互联网的发明消除了数据和信息的传递障碍,互联网的大规模推广标志着人类跨入了信息社会。大众互联网时代实现了人人互联,在经济上主要达成了去除中间环节、降低成本的目的,即“节流”。
工业互联网时代将实现人与智能物体的全面互联。通过对采集的工业数据的分析,获取新的知识,获得机器智能,工业互联网将大大提高生产效率,提高生产力。在经济上,工业互联网将起到“开源”的作用。
工业互联网的价值可体现在:提高能源的使用效率,包括油、气、电等;提高工业系统与设备的维修和维护效率;优化并简化运营,提高运营效率;通过数据分析产生的机器智能,改进产品的设计,改进生产的过程,提高生产效率。
工业互联网时代将是继工业革命之后又一个大大提高人类生产力的时代,这将是物质产品极大丰富的时代,也将是人类取得重大进步的时代。作为生活在这个伟大时代黎明的我们,应该感到幸运和自豪。
《工业互联网:架构、技术与应用》定义了工业互联网的体系架构,描述了工业互联网的关键技术,介绍了目前国内外几种比较成功的工业互联网平台,指出了工业互联网发展的几大问题和应用前景。本书结合应用实例描述了应用工业互联网的关键技术和实施步骤。通过本书的阅读,读者可以全面了解工业互联网和其包括的关键技术。本书首先介绍了互联网的发展历史。作者将互联网的发展分为研究互联网、大众互联网、工业互联网三个历史阶段,描述了这三个阶段的特点,阐述了工业互联网时代对人类生活方式的影响。作者提出了工业互联网的体系架构模型,通过对工业互联网的感官系统、神经系统、大脑平台、四肢工具的描述,详细介绍了工业互联网体系架构的几个重要组成部分。作者分4章详细描述了工业互联网的四大关键技术:万物感知技术、信息传输技术、平台构造技术、数据分析技术。通过深入浅出的叙述,使得非工程专业背景的读者也可以了解工业互联网关键技术的具体内容。作者介绍了目前国内外比较成功的几大工业互联网平台的性能特点,比较了其各自的优劣。作者指出了工业互联网发展所存在的问题,提出了实施工业互联网的步骤,对工业互联网发展前景进行了详细讨论。通过本书的阅读,读者可以对工业互联网及其相关的云计算、物联网、大数据技术都会有一个清晰的了解,可以着手实施工业互联网。本书基于对工业互联网的研究,面向希望了解工业互联网的历史与发展及其对我们生活方式的影响,希望了解工业互联网关键技术的具体内容的读者。本书适合作为大中院校学生和关心经济发展的党政人员学习工业互联网的辅助教材,也可以作为工程技术人员实施工业互联网的参考书籍。
夏志杰,
中国地质大学(武汉)学科首席教授(短期),中组部“千人计划”国家特聘专家,东南大学、云南大学、中南民族大学、盐城工学院兼职教授,江苏省高档数控机床与成套装备制造业创新中心主任,江苏省智能制造工业互联网企业联合研发创新中心主任。夏志杰博士长期从事机械设计、工业控制、机器人、移动互联网、大数据分析、平台软件开发等领域的研究和实践,具有机械学硕士,机器人博士学位,曾经在美国知名汽车企业和百强软件企业工作逾20年,是国内工业互联网与智能制造领域的知名专家。
2.2.4 大数据分析
现在广泛应用于大数据分析的机器学习方法从20世纪70年代开始起步,在八九十年代得到缓慢但稳步的发展。进入21世纪后,由于互联网的出现,使得可用的数据量剧增,机器学习方法的优势性越来越明显,最终完成了从量变到质变的飞跃。由于数据量的增加,计算机如今已经解决了很多需要类似人类智能才能完成的事情。
2.3 工业互联网的体系架构模型
IT相关技术的发展为工业互联网的发展打下了良好的基础。物联网技术的发展提供了物体感知技术,使得人们获得了关于各类智能物体的标识、位置、状态和场景的大量工业数据。互联网技术的发展使得人们可以便捷地将各类智能物体连接起来,可以将获得的大量工业数据快速地传递到工业互联网平台上。云计算技术的发展可以为人们提供低成本、无限制的计算能力。大数据分析技术的发展使得人们可以对海量工业数据进行快速分析,从中获取机器智能。
人类社会的发展常常伴随着科技的突破而呈现跳跃式的发展。重大的科技突破常常需要酝酿很长的时间。在这段时间里,技术进步是一个缓慢的量的积累。当这些量积累到一定程度后,量变导致质变,科技在短时间内获得单点突破,然后新科技全面迸发,人类社会也会出现跳跃式发展。物联网、互联网、云计算、大数据分析等相关技术在最近十几年的积累,导致了工业互联网的突破,促成了工业互联网的诞生。
工业互联网系统将所有智能物体接入互联网,通过互联网连接起来。运用物体感知技术,采集智能物体的标识、位置、状态、场景数据,并通过互联网快速传输到工业互联网平台上,利用云计算技术提供的低成本的庞大计算能力,工业互联网平台上的大数据分析工具对采集到的智能物体的海量工业数据进行分析,获取工业智能,并将其反馈到智能物体的设计、制造、使用中,达到提高工业生产率的目标,从而实现提高人类社会生产力、改善人类生活的目的。
