? ? ? ?2023年5月26日，由中國科學(xué)院和國家自然科學(xué)基金委員會聯(lián)合部署、學(xué)科領(lǐng)域知名院士專家共同研究編撰的《中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)2035發(fā)展戰(zhàn)略》正式發(fā)布，該報告是“十四五”國家重大出版工程“中國學(xué)科及前沿領(lǐng)域2035發(fā)展戰(zhàn)略叢書”的分冊之一。

? ? ? ? 如果問什么是當(dāng)前這個時代的標(biāo)志，大多數(shù)人的答案會是以互聯(lián)網(wǎng)為核心的信息技術(shù)。20多年來，信息技術(shù)已經(jīng)深度滲透到經(jīng)濟(jì)和社會生活的方方面面，打破了原有的社會結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)架構(gòu)，并逐漸編織出新的社會經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)。這場由網(wǎng)絡(luò)化帶來的社會經(jīng)濟(jì)“革命”，在廣度、深度和速度上都是空前的，并以席卷之勢擴(kuò)展到工業(yè)領(lǐng)域，為未來工業(yè)發(fā)展提供了變革性的驅(qū)動力。“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”，正在成為當(dāng)今時代變革發(fā)展的主旋律。具體到工業(yè)領(lǐng)域，這場革命的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營環(huán)境中人、機(jī)、物等各類生產(chǎn)要素的全面互聯(lián)互通互操作，亦即本報告所探討的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”。

? ? ? ?工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將積極推動并加速其他相關(guān)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。首先，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將直接促進(jìn)制造業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級。其次，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，是新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)體系的重要組成，對該體系中其他重要領(lǐng)域（能源、交通等）和技術(shù)（移動通信、數(shù)據(jù)中心等），也將產(chǎn)生推動作用。

對移動通信技術(shù)的推動作用

? ? ? ?工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要求構(gòu)建低時延、高可靠的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，以滿足工業(yè)生產(chǎn)的通信傳輸需求，并基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，形成實(shí)時感知、協(xié)同交互、智能反饋的生產(chǎn)模式。一方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)目前仍然采用專用協(xié)議來解決確定性的低時延、高可靠問題，但這些協(xié)議彼此通常是異構(gòu)不兼容的，難以進(jìn)行有效的信息共享，無法滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)廣泛互聯(lián)互通的需求；另一方面，由于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的多樣性與動態(tài)性，單純依賴標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)進(jìn)行工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)顯然難以滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。

? ? ? ?工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對組網(wǎng)傳輸?shù)男枨螅瑢⒓铀僖苿油ㄐ偶夹g(shù)、時延敏感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的發(fā)展與大范圍應(yīng)用，推動通信技術(shù)向高速率、大帶寬、低時延、高可靠、大連接、廣覆蓋的技術(shù)特性發(fā)展。

? ? ? ?此外，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還將推動其他無線通信技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)有的無線通信技術(shù)在滿足工業(yè)復(fù)雜場景下的高實(shí)時、高可靠、高精度等工業(yè)應(yīng)用需求方面還存在瓶頸，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用將推動無線網(wǎng)絡(luò)超級上行、高精度室內(nèi)定位、確定性網(wǎng)絡(luò)、高精度時間同步等新的技術(shù)創(chuàng)新。同時，面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)級無線通信芯片和模組、網(wǎng)關(guān)及工業(yè)多接入邊緣計算等通信設(shè)備研發(fā)技術(shù)都將得到有力推動。

對大數(shù)據(jù)技術(shù)的推動作用

? ? ? ?目前，數(shù)據(jù)作為國家基本的戰(zhàn)略資源，在現(xiàn)代社會中充當(dāng)重要角色。工業(yè)大數(shù)據(jù)涵蓋整個工業(yè)周期的產(chǎn)品和服務(wù)的數(shù)據(jù)，如企業(yè)在研發(fā)設(shè)計、制造、運(yùn)營管理、運(yùn)維服務(wù)中產(chǎn)生和使用的數(shù)據(jù)。但是工業(yè)大數(shù)據(jù)的發(fā)展還存在如下問題：首先，由于企業(yè)的數(shù)字化程度參差不齊、各種裝備接口標(biāo)準(zhǔn)不一、數(shù)據(jù)格式形式多樣等因素，工業(yè)數(shù)據(jù)的采集在實(shí)踐中難度較大，“孤島”現(xiàn)象嚴(yán)重，對海量實(shí)時異構(gòu)數(shù)據(jù)的挖掘能力不足；其次，相對于互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)領(lǐng)域中的大數(shù)據(jù)而言，工業(yè)大數(shù)據(jù)更加復(fù)雜，也存在著數(shù)據(jù)采集聚合不完整、流通共享不足、開發(fā)應(yīng)用不徹底、治理安全不充分的問題；最后，工業(yè)大數(shù)據(jù)具有顯著的時序特征，為相關(guān)分析處理技術(shù)帶來了挑戰(zhàn)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將有利于上述問題的有效解決，推動工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。

