下一代物联网技术对制造业的影响_IT采购网

下一代物联网技术对制造业的影响

政府采购信息网作者：发布于：2016-12-19 10:56:25 来源：中国工业评论

　　第一代互联网解决了信息传输的成本和效率问题，却没有办法解决信息的信用问题，没有信用的信息就缺乏价值支撑。所以第二代互联网必须突破的是：怎样去中心化地建立起全球信用？让价值传递也能像信息传递一样低成本高效率进行，这就是区块链的历史使命。

　　从比特币到区块链

　　20世纪90年代初，互联网上悄然兴起了一个神秘的组织，叫做“密码朋克”。

　　这个组织是一个由全球密码天才和黑客组成的松散联盟，维基解密的创始人阿桑奇就是密码朋克的核心成员之一。他们不信任政府、公司或者其他组织在电子信息时代对于隐私的保护机制，希望通过密码学自行做出一个软件，来保护个人隐私。这个组织在全球只有1000多人，唯一的联络方式，就是通过电子邮件组，匿名地分享自己的技术思想。

　　当时没有人能想到，这个组织在十几年后，将会在全球掀起一场数字货币的大风暴。

　　从1997年到2000年，密码朋克成员亚当·贝克（Adam Back）、哈伯和斯托尼塔（Haber and Stornetta）、戴伟（W Dai）先后发明了哈希现金、时间戳、B－money等技术。2004年，朋克成员哈尔·芬尼（Hal Finney）还推出了自己版本的电子货币，这一系列的技术新思想，后来都被中本聪吸纳进了比特币的体系里。

　　2008年9月，金融危机席卷全球，世界各国为了应对危机，开始量化宽松政策，超发的货币开始大量稀释民众手中的财富，这使得美国引发了一系列抗议活动，比特币正是在这个时候登上历史舞台。2008年10月31日下午2时10分，在一个普通的密码学邮件列表中，几百个成员均收到了自称是“中本聪”的人的电子邮件，“我一直在研究一个新的电子现金系统，这完全是点对点的，无需任何可信的第三方”，然后邮件将他们引向一个9页的白皮书，其中描述了一个全新的货币体系。16天后，中本聪放出了点对点支付代码的先行版本，比特币正式问世。

　　但是，当时的比特币仍然不过是一个极客圈子的玩物而已。它真正进入公众视野，获得大的发展，主要还是由于两股力量的注入。

　　第一，经济利益的助力。

　　2010年7月，MT．GOX成立，它原本只是一个游戏卡牌的交易平台，后来因为越来越多的人在上面进行比特币交易，从此成为了最知名的比特币交易平台，一度垄断了全球80％的比特币交易。交易带来市场价格，价格带来经济利益，大量的商人和炒家开始进入数字货币圈，他们开始取代密码极客，成为推动数字货币发展的主要力量。

　　第二，理论体系的建立。

　　跟充满理想主义的极客比起来，商人和炒家们更清楚，一个简单的密码学创新是不足以让人们兴奋的。为了拉升币值，他们开始积极地为比特币寻找理论依据，奥地利经济学派就这样进入他们的视野。

　　这个学派的代表人物哈耶克曾经提出，货币是先于政府产生的（贝壳币等），只是后来被政府权力所垄断。他进一步认为，货币应该由私人随意发行，然后各种货币在市场上自由竞争不断淘汰，最后必然会有一种优质的一般等价物被大众接受，成为公认的货币（比如黄金）。

　　这个理论让比特币圈的炒家们如获至宝，他们开始以此为依据，大范围地宣传比特币对于传统货币体系的颠覆。同时由于哈耶克认为通货紧缩是一种健康的经济状态，炒家们就此宣扬比特币的2100万上限是合理的，比特币的单位价格未来将随着社会总财富的增加而无限上升。

　　正是由于商人和理论这两股力量的加入，促使越来越多的人开始相信比特币是未来的趋势并加入其中，比特币的价格也就开始不断攀升。

　　到了2013年下半年，中国主流媒体开始关注和探讨比特币，这在客观上促进了比特币的知名度，吸引了大量风险投资基金的进入，各种山寨币的价格开始持续蹿升，数字货币圈进入全盛时期。

