奠基万物互联的 4.0、5G、自动化 ——筑梦5G时代

2.2 筑梦5G时代

所谓的5G时代, 即是5G信息技术成熟地深入各行各业的应用载体,而且逐步普及一般社会城市生活, 包括现在存在、未来新开发的新载体新应用。这是个现在刚开始, 有起点无终点的旅程。于此收罗汇整媒体、网络、书籍上的众家陈述。描绘预测5G未来生活的蓝图，不过度科幻化, 仍以4.0、 5G、自动化、奠基万物互联的系列探讨为中心的整理描述如下：

**5G时代的新场景新技术新安全问题**

2.2.1 5G时代的新场景

描绘未来社会城市生活、工业生产、科技制造乃至一般民生, 在搭载了5G信息技术能力之后的新场景, 可由4.0最具权威性的官方说法及5G领军人物发布的白皮书提前看到大致的轮廓:

一、德国提出定义的第四次工业革命（工业4.0德国联邦教研部与联邦经济技术部在2013年4月汉诺威工业博览会上提出的以智能制造为主导的新工业革命）未来愿景的蓝图:由一个信息，一个网络，四大主题，三项集成，八项计划组成的框架机构。

一个信息:新移动信息技术 Advance Telecom Technology

一个网络：信息物理系统网络CPS

四大主题：智能生产，智能工厂，智能物流，智能服务

三项集成：纵向集成，横向集成，端到端集成

八项计划：标准化和参考架构，管理复杂系统，工业宽带基础，安全和保障，工作的组织和设计，培训与再教育，监管框架，资源利用效率。

因为是对未来新工业革命的愿景蓝图, 可理解为是未来工业生产、科技制造、装备、管理方式…等等, 全面搭载了5G信息技术能力的新场景。

二、5G领军企业Huawei Xlabs发布的白皮书:将探讨最能体现5G能力的十大应用场景，即未来生活的新场景：（暂且可视为目前涵盖领域较为广泛的代表性说法, 主要针对描绘未来社会城市生活）

1. 云VR/AR: 实时计算机图像渲染和建模

2. 车联网: 远控驾驶、编队行驶、自动驾驶

3. 智能制造: 无线机器人云端控制

4. 智能能源: 馈(总)线自动化

5. 无线医疗: 具备力反馈的远程诊断

6. 无线家庭娱乐: 超高清8K视频和云游戏

7. 联网无人机: 专业巡检和安防

8. 5G社交网络: 超高清/全景直播

9. 个人AI辅助: AI辅助智能头盔

10. 智慧城市: AI智能视频监控

5G时代我们探索至今不难发现4.0新工业革命及新5G移动信息技术, 对于工业科技及人类生活未来的蓝图有着“不约而同”的陈述。其实这也不是“偶然”，而是新工业革命本来就是在既有创新精进的基础上又洽逢新一代移动信息技术的突飞猛进，互相促进, 使传统上的各种技术瓶颈、生产限制、操作极限、时空障碍（工程设计、资源规划、制造规划、生产控制、工厂自动化），有了革命性的突破。

对于未来世界的场景我们不陌生，因为多年来好莱坞的科幻大片从不缺乏惊奇的想象，而且奇迹似的现代人类生活的演变也大致依照着想象、科幻、研究开发，落实生活化应用的步骤一一实现。（如果想象可以申请专利，近三十年来的科技专利可能80%以上都应归属好莱坞科幻大片的制片和导演）。在此筑梦之际我们还是聚焦4.0、5G这两大引领世界进步的时代“巨轮”。才不至于离题太远

2.2.2 5G时代的新技术 (即将开始的重大改变)

谈起5G时代的新技术新应用可以说包罗万象（含现在具体期待的、想象中的、甚至于想象不到的……）。如同邬贺铨院士说：“现在只是刚打开5G殿堂的大门，想象和实践都不该受到局限, 现阶段重要的不是正确性，而是前瞻的触觉，以及全新应用领域的激发。”

