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數字基建:通向數字孿生世界的“鐵公基”

  2020年04月09日  

  新基建是當前各界關注的的熱點問題,數字經濟時代的新基建和傳統基建有什么不同?我們應該如何看待數字基建?

  以下分享來自阿里研究院副院長安筱鵬博士在“中國信息社會50人論壇”的發言整理。

  非常高興與“中國信息社會50人論壇”各位專家交流新基建的話題。關于新基建,我的觀點概括成一句話就是:數字基建是通向數字孿生世界的“鐵公基”。

一、是否在用工業經濟的邏輯思考數字經濟的基礎設施?

  當前各界關于新基建的討論很多,有一個問題值得思考:在數字經濟時代,是否仍然在用工業經濟的邏輯去思考數字經濟的基礎設施?

  這一段時間我專門研究了各類教科書和權威報告中關于“基礎設施”的定義,但這些概念內涵和外延不夠清晰。我試著給基礎設施一個定義:基礎設施是支撐經濟社會運行的泛在服務載體。理解基礎設施這一概念,有四個關鍵詞:第一是“支撐”,第二是“泛在”,第三是“服務”,第四是“載體”。

  可以從四個視角來理解基礎設施特征:一是核心地位。基礎設施的核心價值體現在支撐性和泛在性兩個方面,支撐性是指經濟社會運行離不開,泛在性是提供給更多的企業、組織、個人去使用,具有比較強的外部性。二是基本形態。鐵路、公路、電網、通信、管網等我們所認知的大部分基礎設施具有網絡化特征。三是價值實現。基礎設施是通過端到端的服務交付創造和體現自己的價值。四是供給模式。基礎設施提供端到端的服務,是基于多種功能、多種要素、多種技術的體系化集成,具有規模經濟的特征。

  今天關于新基建的諸多觀點,可以概括為四種論調。第一種是“籮筐論”,把各種概念放在新基建這個籮筐里。第二種是“五官爭功論”,對新基建的認知只見樹木不見森林,缺乏整體觀。第三種是“磚頭論”。誤把構建基礎設施的原材料當成基礎設施本身,事實上,一堆磚頭堆在那兒不能形成一種泛在化的服務體系。第四種是“靜態論”。認識“新基建”,要有全局觀、全球觀、未來觀,用發展的眼光,用長周期的視角審視新基建的建設、運行、維護和創造價值規律,不能用靜態的觀念去理解基礎設施。回顧產業技術革命,不同的歷史發展階段有著不同的基礎設施,每一次產業革命就會伴隨一代基礎設施,一代基礎設施支撐一次產業革命。

二、一次產業革命,一代基礎設施

  能看到多遠的過去,就能看到多遠的未來。對基礎設施的本質、規律的理解需要長鏡頭。英國演化經濟學家佩蕾絲曾經提出一套技術-經濟的范式,把工業革命劃分成五次產業與技術革命。每一次產業技術革命,都伴隨著新型基礎設施的興起:一次產業革命,一代基礎設施。

  第一次產業技術革命。以1771年英國阿克萊特在克隆福德設立工廠為標志。當時的基礎設施是運河與水道、收費公路、水力(經過重大改良的水力渦輪)。

  第二次產業技術革命。以始于1829年蒸汽動力機車火箭號在英國實驗成功為標志。當時的基礎設施包括鐵路(蒸汽動力)、普遍的郵政服務、電報(主要在一國鐵路沿線)、大型港口和航行世界的輪船、城市煤氣。

  第三次產業技術革命。始于1875年的卡內基酸性轉爐鋼廠在匹茲堡開工,人們進入鋼鐵、電力、重工業時代。當時基礎設施包括鋼制的高速蒸汽輪船在世界范圍內的航運、世界范圍的鐵路、大型橋梁與隧道,世界范圍的電報、電話(一國范圍)、電力網絡(照明與工業)的出現。

  第四次產業技術革命。以1908年福特產出T型車為標志。當時的基礎設施包括公路、港口、高速公路和機場組成的交通網絡,石油管道網絡,普遍的電力供應,世界范圍內的遠程通信等組成更新的基礎設施。

  第五次產業技術革命。以1971年英特爾微處理器發明為標志,人們邁向信息和遠程通訊時代。當時的基礎設施包括數字遠程通訊、互聯網服務、多種能源、高速物流運輸系統。

  每次產業技術革命大概歷時45~60年時間,可以分成兩個階段:前30年安裝期(Installation)和后30年拓展期(deployment)。每一次產業技術的興起,伴隨著新基礎設施的建設,都會帶來傳統利益格局、產業體系、制度文化的重構,新型基礎設施的安裝期往往是新舊兩種制度對抗期。第五次產業技術革命到今天已經過去了近50年,我們正在進入新一輪產業革命關鍵時期,未來20-30年將是新一輪基礎設施安裝期。

