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智慧地球的内涵浅析
智慧地球的内涵浅析
一、引言
在2008年爆发的金融危机背景下，一项热议的话题：
“智慧地球”的概念在2009年得到了初步发酵。
“智慧地球”的英文表述为：
SmarterPlanet，直译为“更加聪明的星球”或“更加聪明的地球”，最早由美国IBM公司提出。
随着“智慧地球”概念上升到美国的国家战略层面，其影响也得到大大地扩展。
与此相应，2009年国内也提出了“感知中国”的概念。
人们在讨论这些概念的同时，也普遍想到了大约十年前针对改善物流与供应链效率而提出的“物联网”概念。
再次被挖掘的“物联网”概念其内涵与外延都得到了更为广泛地扩展与提升。
目前情况下，有关“感知中国”、“物联网”、“智慧地球”等相关概念还在继续发酵的过程中。
从时间先后的视角上看，由“智慧地球”（2008年11月）引出了“感知中国”（2009年8月），再回溯到“物联网”（1999年10月1日，Auto-IDCenter成立时提出）。
可见“智慧地球”是此番新概念的发动机或导火线，而“物联网”则是去除了感性因素（聪明、智慧、感知）的回归地。
尽管“感知中国”、“物联网”、“智慧地球”等概念已经成为人们广泛热议的话题，但就相关概念的系统阐释（当然还很粗浅），当属“智慧地球”的概念。
“物联网”的概念在原有的面向物流与供应链信息化应用的基础上又有大幅度的提升，概念本身带有理性与技术中性的色彩，正在成为人们普遍接受的相关概念的代名词。
“感知中国”与“智慧地球”的表述具有一定的感性色彩，有触发人们想象力的源动力，但也不乏各人的想象不一，难以达成共识的欠缺之处。
作者的观点是：
从宏观上看，可以认为“智慧地球”、“感知中国”与“物联网”所要表达的技术与应用内容是完全一致的。
新概念的提出，人们的理解各不相同本来就是一件很正常的事情。
也正是因为理解的不同，才会对新概念进行不断深入与广泛的挖掘。
随着时间的推移，新概念将会变成旧概念，人们的认识也就会逐步取得一致。
为了充分讨论这一概念当前发展的情况，本文将以“智慧地球”概念为题，寄希望从源头上采集一些信息：
先看看IBM关于智慧地球是怎么说的？
本文后续的内容，主要取材于以下两个网站：
（1）
（2）
其中，一个是美国ibm公司的“智慧地球”网站，另一个是面向全球公开讨论与交流有关“智慧地球”话题的博客网站。
二、智慧地球的三个基本特征
技术的发展推动着社会的进步，信息化与我们的学习、工作与生活已经密切相关。
智慧地球的概念从发展的角度提出了未来社会信息化发展的三个基本特征：
世界正在向仪器/工具化方向演变—Theworldisbecominginstrumented
世界正在向互联化方向演变—Theworldisbecominginterconnected
所有事物正在向智能化演变—Allthingsarebecomingintelligent
仪器/工具化、互联化与智能化将是我们生活的世界不可避免的发展趋势，也是智慧地球概念的三个支柱。
下面再看一看IBM公司对“智慧地球”概念的具体表述：
根据IBM智慧地球网站提供的信息[1]：
截止到2010年，集成电路的发展已可以为每一个地球人分配10亿只晶体管，而每只晶体管的成本大约仅为千万分之一美分，因而我们生活的世界正在走向仪器/工具化；已有的万亿件网络链接起来的物品——汽车、铁路、管线、各种器具、医用药品与器械、甚至牲畜，相关的信息在以指数性增长，因而我们生活的世界正在走向互联化；各种算法和强大的系统可以分析复杂的问题，并将堆积如山的数据转化为实际的决策和行动，使得我们生活的世界运转的更好、更智慧。