? ? ? ?工業(yè)企業(yè)的數(shù)據(jù)共享需求在跨企業(yè)、跨行業(yè)模式中急速增長，跨企業(yè)、跨行業(yè)的數(shù)據(jù)共享與合作成為挑戰(zhàn)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也有助于數(shù)據(jù)交易技術(shù)的不斷革新，推動工業(yè)大數(shù)據(jù)資產(chǎn)價值評估體系的完善等，從技術(shù)手段、定價機(jī)制、交易規(guī)則等方面入手，確保數(shù)據(jù)的可靠性流通，促進(jìn)數(shù)據(jù)市場化配置。

對人工智能技術(shù)的推動作用

? ? ? ?在各種復(fù)雜的工業(yè)場景面前，智能模型和算法是支持智能化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用的基礎(chǔ)。如何把專業(yè)知識和機(jī)理集成到人工智能模型，并加速知識沉淀、傳播和再利用，已成為亟待解決的問題，對促進(jìn)人工智能和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一體化發(fā)展具有重要意義。

? ? ? ?工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展催生了工業(yè)智能化等新領(lǐng)域，也將促進(jìn)人工智能領(lǐng)域相關(guān)理論和關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展。工業(yè)智能是人工智能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的融合，在設(shè)計、生產(chǎn)、物流等多個環(huán)節(jié)，提升感知、分析、決策能力，使企業(yè)適應(yīng)不斷變化的工業(yè)環(huán)境，完成多樣化的工業(yè)任務(wù)，提高生產(chǎn)效率或設(shè)備產(chǎn)品性能。工業(yè)智能將人工智能引入工業(yè)領(lǐng)域，也會推動人工智能新技術(shù)的發(fā)展。首先，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將推動人工智能芯片的研發(fā)。工業(yè)場景的復(fù)雜性和特殊性要求將推動專用人工智能芯片的設(shè)計與開發(fā)，解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能計算的復(fù)雜性和特殊性之間的矛盾。其次，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將有利于專用的學(xué)習(xí)框架的發(fā)展。特別是對于智能推理框架，設(shè)備端的能力有限無法滿足工業(yè)終端的計算需求，故工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展還將促進(jìn)面向工業(yè)領(lǐng)域的專用端側(cè)推斷框架的研究和發(fā)展。最后，工業(yè)可靠性和可解釋性需求將促進(jìn)白盒化智能算法的研究。深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能算法的黑盒特點(diǎn)使其產(chǎn)生了可靠性和可解釋性問題，不適用于高可靠性需求的工業(yè)場景。對安全可靠的智能模型的迫切需求，將推動深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在理論框架、方法機(jī)理上的進(jìn)一步發(fā)展。

對能源技術(shù)的推動作用

? ? ? ?工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以提高能源領(lǐng)域的信息化和智能化水平。使用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)支持能源領(lǐng)域基礎(chǔ)設(shè)施的智能化，可以實(shí)現(xiàn)更多維度的狀態(tài)監(jiān)測和信息采集，形成新型作業(yè)方法和能源服務(wù)模式，以改善生產(chǎn)、運(yùn)輸、配送等環(huán)節(jié)的使用效率和協(xié)調(diào)有限能源資源的使用，還可以促進(jìn)可再生能源、電網(wǎng)通信、智能電網(wǎng)、能源網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。

? ? ? ?盡管在如電力行業(yè)等能源行業(yè)中設(shè)備的智能化水平很高，但能源行業(yè)數(shù)據(jù)的集成和分析應(yīng)用程度不高。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以提高能源生產(chǎn)、運(yùn)維的效率，推動能源運(yùn)維的遠(yuǎn)程化、無人化，為能源行業(yè)提供遠(yuǎn)程在線監(jiān)測、狀態(tài)評估、故障診斷、預(yù)測性維護(hù)、設(shè)備運(yùn)維等服務(wù)。能源故障預(yù)警模型和實(shí)時異常監(jiān)測可以根據(jù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對人、機(jī)、物等多維度全信息的監(jiān)測，自動建立檢修維護(hù)排程計劃以降低經(jīng)濟(jì)損失。構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)集成的智能服務(wù)促進(jìn)了能源領(lǐng)域新運(yùn)維模式的形成。