三、認識基礎設施需要全局觀、未來觀

  分析和理解基礎設施的演進規律,需要長周期的視角,需要全局觀、未來觀。我們可以回顧一下從電發明到電力成為工業社會的基礎設施的過程。

  回到100多年前,愛迪生發明電燈泡之后,電的使用開始有了需求,對電需求日益廣泛和普及。但電力的使用一開始并不是通過中央電廠+公共電網的方式實現的。19世紀80年代,發電廠是每一個制造業企業的標配,當年企業家們的顧慮和今天企業家們使用云計算的擔心是一樣的:中央電廠(云計算)不安全。20世紀初,全美國有5萬個企業自建電廠,專業的中央電廠只有3600座。技術的發展和電網的規模經濟,才使得大型中央電廠更加普及。

  到了20世紀初,大型中央電廠供給模式日益普及,公用電網在美國供電格局中的占比迅速上升,1907年公用電網供給的比例為40%,到20世紀20年代達到70%,30年代上升到80%,后來很快達到90%以上。20世紀30年代,“中央電廠+電網“的模式成為當時工業文明的基礎設施。從電的使用到電力成為工業社會的基礎設施,這個過程用了50年時間。

  基礎設施是經濟社會運行的底座,其切換和重構是一個長期的過程,我們既要關注當下,也要看終局;既要看到局部,也要看到全局。

四、數字基礎設施及其架構體系

  從基礎設施的視角看,數字技術在解構一個舊世界,建立一個新世界,即一個數字孿生世界。數字孿生的世界,就是在比特的汪洋中重構原子的運行軌道。數字孿生世界的意義在于,通過物理世界與數字孿生世界的相互映射、實時交互、高效協同,在比特的世界中構建物質世界的運行框架和體系,構建人類社會大規模協作新體系。從這個意義上來看,數字基建是就構建數字孿生世界大廈的“地基”。

  未來十年是新型基礎設施的安裝期,全球數字經濟最重要的主題之一是數字基礎設施的重構、切換與遷徙,以及基于新型數字基礎設施的商業生態再造。以物聯網、云計算、邊緣計算、人工智能、移動化、數字孿生等為代表的智能技術群落,在不斷融合、疊加和迭代升級中,為未來經濟發展提供高經濟性、高可用性、高可靠性的技術底座。新一代信息技術發展將推動人類社會進入一個全面感知、可靠傳輸、智能處理、精準決策的萬物智聯(Intelligence of Everything)時代。

  數字技術在與傳統基礎設施融合創新中,伴隨著新需求的不斷迭代,正在形成的新的技術架構體系,數字基礎設施包括數字技術基礎設施、數字商業基礎設施、新型物理基礎設施三個部分。

  數字技術基礎設施。數字技術基礎設施是“數據+算力+算法”所構建的通用技術平臺。這個技術平臺上,數據需要MEMS傳感器、IoT、攝像頭,對物理世界人、貨、場的數據進行采集,實現物理世界數字化。算力就是云計算、邊緣計算等計算、存儲資源,它需要建設大數據中心來支撐。算法是人工智能、數字孿生以及各種流程模型與商業模型等。而“+”就是5G、NB-IoT、時間敏感網絡、寬帶等,能夠把數據、算力、算法以及同物和人等主體連接起來。

  數字商業基礎設施。回顧ICT產業60年的發展史,解耦和重構一直技術和產業發展的主線,在傳統商業、制造、流通 、醫療、教育體系需求演進中,逐漸形成了一層更高效滿足企業、政府和個人需求的平臺化商業基礎設施,包括電子商務平臺、物流平臺、工業互聯網平臺、生活服務平臺、公共出行平臺、文化娛樂平臺等。

  新型物理基礎設施。數字技術的發展不斷融入傳統的鐵路、港口、公路、電網、城市管網等傳統基礎設施,推動著傳統港口、機場、高鐵的數字化改造,成為更加智能、便捷、高效的新型物理基礎設施。新型物理基礎設施和數字基礎設施一起,服務于政府、企業與個人,推動人類社會邁向數字社會新時代。

五、數字基礎設施正成為構筑數字孿生世界的“鐵公基”