所有的物品正在走向智能化。
另外一种源自IBM的描述[2]：
第一，世界正在走向仪器/工具化。
想象一下，每一个人可以分到十亿只晶体管。
传感器可以到处嵌入：
在汽车里、各种用具中、摄象与照相机中、道路上、管线上、......甚至医疗器械材料中和牲畜中。
第二，世界正在走向互联化。
互联网上的网民数量已接近20亿，但系统和对象尚不能相互对话。
想象一下万亿互联的智能物品，以有他们将会产生的数据海洋。
第三，所有的仪器/工具化与互联化的物品正在变得智能化。
它们正在被连入强大的新系统。
新的系统可以处理所有互联对象互产生的数据，并以实时分析的方式将结果呈现出来。
三、支撑智慧地球概念的21个主题
怎样才算是一个智慧的地球呢？
美国IBM公司在提出智慧地球概念的同时，提出了21个支撑智慧地球概念的主题，涉及到：
能源、交通、食品、基础设施、零售、医疗保健、城市、水、公共安全、建筑、工作、智力、刺激、银行、电信、石油、轨道交通、产品、教育、政府、云计算，如图1所示。
图1智慧地球概念
由图1可见，智慧地球概念下辖的21个主题覆盖了现代社会人们学习、工作和生活的主要方面。
也可以认为，在图1所列示出的21个主题范围内实现了智慧互联、信息即时共享与优化利用，我们生活的地球从宇宙视角来看，也就体现出了一个智慧地球的样子。
在智慧地球上，人们可以减少不必要的能源浪费，合理有效地利用地球的能源资源与新能源的开发；人们可以规划与修筑适当的交通道路并实现智能交通管控，实现宜人、宜车、宜环境、宜能量消耗，有效避免交通拥堵，实现快速高效的交能运输；人们可以获得充足的、新鲜、安全的各类食品；基础设施建设可以满足不同层次、不同层面的需要；零售可以延伸到人们居住的社区，实现全天候24小时营业、自助服务、及时补货；医疗保健方面可以合理配置医疗资源、人人享受医疗保健并及时获得健康指导，大幅提高人们生活的健康指数；城市功能配置合理、资源充分利用，宜居与可持续性发展相宜；水资源调配设施合理、节水用水意识深入人心，不同水资源开发利用与再生水资源合理平衡，清洁饮用水资源充沛，输配满足宜人宜居和工作需要；......。
以下四、五、六、七、八节分别简述有关21个主题源自IBM智慧地球网站的主要观点，以供交流。
四、能源、交通、食品、基础设施与零售
1、智慧能源
在智慧地球概念下的“智慧能源”也有称为“智慧电网-Smartgrid”，“智慧公共用电设施-Smartutilities”的表述。
相关的内含均是一样的。
以下的内容取自参考资料[3]，翻译采用了意译的方式。
在过去一个世纪的绝大多数时间里，电网仅是社会技术发展过程中的一个符号。
通过电网提供的廉价、充裕的电能改变着社会生产、生活的基本方式：
电被送入居民家中、街道照明、商场、大小城镇。
现今电网的状态反映的是已经过去了的廉价能源的时代，在廉价能源的时代中，电网与自然环境的冲突还排不到政府优先考虑的位置，并且消费者也没有参与到相关的冲突中。
传统的电力系统采用相对集中化的封闭管理模式，由少量的大电厂供电。
电网的设计只适合单向供电，远不是一个考虑了现代需求的动态全球能源供应网。
传统的电网效率不高，这种电网模式每年在全球发电和配送过程中的浪费是惊人的。
在没有智能电网负载平衡或电流监视的情况下，每年全球电网浪费的电能足够印度、德国和加拿大使用一整年。
如果单是美国的电网效率提高5%，所带来的效能可抵销5300万辆汽车的燃油消耗和温室气体排放。
每年数十亿美元的电能从发电厂发出还没有送到任何一盏电灯时即被浪费掉了。