所以这里我想沿着移动信息技术的“维度（1D、2D、2.5D、3D）改变”来探讨对5G新技术及工业发展提升的期待：

l GPS的革新（3D定位系统SPS）

l AOI的锐变（微型部件化）

l 集成传感控制器（控制器、遥控器、触控屏（Touch Panel）、个人计算机、PLC 、DCS、PC…等，电子产品硬件控制虚拟化实体将逐渐消失-----集成传感控制器）

l 3D投影3D Projector, 3D扫描3D Scanner (5G时代的新里程碑)

l 人工智能的极致发展与应用

一．GPS的革新（3D定位系统）

人们对定位的须求始终都不止于2D，GPS ( Geographic Positioning System) 地理定位系统在日趋立体化的城市现代生活中（高层立体建筑、空间利用、3D立体交通(城市内短程、3D立体物流、3D工厂……）。对于3D定位的刚性需求，是无庸置疑的，而开发中的SPS(Space Positioning System)也已具雏形，这里的3D精准定位（精准位置2D+精准高度）并非现阶段飞行器使用的卫星轨迹定位，而是未来日趋多元的大型建筑物内、高层建筑群间、以及千米以下的低空3D交通，3D货物运输，无人机快递业务……等等。都需要依靠有精准的SPS为前提才能达成。由于5G的到来SPS将进入全面应用的新纪元，人类生活对于精准3D定位也必定会带来各种服务的新变革。

二．AOI的锐变（微型部件化）

AOI(自动光学检查机Automatic Optical Inspection)是近代工业品质管控精进的重要发明，也是精准、客观、数字化、定性定量品质管控的综合体，更是结合光学应用、影像图像比对技术、量测、数学计算、统计分析、运动控制各种尖端科技全面性的应用，可以作到人力节约及生产过程产品品质的科学管控，近期又提升至超低延时的（近）实时品质管控。而且A“O”I也不再局限于O（Optical）而突破到激光Laser、Morie条纹光、红外线、紫外线、热呈像、X-ray…, 对于主动量测技术的精进更不在话下。

AOI的各种实际应用已经深入各行各业, 实时监测、影像比对、鉴别、精密量测……，须求不但巨大而且迫切。在现代光学、视觉科技产业的不断进步中, 一切都日新月异, 就如同照像功能从相机到手机，已经使一般人的看法有了重大改变，在工业控制及科技应用上更是多元化，AOI、AXI、SPI……一向都是昂贵复杂设备的代名词。5G时代的到来很应景的期待便是无线化（wireless）移动信息技术，再加上高速大数据无线传输AOI、AXI、SPI…将微型部件化, 设备机身将“不复存在”。在现代工厂中，此类全程监控生产过程、生产品质的重要工具（设备）进入无线传输时代，不再须要机器（设备）本身作比对、收集、运算、统计分析……。而是以一个“信息采集器”的存在完成所有工作，可以提供比传统AOI功能更强大的、信息（收集、分析、应用、传输…）处理能力, 而且更即时、更智能。这会是将来智能工厂的眼睛（智慧之窗）也会为将来的车载、安防…各项监控带来革命性的变革。

三．集成传感器Sensor的应用提升

5G时代传感器应用的提升，主要想叙述: 在上述SPS技术进一步应用以及信息在Gbps数量级能力的传输下, 佐以遥控、遥测RFID、VR、MR、AR…先进技术的辅助，可期待很多不必要的电子产品实体将无须存在, 触控屏TP（Touch Panel）不再受平面限制进入5G+3D时代，这个论述不是科幻，而是大量现代电子产品加入5G的技术应用后使用的方式会大不相同, 如游戏机、电脑、…甚至电视，凡所有使用于接收、展示、处理信息的移动的、固定的终端电子产品借助传集成感控制器”(MR Sensor =Sensor + RFID + MR + SPS) 的存在, 多数电子终端产品, 都可以被集成传感控制器、非接触式控制系统NCOS(Non-Contact operation System)，”取代。

人类近代在信息传输、光学、视觉科技产业的改善上耗费了大量自然资源，虽然带来了感观上的满足感，但也带来了非常多的负面影响。集成传感控制器、非接触式控制系统 NCOS. 用以取代TP触控面板，进而取代所有用于传送、接收、展示信息的电子产品（游戏机、平板产品、电视…）。多数电子产品如果为实体小功能大的产品所取代，多数有形须操控及按键的电子产品实体不复存在，对于地球的资源及环境改善将是一大福音。

四．3D投影(3D Projection), 3D扫描(3D Scanner)

3D投影3D扫描可能是人们对5G时代最具体也相对最困难的期待。

为什么具体？说起3D投影3D扫描，大家都不陌生，因为好莱坞大片在过去30年如同已经成熟存在般地描述并使用3D投影3D扫描在电影场景里，所以普罗大众对于3D投影3D扫描的印象非常鲜明具体。

