云时代，数字技术如何赋能新质生产力

文章转载来源：一个旅人的日和夜

2006年8月9日，谷歌首席执行官埃里克·施密特（Eric Schmidt）在搜索引擎战略大会上第一次正式提出“云计算”的概念。同样在2006年，亚马逊公司正式推出了弹性计算云（EC2）服务。

云计算是一个破天荒的概念，没人知道它会走向何方，外界甚至一度认为这是一个完美的“馊主意”。全球各大科技巨头却不这样认为，他们视云计算为改变社会的“通用目的技术”。亚马逊创始人杰夫·贝佐斯曾说：“云计算服务是一粒种子，我们都知道它将来会成为大树。”

随着全球各大科技巨头陆续投身云计算，云计算也迎来了十多年的快速发展。从种子到萌芽，从投入到成长，再到逐渐成熟和广泛应用，从一个概念发展成为一个庞大的产业，云计算成为工业智能升级背后的基础设施，开启了人类的云时代。

盘古智库理事长易鹏在新书《新大航海时代》提出，云计算以通信和互联网等技术为基础、以数据为中心、以虚拟化技术为助力，融合多种数字技术，打造数字基础设施一体化云平台，为各行业数字化创新发展提供开箱式服务，并有效整合业务，应用底层资源，实现业务单元间协同共享，推动应用创新、产品创新、商业创新、管理创新、模式创新等不断涌现，云计算已经成为数字化变革和创新驱动发展的基石和底座。

在云时代，大量数据汇集云端，为人工智能发展提供基础，引发各类大模型竞争风起云涌，带动软件部署模式创新，成为承载各类应用的关键基础设施，进而推动“AI+Cloud”成为通用计算平台，构建起传输、存储、计算、分析、自我学习、应用、再传输的闭环生态，实现终端与边缘计算的高效结合，为物联网、工业互联网、能源互联网、卫星互联网等新兴领域发展提供基础支撑，实现万物互联、云生万物。

Gartner数据显示，2022年，全球云计算市场规模约为4 910亿美元，增速达到19%，预计在大模型、算力等需求的刺激下，市场仍将保持稳定增长，到2025年，80%的企业将关闭传统数据中心，从而转向云平台，2026年全球云计算市场将突破万亿美元。中国云计算市场规模在2022年达到4 550亿元人民币，较2021年增长40.9%，预计2025年中国云计算整体市场规模将超万亿元人民币。

易鹏认为，随着全球进入5G时代，云计算不断与网络资源、边缘计算资源、端侧等融合，“云”“网”“边”“端”协同发展、互为支撑，“云”自身走向云原生架构的升级与优化，对软件架构、智能技术、算力服务、管理模式、安全体系等带来深刻变革，逐渐演变为支撑经济社会数字化转型创新的数字基础设施技术底座。云计算已经不仅仅是一种普惠、灵活的基础资源，更是成为企业和个人的创新平台，可以多层次计算需要不断满足用户各类新型应用场景，助力企业开辟新蓝海、创造新体验、布局新产业，实现业务升级、运营提效和组织升级，从而实现“云”上成长。

物联网：万物互联，物物相息

2003年，物联网开始被广泛接受。物联网是一个由连接设备、数字机器和用户组成的生态系统，具有唯一标识符和网络可传输性，无须人与人或人与机器的交互。通过互联网和通信网络，利用传感器、通信网络、软件、控制系统等，将日常用品、设施、设备、车辆和其他物品进行连接和互动，实现对现实世界的数字化和自动化控制。物联网改变了互联网信息全部由人获取和创建，以及物品全部需要人类指令和操作的情况，数据可以在系统之间实时无缝传输，从而最大限度地减少人为干扰，深远地影响了人类生产、生活的方方面面。随着不同行业和不同类型的物联网应用的普及和逐渐成熟，世界进入万物互联的新时代。

