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數字化世界

能不能以遠程方式控制和維護成千上萬的建筑物和機器？當然可以。這是一個龐大的技術、經濟和社會新全景的組成部分。在這里，現實世界的幾乎所有實物都有數字的對應。

對象一經數字化，即可被無限制地克隆及重新分配，且無需耗費任何成本。

從古籍、地籍冊，到數不勝數的各種工業設施組件和城市構筑物，現實世界里的事物紛紛有了數字化對應物。隨著這一趨勢的愈演愈烈，數字世界不僅從物質層面，而且從機能層面復制了現實世界。因此，我們不僅能調用詳盡的數字化圖像――譬如，工廠車間里的機器配置圖，而且，還可以從實際出發，模擬在這樣的環境中對工人而言較安全的安裝位置和符合人機工程學的配置。當然，這歸功于以生物測定學為基礎、能精準表征人類特性的技術的發展。

與此類似，隨著奧地利維也納Aspern區建設的如火如荼，西門子中央研究院（CT）開發的系統正使用四軸飛行器生成的圖像，來跟蹤、記錄在這片占地240公頃的工地上所進行的施工活動。這種能自動將當前數據與以往數據進行比對的系統，也被廣泛用于跟蹤工廠內部的變化，以保證數字版的規劃方案符合的實際情況。

秘訣：軟件。這種對象和功能均朝數字世界大規模遷移的現象背后，是什么在起支撐作用呢？使這一切成為可能的秘訣，當然是軟件。軟件，在幾乎每個技術領域都起到了重要作用，這一點從西門子公司研發預算的40%都用于軟件開發上便可見一斑。西門子中央研究院的工作集中在跨領域項目和諸如改進架構、降低復雜度等根本性的問題上，它雇傭了大約4500名程序員和軟件架構師。在整個公司，西門子總共雇傭了大約1.75萬名軟件工程師，他們聚集在各種各樣的項目上，從模擬“好奇號”火星探測儀，到創新發電廠的控制系統；從用于優化鐵路系統的顯示屏幕，到面向操作室的圖像、數據融合解決方案等等，不一而足。

當今世界，數字化技術大行其道，軟件扮演關鍵角色的例子比比皆是。譬如，在紐倫堡附近，有一座專門生產Simatic可編程邏輯控制器（PLC）的西門子工廠。在這里，西門子的NX和Teamcenter軟件系統每天要追蹤大約5000萬道生產工序的結果，從焊接溫度到拾取-貼裝速度，無所不包。這座工廠的生產合格率能高達99.9988%，這些跟蹤信息功不可沒。通過聯網系統，這些信息被發送到工廠的研發部門，用于優化現有及規劃中的生產線及生產工藝。

這座工廠的自動化程度非常高，因此被譽為朝第四次工業革命邁出*步的楷模——在第四次工業革命的愿景中，為了自動優化生產工藝，現實世界和虛擬世界將相互吸取經驗。這座工廠憑借高效率而享有卓著聲譽，當之無愧地成為了其他工廠的榜樣。譬如，在地處中國西部的成都，一座幾乎是這座德國工廠的翻版的工廠正在幫助滿足中國對PLC的旺盛需求。從汽車生產線到采礦機械，PLC可以用于控制幾乎一切工業設備。

將現實世界與虛擬世界融為一體的開發實例不計其數，全大的光學望遠鏡的生產便是其中之一。為了加快開發進度，制造商使用了西門子NX軟件對用于生產直徑達1.5米的望遠鏡鏡片的機器進行三維模擬，然后將模擬數據與生產系統集成。這樣，只用了短短一年半的時間，就開發出了這臺拋光精度高達30納米的機器。

軟件是實現高度自動化生產（左上圖）和多城市交通管理的關鍵。

在手術室里融合可移植成像。現實世界的數字化步伐也在闊步邁向醫療領域。譬如，在位于新澤西州普林斯頓的西門子美國研究院，研究人員正與來自西門子醫療的專家合作，將術前三維計算機斷層掃描成像和核磁共振成像與手術室或介入治療室里的其他成像設備生成的實時圖像相融合。其思路是將高分辨率的三維成像用作引導底圖，并將所有其他模式的成像融合到其中。