幸运的是，我们的能源供应可以设计的聪明智慧一些，电网也可以设计得象复杂的全球系统一样来管理。
目前的技术已经可以让我们做到将任何一件东西或物品经过嵌入智能化处理后接入网络——从家用电表到发电厂的涡轮发电机。
事实上，智慧型公共供电系统可以设计得更象是在互联网上一样，而不是象传统的电网方式。
数以千计的各类能源，包括环境友好型的风能和太阳能也可以互联起来。
所有经过智能化处理的能源会产生一些新的数据，通过数据分析可以实时做出更好供配电决策。
个人或消费团体也可以根据数据分析的结果做出更有效的用电消费决策。
供电公司也可以据此做出更好的管理电网负载平衡与配送的决策。
政府和社会也可以据此做出如何保护环境的决策。
整个电网系统可以变得更加有效、可靠、自适应、...，也就是更加智慧。
试点的智慧电网项目可以帮助消费者节省大约10%的费用，并且可以减少15%的峰值用电负荷。
可以想象一下，智慧电网项目普及后对政府、大学方面节省的开支。
也可以想象一下在当前金融危机环境下，投资到智慧电网所能够带给美国经济刺激的效果。
实际上根本不需要想象，目前在华盛顿正在形成的用在数字化电网以及相关替代能源与汽车工业方面的投资计划就可以产生25万个就业岗位。
通过创造可出口的技能、资源和技术也有可能产生新形式的工业创新。
IBM正在致力于世界电网智能化方面的工作，正在与全球的供电公司协作以加速智慧电网的实现，同时也在帮助供电公司提高供电的可靠性并向消费者提供更多的有用信息。
IBM正在实施全球最大的10家自动化仪表管理项目中的七项。
IBM也在探索如何将未来数以百万计的电车的供电转换成分布式供电与储电系统。
这样，供电中剩余的能量可以被储存起来并被再次送回到系统中利用。
实现智慧电网与能源供应，我们的电网将可以再次成为社会发展的主要代表符号之一。
让我们共同参与，共建一个更加智慧的地球。
图2是
图2智慧型电表降低居民用电费用
2、智慧交通[4]
2007年，世界进入了一个新时代：
城市人口超过了农村人口，并且全球城镇化发展的速度正在加快。
2010年，将有59个人口超过500万的大都市，较2001年增长了50%。
城镇居民多有私家车，城镇消费品则由卡车运抵。
因此，如果人们现在即感到每天被卡在城市的道路格子中而苦恼不堪，那么将来又会怎样？
事情是非常简单的，目前城市的交通基础设施和管理措施还不能够掌控城市的交通需求。
单是在美国，人们因交通拥堵造成的损失每年即有37亿小时，燃油方面的损失有23亿加仑，足以灌满58艘油轮，因交通拥堵造成的经济损失每年有780亿美元。
造成以上状况的原因交通没有智慧化的必然结果。
从系统的角度考虑城市交通运输是破解城市交通困局的关键。
我们可以暂停一下单纯考虑局部建一座新桥、扩宽一条路、多放置些信号标志、建此通勤便道、鼓励搭车或配置交通直升机的问题。
代之的是，我们需要审视贯穿整个交通系统内的相互关系，以及与其它相关系统的关系，包括：
我们的供应链、环境、公司、......人和城市的生活与运转方式。
交通不仅仅是排列成串的汽车，而是相互连接与贯通的蜘蛛网。
当前“智慧交通”还没有做到规范化，但是距这一目标也不会太远。
目前，在许多地方，IBM正在帮助其实现智慧交通。
在瑞典的斯德哥尔摩，进出城市的动态车辆自动收费系统使交通拥堵减少了20%，缩短等待时间25%，减少排放12%。
在新加坡，由道路传感器实时采集的数据送入控制中心的模型中预测未来的交通情况已达到90%的准确性。
在日本京都，城市规划者仿真模拟市区交通拥堵情况时引入了数百万辆车的数据模型。
所有这些都是可能的，将智能与智慧注入到城市的整个运输系统，包括：