物联网正掀起一场技术重塑的革命，将使浅层次的工具和产品深化为重塑生产组织方式的基础设施和关键要素，深刻改变传统产业形态和人们的生活方式，催生出大量新技术、新产品、新模式。在生产领域，物联网不仅可以通过在产线上装配传感器和通信模块，动态感知设施、材料、人员的状态，实现生产过程的智能决策和动态优化，显著提升全流程生产效率、提高质量、降低成本，而且可以利用传感器获得的海量实时数据，结合平台侧的大数据分析、建模与仿真等技术，提供预测性维护、性能优化等服务，实现企业服务化转型。在工业转型升级过程中，越来越多的企业认识到物联网的通用性和重要性，物联网在工业领域也从局部突破到全面扩散，从提效增质到推动发展模式转变，带动生产和服务自动化进入新阶段，进一步解放从事生产的劳动力。

在生活领域，物联网技术与消费品行业跨界融合，以“微处理+连接芯片”为底层元器件架构的物联网终端产品的感知和连接能力不断提高，智能化水平不断提升，新产品、新应用不断涌现，智能可穿戴设备、智能家居、智能车载、智能无人机等产品规模体系不断壮大。物联网使智能生活不再局限于单一设备的单品智能，而是使多类设备智能联动，实现了消费者深度的智能体验。比如，物联网驱动的可穿戴设备和家用医疗设备，可以帮助医疗保健专业人员实现对患者的全天候医疗监控，不仅提升了医疗服务水平，而且释放了宝贵的护理资源。

在公共领域，以物联网为支撑的市政基础设施、智慧社区、智能建筑等赋能智慧城市建设，构建起大规模、全覆盖的信息采集网络，实现了对公共设施、车辆、人流等地上信息，供水、排水、电力、热力、燃气等各类管线运行状态等地下信息，二氧化碳浓度、空气质量等空中信息，以及水流、潮汐、水质等水中信息的全面实时采集，极大增强了城市感知能力。“城市大脑”汇聚物联网产生的海量城市感知数据，结合其他先进技术构建出城市运行状态的虚拟投影（数字孪生体），为城市高效管理和运行提供有力支撑，提升公共资源配置和科学决策水平，提高治理效能，开辟出一种城市治理新模式。

工业互联网：人机合一，全面互联

工业互联网是近年来发展迅速的新兴领域。2012年，通用电气提出了“工业互联网”的概念，随后它与思科、IBM、英特尔和AT&T等其他巨头一起创立了工业互联网联盟（IIC），之后这一概念慢慢推广开来并为公众熟知。工业互联网利用互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等技术手段，将传统的工业领域与现代信息技术深度融合，通过对人、机、物、系统等的全面连接，实现设备和工厂之间的智能化连接、信息共享、协同效率提升，重塑工业生产与服务体系。

不同于物联网强调物与物的“连接”，工业互联网则是要实现人、机、物、系统等全面互联的新型网络基础设施，完成新一代信息通信技术与工业经济深度融合，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供实现的途径，催生出数字化研发、智能化制造、个性化定制、网络化协同、服务化延伸、精益化管理等新兴业态和应用模式，助力企业实现提质、增效、降本、绿色和安全发展。

工业互联网已经广泛应用于国民经济的各个部门，涉及原材料、装备、消费品、电子等制造业各大领域，以及采矿、电力、建筑等实体经济重点产业，实现了更大范围、更高水平、更深程度的发展，形成了千姿百态的融合应用实践。“黑灯工厂”“无人工厂”不间断生产，“机器人同事”包揽重活累活，“透明化生产线”监测生产全流程数据，千里之外也能“一键炼钢”……越来越多颇具科幻色彩的场景走进工业企业的生产现实。

赛迪顾问发布的《2022—2023年中国工业互联网市场研究年度报告》显示，2022年中国工业互联网市场规模总量达到8 647.5亿元，同比增长13.6%。赛迪顾问认为，以工业互联网为载体的新型工业和经济模式成为中国经济复苏的发力点。预计到2025年，中国工业互联网市场规模达到12 688.4亿元，预测增长率为13.8%。同时，工业互联网平台筑基赋能作用凸显，平台市场成长迅猛，呈现特色化等趋势，在政策、需求等多项利好的基础上，通过连接赋能工业经济，加速推动企业数字化进程。赛迪顾问发布的报告从全球市场、中国市场等角度综合分析了工业互联网市场现状，对中国工业互联网市场未来发展进行了展望，且为厂商、用户和投资机构给出了前瞻建议。综合来看，无论是从全球市场还是中国市场发展来看，工业互联网都处在稳定增长阶段，软件与平台占比持续提升，技术不断革新。

