国家重大出版工程 | 中国工业互联网2035发展战略

       2023年5月26日，由中国科学院和国家自然科学基金委员会联合部署、学科领域知名院士专家共同研究编撰的《中国工业互联网2035发展战略》正式发布，该报告是“十四五”国家重大出版工程“中国学科及前沿领域2035发展战略丛书”的分册之一。

        如果问什么是当前这个时代的标志，大多数人的答案会是以互联网为核心的信息技术。20多年来，信息技术已经深度渗透到经济和社会生活的方方面面，打破了原有的社会结构和经济架构，并逐渐编织出新的社会经济网络。这场由网络化带来的社会经济“革命”，在广度、深度和速度上都是空前的，并以席卷之势扩展到工业领域，为未来工业发展提供了变革性的驱动力。“数字化转型”，正在成为当今时代变革发展的主旋律。具体到工业领域，这场革命的目标是实现工业生产、经营环境中人、机、物等各类生产要素的全面互联互通互操作，亦即本报告所探讨的“工业互联网”。

       工业互联网的发展将积极推动并加速其他相关科学技术领域的发展。首先，工业互联网将直接促进制造业的技术创新与产业升级。其次，工业互联网作为新一代信息技术与工业经济深度融合的关键基础设施，是新型基础设施建设体系的重要组成，对该体系中其他重要领域（能源、交通等）和技术（移动通信、数据中心等），也将产生推动作用。

对移动通信技术的推动作用

       工业互联网要求构建低时延、高可靠的网络基础设施，以满足工业生产的通信传输需求，并基于网络设施，形成实时感知、协同交互、智能反馈的生产模式。一方面，工业互联网目前仍然采用专用协议来解决确定性的低时延、高可靠问题，但这些协议彼此通常是异构不兼容的，难以进行有效的信息共享，无法满足工业互联网广泛互联互通的需求；另一方面，由于工业生产环境的多样性与动态性，单纯依赖标准的以太网进行工业互联网建设显然难以满足工业生产需求。

       工业互联网对组网传输的需求，将加速移动通信技术、时延敏感网络技术等的发展与大范围应用，推动通信技术向高速率、大带宽、低时延、高可靠、大连接、广覆盖的技术特性发展。

       此外，工业互联网还将推动其他无线通信技术的发展。现有的无线通信技术在满足工业复杂场景下的高实时、高可靠、高精度等工业应用需求方面还存在瓶颈，工业互联网的发展和应用将推动无线网络超级上行、高精度室内定位、确定性网络、高精度时间同步等新的技术创新。同时，面向工业互联网，工业级无线通信芯片和模组、网关及工业多接入边缘计算等通信设备研发技术都将得到有力推动。

对大数据技术的推动作用

       目前，数据作为国家基本的战略资源，在现代社会中充当重要角色。工业大数据涵盖整个工业周期的产品和服务的数据，如企业在研发设计、制造、运营管理、运维服务中产生和使用的数据。但是工业大数据的发展还存在如下问题：首先，由于企业的数字化程度参差不齐、各种装备接口标准不一、数据格式形式多样等因素，工业数据的采集在实践中难度较大，“孤岛”现象严重，对海量实时异构数据的挖掘能力不足；其次，相对于互联网服务领域中的大数据而言，工业大数据更加复杂，也存在着数据采集聚合不完整、流通共享不足、开发应用不彻底、治理安全不充分的问题；最后，工业大数据具有显著的时序特征，为相关分析处理技术带来了挑战。工业互联网的发展将有利于上述问题的有效解决，推动工业大数据技术创新发展。

       工业企业的数据共享需求在跨企业、跨行业模式中急速增长，跨企业、跨行业的数据共享与合作成为挑战。工业互联网的发展也有助于数据交易技术的不断革新，推动工业大数据资产价值评估体系的完善等，从技术手段、定价机制、交易规则等方面入手，确保数据的可靠性流通，促进数据市场化配置。

对人工智能技术的推动作用

       在各种复杂的工业场景面前，智能模型和算法是支持智能化工业互联网平台应用的基础。如何把专业知识和机理集成到人工智能模型，并加速知识沉淀、传播和再利用，已成为亟待解决的问题，对促进人工智能和工业互联网一体化发展具有重要意义。