街道、桥梁、交叉路口、标识、信号和收费，并实现信息互联、预测与导航可以使城市交通变得更加聪明和智慧。
这些新的系统可以改善驾驶员的疲劳状况，减少拥堵、缩减油耗和二氧化碳排放，为城市规划者提供更好的信息，提升城市的商务效率，改善居民的生活质量。
地球城镇化的快速发展依赖于人和物的流动。
20世纪，交通意味着州到州、国家到国家的高速公路。
21世纪，智慧交通将是社会发展与进步的里程碑。
3、智慧食品[5]
我们将吃什么样的食品？
人们曾经的食品来源依赖于本地农场。
今天，我们的食品依赖于全球的种植业、渔业、食品加工业、运输业、食品制造业、零售业以及政府和工业。
世界变得小而偏平，曾经相距遥远的国家现在也可以是我们食品的主要来源地。
但是，这些国家没有一致的食品质量、加工过程、计量等方面的标准。
此外，在这样复杂系统内存在着各种冲突，以及与其它全球系统，从能源到气候到健康到贸易，之间的冲突。
由此造成的结果是有关食品稀缺、安全、可持续和成本等方面的问题，整个食品供应系统的效率低下。
同时也存在着一个使我们的食品供应系统更加智慧的机会。
我们需要确保食品的安全。
单是在美国，每年就有760万例因食品因素造成的病例。
我们消费的水果和蔬菜大约有60%来自进口，海产品的量大约为70%。
这些进口食品中仅有1%在到岸前经过检验。
我们需要得是可即时提供的安全食品。
快速消费类产品因为供应链的效率低下，使得批发商和零售商每年损失大约400亿美元，或者占到销售额的3.5%。
食品生产的真实代价并不能全用金钱计算。
六十年前，我们可以通过半卡路里热量的有机能生产一卡路里热量的食品。
现在，超市里一卡路里热量的食品需要十卡路里热量的有机能来生产。
我们需要食品供应的效率和可持续性。
不断增加的燃油成本使得居住点远离食品生产地的人们获得充足食物变得越来越困难。
同时，发达国家购买的食品中约有30%以浪费而告终。
试图孤立地解决这些问题已不再是一个好的选择。
幸运的是，一个智慧的全球食品供应系统离我们并不远。
例如，IBM正在帮助挪威最大的食品供应商采用RFID技术来跟踪肉类和家禽从农场、供应链到商场货架的全过程。
我们也正在与世界级的领先商品零售商和生产商合作开发解决方程的软件，以实现产品需求与可替代供应之间更有效的集成，同时可显著地缩短时间、减少成本、降低浪费以及避免缺货情况的发生。
为了应对全球饥饿危机，IBM也在帮助开发产量和营养价值更高的抗旱水稻。
一个智慧的食品供应系统意味着端到端可视化覆盖全球的供应链。
这样，一些稀缺资源就可以得到更加仔细地管理。
人们对食品的质量更有信心，全球都可以吃到健康的食品。
4、智慧基础设施[6]
在过去的几周内，IBM一直在这地方讨论有关智慧地球实现的可能性。
选择“更聪明-smarter（译为智慧）”这个词来修饰地球，意味着这样一幅世界景象：
数字智能不仅能够嵌入单个物品，还应贯穿到所有的系统中。
数字智能将会影响到交通流、电能，甚到饮食方式的发生、处理、交付等相关事项的方方面面。
人们也许会感到吃惊地发现，即使是最能反映地球智能部分的信息技术本身，在智慧地球概念的指导下也需要重新注入新的内容。
对于技术本身来说，这并不是一个问题。
服务器、存储介质、个人机、软件、网络适配，以及互联网等均将变得更加强大、普及与用得起。
根据IDC的预计，在未来的三年，数据量和网络带宽将有望增大十倍。
目前的问题是，如何将现有的这些技术配置成不同的系统：
数据中心的设计和运用，应用的开发与运营，个人机和服务器的管理、升级与安全保障。
事实上，支撑着世界如何工作的如此多的IT系统必须变得更加聪明智慧。
基础设施到底能够智慧到什么程度？
目前的情况是，服务器的使用平均很少有超过其能力和容量的6%。