通过人工智能技术与工业场景、知识的深度结合，工业互联网可以实现更加智能化、自主化的生产过程，在工业设计、生产、管理、服务等各个环节实现模仿或超越人类的能力，重塑产品规划、设计、制造、销售环节，为工厂、企业乃至整个产业链带来全新的发展机遇。

在工厂层面，工业互联网重构人、机、料、法、环等组成的生产制造环节，打造数字化柔性工厂，打通用户交互、产品创意产生、个性化订单下达、产品模块部件匹配、自动化生产等环节，“量体裁衣”式的个性化生产成为现实，使工厂运转更加高效。在企业层面，工业互联网推动实现生产服务化，产品发展为智能互联产品，在交付产品之后仍可以与客户保持服务型关系，通过远程感知和分析产品的运行数据，为用户提供维护、预警、保养等附加工业服务，挖掘新的盈利点，从制造商转变为运营商。在产业链层面，工业互联网实现工业全产业链的有效链接，包括土地、资本、劳动力、技术、管理、数据等所有生产要素，一方面推动产业链上下游企业之间的深度合作和垂直整合，另一方面随着新一代信息技术在制造、能源、交通、医疗等行业的深度应用，推动跨行业领域融合，带来革命性的产业变革。

能源互联网：能联全球，零碳世界

现代社会之自由大厦是建立在不断扩大的化石燃料基础之上的，到目前为止，我们的自由绝大部分都是用高能耗换来的。

——迪皮什·查克拉巴蒂（Dipesh Chakrabarty）美国历史学家

能源是人类社会赖以生存和发展的基础，现代文明形态以依赖化石能源为前提。面向未来，人类的首要任务就是要转变过度依赖化石能源的发展方式，消除大量碳排放对人类生存的长期威胁，从能源开发源头实现能源的清洁低碳供应，使人类的能量来源转向取之不尽、用之不竭、零排放、无污染的清洁能源。

2011年，美国学者杰里米·里夫金（Jeremy Rifkin）在其著作《第三次工业革命》中预言，以新能源技术和信息技术的深入结合为特征，一种新的能源利用体系即将出现，他将之命名为“能源互联网”。2014年，中国提出了能源生产与消费革命的长期战略，并试图以电力系统为核心主导全球能源互联网的布局。

2015年9月26日，国家领导人在纽约联合国总部出席联合国发展峰会并发表重要讲话，探讨并倡议构建全球能源互联网，推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求。2016年3月，国家电网有限公司发起成立全球能源互联网发展合作组织（GEIDCO）成立，这是中国在能源领域发起成立的首个国际组织，也是全球能源互联网的首个合作组织。

全球能源互联网是各类能源转换利用、优化配置和供需对接的枢纽平台，是清洁主导、电为中心、互联互通、多能融合的现代能源体系。清洁主导即清洁能源逐步取代化石能源成为主导能源，清洁能源发电逐渐成为装机和电量主体。电为中心即清洁电能替代煤、油、气，成为能源消费的主体，电力系统成为能源体系的核心，全社会电气化水平大幅提升。互联互通即以电网为主要载体推动能源网络广泛互联，利用时区差、季节差、资源差、电价差，实现清洁能源优化配置和高效利用。多能融合即“风光水火核”多能互补、“电氢冷热气”互通互济、“源网荷储”协调联动，各类能源、各个环节协同融合发展。

能源生产呈现陆、海、空结合，多类型、全空间、与环境充分协调的清洁能源开发新格局。能源来源以太阳能、风能为主体，水能、海洋能、地热能、生物质能为补充。大陆上，太阳能和风能将得到充分开发，大型能源生产基地主要分布在环境恶劣的荒漠戈壁、极地等地区；分布式能源生产系统与建筑、道路等设施紧密结合，不额外占用土地。海洋中，近海风电得到大规模开发利用，潮汐能、洋流能等海洋能也在适宜地区得到充分开发。太空中，距离地面几百至几千米的高空风能同样具有功率密度高、风速稳定等优点，可以在空域不受限制的地区获得应用；空间太阳能电站不受昼夜、天气、地区纬度等自然因素影响，而且电力传输灵活，为改善电力能源结构及供电方式提供了创新方案。