　　然而在这个过程中，由于数字货币市场缺乏监管，出现了一些比特币交易平台人为操纵价格，私自设立资金池，变相非法传销等。同时由于比特币的匿名属性，被一些人用于色情、毒品和非法洗钱交易当中，给社会造成了危害。2013年11月，五部委终于出台联合政策打压比特币，数字货币价格一泻千里，大量炒家套牢，比特币彻底进入了冰冻期。

　　直到2015年10月，万向集团在上海召开了一场“区块链－新经济蓝图”的全球区块链峰会，把区块链作为比特币的底层技术抽离出来。比特币自此通过区块链洗白了。

　　接下来的三个月中，麦肯锡、德勤纷纷发表有关区块链的研究报告，中国央行也在京召开数字货币研讨会，同月，英国政府发布《分布式账本技术：超越区块链》，将区块链上升为国家战略层面。

　　区块链到底是什么

　　区块链这个词，是将Block Chain直译成了“区块链”（这个词语并非其首次使用，实为开源社区中的早期极客翻译，具体人员已不得知）。早期只是作为比特币体系内的一个词语，并没有引起外界注意。

　　2015年10月，《经济学人》杂志上刊登了一篇文章，故事大概是说洪都拉斯的艾女士突然被警方要求从自己居住了30年的房子里搬出去，原因是房地产局的系统里，她的房子也登记在另一个人名下。后来艾女士费尽千辛万苦才证明了房子是属于自己的，但此时房子已经被强制拆除了。

　　《经济学人》用一个简单的例子刻画了当前信息化社会中，记录可以被随意篡改的事实。那么如何能避免这种情况，保护数据的准确和不可篡改呢？文中提到比特币的底层技术，区块链正好可以解决这个问题。

　　要把这个技术说清楚，我们可以通过一个有趣味的故事，叫作《兔哥与小茗同学的5块钱恩怨》：

　　从前，兔哥要付给小茗同学五块钱，我掏出钞票，潇洒地甩给小茗同学，并在自己的小本本上记下：“我给了小茗同学五块钱。”

　　小茗拿到钱，在自己的小本本上记下：“兔哥给了我两块钱，他还欠我三块钱！”

　　我的天！账对不上了。听谁的？谁在说谎呢？

　　当然，我和小茗同学认识多年，他断然不会这么耍赖，但在社会的实际经济活动中，有很多陌生人之间的交易，两个当事人之间彼此难以信任，他们如何实现交易呢？

　　这时候就需要一个提供信用背书的第三方出场了……最初是由村里最有威望的长老，后来就演变成银行，既然你们都能够信任我，那这账就由我来记录吧！保证账目不偏不倚、不会出错！

　　不过长老和银行也要生活，不能一天到晚免费给你们干这事啊，所以这手续费可不能不交。而且万一长老记性差了，银行系统坏了，储户存款丢失，存折变报纸这种事，大家也不想啦，多多包涵吧。

　　这个时候，支付宝跳出来说：“不愿意走银行的可以走我们的第三方支付啊，手续费我可以不收。”兔哥正在高兴，他突然又冒出了下半句：“不过要用你们的大数据变现，……”

　　在现实世界中，因为提供信用背书的第三方掌握了太大的权力，所以就带来了很多安全隐患和道德风险。

　　那么兔哥和小茗同学的交易，怎么能去中介化，踢开银行和第三方支付呢？

　　不如我们约法三章吧，用一套制度来保证咱们谁也不能单方面地篡改记录。这套制度，就是区块链。区块链遵循三条规则。

　　第一条规则

　　每次交易，俩人中间只能由一个人记账，具体谁来记，咱们石头剪刀布决定吧。如果一笔交易两个人分头记账，就很容易两套账本对不上；但如果每一次都是一个人记账，这个人权力又太大，容易搞点贪污腐败，那么石头剪刀布就是最好的方法，因为每次记账的人都是随机的。公平！

　　在实际的区块链运转机制中，自然不会是石头剪刀布这么简单，而是让全网所有的节点比赛，看谁先算出一个前X位都是0的随机数，谁就能获得这一次的记账权。这也太难了……需要非常大的运算量。比如比特币网络，整个网络系统大概每十分钟才能找出一个前10位都是0的随机数，而且这些节点是类似石头剪刀布这种博弈的方式，只有一个赢家，所以可以确保只有一个节点进行记账。这个争夺记账的过程，就是所谓的“挖矿”。

