能有些不同看法,我对云计算是比较看好的,为什么?
因为现在我们的IT行业的利用率,有人说是10%,有人说是15%,我们每个人的笔记本电脑利用率是多少?
最多是八个小时,而且几年就会更新。
而服务器利用率也同样如此。
我认为这是我们IT行业本身的资源都在大量浪费能耗,如果通过云计算的模式,可以从10%提高到70%-80%,从这样一个角度来讲,它必定会有生命力,必定值得大家重视。
当然还有安全、隐私等方面的问题。
最后,我谈一点个人观点。
我们国家的智能城市应该从国家层面和城市层面首先做一些评估,然后进行规划,而且进行顶层设计。
如果我们连最基本的一些东西都没有做好,你就去盖高楼,那就是很危险的。
另外,必须要有一个整体规划,我们每个部门都在搞,交通部门搞交通的,电网搞电网的,建筑的搞建筑的。
另外,就是要规范统一、统一标准,只有这样才能形成产业,如果不统一标准,不形成规范,这个产业不能做大。
另外,就是各个部门信息共享问题。
当然,智能处理、信息挖掘也是非常重要的,也是智能本身的载体和体现。
最后,我谈一个观点,我们一谈到物联网,大家过多的看到有多大的产业规模,好象是一个富金矿一样。
实际上我觉得重视产业是必要的,但是我认为更重要是通过你对人类面对的一些挑战和国民经济发展面临的挑战,通过技术创新能使这些问题得到解决,得到克服,在这个过程当中就是我们物联网发展的机遇,而且在这个方面的一些探索和研究工作,尽管是有风险,但是这里面的机会也更大。
我的汇报就到这里,谢谢大家!
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