要想弄清楚物聯(lián)網(wǎng)技術的構造就要從技術本質(zhì)來說起,這不單單是為了觀察物聯(lián)網(wǎng)技術的本質(zhì),同時也是探究物聯(lián)網(wǎng)技術以及其他行業(yè)技術創(chuàng)新的關聯(lián)所在,
物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)小編表示這是一個既有理論又實際的話題!
一、技術的本質(zhì)
通常情況下,我們會將某項技術理解為一種手段、一種裝置、一種方法或一個流程。但當我們具體討論或者實踐的時候,會發(fā)現(xiàn)它們往往又涉及到很多與其相關的技術。
在開發(fā)網(wǎng)頁應用的時候,軟件工程師需要考慮數(shù)據(jù)庫的搭建、TCP/IP的網(wǎng)絡協(xié)議、HTTP的交互流程等等相關互聯(lián)網(wǎng)編程技術,說不定還需要溫習一下“P圖技術”(用Photoshop修圖),用以加深用戶對Web網(wǎng)頁的印象。
而作為通信工程師,我和同事在談論NB-IoT技術(運營商力推的一種通信技術)時,自然會提及:低功耗的芯片技術、簡化的信令流程、“PSM”和“eDRX”兩種省電模式等等這些與LPWA業(yè)務息息相關的技術。
由此看來,我們討論的某項技術往往是一個“集合”,一個由技術為元素的有序集合。
二、技術的組成
理解技術的組成,先要溯源技術的由來。最基本的技術,實質(zhì)上是對自然現(xiàn)象的有意利用。或者可以這樣說:最基礎的技術,就是自然科學。
用碗盛水、用火加熱、用蓑擋雨、用泥沙筑壩,這些對事物常識性的利用,就是技術的開端-基礎的技術元素。而后,通過將不同基礎技術元素進行組合,形成更為復雜和高級的技術應用。
例如印刷術的發(fā)展,便是多種技術的融合和迭代。古代在發(fā)明了造紙術后,相當一段時間內(nèi)還只能用手抄的方式記錄文字、制作紙質(zhì)書籍;而在雕木印刷術發(fā)明之后,書籍制作的模式從“抄寫”變?yōu)椤坝∷ⅰ?,便能夠快速并批量的制作書本;此后活字印刷的技術,在“活字”的材料技術不斷推進下(膠泥活字->錫制活字->銅制活字->鉛制活字),最終成為全世界通用的印刷技術,流行了好幾個世紀。
基礎性的技術就是利用或開發(fā)某種(幾種)自然效應(effect)或現(xiàn)象(phenomenon)。高級技術相對于基礎技術更為復雜,是基礎技術的有序組合。應用之下的技術結構就好像一個金字塔,大量簡單的基礎技術不斷向上組合成復雜的高等級技術,并最終形成應用。技術所具有的組合結構被稱為“遞歸性(recursive)結構”。
三、技術的形態(tài):軟件和硬件
在技術的組成中,基礎的技術元素是對自然效應或現(xiàn)象的利用和開發(fā)。如果從軟件角度來理解的話,技術就是“對‘硬件(物理設備)特性’進行‘編程’”。其中,“硬件特性”就是指“自然效應和現(xiàn)象”;而“利用和開發(fā)”便是指“編程”,是對各種效應和現(xiàn)象的結構化組合、流程化操作。
一個復雜應用,是對高層級技術的組合和編程,而高層級技術亦是通過對底層級技術進行組合和編程來實現(xiàn)的。
可見,技術(包括應用)都是由“軟件”和“硬件”組成的,而不同層級的技術之間是由“軟件”鏈接的。
四、技術創(chuàng)新
布萊恩﹒阿瑟在《技術的本質(zhì)》中提到:“技術由技術構成、技術是對現(xiàn)象的編程,技術發(fā)明是需求和現(xiàn)象的鏈接?!?。對技術的解構,能夠幫助我們看清技術創(chuàng)新(技術發(fā)明)的真面目。
從技術組成來看,技術創(chuàng)新主要從兩個方面來實現(xiàn)。
一方面,技術創(chuàng)新是組合進化(combinatorial evolution),主要是指將多種已有的技術拼裝成新的技術。在組合進化中,已有技術成為了新創(chuàng)技術的一個組成部分,而新創(chuàng)技術亦可能是未來某項技術的組成部分。技術組合從簡單到復雜、涉及范圍從狹到廣、數(shù)量從少到多,不斷復加融合,通過層層疊加技術元素參與組合,來進行跨層次創(chuàng)新。當然,組合進化還包括“技術優(yōu)化”這一概念,即替換已有的技術組件形成新的效益(局部創(chuàng)新),這一理念在工業(yè)領域稱之為“精益”。
另一方面,技術創(chuàng)新是對新現(xiàn)象的捕獲與駕馭。從“燒開一壺水”到建造蒸汽機,從發(fā)現(xiàn)天然磁石到制作指南針,從涉水觀魚到發(fā)明“船槳櫓舵”,人類發(fā)現(xiàn)并利用新的自然效應和現(xiàn)象,作為新的技術元素,不斷和舊有技術融合形成更多新穎的技術和應用。
一開始人類通過自有的感知(五官)來發(fā)現(xiàn)自然效應和現(xiàn)象,并實現(xiàn)技術發(fā)明。而隨著技術飛快演進,人類感知終究跟不上技術創(chuàng)新的步伐,逐漸需要通過各類技術工具(量尺、傳感器、計量器)和方法(數(shù)學計算、試驗、理論推導)從基礎科學領域出發(fā),來感知這個世界所蘊含的豐富信息。
五、由物聯(lián)網(wǎng)技術觸發(fā)的組合進化