　　第二条规则

　　不管这一轮是谁记账，另一个人都必须原封不动地照抄一遍，并放进自己的账本，而且全世界所有其他人也同时会在自己的账本里照抄一遍（全网同步备份）。这样就把我们俩达成的共识记录在了全网的每一个角落里，一方面保证数据不会遗失，另一方面也可以对抗某一个或某几个阶段单方面的篡改账本。

　　说是照抄一遍，但是这个照抄是系统通过密码学和程序自动完成的，而不是人为的，所以交易的内容是加密的。虽然密文是全网同步备份，但是没有对应的钥匙（私钥），普通人还是看不到具体的内容，也就是说，每个人手里都有全世界的账本，但是你只能看到跟自己有关的帐，这就确保了数据的私密性和安全性。

　　第三条规则

　　记完账之后，我们再在字迹上盖个印章，印章上还记录着盖章的时间（区块链时间戳），这样下次再对照时，只要印章完好无损，就说明字迹没有被篡改过。这样一来，一旦账本记好，我们俩就谁也不能再编辑篡改了。这个“印章”其实就是区块正文对应的Hash（Merkel根），只要正文被篡改了哪怕一丁点，Hash就会变得完全不一样，大家也就知道正文被篡改了。而这种单方面篡改的内容，由于跟大家的账本都不一样，就会被整个区块链系统抛弃，被认定为假账。

　　在区块链体系的转账交易过程中，数据只能被转移，不能被复制。也就是说，如果区块链中记录着5块钱已经给小茗同学了，那兔哥这里就再也不会有了。所以它可以代表价值，股权、债权和各种权利都可以在区块链上流动，而不需要银行、券商、交易所来背书了。

　　总结这三条规则，区块链其实就是一个所有人共同维护的数据库，一个分布式记账的账本。每次我和小茗同学交易的时候，全网所有的节点都参与争夺为这次交易记账的权力，争夺的过程是解一串非常复杂的方程组，谁的算力大，谁就可能先解出来，获得记账权。同时，比特币网络会给负责记账的这个节点也额外加上一块钱（挖矿）作为奖励，然后再把这个节点记录的交易通知全网备份，把这次交易像链条一样加密后放在此前所有交易记录的后面，就形成了区块链。

　　再简单一点说，区块链就像是人体的细胞，每一个细胞都存储着整个人体的DNA序列，只要外人的细胞进入这个体系，整个系统能够清楚地识别出来，同时任何一个单体细胞的死亡，都不会导致整个人体的DNA信息出现任何缺失。也就是说，整个过程通过公开的规则和密码学算法保证了交易不可能被篡改，去中心化、去中介信任、数据库可靠，这就是区块链的基本思想。

　　区块链＋制造业

　　第一代互联网起源于TCP／IP协议，就是执行一个网络上所有节点统一格式对等传输信息的开放代码。但是这样一个看似简单的创新，对于人类的影响是划时代的，因为它把全球化市场所需要的基本价值观“自由、平等、博爱”，给程序化、协议化、可执行化了。进而派生出STMP邮件协议、HTTP域名协议等，实现了全球信息传递的低成本高效率。

　　但是，第一代互联网解决了信息传输的成本和效率问题，却没有办法解决信息的信用问题，没有信用的信息就缺乏价值支撑。所以第二代互联网必须突破的是：怎样去中心化地建立起全球信用？让价值传递也能像信息传递一样低成本高效率进行，这就是区块链的历史使命。

　　目前区块链的主要应用还是集中于金融支付领域，比如跨境支付、股票交易、身份确认等，我今天想选择一个比较新的角度，着重谈一下它在工业4.0体系下对于制造业的影响，也就是区块链在M2M领域的应用。

　　M2M（Machine to Machine），顾名思义，就是机器与机器（传感器与传感器）相连的网络，这里面有两层意思：第一，M2M的核心和基础是互联网，它是在互联网基础上延伸和扩展的网络；第二，其用户端从人与人之间的信息传输，延展到了机器与机器之间进行的信息交换，M2M是依靠传感器在互联网之上铺设起来的第二层次网络。

