李軍

橫掃全球的新冠肺炎疫情，讓中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)背后隱藏著中國全面向數(shù)字化社會遷移的機(jī)遇。

在過去的20年里，政府通過大量“鐵公基”投資已經(jīng)完成了很多社會基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。未來投資拉動應(yīng)該以何種方式進(jìn)行？答案是新基建。

傳統(tǒng)的基建是指為社會生產(chǎn)和居民生活提供公共服務(wù)的工程設(shè)施，如高鐵、公路、地鐵等等。這些看得見摸得著的基建項目往往就在身邊，是提高社會經(jīng)濟(jì)活動的公共服務(wù)效率，進(jìn)而促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物理設(shè)施。

而新基建則是以新發(fā)展理念為引領(lǐng)，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動，以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，面向高質(zhì)量發(fā)展需要，提供數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級、融合創(chuàng)新等服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施體系。這些基礎(chǔ)設(shè)施往往看不見摸不著，用于支撐和提高數(shù)字經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行效率，降低數(shù)字經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行成本，最終為全面服務(wù)數(shù)字經(jīng)濟(jì)而存在。

今年4月，發(fā)改委給出了新基建的七大領(lǐng)域，它們分別是：5G基建、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

需要指出的是，這七大領(lǐng)域中5G的地位最為特殊，因為它是其他六大領(lǐng)域建設(shè)的先行基礎(chǔ)，未來還將為六大領(lǐng)域的運(yùn)營提供堅實的支撐。可以說，5G基建是新基建打下的第一根樁。

5G的三大特點意味著什么

談到5G基建引領(lǐng)和保障整個新基建，就需要重溫5G的三大核心特點：高速率、低時延和大連接。

5G的第一個特點是高速率。真實的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境下5G的下載速率大約在300-600Mbps，約為4G下載速率的2倍-4倍。如果在網(wǎng)絡(luò)和終端側(cè)同時應(yīng)用載波聚合技術(shù)的話，下載速率還可以成倍增長。

高速率是5G給數(shù)字社會帶來最直觀的效率提升。一個常見的說法是，2G開啟了txt（文本）的時代，3G開啟了 jpg（圖片）的時代，4G開啟了avi（視頻）的時代。那5G會開啟什么時代呢？我認(rèn)為5G將開啟高清（HD）視頻、虛擬現(xiàn)實（VR）和沉浸式體驗（AR）的時代。

4G雖然已經(jīng)可以支持視頻流的傳輸，但它在現(xiàn)實環(huán)境中20-30Mbps的傳輸速率成為嚴(yán)重制約高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳遞的瓶頸，不論是人機(jī)交互的高清視頻需求，還是人工智能應(yīng)用的圖像識別與海量數(shù)據(jù)采集，都需要大帶寬支撐下的高速率數(shù)據(jù)傳輸。

5G的第二個特點是低時延。5G可以把通信時延降低到1毫秒以下，而目前4G環(huán)境下的時延通常都在20毫秒以上。

百度CEO李彥宏在2012年給員工的公開信中提到了這樣一個段子，“我聽說恐龍腳上踩到一個瓢，幾個小時以后它的腦子才能夠反應(yīng)過來，這樣不論它長到多大，都會滅絕。”這個段子的背后，體現(xiàn)了低時延的重要性。

圖1： 工業(yè)4.0特定領(lǐng)域的5G IoT銷售規(guī)模預(yù)測

單位：百萬美元。資料來源：《5G時代：先進(jìn)電子和工業(yè)公司的新前景》，2020年2月，麥肯錫。制圖：于宗文

圖2：5G行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域評估

資料來源：《阿里巴巴新基建洞察之5G智能經(jīng)濟(jì)應(yīng)用場景》白皮書

同樣的道理也在基于車聯(lián)網(wǎng)的自動駕駛應(yīng)用場景下出現(xiàn)。一輛時速120公里的汽車，每秒鐘移動近33米。在4G網(wǎng)絡(luò)30毫秒級別的響應(yīng)速度下，信息傳遞的同時汽車也會有近1米的移動。如果想把AI和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在高速移動或者快速響應(yīng)的場景中，毫秒級的低時延是必不可少的技術(shù)保證。