工业互联网系统包括四个部分:感知识别层、网络连接层、平台汇聚层、数据分析层。
……
34年前的1983年,我当时还在攻读硕士研究生,那是一个大型计算机编程需要使用打孔机,IBM个人计算机还没有进入中国的计算机的“石器时代”。实验室买了一台当时很先进的个人计算机,装有CP/M操作系统,没有硬盘,运算时使用两张 500KB的8in(1in=2.54cm)大的软盘。作为完成国家齿轮标准制定项目任务的一员,使用这台微型计算机,我开发了一套模拟齿轮齿面动力学的计算机程序,研究了各种因素对齿轮胶合失效的影响。这是我第一次将计算机应用到工业系统中,通过运用计算机提供的计算能力来分析各种因素对齿轮系统运行的影响。当时使用的是本书描述的“确定性”思维,首先建立齿轮的动力学模型,然后研究各种因素对齿轮胶合失效的影响,再通过实验结果来验证模型的准确性。
第一次与互联网“结缘”是1988年我在美国俄亥俄州立大学攻读博士学位时。使用Telnet协议就可以连接到几百千米外的Cray超级计算机,向它提交任务并获得结果;使用FTP(文件传输协议)可从千里之外的服务器下载、上传文件;使用E�瞞ail可与太平洋彼岸的教授交流工作。互联网技术令我叹为观止,沉迷其中。
20世纪90年代中期,因为Win 3.0的巨大成功与互联网浏览器的普及,互联网走入了平民百姓的家中,进入了本书所描述的“大众互联网”时代。互联网技术发展的日新月异,吸引我在职业生涯中破釜沉舟,从机械行业进入了互联网软件行业,从事通信软件的开发工作。我们开发的软件产品为20世纪90年代美国大规模互联网基础设施建设,为大量同轴电缆和光纤通信网络的建设提供设计与管理工具。尽管20世纪90年代美国互联网的金融泡沫在2001年破灭,大批互联网企业破产,但这段时间大量热钱的融入为美国建设了完备的互联网基础网络,为美国后来直至现在互联网经济的发展打下了良好的基础。
20世纪90年代末我们开发的一款软件产品,使用美国政府的人口普查数据,结合第三方提供的家庭住址及其经纬度坐标,以及通信企业拥有的用户账单数据,进行数据分析,研究影响用户购买通信增值服务的因素,确定最优商业价值的新设光纤结点的位置和新建光纤线路路由。这是我第一次将数据分析工具应用到商业中。因为这个模型过于庞大、复杂,这个工具使用了本书描述的大数据分析的完备性和相关性原则,试图发现相关性因素,获取“商业智能”,并将“商业智能”应用到商业决策中。尽管“大数据”这个词在媒体上被广泛宣传是在2007年以后,但这个项目的数据分析其实符合大数据的方法,使用了本书中描述的“不确定性思维”。
大数据分析为人类提供了解决复杂问题的方法。即使人们对许多复杂问题的机理缺乏了解,但通过大数据分析,找到强相关性因素,就可以解决相当多的复杂问题。人类并不是最近几年才突然有如此想法,正如我个人20世纪90年代末期的尝试以及许多更早的其他人也使用过类似的方法解决了许多实际问题。大数据突然被人们关注是因为两个原因:一是云计算技术带来的计算能力的飞速提高使得人们具有了对海量数据进行分析的能力;二是互联网的普及使得系统可以记录人们在网上的活动,从而获得大量的数据。基于大数据分析而引起的人工智能的革命将会彻底改变人类社会的生活方式。
越来越多的智能物体将被接入互联网,预计这个数字会从现在的80亿增加到2020年的500亿。这些被连接到互联网上的大量智能物体将会产生超过目前人类拥有数据的几个数量级的工业数据。通过对它们的分析而获得的知识和机器智能将会使人类的工业系统乃至整个人类社会的生产和生活方式产生革命性的变化。这也将使得人类进入一个全新的发展阶段——工业互联网时代。
本书介绍了互联网的历史,提出了工业互联网的体系架构,描述了工业互联网的四项主要技术:物体感知技术、数据传输技术、平台构建技术和数据分析技术,讨论了互联网的发展和对人类的挑战。对这个刚刚开始的工业互联网时代提出体系架构是一个大胆而鲁莽的举动。本书的目的在于抛砖引玉,为所有对这个新的时代感兴趣的人提供一个全面而通俗的介绍。
作为一个从20世纪80年代开始使用互联网,90年代开始一直为互联网的建设添砖加瓦的幸运儿,我见证了互联网从只有学术圈和教育界几千人使用的象牙塔里的工具变成今天超过30亿人使用,已经连接超过80亿台智能设备,成为人们生活飞速发展中不可或缺的一部分,见证了互联网从“学术互联网”到“大众互联网”到“工业互联网”的演变。在这个人类进入“工业互联网”时代的黎明的时刻,我将自己身历其中的感悟与20多年来从事计算机软件开发、物联网、云计算、通信技术、大数据分析等实践获得的对相关技术的了解呈现给读者,期望能在人类踏入工业互联网之路的进程中贡献自己的一份绵薄之力。