       工业互联网的发展催生了工业智能化等新领域，也将促进人工智能领域相关理论和关键技术的发展。工业智能是人工智能技术与产业的融合，在设计、生产、物流等多个环节，提升感知、分析、决策能力，使企业适应不断变化的工业环境，完成多样化的工业任务，提高生产效率或设备产品性能。工业智能将人工智能引入工业领域，也会推动人工智能新技术的发展。首先，工业互联网将推动人工智能芯片的研发。工业场景的复杂性和特殊性要求将推动专用人工智能芯片的设计与开发，解决工业互联网智能计算的复杂性和特殊性之间的矛盾。其次，工业互联网将有利于专用的学习框架的发展。特别是对于智能推理框架，设备端的能力有限无法满足工业终端的计算需求，故工业互联网的发展还将促进面向工业领域的专用端侧推断框架的研究和发展。最后，工业可靠性和可解释性需求将促进白盒化智能算法的研究。深度神经网络等智能算法的黑盒特点使其产生了可靠性和可解释性问题，不适用于高可靠性需求的工业场景。对安全可靠的智能模型的迫切需求，将推动深度神经网络在理论框架、方法机理上的进一步发展。

对能源技术的推动作用

       工业互联网可以提高能源领域的信息化和智能化水平。使用工业互联网支持能源领域基础设施的智能化，可以实现更多维度的状态监测和信息采集，形成新型作业方法和能源服务模式，以改善生产、运输、配送等环节的使用效率和协调有限能源资源的使用，还可以促进可再生能源、电网通信、智能电网、能源网络等相关技术的发展。

       尽管在如电力行业等能源行业中设备的智能化水平很高，但能源行业数据的集成和分析应用程度不高。工业互联网可以提高能源生产、运维的效率，推动能源运维的远程化、无人化，为能源行业提供远程在线监测、状态评估、故障诊断、预测性维护、设备运维等服务。能源故障预警模型和实时异常监测可以根据工业互联网对人、机、物等多维度全信息的监测，自动建立检修维护排程计划以降低经济损失。构建工业互联网集成的智能服务促进了能源领域新运维模式的形成。

对交通的推动作用

       工业互联网可以打通交通领域创新发展链条和上下游产业，形成协同创新的集群模式，促进智能交通新技术的发展和快速迭代。例如，高速铁路和城际轨道交通产业链，与设计咨询、原材料、施工、设备制造、运行和维护，以及下游应用的运输服务行业相关。工业互联网与该产业链条中多个环节密切相关，可以促进形成轨道交通智能制造及智能运维新模式，赋能轨道交通产业。

       工业互联网可以物联网技术为基础，收集关于飞机、车辆、轮船等交通工具运行状态的实时数据，打通交通领域的全链条信息获取渠道，通过大数据技术进行安全运行分析来实现飞机、车船等交通工具的全生命周期管理，推动新一代智能交通治理平台的建设，实现安全可靠的现代化交通治理体系。

本文摘编自《中国工业互联网2035发展战略》，编写组组长为中国科学院院士梅宏，标题和内容有调整。

内容简介

       工业是国民经济的命脉，随着新一代信息技术的快速发展和应用，工业发展正在迎来新的变革性契机，需要新的发展思路，而工业互联网正是实现这场变革的核心要素。《中国工业互联网 2035 发展战略》从信息技术视角出发，系统地分析工业互联网的科学意义和战略价值，回顾和梳理工业互联网的现状和发展规律，凝练工业互联网的关键科学问题和核心技术领域，指出值得重点关注的发展方向，进而给出我国发展工业互联网的政策建议。本书为相关领域战略与管理专家、科技工作者、企业研发人员及高校师生提供了研究指引，为科研管理部门提供了决策参考，也是社会公众了解工业互联网发展现状及趋势的重要读本。

编写组组长简介

       梅宏， 计算机软件专家，中国科学院院士，发展中国家科学院院士，欧洲科学院外籍院士，国际电气与电子工程学会会士（IEEE Fellow），国际计算机学会会士（ACM Fellow），中国计算机学会会士。1984年和1987年于南京航空航天大学分获学士和硕士学位；1992年在上海交通大学获博士学位，同年进入北京大学进行博士后研究工作。历任北京大学讲师、副研究员、教授，信息科学技术学院副院长、院长，上海交通大学副校长，北京理工大学副校长、常务副校长，军事科学院副院长。现任北京大学教授，高可信软件技术教育部重点实验室（北京大学）主任，中国计算机学会理事长。主要研究领域为软件工程和系统软件，在构件化软件中间件、开发方法学和工具环境等方面取得了系列成果。曾担任国家重点基础研究计划（973）首席科学家和国家自然科学基金创新研究群体带头人。曾获国家技术发明一等奖/二等奖、国家自然科学二等奖、国家科技进步二等奖及全国优秀博士后奖、国家杰出青年科学基金、中国青年科技奖、何梁何利基金科学与技术进步奖、IEEE CS Technical Achievement Award，陈嘉庚科学奖信息技术科学奖等个人学术荣誉。