互聯網的發明消除瞭數據和信息的傳遞障礙,互聯網的大規模推廣標誌著人類跨入瞭信息社會。大眾互聯網時代實現瞭人人互聯,在經濟上主要達成瞭去除中間環節、降低成本的目的,即“節流”。
工業互聯網時代將實現人與智能物體的全麵互聯。通過對采集的工業數據的分析,獲取新的知識,獲得機器智能,工業互聯網將大大提高生産效率,提高生産力。在經濟上,工業互聯網將起到“開源”的作用。
工業互聯網的價值可體現在:提高能源的使用效率,包括油、氣、電等;提高工業係統與設備的維修和維護效率;優化並簡化運營,提高運營效率;通過數據分析産生的機器智能,改進産品的設計,改進生産的過程,提高生産效率。
工業互聯網時代將是繼工業革命之後又一個大大提高人類生産力的時代,這將是物質産品極大豐富的時代,也將是人類取得重大進步的時代。作為生活在這個偉大時代黎明的我們,應該感到幸運和自豪。
《工業互聯網:架構、技術與應用》定義瞭工業互聯網的體係架構,描述瞭工業互聯網的關鍵技術,介紹瞭目前國內外幾種比較成功的工業互聯網平颱,指齣瞭工業互聯網發展的幾大問題和應用前景。本書結閤應用實例描述瞭應用工業互聯網的關鍵技術和實施步驟。通過本書的閱讀,讀者可以全麵瞭解工業互聯網和其包括的關鍵技術。本書首先介紹瞭互聯網的發展曆史。作者將互聯網的發展分為研究互聯網、大眾互聯網、工業互聯網三個曆史階段,描述瞭這三個階段的特點,闡述瞭工業互聯網時代對人類生活方式的影響。作者提齣瞭工業互聯網的體係架構模型,通過對工業互聯網的感官係統、神經係統、大腦平颱、四肢工具的描述,詳細介紹瞭工業互聯網體係架構的幾個重要組成部分。作者分4章詳細描述瞭工業互聯網的四大關鍵技術:萬物感知技術、信息傳輸技術、平颱構造技術、數據分析技術。通過深入淺齣的敘述,使得非工程專業背景的讀者也可以瞭解工業互聯網關鍵技術的具體內容。作者介紹瞭目前國內外比較成功的幾大工業互聯網平颱的性能特點,比較瞭其各自的優劣。作者指齣瞭工業互聯網發展所存在的問題,提齣瞭實施工業互聯網的步驟,對工業互聯網發展前景進行瞭詳細討論。通過本書的閱讀,讀者可以對工業互聯網及其相關的雲計算、物聯網、大數據技術都會有一個清晰的瞭解,可以著手實施工業互聯網。本書基於對工業互聯網的研究,麵嚮希望瞭解工業互聯網的曆史與發展及其對我們生活方式的影響,希望瞭解工業互聯網關鍵技術的具體內容的讀者。本書適閤作為大中院校學生和關心經濟發展的黨政人員學習工業互聯網的輔助教材,也可以作為工程技術人員實施工業互聯網的參考書籍。
夏誌傑,
中國地質大學(武漢)學科首席教授(短期),中組部“韆人計劃”國傢特聘專傢,東南大學、雲南大學、中南民族大學、鹽城工學院兼職教授,江蘇省高檔數控機床與成套裝備製造業創新中心主任,江蘇省智能製造工業互聯網企業聯閤研發創新中心主任。夏誌傑博士長期從事機械設計、工業控製、機器人、移動互聯網、大數據分析、平颱軟件開發等領域的研究和實踐,具有機械學碩士,機器人博士學位,曾經在美國知名汽車企業和百強軟件企業工作逾20年,是國內工業互聯網與智能製造領域的知名專傢。
2.2.4 大數據分析
現在廣泛應用於大數據分析的機器學習方法從20世紀70年代開始起步,在八九十年代得到緩慢但穩步的發展。進入21世紀後,由於互聯網的齣現,使得可用的數據量劇增,機器學習方法的優勢性越來越明顯,最終完成瞭從量變到質變的飛躍。由於數據量的增加,計算機如今已經解決瞭很多需要類似人類智能纔能完成的事情。
2.3 工業互聯網的體係架構模型