5G的第三個特點是大連接。大連接提供的是海量低功耗、低帶寬的智能設(shè)備接入能力。5G可以讓單個基站支持?jǐn)?shù)萬個終端同時接入。

傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)絡(luò)需要連接的終端是非常有限的。平均每個人、每個中大型設(shè)備往往只會有一兩個終端需要接入。但是在全面數(shù)字化的物理世界中，每一個對象/實體都將會獨立接入到互聯(lián)網(wǎng)中，形成自己的數(shù)字化鏡像，即數(shù)字孿生（Digital Twin）。

“數(shù)字孿生”，是借助物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，在虛擬空間中構(gòu)建物理空間的實體映射，從而反映相對應(yīng)的實體對象的全生命周期過程。數(shù)字孿生最早屬于工業(yè)4.0的范疇，但隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型在各行業(yè)全面展開，這個術(shù)語也逐漸在其他領(lǐng)域被開始使用。

可以想象，數(shù)字孿生是數(shù)字化全面應(yīng)用時的重大挑戰(zhàn)。如果你的每一支筆、每一本書、每一件衣服都要被連接，如果商店里出售的每一個商品、工廠里加工的每一個部件、使用的每一個工具都要在數(shù)字化世界中被映射和重構(gòu)，那么未來的5G網(wǎng)絡(luò)將面臨什么樣的連接壓力？可以說，大連接能力是構(gòu)建數(shù)字化世界的基礎(chǔ)保證。

截至目前，5G有關(guān)大連接（mMTC）的標(biāo)準(zhǔn)（R16版本）還沒有最終確定。但毫無疑問的是，這一部分的特性是實現(xiàn)“萬物互聯(lián)”最重要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

5G對其他新基建領(lǐng)域的支撐

需要強(qiáng)調(diào)的是，5G基建在整個新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)體系中應(yīng)該先行，因為它是新基建其他六大領(lǐng)域的前提和保障。這是通信產(chǎn)業(yè)作為信息社會基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的特性所決定的。我們可以從連接、控制、應(yīng)用三個方面了解5G基建對于其他六大領(lǐng)域的支撐作用。

先說連接?；ヂ?lián)網(wǎng)的基本形式就是連接，連接方式分為有線和無線兩種。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的核心是有線網(wǎng)，而移動通信技術(shù)的發(fā)展為互聯(lián)網(wǎng)變身為移動互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造了技術(shù)條件。

在5G通訊協(xié)議里，包含數(shù)據(jù)連接的多種模式滿足多重業(yè)務(wù)需求要求，從高功耗高速率，到低功耗低速率，再到低延時、虛擬網(wǎng)絡(luò)等，5G在以前單一的信息高速公路基礎(chǔ)上衍生出復(fù)雜的信息全通路。這就好像物流可以按照公路、鐵路、航運(yùn)、空運(yùn)的特點，根據(jù)不同尺寸、不同數(shù)量、不同實效、不同成本要求的貨運(yùn)需求選擇不同的運(yùn)送方式。

在海量設(shè)備多樣化接入方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的多設(shè)備多組件接入，人工智能的海量數(shù)據(jù)采集，智能電網(wǎng)的野外設(shè)備監(jiān)控與巡檢，新能源交通的車聯(lián)網(wǎng)與野外監(jiān)控等都有大量的要求需要5G網(wǎng)絡(luò)支撐。

根據(jù)麥肯錫在5G物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用設(shè)備的預(yù)測，2022年之前，供應(yīng)鏈?zhǔn)俏锫?lián)網(wǎng)設(shè)備最集中的領(lǐng)域。從2023年開始，制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將呈現(xiàn)井噴式發(fā)展。一直到2030年，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將成為5G工業(yè)應(yīng)用的主戰(zhàn)場。

也就是說，如果希望工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和相關(guān)的人工智能領(lǐng)域快速發(fā)展，5G基建先行是必然的要求。

再來說說控制。人工智能應(yīng)用的三要素是數(shù)據(jù)+算法+算力。其中數(shù)據(jù)是人工智能應(yīng)用最重要的“消耗品”。建模需要海量數(shù)據(jù)完成，應(yīng)用同樣需要海量數(shù)據(jù)支撐。成熟的AI應(yīng)用瓶頸通常是在數(shù)據(jù)方面。