多模數據融合將不僅限于成像。研究人員預計，諸如患者實時監測數據，甚至一些官能的現場模擬數據等信息，將被整合到一張可能很快就將支持無線移植的融合實時成像中。事實上，在這個愿景中，融合數據集的可移植性是關鍵。可移植圖像將支持視覺、心理活動與手眼協調的融合，甚至可能被用在增強了的現實環境中，從而允許外科醫生將診斷信息重疊到他/她的實際視野上。鑒于可移植性的諸多益處，西門子研究人員正在開發有關技術，以促進超快速可視化解決方案的獲取――包括量身定制流式傳輸和針對醫療應用的視頻壓縮解決方案。

不論對象是工業環境還是醫療環境，硬件還是軟件，數字世界里的大多數高級系統在設計時都考慮了自動監控、預防性維護和遠程維修等需求。譬如說，現在，西門子的通用遠程服務平臺（cRSP）就跟蹤了大約25萬個系統，從摩天大樓和燃氣輪機，到255座城市的交通控制中心，不勝枚舉。它還監控了大約12萬臺高端醫療設備，并提供維修服務。每個月，這些系統總共要生成差不多10兆兆字節的數據。但隨著所監控系統精密度的日益增長，其診斷傳感器和軟件驅動的功能也與日俱增。因此，專家預計，到2020年，cRSP每個月將需要處理大約80兆兆字節的數據。為了增強安全性，同時保證有足夠的能力來應對這些海量數據，西門子正在開發新一代結構。

通過對基礎設施和專業知識的整合和虛擬化，基于云計算的服務可降低費用。

新經濟。在越來越多系統的監控和維護功能朝著數字世界遷移的同時，與這些功能有關的實物基礎設施本身也在經歷數字化。譬如，為什么每一座城市都要具備自有交通管理中心呢？在德國，已有10座城市基本上將這項功能外包給了一家西門子服務中心。由于可以通過基于云計算的互聯網服務獲取其所有交通數據，每一座城市都能對當地影響交通的事件進行規劃和管理，而無需部署成本不菲的實物設施，也無需進行相關維護。

IT基礎設施也直沖云霄。自動化系統生成的數據量非常之龐大，就連西門子這樣的大型企業也面臨著數據存儲量日益增長的挑戰。同時，作為虛擬IT解決方案的云計算具有強烈的吸引力。考慮到這一點，西門子中央研究院正支持公司各業務部門開展一項計劃，旨在探索產品設計新途徑，以期既能充分利用云存儲系統里的海量數據，又不降低安全性。通過對基礎設施和專業知識的整合和虛擬化，基于云計算的服務可降低費用。事實上，據市場情報提供商國際數據公司（IDC）預計，IT服務朝云計算系統的遷移將是締造所謂“智能數據”經濟的決定性因素。

產品、服務和知識的快速數字化進程將帶來巨大益處，這一點毋庸置疑。每個人都能有切身感受的一個關鍵領域是我們與政府的關系。比利時eGovlab公司的董事兼創始成員Vasilis Koulolias設想，電子政務將是民主制度下一步的發展趨勢。他預言道，“這意味著朝更睿智、高效、更具代表性的政府轉變；這將為合作、共同創造和相互交流降低成本。”

雖然這個數字化的美麗新世界潛力無限，但是我們在朝著它邁進的同時必須小心謹慎。正如麻省理工學院數字化商務中心主任Erik Brynjolfssen教授在接受我們的采訪時所指出的那樣，自動化系統正日益瞄準藍領和白領的工作崗位。Brynjolfssen說：“利用數字化技術，可以創造無窮的財富。但這些財富既可能被集中在少數人手里，也可能為數十億人創造廣泛的機會。我們有能力創造全人類的共同繁榮，但如果我們坐視不管、放任自流，那么這樣的繁榮景象永遠不會到來。”