　　传统的物联网模式是由一个中心化的数据库收集所有已联接设备的信息，而中心化云服务器、大型网络设备的建设和维护成本是非常高的。当工业4．0来临时，信息物理系统上连接的设备将以数百亿计，它们会产生海量数据，并且要求实时通讯，这会极大地增加传输成本。

　　根据IDC统计报告预测，未来的物联网将达到1000亿的传感设备相连，如果由一个中心化服务器储存这么庞大的数据，信息安全跟节点信任的问题怎么解决会成为一个巨大的难题。

　　区块链恰好可以在这个领域发挥作用，它采用去中心化的点对点通信模式，高效处理设备间的大量交易信息，这将会显著地降低安装维护大型数据中心的成本，同时还可以将计算和存储需求分散到组成物联网网络的各个设备中。这能有效地阻止网络中的任何单一节点或传输通道被黑客攻破，导致整个网络崩溃的情况发生，保护整个信息物理系统的安全。

　　在区块链定义的规则下，设备被授权搜索它们自己的软件升级，确认对方的可信度，并且为资源和服务进行支付。机器可以通过区块链技术自动执行数字合约，而不再需要人为的甄别真伪，这使得它们可以自我维持、自我服务，成为真正的智能设备。

　　智能设备间自动交易的能力会催生全新的商业模式，未来物联网中的每一个设备都可以充当独立的商业主体，以很低的交易成本，与其它设备分享自己的能力和资源，例如计算周期、带宽等。这会促使物理世界像数字世界一样个性化和高效的流动起来，给未来商业带来无限的想象空间。

　　区块链在M2M领域的应用目前还处于早期探索阶段，比较典型的案例有：

　　IBM的ADEPT（自治分散对等网络遥测）计划：IBM、三星和微软跨界合作，希望利用区块链技术为下一代的物联网系统建立起一个概念证明型系统。该系统致力于一个能自动检测问题，自动更新，不需要任何人为操作的设备。

　　Tilepay物付宝：为现有的物联网行业提供一种人到机器或者机器到机器的支付解决方案。该公司开发了一个去中心化的微支付平台，它基于比特币的区块链，且能被下载并安装到一台个人电脑上、笔记本、平板或者手机上。所有物联网内的设备都会拥有一个独一无二的令牌，并用来通过区块链技术接收支付。Tilepay还将建立一个物联网数据交易市场，使大家可以直接购买物联网中各种设备和传感器上的数据。

　　Power Ledger家庭发电与供电：澳大利亚的创业公司Power Ledger利用区块链技术制作了一个小型的分布式发电系统。跟目前由供电机构集中供电不同，Power Ledger利用区块链技术，让居民能够自行发电并在网络上售卖，在这个体系内，所有交易均有唯一的网络签名，顾客购买了你的电量后无法单方面不承认，因为区块链会清楚地记录交易信息。这就使得电力的购买无需再通过国家电网的信用背书，可以由用户之间点对点自行安全的完成。随着屋顶太阳能以及高容量电池技术的到来，个人就有可能成为分布式电力供应者。

　　达闼科技机器人用户身份识别：由郭台铭和孙正义联合天使投资3000万美元的科技公司达闼科技，致力于在互联网的上层建立一个更安全和实时的数据传输网络，用于未来机器人之间的数据传输。据称该公司已经开始应用区块链技术进行用户的身份识别和认证，未来还可能基于区块链技术进行机器人的产权登记。

　　闪电网络：在传统区块链体系中，由于每一次交易都需要向一定数量的节点广播并受到回应才可以进行，支付速度是比较慢的，平均一笔交易需要10～60分钟。比特币网络还曾经因为交易量激增而出现大堵塞，十几个小时也不能完成一笔交易，这极大限制了比特币的实际应用。创业公司闪电网络科技建立了一个同名为“闪电网络”的独立侧链作为“微支付渠道”，可以在通道中瞬间完成小额支付交易，将比特币的日交易量扩充到数十亿笔，并且极大地降低区块链耗费的资源。

　　从本文最初对于历史的讲述可以看出，区块链并非凭空诞生的新技术，而是在互联网技术演化到一定程度突破应用阈值后的产物，还具有一定的不确定性。但财富的机会从来不在那些确定的地方，机会只存在于两个行业中间，在那个我们目前看不清、看不懂的地方。

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