大連接，保證海量設(shè)備被連接并提供數(shù)據(jù)。高速率，確保單個設(shè)備的豐富數(shù)據(jù)被采集和上傳。低延時，保證在變化中管理系統(tǒng)可以提供快速響應(yīng)。三者配合在一起，就形成對數(shù)據(jù)完整的控制閉環(huán)。

此時需要提到另一個重要概念：“邊緣計算”（Edge computing）。邊緣計算的基本思想是通過存儲/訪問數(shù)據(jù)并在網(wǎng)絡(luò)邊緣附近執(zhí)行高響應(yīng)要求的處理任務(wù)。也就是說，離最終用戶和設(shè)備更近的網(wǎng)絡(luò)擁塞和等待時間大大減少。

Gartner預(yù)測，到2022年，超過一半的企業(yè)生成數(shù)據(jù)將在數(shù)據(jù)中心之外創(chuàng)建和處理。到2025年，邊緣計算將分析處理約75%的新增數(shù)據(jù)。邊緣計算是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路。

邊緣計算是對云計算的補(bǔ)充，而不是與云計算競爭。邊緣計算的好處是可以從本地（可能是網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，也有可能是用戶場所或邊緣設(shè)備）快速得到響應(yīng)。對于云計算來說，響應(yīng)速度有時候是不可控的，而邊緣計算則可以利用5G的低時延特性得到快速的響應(yīng)速度。

雖然在4G時代邊緣計算已經(jīng)可以用于實際的生產(chǎn)環(huán)境，但結(jié)合5G進(jìn)行優(yōu)化的高吞吐量和低延遲將徹底改變邊緣計算的運(yùn)行平臺，讓其真正成為滿足毫秒級響應(yīng)要求的生產(chǎn)系統(tǒng)。

以“云游戲”為例，目前主流的游戲軟件大小通常都是以GB為單位，顯示的內(nèi)容動輒高清甚至4K，響應(yīng)速度要求一般都是毫秒級。如果主要的渲染計算和交互通信要在云計算平臺完成，那幾乎是不可能完成的任務(wù)。

目前主流的做法都是將渲染計算放在云端邊緣，結(jié)果壓縮后通過網(wǎng)絡(luò)傳給用戶，用戶終端只需要完成解壓和少量渲染重現(xiàn)就可以得到良好的用戶體驗?；?G的邊緣計算可以實現(xiàn)10毫秒以內(nèi)的玩家交互時延，未來甚至可以支持基于VR/AR的無線協(xié)作。

同樣的情況也會出現(xiàn)在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。在某個街區(qū)范圍內(nèi)的智能車輛和交通監(jiān)控管理設(shè)備會通過邊緣計算完成交通調(diào)度和信號控制，并防止?jié)撛诘慕煌L(fēng)險發(fā)生。這些邊緣計算功能都有賴于5G標(biāo)準(zhǔn)中的網(wǎng)絡(luò)切片功能支撐，并進(jìn)一步可以細(xì)分為高清視頻切片、智能手機(jī)切片、海量物聯(lián)網(wǎng)切片和關(guān)鍵性任務(wù)物聯(lián)網(wǎng)切片等多種類型。

依靠5G和邊緣計算，AI應(yīng)用系統(tǒng)可以預(yù)制模型的方式快速部署到移動互聯(lián)網(wǎng)的各個角落，快速采集和傳輸海量數(shù)據(jù)完成模型的進(jìn)一步訓(xùn)練和校驗，并最終完成部署上線，成為邊緣計算的新服務(wù)。

所以IBM“5G的未來”白皮書中就把5G、AI和邊緣計算列為推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型最重要的三個技術(shù)驅(qū)動因素。沒有5G就沒有移動互聯(lián)網(wǎng)的邊緣計算，AI也只能被限定在非常單一的應(yīng)用場景內(nèi)，不得不預(yù)先完成海量的數(shù)據(jù)采集和積累后才會成為可配置的應(yīng)用。

我們再來說說應(yīng)用。目前看來，只要是有移動互聯(lián)網(wǎng)需求的新基建內(nèi)容都會和5G相關(guān)，其中一部分應(yīng)用類型更是嚴(yán)重依賴于5G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)能力。在6月初阿里集團(tuán)剛剛發(fā)布的《阿里巴巴新基建洞察之5G智能經(jīng)濟(jì)應(yīng)用場景》白皮書中，給出了新基建領(lǐng)域各個行業(yè)應(yīng)用和5G的相關(guān)度。