能源配置呈现能源传输、信息交互、交通运输等多网融合统一的格局。在地理尺度上，跨洲公路、光缆、远距离输电线路将得到整体规划建设，形成洲际、跨国综合通道。在城市尺度上，电力系统将与通信、燃气、供热、给排水等市政公共服务系统高度融合，结合地面交通线路路径与地下管廊铺设，使人居环境透明化。从传输方式上看，电网传输仍将是能源配置环节的核心网络；液化氢气配送管网、大容量氢能船舶运输与电力管网相结合，形成互补配合的一体化配置网络；针对太阳能空间站，以及偏远地区、受灾地区和重要设施等，可使用无线输电技术进行定向供电或移动供电，作为有线电力网络的重要补充。

储能系统成为未来能源系统中战略性支撑部分，平抑可再生能源发电的间歇性和随机波动性，缓解高峰负荷供电的需求，提高电网运行效率，并有效应对电网的突发性故障，提高电能质量。储存能源类型主要以电力、氢等二次能源为主。在高比例清洁能源系统中，不同环节、不同应用场景对储能的技术需求各不相同，发挥的功能也各有侧重。在储存设施配置环节中，用户侧储能最多、发电侧次之、电网侧最少，三者共同构成金字塔型的储能体系。

能源调度呈现信息物理深度融合的态势。基于移动互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能等先进信息技术的发展和创新应用，能源信息系统可以对能源物理系统中各种设备的运行状态进行感知、判断、决策和控制，通过全面运行状态感知、安全态势量化评估、广域智能协同控制、全域自然人机交互，实现能源供需的实时匹配和智能响应。

终端能源利用呈现以电为中心，“质-能”灵活转换、“多能”互补协调的格局。用户既可以直接消费电能，或使用绿氢、甲烷等电制零碳能源，又可以直接利用太阳能热、生物质等能源。未来，清洁能源产生的廉价电力可以作用于空气和水等自然要素，以生成生产原料，实现从“能量到物质”的转换，通过电制氢、电制氨、电制甲烷等技术从根本上改变人类利用自然资源的方式，即从开采有限的资源转变为人工合成无限的资源。在居民生活领域中，可以直接利用电力与太阳能，生物质能等异质能源系统协调规划、优化运行、协同管理和互补互济，在满足多元化用能需求的同时有效提升能源利用效率。

终端能源接入方式由有线接入拓展至无线化、无接触化接入。各类中小型电气设备不再通过有线方式连接充电，而是主要通过无线传输设备获取能源；大型飞机船舶可以通过更便捷的方式在停泊位置无线取电；车辆可以通过道路中的无线充电设施，在行驶中获取能量；无人机等小型空中设备甚至可以随时通过附近的无线设备于空中充电，获得无限滞空能力。

终端能源利用模式呈现出交互化、动态化的特点。能源系统的使用环节与其他环节形成有机整体、双向互动。各种智能用电终端将会根据发电资源出力曲线自动安排运行与停机乃至反向补充电力，与整个能源系统的运行实现深度融合，可控协同性大幅提高。例如，交通用能可根据实时负荷，动态调整使用强度，充放电状态；建筑的智能能量管理系统对其自身的能源消耗和生产进行智能调控，为外部能源系统提供需求响应等服务，呈现出内部融合、智能控制的态势。

卫星互联网：陆海空天，永不失联

卫星互联网是基于卫星通信技术实现互联网接入，为地面、海上、空中等全球范围内的用户提供灵活便捷的宽带通信服务。通俗理解就是，地面基站被搬入太空中的卫星平台，每颗卫星都是太空移动基站，通过大规模部署卫星组成一个实时互联的网络，从而为全球范围内的用户提供高带宽、灵活便捷的互联网接入服务。

卫星通信从20世纪60年代开始发展，而卫星互联网的发展历史可以追溯到20世纪80年代。1987年，摩托罗拉公司的三位工程师提出了铱系统的构想。随后，摩托罗拉公司主导建设了全球卫星移动通信系统，该系统由66颗卫星组成，历时12年，耗资50多亿美元。虽然该系统在正式开通运行16个月之后，因不堪重负的债务而结束了使命，但是铱系统引发了一场通信方式的深刻革命。