IT相關技術的發展為工業互聯網的發展打下瞭良好的基礎。物聯網技術的發展提供瞭物體感知技術,使得人們獲得瞭關於各類智能物體的標識、位置、狀態和場景的大量工業數據。互聯網技術的發展使得人們可以便捷地將各類智能物體連接起來,可以將獲得的大量工業數據快速地傳遞到工業互聯網平颱上。雲計算技術的發展可以為人們提供低成本、無限製的計算能力。大數據分析技術的發展使得人們可以對海量工業數據進行快速分析,從中獲取機器智能。
人類社會的發展常常伴隨著科技的突破而呈現跳躍式的發展。重大的科技突破常常需要醞釀很長的時間。在這段時間裏,技術進步是一個緩慢的量的積纍。當這些量積纍到一定程度後,量變導緻質變,科技在短時間內獲得單點突破,然後新科技全麵迸發,人類社會也會齣現跳躍式發展。物聯網、互聯網、雲計算、大數據分析等相關技術在最近十幾年的積纍,導緻瞭工業互聯網的突破,促成瞭工業互聯網的誕生。
工業互聯網係統將所有智能物體接入互聯網,通過互聯網連接起來。運用物體感知技術,采集智能物體的標識、位置、狀態、場景數據,並通過互聯網快速傳輸到工業互聯網平颱上,利用雲計算技術提供的低成本的龐大計算能力,工業互聯網平颱上的大數據分析工具對采集到的智能物體的海量工業數據進行分析,獲取工業智能,並將其反饋到智能物體的設計、製造、使用中,達到提高工業生産率的目標,從而實現提高人類社會生産力、改善人類生活的目的。
工業互聯網係統包括四個部分:感知識彆層、網絡連接層、平颱匯聚層、數據分析層。
……
34年前的1983年,我當時還在攻讀碩士研究生,那是一個大型計算機編程需要使用打孔機,IBM個人計算機還沒有進入中國的計算機的“石器時代”。實驗室買瞭一颱當時很先進的個人計算機,裝有CP/M操作係統,沒有硬盤,運算時使用兩張 500KB的8in(1in=2.54cm)大的軟盤。作為完成國傢齒輪標準製定項目任務的一員,使用這颱微型計算機,我開發瞭一套模擬齒輪齒麵動力學的計算機程序,研究瞭各種因素對齒輪膠閤失效的影響。這是我第一次將計算機應用到工業係統中,通過運用計算機提供的計算能力來分析各種因素對齒輪係統運行的影響。當時使用的是本書描述的“確定性”思維,首先建立齒輪的動力學模型,然後研究各種因素對齒輪膠閤失效的影響,再通過實驗結果來驗證模型的準確性。
第一次與互聯網“結緣”是1988年我在美國俄亥俄州立大學攻讀博士學位時。使用Telnet協議就可以連接到幾百韆米外的Cray超級計算機,嚮它提交任務並獲得結果;使用FTP(文件傳輸協議)可從韆裏之外的服務器下載、上傳文件;使用E�瞞ail可與太平洋彼岸的教授交流工作。互聯網技術令我嘆為觀止,沉迷其中。
20世紀90年代中期,因為Win 3.0的巨大成功與互聯網瀏覽器的普及,互聯網走入瞭平民百姓的傢中,進入瞭本書所描述的“大眾互聯網”時代。互聯網技術發展的日新月異,吸引我在職業生涯中破釜沉舟,從機械行業進入瞭互聯網軟件行業,從事通信軟件的開發工作。我們開發的軟件産品為20世紀90年代美國大規模互聯網基礎設施建設,為大量同軸電纜和光縴通信網絡的建設提供設計與管理工具。盡管20世紀90年代美國互聯網的金融泡沫在2001年破滅,大批互聯網企業破産,但這段時間大量熱錢的融入為美國建設瞭完備的互聯網基礎網絡,為美國後來直至現在互聯網經濟的發展打下瞭良好的基礎。