可以看到，智能電網(wǎng)、超高清視頻、虛擬現(xiàn)實/增強(qiáng)現(xiàn)實（VR/AR）、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智慧醫(yī)療與5G的相關(guān)度非常高。

除此以外，我個人認(rèn)為，車聯(lián)網(wǎng)、無人機(jī)和機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用與5G的相關(guān)度在這個圖中是被低估了。因為這三種應(yīng)用的移動需求都非常突出，尤其是車聯(lián)網(wǎng)和無人機(jī)。

車聯(lián)網(wǎng)被廣泛認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)在垂直行業(yè)的首要切入領(lǐng)域。5G的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中甚至專門細(xì)分了單獨的車聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，包括互聯(lián)網(wǎng)與車、車與車、車與交通基礎(chǔ)架構(gòu)三部分。

另一個被顯著低估的就是5G對商用無人機(jī)應(yīng)用的影響。隨著無人機(jī)飛控系統(tǒng)的成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，未來商用無人機(jī)操縱將從手工目視操縱轉(zhuǎn)變?yōu)锳I系統(tǒng)操縱，商用無人機(jī)操縱員需要完成的是更加簡單的任務(wù)下發(fā)和執(zhí)行監(jiān)視。借助5G網(wǎng)絡(luò)的快速響應(yīng)和海量數(shù)據(jù)傳輸，AI系統(tǒng)可以完成目標(biāo)判別、路線選擇、隨動操縱等底層操縱，乃至進(jìn)一步完成編組配合等復(fù)雜協(xié)同操作進(jìn)程。這些都是擴(kuò)展商用無人機(jī)應(yīng)用模式的重要支撐。

5G是數(shù)字化世界的加速器

數(shù)字化世界的終極目標(biāo)就是構(gòu)建物理世界的“鏡像”。而物理世界的實體、物流、生產(chǎn)、制造等各個環(huán)節(jié)都將在數(shù)字化世界構(gòu)建對應(yīng)的數(shù)字化對象。編織這個數(shù)字化之網(wǎng)的骨干就是5G網(wǎng)絡(luò)。

在4G及之前，數(shù)字化世界主要是由固定網(wǎng)絡(luò)支撐起來的。固定網(wǎng)的接入點就是數(shù)字化世界的邊界。邊界之外是茫茫黑域。偶爾有個別移動設(shè)備可以接入，也宛如寥寥的星星。通過低速連接我們可以知道它的存在，采集少量數(shù)據(jù)，但這個設(shè)備豐富完整的數(shù)據(jù)在低速窄帶的接入條件下是無法全面獲取的。

5G將打破邊界，真正讓現(xiàn)實世界中的一草一木可以在數(shù)字化世界中構(gòu)建自己的數(shù)字化影像。目前的數(shù)字化世界還只是數(shù)字化孤島。

每個行業(yè)、每個組織在自己機(jī)構(gòu)內(nèi)部推進(jìn)數(shù)字化進(jìn)程，構(gòu)建數(shù)字化實體，但在整體上仍然是支離破碎的，無法構(gòu)成一個完整的拼圖。

新冠肺炎疫情的倒逼為連接數(shù)字化孤島，整合和提煉數(shù)據(jù)中的財富提供了良好的契機(jī)。政府在各個機(jī)構(gòu)與企業(yè)中穿針引線，完成了數(shù)字化系統(tǒng)的集成與整合，并形成跨地域、跨組織的數(shù)字化應(yīng)用，比如我們熟悉的“健康碼”。

5G網(wǎng)絡(luò)將成為全社會的數(shù)字紐帶，通過提供訪問、整合以及將不同/分散數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為知識和洞察的能力來輔助決策制定者。

這個數(shù)字紐帶是一個彈性的，廣泛連接的，智能和快速響應(yīng)的信息流框架，為在正確的時間，將正確的信息，傳遞到正確的地方，提供了條件，使得整個數(shù)字化世界的各個節(jié)點能夠打破空間及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)的多向同步和溝通。

100年前，倫敦向世界輸出了地鐵，巴黎輸出了下水道，紐約輸出了電網(wǎng)。新型信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)下，5G網(wǎng)絡(luò)和架構(gòu)其上的數(shù)字化應(yīng)用，將成為中國奉獻(xiàn)給全世界的數(shù)字化世界的樣板和典范。