为什么是最困难的期待，因为除了信息技术本身的困难度外仍须克服人体视觉的先天瓶颈也就是光须要经介质传输才能在人眼中呈像，以及光穿透实物影像信息收集技术才刚起步。人们现代生活的各种的需求从想象到科幻再到科技，通常都在数年到数十年间逐渐落实到生活，但3D立体投影、3D扫描，自概念产生搬上大荧幕成为电影，且清晰描述出作用、细节的各式想象的应用及场景已经不少于50年了。相关的实际应用却非常局限。为何此项需求近切的工具（科技）如此难以突破？我们不得而知，或许近年兴起的VR、MR、AR，能突破各项困难带领我们进入3D投影、3D扫描时代-------5G时代具体的新里程碑。

五. 人工智能的应用与发展

1956年John McCarthy在美国达特莫斯（Dartmouth）会议上首次提出“人工智能”这个概念, 人工智能也称为机器智能，英文缩写为AI (Artificial Intelligence) 它是结合计算机科学、控制论、信息论语言学等多种学科相互渗透结合发展起来的一门综合性学科。人工智能是为了研究出智能的机器或者智能系统来模拟人类的思想行为等。使他们能够帮助人类解决一些人们不便或不能解决的事情。

人工智能从诞生以来，理论和技术发展越来越成熟。并且伴随着科学技术的飞速发展，人工智能不断结合与发展应用到各个领域。研究成果逐步涉及到人们的各个方面，从以前的军事，国防应用逐渐走向家庭，我们的社会、城市、家庭也变得智慧化。1. 在先进医疗方面的应用:降低医护人员工作量，提高医院诊断效率，帮助做简单重复率高事情，减少浪费，可使医护人员时间更多的时间用来和患者沟通。2. 在未来交通中的应用:车联网是一巨大突破，车辆通过GPS，摄像头等装置可以完成自身信息的采集，通过网络进行信息的处理，更好地为人们规划出行路线，速度，时间等，极大的方便了人们的出行。自动驾驶也是人工智能发展的一大领域，让车辆通过网络，传感器等自动驾驶，避开障碍物等，这一技术领域应用普及，会让人们的生活方式将会发生翻天覆地的变化。3.人工智能与教育的结合:人工智能也改变着传统的教育方式 ,可以让上课不再受时间和空间的约束，提供更加自由化的学习。4. 人工智能机器人: 人工智能所设计的自控型机器人和传统机器人不同于。不久未来它们将可以柔性理解人类的语言，使用人类的语言对话。满足人们对智能生活的大部份需要。

2.2.3 5G时代的新安全问题《信息时代的驯鹰风险论》

《信息时代的驯鹰风险论》北方草原哈萨克族人驯化金雕用于狩猎（始于公元940年中国北部）一只金雕狩猎可以养活一整家人。但驯化金雕的过程却极其漫长艰辛（从“捕获”野生金雕到“熬鹰”(去锐气)、“喂食驯化”(养活：洗浴、开饮、开食）“养好”（不间断观察、治疗、保健）“养熟”（树立自身、外貌形体、声音、味道）…等等，没有任何一个细节是一般的易事, 不但关乎成败, 甚至关乎金雕生死 (如同开发新的应用APP ) 。

而无论多好的驯化技术都须在漫长的期间, 防止金雕逃跑及意外，任何一个疏忽都会让“前功”尽弃，用驯鹰过程的漫长艰辛来形容现代以信息为财富的新时代, 信息安全应有的顾虑再洽当不过了。

在4G时代信息创造出的财富己是众所皆知，5G时代只会更进一步，特别是在备受关注的同时信息安全更不容忽视。切片技术, 边缘计算, 封闭到开放（易受攻击）, 新隐患，新动态防御, 任意一环节的疏忽都可能丧失重要信息, 瘫痪企业，造成不可恢复的损失，如同驯鹰的过程随时鹰会逃走或死亡。2018 年台积电被勒索病毒攻击后导致停产就是典型的案例。

国家互联网应急中心发布的《2019 年上半年我国互联网网络安全态势》显示，在工业互联网安全方面，累计监测发现我国境内暴露的联网工业设备数量共计6814 个。在云平台安全方面，2019 年上半年，云平台上的网络安全事件或威胁情况相比2018 年进一步加剧。工业和信息化部等十部门印发的《加强工业互联网安全工作的指导意见》，已对工业互联网的安全保障进行了系统部署，是国家工业互联网安全工作的纲领性指导文件。可见5G信息技术的安全一直都是国家层面的问题。新的体系下如何设计好安全的边界、安全保障的方向以及相应的安全防护功能体系。工业互联网中涉及一些要素，比如设备安全、工控系统、网络安全、数据安全、应用安全，平台安全等，这些要素未来可能会变得越来越多。所以需要新的体系设计和技术手段。