20世紀90年代末我們開發的一款軟件産品,使用美國政府的人口普查數據,結閤第三方提供的傢庭住址及其經緯度坐標,以及通信企業擁有的用戶賬單數據,進行數據分析,研究影響用戶購買通信增值服務的因素,確定最優商業價值的新設光縴結點的位置和新建光縴綫路路由。這是我第一次將數據分析工具應用到商業中。因為這個模型過於龐大、復雜,這個工具使用瞭本書描述的大數據分析的完備性和相關性原則,試圖發現相關性因素,獲取“商業智能”,並將“商業智能”應用到商業決策中。盡管“大數據”這個詞在媒體上被廣泛宣傳是在2007年以後,但這個項目的數據分析其實符閤大數據的方法,使用瞭本書中描述的“不確定性思維”。
大數據分析為人類提供瞭解決復雜問題的方法。即使人們對許多復雜問題的機理缺乏瞭解,但通過大數據分析,找到強相關性因素,就可以解決相當多的復雜問題。人類並不是最近幾年纔突然有如此想法,正如我個人20世紀90年代末期的嘗試以及許多更早的其他人也使用過類似的方法解決瞭許多實際問題。大數據突然被人們關注是因為兩個原因:一是雲計算技術帶來的計算能力的飛速提高使得人們具有瞭對海量數據進行分析的能力;二是互聯網的普及使得係統可以記錄人們在網上的活動,從而獲得大量的數據。基於大數據分析而引起的人工智能的革命將會徹底改變人類社會的生活方式。
越來越多的智能物體將被接入互聯網,預計這個數字會從現在的80億增加到2020年的500億。這些被連接到互聯網上的大量智能物體將會産生超過目前人類擁有數據的幾個數量級的工業數據。通過對它們的分析而獲得的知識和機器智能將會使人類的工業係統乃至整個人類社會的生産和生活方式産生革命性的變化。這也將使得人類進入一個全新的發展階段——工業互聯網時代。
本書介紹瞭互聯網的曆史,提齣瞭工業互聯網的體係架構,描述瞭工業互聯網的四項主要技術:物體感知技術、數據傳輸技術、平颱構建技術和數據分析技術,討論瞭互聯網的發展和對人類的挑戰。對這個剛剛開始的工業互聯網時代提齣體係架構是一個大膽而魯莽的舉動。本書的目的在於拋磚引玉,為所有對這個新的時代感興趣的人提供一個全麵而通俗的介紹。
作為一個從20世紀80年代開始使用互聯網,90年代開始一直為互聯網的建設添磚加瓦的幸運兒,我見證瞭互聯網從隻有學術圈和教育界幾韆人使用的象牙塔裏的工具變成今天超過30億人使用,已經連接超過80億颱智能設備,成為人們生活飛速發展中不可或缺的一部分,見證瞭互聯網從“學術互聯網”到“大眾互聯網”到“工業互聯網”的演變。在這個人類進入“工業互聯網”時代的黎明的時刻,我將自己身曆其中的感悟與20多年來從事計算機軟件開發、物聯網、雲計算、通信技術、大數據分析等實踐獲得的對相關技術的瞭解呈現給讀者,期望能在人類踏入工業互聯網之路的進程中貢獻自己的一份綿薄之力。
《工業互聯網:體係與技術》這本書給我帶來的衝擊波,至今仍在我的腦海中迴蕩。作者的文字充滿激情與洞察力,將一個原本可能枯燥乏味的技術話題,闡述得如同史詩般波瀾壯闊。它不僅僅是在介紹技術,更是在描繪一個由數據驅動、智能賦能的未來工業圖景。書中對於“體係”的構建,有著極其精妙的設計,將不同層次、不同維度的要素有機地組織起來,形成瞭一個完整且相互依存的生態係統。而“技術”的闡述,更是做到瞭極緻,從底層的網絡通信到上層的應用軟件,無一不涵蓋,且講解深入淺齣,讓人拍案叫絕。我特彆喜歡作者對於“智能製造”願景的描繪,它讓我看到瞭工業互聯網如何賦能傳統産業轉型升級,如何創造齣前所未有的價值。這本書讓我對工業的未來充滿瞭無限的憧憬,也更加堅定瞭我投身於這個領域的熱情。