一些机构中，大约有30%的服务器根本就没有使用。
这些服务器只是消耗能量并占据昂贵的数据中心里的空间。
未来的5年，IT设施消耗的能量将会增加一倍。
在有些IT公司里，大约70%的预算被用于管理、维护、安全和更新其既有的IT系统，而不是用于扩展既有系统的能力、服务和应用。
再考虑一下正在发生的事情：
数以千亿计的智能物件——传感器、摄象机、汽车、海运集装箱、智能器物、数以万亿级的RFID标签——都在变得相互连接起来。
这将使得消费者、员工、病人和居民通过各种装置，在任何地方都可以高度灵活的方式相互联系与沟通。
由此也会产生巨量的数据，如果我们能够对这些数据进行实时分析并发现其中的隐含意义与关系，将有助于帮助我们分析许多摆在我们面前急待解决的重大问题。
如果我们已经开始认识到智慧地球概念所蕴涵的巨大潜力，那么我们就有必要以20世纪工业化改造工厂里的地板一样的方式来重新改造21世纪的的IT基础设施，使其更有效、动态性更强、更加简单以及成本更低。
值得庆幸是，更加智慧的计算模型已经成熟。
基于面向服务的软件技术，企业可以开拓新的商务服务。
要这样做，企业只需花费很少的费用对现有的软件做些改动即可实现灵活重用。
虚拟化可以帮助企业重新改造其数据中心，削减服务器占据地板空间的70%到80%。
服务管理软件可以在一个地方协调所有的系统。
同时，一种IT界中标志着分布计算能力的“云计算”技术也可简便地引入并发挥作用。
信息技术已经伴随我们50年，要抓住摆在我们面前的机会，还需要更多的智能机器，以及现有IT基础设计的智能化改造。
5、智慧零售[7]
人们也许会认同，没有任何事情比买卖交易更具有动态变化的特征了。
从早期希腊的市场到现今的超市，市场总是经济和社会最灵敏的晴雨表。
可是，现今主要的零售模式仍然是基于推的过程在苦苦支撑着。
这样的零售模式下，产品是在孤立的环境下生产出来，然后投入到市场。
产品在工厂装上卡车再运到店铺供给顾客，顾客所需的大部分商品都是从位于市郊的大型购物超市中购买的。
这种方式，在过去大约半个世纪的时间里为制造厂、零售商以及消费者提供了很好的服务。
但是今天，这种系统难以适应全球供应链，新的销售方式和集中销售——包括现实的和虚拟的——以及差异巨大的不同消费者。
当前全球的零售备货要提前6到10个月，这就会强制卖主签署涉及到库存、消费潮流以及配送方法——膨胀起来达到1.2万亿美元过剩货物的赌单。
另一方面，每年零售方面又会因为货架和库存已经没有了顾客想要的货品而失去高达930亿美元的销售机会。
这种即时销售需求越来越多，与曾经的情况已完全不同：
在美国，有超过92%的成年人在店铺的货架上购买一件商品之前预先进行了在线研究或征询了他人的意见。
在智慧地球上做生意，零售商和制造商都需要一个更加智慧的系统。
这种更加智慧的系统可以将零售的全球供应链与这些新的现实需求相适应。
这样智慧的系统需要互联、可以在其过程中的每一个节点获取消费者的反馈信息——从产品设计到配送的所有方面。
智慧的零售供应链系统可以对每一项商品的库存状况进行跟踪和计算，也可以实时分析大量的消费者数据获得有实用价值的信息。
网上已有这样的公司：
1-800-FLOWERS.COM公司。
通过其网上的销售平台，根据消费者的需求，快速地更新其售卖的产品展示信息。
户外零售商Moosejaw正在通过所有渠道（零售、网络、移动通信，等等）向顾客提供无缝的购物验，并且通过一个专门设计的系统接受并分析客户的反馈意见，不断地改进产品销售方式和消费者的购物体验。
德国的METRO集团，也是国际上最大的国际零售企业之一，已经在其整个供应链系统引入了RFID技术，以此帮助其获得补足货架上顾客想要的商品。