對交通的推動作用

? ? ? ?工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以打通交通領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展鏈條和上下游產(chǎn)業(yè)，形成協(xié)同創(chuàng)新的集群模式，促進(jìn)智能交通新技術(shù)的發(fā)展和快速迭代。例如，高速鐵路和城際軌道交通產(chǎn)業(yè)鏈，與設(shè)計咨詢、原材料、施工、設(shè)備制造、運(yùn)行和維護(hù)，以及下游應(yīng)用的運(yùn)輸服務(wù)行業(yè)相關(guān)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與該產(chǎn)業(yè)鏈條中多個環(huán)節(jié)密切相關(guān)，可以促進(jìn)形成軌道交通智能制造及智能運(yùn)維新模式，賦能軌道交通產(chǎn)業(yè)。

? ? ? ?工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，收集關(guān)于飛機(jī)、車輛、輪船等交通工具運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時數(shù)據(jù)，打通交通領(lǐng)域的全鏈條信息獲取渠道，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行安全運(yùn)行分析來實(shí)現(xiàn)飛機(jī)、車船等交通工具的全生命周期管理，推動新一代智能交通治理平臺的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)安全可靠的現(xiàn)代化交通治理體系。

本文摘編自《中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)2035發(fā)展戰(zhàn)略》，編寫組組長為中國科學(xué)院院士梅宏，標(biāo)題和內(nèi)容有調(diào)整。

內(nèi)容簡介

? ? ? ?工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的命脈，隨著新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，工業(yè)發(fā)展正在迎來新的變革性契機(jī)，需要新的發(fā)展思路，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正是實(shí)現(xiàn)這場變革的核心要素?！吨袊I(yè)互聯(lián)網(wǎng) 2035 發(fā)展戰(zhàn)略》從信息技術(shù)視角出發(fā)，系統(tǒng)地分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的科學(xué)意義和戰(zhàn)略價值，回顧和梳理工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)律，凝練工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵科學(xué)問題和核心技術(shù)領(lǐng)域，指出值得重點(diǎn)關(guān)注的發(fā)展方向，進(jìn)而給出我國發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的政策建議。本書為相關(guān)領(lǐng)域戰(zhàn)略與管理專家、科技工作者、企業(yè)研發(fā)人員及高校師生提供了研究指引，為科研管理部門提供了決策參考，也是社會公眾了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢的重要讀本。

編寫組組長簡介

? ? ? ?梅宏，?計算機(jī)軟件專家，中國科學(xué)院院士，發(fā)展中國家科學(xué)院院士，歐洲科學(xué)院外籍院士，國際電氣與電子工程學(xué)會會士（IEEE Fellow），國際計算機(jī)學(xué)會會士（ACM Fellow），中國計算機(jī)學(xué)會會士。1984年和1987年于南京航空航天大學(xué)分獲學(xué)士和碩士學(xué)位；1992年在上海交通大學(xué)獲博士學(xué)位，同年進(jìn)入北京大學(xué)進(jìn)行博士后研究工作。歷任北京大學(xué)講師、副研究員、教授，信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院副院長、院長，上海交通大學(xué)副校長，北京理工大學(xué)副校長、常務(wù)副校長，軍事科學(xué)院副院長?，F(xiàn)任北京大學(xué)教授，高可信軟件技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗室（北京大學(xué)）主任，中國計算機(jī)學(xué)會理事長。主要研究領(lǐng)域為軟件工程和系統(tǒng)軟件，在構(gòu)件化軟件中間件、開發(fā)方法學(xué)和工具環(huán)境等方面取得了系列成果。曾擔(dān)任國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計劃（973）首席科學(xué)家和國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體帶頭人。曾獲國家技術(shù)發(fā)明一等獎/二等獎、國家自然科學(xué)二等獎、國家科技進(jìn)步二等獎及全國優(yōu)秀博士后獎、國家杰出青年科學(xué)基金、中國青年科技獎、何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎、IEEE CS Technical Achievement Award，陳嘉庚科學(xué)獎信息技術(shù)科學(xué)獎等個人學(xué)術(shù)榮譽(yù)。