评分坦白說,一開始我拿到《工業互聯網:體係與技術》這本書時,內心是有一些忐忑的,畢竟“體係與技術”這幾個字聽起來就充滿瞭專業性和難度。但當我翻開第一頁,就被作者行雲流水般的敘述和嚴謹細緻的邏輯所吸引。這本書就像一位經驗豐富的導師,循循善誘地引導我走進工業互聯網的世界。它從最基礎的“什麼是工業互聯網”開始,逐層深入,解釋瞭構成這個龐大體係的關鍵要素,以及支撐這些要素的技術基石。我尤其欣賞作者在介紹各種技術時,並沒有止步於概念的堆砌,而是深入剖析瞭它們的工作原理、優缺點以及在工業場景下的實際應用。書中穿插的圖錶和示意圖也非常直觀,幫助我這個技術小白也能快速理解復雜的概念。總而言之,這本書讓我對工業互聯網有瞭全麵而深刻的認知,感覺自己不再是那個站在門外張望的人,而是真正走進瞭這個充滿活力和創新的領域。
评分這是一本讓我讀起來酣暢淋灕的書!《工業互聯網:體係與技術》的作者仿佛是一位經驗老道的探險傢,帶著我們深入工業互聯網這片未知的領域。他並沒有急於展示那些炫酷的技術,而是先從最根本的“體係”入手,為我們勾勒齣工業互聯網的宏觀框架。這種由大到小的敘事方式,讓我能夠迅速建立起整體的認知,理解各個組成部分之間的關係。隨後,他巧妙地將各種關鍵技術一一呈現在我們眼前,並且不僅僅是羅列,而是深入淺齣地解釋瞭它們如何協同工作,共同支撐起工業互聯網的運作。我尤其贊賞書中對於“數據”的強調,作者將其視為工業互聯網的血液,深刻闡述瞭數據采集、處理、分析在整個體係中的重要性。讀完這本書,我感覺自己對工業互聯網的理解,已經從模糊的輪廓,變得清晰而具體,仿佛看到瞭這個龐大體係的每一個齒輪是如何精密運轉的。
评分這本書簡直是我近年來讀過最令人醍醐灌頂的著作瞭!我一直對人工智能在各個行業的應用充滿好奇,但總感覺缺乏一個係統性的梳理和深入的講解。《工業互聯網:體係與技術》這本書恰恰填補瞭這一空白。作者以一種非常宏大且清晰的視角,將人工智能的技術本質、發展脈絡以及在工業領域中的具體落地場景一一呈現。從基礎的算法原理,到復雜的模型構建,再到最終的應用實踐,每一個環節都講解得鞭闢入裏,但又不失通俗易懂。尤其讓我印象深刻的是,書中對於不同行業在引入人工智能時所麵臨的獨特挑戰和相應的解決方案的分析,這讓我看到瞭人工智能應用的廣闊前景,也讓我對如何推動技術落地有瞭更深刻的理解。它不僅僅是一本技術手冊,更像是一份關於智能未來的行動指南,讓我對接下來的學習和工作方嚮有瞭更清晰的規劃。我強烈推薦給所有對人工智能技術及其在工業領域中的應用感興趣的朋友們,這本書一定會給你帶來意想不到的啓發和收獲。
评分讀完《工業互聯網:體係與技術》這本書,我仿佛完成瞭一次跨越時空的工業革命之旅。作者的敘述風格獨樹一幟,既有對工業發展曆史的迴溯,又對未來趨勢的精準預判,將冰冷的技術細節與鮮活的現實應用巧妙地融閤在一起。我特彆喜歡書中關於“互聯互通”理念的闡述,它不僅僅是簡單的設備連接,更是信息、數據、服務在整個工業生態係統中的無縫流動。書中對物聯網、大數據、雲計算等關鍵技術的講解,並非孤立存在,而是強調它們如何協同作用,共同構建起工業互聯網的堅實基礎。我印象最深的是,作者通過大量真實的案例分析,展示瞭工業互聯網如何幫助企業提升效率、降低成本、優化決策,甚至催生全新的商業模式。這讓我深刻認識到,工業互聯網並非遙不可及的概念,而是正在改變我們生産和生活方式的強大力量。這本書的深度和廣度都超齣瞭我的預期,為我打開瞭一扇通往未來工業世界的大門。
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