  新技術正帶領我們走向一個數字孿生的新世界,這一歷史進程將會持續二三十年。數字社會的終極版圖就是在賽博空間構建起一個與物理空間泛在連接、虛實映射、實時聯動、精準反饋、系統自治的數字孿生世界。伴隨著新技術、新方法、新模式的持續創新,物理世界與數字世界的交互將實現從靜態、動態向實時不斷演進,這將驅動賽博空間的數字孿生無限逼近真實物理空間,基于“物理實體+數字孿生”的資源優化配置將成為數字經濟的終極版圖。

  從傳統基礎設施走向數字基礎設施,將會呈現出一些新的特征和規律。

  一是從運營體系來看,傳統基建支撐的是工業經濟,數字基建支撐的數字經濟。

  二是從建設對象來看,傳統基建構造的是一個物理世界,數字基建是構造一個數字孿生世界。

  三是從建設材料來看,在工業經濟時代,傳統基建最基本的材料是原子,而數字基建通過原子與比特構造一個數字孿生的世界。

  四是從運行方式來看,傳統鐵路、公路、機場是相對獨立運行的系統,但對于數字基建來看,它是基于多種技術集成的“核聚變”所帶來的價值體系。只有實現人工智能、5G、互聯網、大數據、云計算、區塊鏈等多種技術集成才能夠創造價值。

  五是從價值體現來看,鐵路、公路、水運、電力,它們的核心價值在于連接,實現物流、人流、能量流的流通;數字基建的核心價值在于賦能,通過智能工具、精準決策優化資源配置效率。

  六是從經濟影響來看,人們一提到基建,更多思考的如何怎么拉動后端的經濟,帶動多少投資,后向的拉動效應是我們對傳統基建考察最重要的維度之一。但是在今天,對數字基建來講,我們更多是考慮在前向如何能夠給社會、消費者、企業、政府、學校、醫院創造更多的數字紅利。

六、全面認識數字基建的四個視角

  今天,我們如何來認識數字基建?可以從四個方面來觀察。

  視角一:數字技術推動傳統基礎設施的解構與重組,加速了新舊基礎設施融合與切換

  從基礎設施的視角來看,數字技術正在帶來兩場巨大的變革:傳統物理基礎設施體系的解構與重組,傳統IT基設施的升級與切換,這兩場變革相互交織、相互影響。如同100多年前自營電廠衰落與中央電廠崛起,此消彼長,未來10年全球數字經濟最大的主題就是數字基礎設施切換與遷徙。

  整個商業世界已經越來越復雜,這種復雜來自于消費者需求的碎片化、場景化,來自于產品本身變得越來越復雜,來自于供應鏈體系的復雜性。在過往20、30年所構建的傳統IT架構及解決方案,越來越難以適應。只有構造一個基于云+5G+移動化+IoT的新的數字基礎設施,才能夠應對商業系統的復雜性,形成面向角色、面向場景、響應需求的解決方案。

  今天,整個商業系統的基礎設施正在進行解構與重組。數字商業、電子商務正在把大商場+POS機+大商鋪+停車場這些傳統商業基礎設施,切換到到基于云+交易APP+支付APP+快遞系統的數字商業基礎設施上;支付體系正在從傳統的ATM機+金融網點+POS機,演變成基于云+支付APP+智能終端的新體系;政務服務的“最多跑一次”,正在把原有的政務大廳、停車場等傳統基礎設施,演變為云+政務APP+支付APP與快遞系統;社會研發體系,正在從實驗室+實驗裝置+測量設備,演化到基于云+辦公APP……。

  視角二:傳統基建的建設運營具有相對獨立性,數字基建的功能取決于技術的“核聚變”

  傳統的機場、鐵路、港口、電力等基礎設施是一個超級復雜系統,這種復雜性在很大程度上也來自于數字技術的更廣泛和深入的融入與集成。今天IoT+5G+云+AI+數字孿生所構筑的數字基礎設施體系更復雜,在數據+算力+算法的這套體系中,基礎設施功能的發揮更大程度上取決于多種技術的集成,技術迭代的頻率更快、相互依賴性更強、整體功能演進的速度更快。在數據+算力+算法的功能體系中,不同技術的集成才能對物理世界去描述、診斷、預測、決策,構建一個數字商業基礎設施。對數字基建設施的建設和運營而言,各種技術和功能同等重要,而多種技術的協同與協作才是最重要的。