另有顶级的服装设计师ElieTahari已建起了一个库存报告平台帮助更好地满足其产品与客户需求间的匹配。
通过在整个零售系统中构建智慧潜能，可使零售商、制造商和供应商在零售供应链中的每一步消除无效和浪费，这一点在当前经济低迷时期更是至关重要的。
更重要的另一方面，通过智慧零售系统，零售商可以低成本更好地服务于高端消费者并提供个性化服务。
另外，在智慧的零信系统中，“货物售出概不退换”的商业格言将不再出现，代之的是卖方应该更加注意收集大量的意见和积极的响应。
五、医疗保健、城市、水、公共安全与建筑
6、智慧医疗保健[8]
我们医疗保健系统中的问题是众所周知的，已有许多文章说明，并且存在着许许多多的争论。
为什么不是如此清晰的情况呢？
许多问题是因为我们的医疗保健系统事实上并不是一个系统。
不断增加的成本、有限的服务、居高不下的差错率、覆盖面不够、对慢性病的反应迟缓，以及新药开发周期的长度，所有这些均可以改善，只要我们能接起诊断到寻药到医疗保健提供者到保险到雇主到病人和社区间的链条。
现今，由这些组成环节、过程和参与者构成的庞大的医疗保健系统并没有连接起来。
复制和提交太过麻烦和繁琐。
救命的深井信息得不到传递。
智慧的医疗保健系统起步于更好的连接、更好的数据、更快的和更详尽的分析。
它意味着集成我们的数据，建立以病人为中心的数据信息结构，这样，每一个人拥有他或她“自已”的信息，并与一个联网的合作医疗团队有信息访问的通道。
这样做，意味着为了减少医疗差错和提高效率，应取消纸张记录的方式。
还意味着，用先进的分析方法处理大量的数据以改善医疗保健的结果。
智慧医疗保健是仪器/工具化的，如此我们的健康系统可以自动获得准确、实时的信息。
IBM的加入促进了谷歌健康（GoogleHealth）和持续健康联盟（ContinuaHealthAlliance）实现了个人和家庭可以储存和跟踪他们的健康信息，以及由医疗装置产生的流数据。
Implanet是一家法国整形外科手术用品制造商，在用RFID技术来跟踪外科体内植入件从出厂到植入病人体内的过程。
丹麦的医疗保健提供商在使用可以即刻获得测量数据的，带有先进的远程遥测功能监测居家老年病人的健康预测系统。
智慧医疗保健系统是互联的。
这样，医生、病人和保险公司可以无缝分享病人信息提高效率。
圣·贾丝廷，加拿大魁北克的一家研究型医院，有系统可以自动收集、管理和更新重要的研究数据，这些数据经常在不同的部门传播使用。
然后，他们应用分析学的方法可以加速儿童时期的肿瘤研究，以改善病人的治疗，同时显著地降低了数据获得的成本并提高了数据的质量。
西班牙的一家公立医疗保健服务机构建立了一个社区医疗服务集成系统，病人可以到社区内多个健康中心的任一个中心，那里的医生可以获得该病人的全部及最新的医疗记录信息，由此，可以获得更快和更准确的治疗。
智慧医疗保健系统是具有智能的，应用先进的分析方法改善研究、诊断和治疗。
电子信息健康系统（GeisingerHealthSystem）在医疗智能环境中集成了临床、财务、手术、过敏史、染色体和其它方面的信息，可以为医生提供更加个性化具体帮助。
这将会使医生在诊疗时做出更加智慧的决策并提供更高质量的医疗服务。
所有这一切的获得是因为医生可以方便地将信息转为可控制的知识。
IBM正在帮助一些世界顶级的大学开发一个全球医疗保健数据网络系统，该网络系统收集的医疗数据、诊断资源一度曾是不可想象的。
这类知识库目前已保有数百万张数字影象资料。
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