坦白说,一开始我拿到《工业互联网:体系与技术》这本书时,内心是有一些忐忑的,毕竟“体系与技术”这几个字听起来就充满了专业性和难度。但当我翻开第一页,就被作者行云流水般的叙述和严谨细致的逻辑所吸引。这本书就像一位经验丰富的导师,循循善诱地引导我走进工业互联网的世界。它从最基础的“什么是工业互联网”开始,逐层深入,解释了构成这个庞大体系的关键要素,以及支撑这些要素的技术基石。我尤其欣赏作者在介绍各种技术时,并没有止步于概念的堆砌,而是深入剖析了它们的工作原理、优缺点以及在工业场景下的实际应用。书中穿插的图表和示意图也非常直观,帮助我这个技术小白也能快速理解复杂的概念。总而言之,这本书让我对工业互联网有了全面而深刻的认知,感觉自己不再是那个站在门外张望的人,而是真正走进了这个充满活力和创新的领域。
评分读完《工业互联网:体系与技术》这本书,我仿佛完成了一次跨越时空的工业革命之旅。作者的叙述风格独树一帜,既有对工业发展历史的回溯,又对未来趋势的精准预判,将冰冷的技术细节与鲜活的现实应用巧妙地融合在一起。我特别喜欢书中关于“互联互通”理念的阐述,它不仅仅是简单的设备连接,更是信息、数据、服务在整个工业生态系统中的无缝流动。书中对物联网、大数据、云计算等关键技术的讲解,并非孤立存在,而是强调它们如何协同作用,共同构建起工业互联网的坚实基础。我印象最深的是,作者通过大量真实的案例分析,展示了工业互联网如何帮助企业提升效率、降低成本、优化决策,甚至催生全新的商业模式。这让我深刻认识到,工业互联网并非遥不可及的概念,而是正在改变我们生产和生活方式的强大力量。这本书的深度和广度都超出了我的预期,为我打开了一扇通往未来工业世界的大门。
评分这是一本让我读起来酣畅淋漓的书!《工业互联网:体系与技术》的作者仿佛是一位经验老道的探险家,带着我们深入工业互联网这片未知的领域。他并没有急于展示那些炫酷的技术,而是先从最根本的“体系”入手,为我们勾勒出工业互联网的宏观框架。这种由大到小的叙事方式,让我能够迅速建立起整体的认知,理解各个组成部分之间的关系。随后,他巧妙地将各种关键技术一一呈现在我们眼前,并且不仅仅是罗列,而是深入浅出地解释了它们如何协同工作,共同支撑起工业互联网的运作。我尤其赞赏书中对于“数据”的强调,作者将其视为工业互联网的血液,深刻阐述了数据采集、处理、分析在整个体系中的重要性。读完这本书,我感觉自己对工业互联网的理解,已经从模糊的轮廓,变得清晰而具体,仿佛看到了这个庞大体系的每一个齿轮是如何精密运转的。
评分这本书简直是我近年来读过最令人醍醐灌顶的著作了!我一直对人工智能在各个行业的应用充满好奇,但总感觉缺乏一个系统性的梳理和深入的讲解。《工业互联网:体系与技术》这本书恰恰填补了这一空白。作者以一种非常宏大且清晰的视角,将人工智能的技术本质、发展脉络以及在工业领域中的具体落地场景一一呈现。从基础的算法原理,到复杂的模型构建,再到最终的应用实践,每一个环节都讲解得鞭辟入里,但又不失通俗易懂。尤其让我印象深刻的是,书中对于不同行业在引入人工智能时所面临的独特挑战和相应的解决方案的分析,这让我看到了人工智能应用的广阔前景,也让我对如何推动技术落地有了更深刻的理解。它不仅仅是一本技术手册,更像是一份关于智能未来的行动指南,让我对接下来的学习和工作方向有了更清晰的规划。我强烈推荐给所有对人工智能技术及其在工业领域中的应用感兴趣的朋友们,这本书一定会给你带来意想不到的启发和收获。
评分《工业互联网:体系与技术》这本书给我带来的冲击波,至今仍在我的脑海中回荡。作者的文字充满激情与洞察力,将一个原本可能枯燥乏味的技术话题,阐述得如同史诗般波澜壮阔。它不仅仅是在介绍技术,更是在描绘一个由数据驱动、智能赋能的未来工业图景。书中对于“体系”的构建,有着极其精妙的设计,将不同层次、不同维度的要素有机地组织起来,形成了一个完整且相互依存的生态系统。而“技术”的阐述,更是做到了极致,从底层的网络通信到上层的应用软件,无一不涵盖,且讲解深入浅出,让人拍案叫绝。我特别喜欢作者对于“智能制造”愿景的描绘,它让我看到了工业互联网如何赋能传统产业转型升级,如何创造出前所未有的价值。这本书让我对工业的未来充满了无限的憧憬,也更加坚定了我投身于这个领域的热情。
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