  視角三:傳統基建的后向投資拉動效應明顯,基于數字基礎設施的前向數字紅利更值得期待

  數字基建更多關注的是如何從后向拉動效應到前向數字紅利。中國由于消費互聯網的快速發展,可以構建一個更加便捷、大規模使用的數字商業設施,可以低成本地復制數字商業基礎設施,更高效地滿足消費者、個人、企業和政府的需求。2005年中國每千人零售營業面積只有18平方米,美國是1105平方米,但是在數字互聯網的時代,每1元的投入在零售領域,能帶來的銷售額線上是49.6元,而線下是12.5元。互聯網、電子商務,使得滿足消費者需求的整個投入產出比更高了,用了更少的基礎設施的資源,投入人力、物力、財力,創造了更多的價值。這是它的數字紅利的效應。

  國際咨詢機構BCG曾做過分析,由于互聯網支付及移動支付的出現,2011-2020年中國減少1萬億元對各種移動支付、金融支付的基礎設施的投入。2011年萬人POS機的擁有量,美國是中國的8倍,人均銀行卡擁有量是中國的8倍,而今天中國移動支付的規模是美國的80倍。中國用了更少的傳統基礎設施,更多數字基礎設施,創造了更好的經濟社會的價值。這就是數字基建的價值。

  對于數字基礎設施所帶來的紅利,有些是可以衡量的,有些價值用經濟學的方法仍然不能衡量,很多互聯網價值、消費者的福利,并沒有被統計到GDP中。美聯儲試圖評估互聯網服務對經濟的價值以幫助解決現代經濟悖論之一:美國當前經濟擴張是歷史上持續時間最長的,但生產率增長乏力,GDP增長穩定但并不出彩。美聯儲主席鮑威爾認為,問題可能出在數據本身,GDP衡量在特定年度內生產的最終產品與服務的價值,但是互聯網時代許多技術創新(搜索引擎、電子郵件、GPS)是免費的,經濟統計數據模型并不能捕捉它們給企業和消費者帶來的利益。

  《第二次機器革命》的作者埃里克·布萊恩約弗森在2019年也做了類似的研究,評估用戶對現代生活工具的貨幣價值。他提出了一個新的指標GDP-B,用來測量數字經濟時代這些免費商品的福利貢獻。研究表明,一個中等活躍用戶,放棄使用Facebook一個月的平均成本是48美元;放棄使用YouTube等流媒體一年,平均花費是1173美元;停止使用搜索引擎,則平均花費達到17530美元。

  視角四:數字基礎設施價值:從“連接”到“賦能”

  傳統“鐵公基”構建現代社會運營的基礎,其價值更多的是通過對物流、人流、能源流、資金流降低交易成本、提高生產效率。數字基礎設施的價值更多的基于信息流和知識流,“賦能”各類主體,“賦能”的本質在于提供智能工具和科學決策。

  在數字抗疫的過程中,阿里云、釘釘等給社會創造巨大價值,數字基礎設施成為科技抗疫的基石。數字空間成為“庇護所”“緩沖器”,全國350萬教師、1.2億學生在家通過釘釘視頻上課;戰疫期間,助力線上交易、遠程辦公、在線教育,云服務無處不在。數字基建正在成為提升中小企業競爭力、消費驅動經濟增長、創造更多就業機會等方面的堅實支撐。疫情期間,浙江首創的健康碼推廣全國,其深層意義在于,如果進一步普及健康碼的應用,與更多現實場景融合,將叩開城市數字化治理的大門。

  賦能重要的體現在于創新。創新就是試錯,技術方案、工藝路線、客戶需求、商業模式都是試錯的過程。50年前1GB存儲空間的成本從1000萬美元降到目前的0.02美元,今天數字基礎設施帶來的價值不是說存儲這樣的成本降低了多少,而是試錯的成本降低了多少,創新的效率提高了多少,這是數字基礎設施所能創造的價值。

七、展望:數字孿生世界,通向零成本的試錯之路

  今天正在構造的是一個數字孿生的世界。在制造業,比如波音777,數字孿生使得產品、生產線、工藝、研發周期大幅縮短,成本大幅降低;在機場建筑物,因數字孿生的應用而降低了建造成本、工期;在數字心臟,可以在虛擬世界里構建一個心臟,可以通過描述、預測、決策提供一個醫療解決方案。2019天貓新品超過1億,3C、美妝、電器等產品研發周期大幅縮短,其背后在于天貓與品牌廠商合作,構建了一套在數字世界中模擬消費者對產品評估、評價、反饋的新機制,大大提高了新產品的研發效率。

  未來的社會將同時存在兩個體系,一個是我們看到的物理世界,一個是我們看不到的數字孿生世界,而數字基建就是構建一個數字孿生世界,把兩者打通,更高效服務于人們,幫助人們追求更加美好的生活。

(本文作者:安筱鵬)

標簽:新基建 數字孿生我要反饋
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