目前，卫星互联网应用的主要载体为宽带卫星通信系统，包括高轨宽带卫星通信系统和中、低轨宽带卫星通信系统。其中，高轨宽带卫星通信系统定位于地球同步轨道，提供宽带转发器，覆盖固定区域，利用在覆盖区域内部署的卫星终端，为用户提供数据服务；中、低轨宽带卫星通信系统定位于近地轨道或中轨道，具有全球覆盖的特点，可为用户提供按需、泛在的互联网接入服务。目前的卫星互联网主要是指利用地球低轨道卫星实现的低轨宽带卫星互联网。

近年来，以高频段、多波束和频率复用为技术特征的高通量卫星技术日渐成熟，该技术将卫星通信速率提升了十倍以上。随着新技术的发展，低轨高通量卫星星座因具备延时更短、路径损耗更小的优势，逐步兴起并成长为主流。低轨宽带卫星互联网具有“低时延”、“可靠传输”和“全球无死角覆盖”的优势，为天网、地网一体化融合提供了有利时机和条件，加速了全社会迈向数字化通信时代的步伐。

近年来，全球在建或规划的低轨卫星星座近300个，星链、一网、柯伊伯系统等宽带星座计划正加速推进。其中，最具代表性的是SpaceX公司的星链计划。2024年4月13日，SpaceX进行了第155批星链卫星发射，累积发射了超过6200颗星链卫星。2023年2月，欧洲议会通过了IRIS2，旨在到2027年部署一个欧盟拥有的通信卫星群。中国、俄罗斯、日本、印度、韩国等国家也纷纷布局星座建设。

全球卫星通信产业市场空间已超千亿。据美国卫星工业协会（SIA）数据，2021年全球通信卫星产业市场规模达1 822.8亿美元，同比增长24.6%。美国投资银行摩根士丹利发布的《太空：投资“终极疆域”》报告称，预计到2040年，全球太空经济的价值将达到1万亿美元。预计卫星互联网将占市场增长的50%，在最乐观的情况下将达到70%。

中国低轨通信卫星发展布局呈现快速发展态势。2020年4月，卫星互联网首次被纳入“新基建”范围，与5G、物联网、工业互联网一起并列为空间基础设施，上升为国家战略性工程，成为中国空天地一体化信息系统的重要组成部分。

有了卫星互联网，就意味着天上成百上千颗卫星时刻提供宽带通信服务，能实现在任何地点、任何时间接入互联网，即使身处荒漠戈壁或深山，仍然可以尽情地上网“冲浪”，与世界“永不失联”。传统地面通信骨干网在海洋、沙漠及山区偏远地区等苛刻环境下，铺设难度大且运营成本高，从场景应用的角度来看，卫星可有效解决偏远地区、极地、沙漠、无人区、海洋、航空等长尾场景下用户的互联网接入服务问题，在任何地点、任何时间提供全球通信、无缝连接服务。

未来，卫星互联网是云时代的关键一环，也是实现天地融合、万物互联的关键，还是6G网络的重要组成部分。人类在6G时代将进入泛在智能化信息社会，并融合通信、计算、感知、智能等技术，建立起陆、海、空、天泛在移动通信网，实现天地一体的“智能泛在”网络。在产业领域，卫星互联网能够解决地面基站无法触及的问题，实现偏远地区电力巡检，并与自动驾驶领域结合，增强车辆感知能力、推动移动终端直连卫星、提供物联接入，赋能工业。在交通领域，卫星互联网为汽车提供实时导航、高清地图、车联网等服务，提升交通效率和安全性。在农业领域，卫星互联网通过遥感技术监测农作物生长状况、土壤湿度等信息，实现精准农业和智能农业管理，提升农业生产效率。

在教育领域，卫星互联网为偏远地区和发展中国家提供互联网接入，促进在线教育的发展，使位于大山深处的孩子能够接受远程教育，为这些地区的教育行业创造更多机会。在医疗领域，卫星互联网通过远程医疗服务，实现医生远程诊断、远程手术等，解决医疗资源不均衡问题，让地处偏远地区的患者也能接受优质的远程医疗。卫星互联网还可以为应急通信提供支持，帮助应对自然灾害、突发事件等紧急情况。

——本文节选自《新大航海时代》，易鹏 著，湛庐文化/天津科学技术出版社 出品