現(xiàn)今,傳統(tǒng)技術(主要指制造業(yè))的發(fā)展已逐漸趨緩。根據(jù)技術的結構來看,要實現(xiàn)技術突破就需要新穎的技術或自然效應加入進來(技術創(chuàng)新的本質(zhì))。
而物聯(lián)網(wǎng)技術,包括與物聯(lián)網(wǎng)相關的各類技術的加入,將實現(xiàn)傳統(tǒng)技術和信息技術的“組合進化”,組合后的技術將更加復雜和多樣化,與其相關的制造業(yè)系統(tǒng)、商業(yè)運營系統(tǒng)將跨越多種技術、商業(yè)領域,進一步向自動化、個性化、敏銳、智能的方向演進,在技術體量(技術的集合大?。┥铣揭酝魏我环N復合技術所涵蓋的范圍和數(shù)量,從而“進化”到一個嶄新的技術層級,一個虛實融合、由信息與智能驅(qū)動的技術層級。
在上文中談到過技術創(chuàng)新的兩個路徑:“組合進化”和“融合新效應”。物聯(lián)網(wǎng)及相關的信息技術,可以幫助傳統(tǒng)技術實現(xiàn)在兩類路徑上的突破創(chuàng)新:
1、 物聯(lián)網(wǎng)技術和傳統(tǒng)技術相結合實現(xiàn)“組合進化”:物聯(lián)網(wǎng)技術,使得傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)可以實現(xiàn)更復雜的應用。在物聯(lián)網(wǎng)工具的幫助下,質(zhì)量管理人員可以實時地對“物”(材料、零件、設備、產(chǎn)品)進行全量抽樣監(jiān)測,并將監(jiān)測的時間跨度覆蓋到整個產(chǎn)品的生命周期。
基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化應用,可以協(xié)助管理人員進行更大規(guī)模的動態(tài)、靈活的資源調(diào)配和管理,使得企業(yè)業(yè)務所涉及的范圍(趨向全球化)和領域(跨領域應用)更為廣闊。在嵌入物聯(lián)網(wǎng)的信息化工具后,生產(chǎn)系統(tǒng)的自動化程度會更高,以實現(xiàn)更為復雜的自動化生產(chǎn)的流程和工藝。
2、 系統(tǒng)結構優(yōu)化,提高傳統(tǒng)技術組合進化的效能:物聯(lián)網(wǎng)所帶來的各類信息技術,能夠幫助傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)性地解構技術模塊并實現(xiàn)數(shù)字化映射,這有利于對各行業(yè)的技術進行重新組合和局部優(yōu)化,進一步簡化產(chǎn)品設計,實現(xiàn)生產(chǎn)和業(yè)務的靈活“編程”,更具效率地滿足更復雜、更個性化的市場需求。
正如工業(yè)領域的“數(shù)字孿生”(也稱為“數(shù)字化雙胞胎”):通過物聯(lián)網(wǎng)技術,實時感知工業(yè)設備的性能狀態(tài),形成虛擬的數(shù)字映射(3D建模),在數(shù)字映射的基礎上對設備運營的狀態(tài)進行預測分析、模擬演練、結構設計等,最終實現(xiàn)產(chǎn)品和設備的迭代和升級。
3、 幫助傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)現(xiàn)并利用新的現(xiàn)象和效應。物聯(lián)網(wǎng)可以幫助技術人員,關注到一些以往被忽略的細節(jié),從而發(fā)現(xiàn)新穎的現(xiàn)象和效應,并加以利用或進行系統(tǒng)調(diào)整。
歸功于大量的傳感器部署在生產(chǎn)系統(tǒng)中,設備系統(tǒng)運行中的“異?!鼻闆r會被完整、實時地捕捉,并送到云端。對于云端匯聚后的“異常”信息,技術人員利用數(shù)據(jù)分析便能夠發(fā)現(xiàn)隱藏于現(xiàn)象中的事物關聯(lián)。一旦新的現(xiàn)象和效應被發(fā)現(xiàn),就能夠進一步對生產(chǎn)系統(tǒng)進行調(diào)整,從而使得該系統(tǒng)更加嚴謹和完善。
各傳統(tǒng)領域的生產(chǎn)系統(tǒng)或產(chǎn)品,通過傳感器捕捉“自然現(xiàn)象”,基于邊緣、云端的計算服務完成對技術(結構、流程等)的“編程”,再通過執(zhí)行器產(chǎn)生“效應”。由物聯(lián)網(wǎng)信息的“環(huán)路”,將物理世界變得可感知、可理解、可編程、可控制。
通過物聯(lián)網(wǎng)的信息技術,縮短傳統(tǒng)產(chǎn)品和業(yè)務的研發(fā)、設計周期,并降低技術準入門檻;使得生產(chǎn)系統(tǒng)的自動化程度再上一個層次,并能夠適應靈活的市場需求;通過打通產(chǎn)業(yè)鏈中各個環(huán)節(jié),對產(chǎn)品的全生命周期進行管理,挖掘產(chǎn)品的使用信息價值,從而使得商業(yè)模式從產(chǎn)品銷售向服務運營轉型。
物聯(lián)網(wǎng)將融聚所有領域的技術元素,將人類的技術推向一個嶄新的高度:一個能夠凝煉出“智能”的技術層級。
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