西门子数字化世界

能不能以远程方式控制和维护成千上万的建筑物和机器？当然可以。这是一个庞大的技术、经济和社会新全景的组成部分。在这里，现实世界的几乎所有实物都有数字的对应。

对象一经数字化，即可被无限制地克隆及重新分配，且无需耗费任何成本。

从古籍、地籍册，到数不胜数的各种工业设施组件和城市构筑物，现实世界里的事物纷纷有了数字化对应物。随着这一趋势的愈演愈烈，数字世界不仅从物质层面，而且从机能层面复制了现实世界。因此，我们不仅能调用详尽的数字化图像――譬如，工厂车间里的机器配置图，而且，还可以从实际出发，模拟在这样的环境中对工人而言安全的安装位置和 符合人机工程学的配置。当然，这归功于以生物测定学为基础、能表征人类特性的技术的发展。

与此类似，随着奥地利维也纳Aspern区建设的如火如荼，西门子中央研究院（CT）开发的系统正使用四轴飞行器生成的图像，来跟踪、记录在这片占地240公顷的工地上所进行的施工活动。这种能自动将当前数据与以往数据进行比对的系统，也被广泛用于跟踪工厂内部的变化，以保证数字版的规划方案符合的实际情况。

秘诀：软件。这种对象和功能均朝数字世界大规模迁移的现象背后，是什么在起支撑作用呢？使这一切成为可能的秘诀，当然是软件。软件，在几乎每个技术领域都起到了重要作用，这一点从西门子公司研发预算的40%都用于软件开发上便可见一斑。西门子中央研究院的工作集中在跨领域项目和诸如改进架构、降低复杂度等根本性的问题上，它雇佣了大约4500名程序员和软件架构师。在整个公司，西门子总共雇佣了大约1.75万名软件工程师，他们聚集在各种各样的项目上，从模拟“好奇号”火星探测仪，到创新发电厂的控制系统；从用于优化铁路系统的显示屏幕，到面向操作室的图像、数据融合解决方案等等，不一而足。

当今世界，数字化技术大行其道，软件扮演关键角色的例子比比皆是。譬如，在纽伦堡附近，有一座专门生产Simatic可编程逻辑控制器（PLC）的西门子工厂。在这里，西门子的NX和Teamcenter软件系统每天要追踪大约5000万道生产工序的结果，从焊接温度到拾取-贴装速度，无所不包。这座工厂的生产合格率能高达99.9988%，这些跟踪信息功不可没。通过联网系统，这些信息被发送到工厂的研发部门，用于优化现有及规划中的生产线及生产工艺。

这座工厂的自动化程度非常高，因此被誉为朝第四次工业革命迈出步的楷模——在第四次工业革命的愿景中，为了自动优化生产工艺，现实世界和虚拟世界将相互吸取经验。这座工厂凭借率而享有声誉，当之无愧地成为了其他工厂的榜样。譬如，在地处中国西部的成都，一座几乎是这座德国工厂的翻版的工厂正在帮助满足中国对PLC的旺盛需求。从汽车生产线到采矿机械，PLC可以用于控制几乎一切工业设备。

将现实世界与虚拟世界融为一体的开发实例不计其数， 大的光学望远镜的生产便是其中之一。为了加快开发进度，制造商使用了西门子NX软件对用于生产直径达1.5米的望远镜镜片的机器进行三维模拟，然后将模拟数据与生产系统集成。这样，只用了短短一年半的时间，就开发出了这台抛光精度高达30纳米的机器。

软件是实现高度自动化生产（左上图）和多城市交通管理的关键。

在手术室里融合可移植成像。现实世界的数字化步伐也在阔步迈向医疗领域。譬如，在位于新泽西州普林斯顿的西门子美国研究院，研究人员正与来自西门子医疗的专家合作，将术前三维计算机断层扫描成像和核磁共振成像与手术室或介入治疗室里的其他成像设备生成的实时图像相融合。其思路是将高分辨率的三维成像用作引导底图，并将所有其他模式的成像融合到其中。

多模数据融合将不于成像。研究人员预计，诸如患者实时监测数据，甚至一些官能的现场模拟数据等信息，将被整合到一张可能很快就将支持无线移植的融合实时成像中。事实上，在这个愿景中，融合数据集的可移植性是关键。可移植图像将支持视觉、心理活动与手眼协调的融合，甚至可能被用在增强了的现实环境中，从而允许外科医生将诊断信息重叠到他/她的实际视野上。鉴于可移植性的诸多益处，西门子研究人员正在开发有关技术，以促进超快速可视化解决方案的获取――包括量身定制流式传输和针对医疗应用的视频压缩解决方案。

不论对象是工业环境还是医疗环境，硬件还是软件，数字世界里的大多数系统在设计时都考虑了自动监控、预防性维护和远程维修等需求。譬如说，现在，西门子的通用远程服务平台（cRSP）就跟踪了大约25万个系统，从摩天大楼和燃气轮机，到255座城市的交通控制中心，不胜枚举。它还监控了大约12万台医疗设备，并提供维修服务。每个月，这些系统总共要生成差不多10兆兆字节的数据。但随着所监控系统精密度的日益增长，其诊断传感器和软件驱动的功能也与日俱增。因此，专家预计，到2020年，cRSP每个月将需要处理大约80兆兆字节的数据。为了增强安全性，同时保证有足够的能力来应对这些海量数据，西门子正在开发新一代结构。

通过对基础设施和专业知识的整合和虚拟化，基于云计算的服务可降低费用。

新经济。在越来越多系统的监控和维护功能朝着数字世界迁移的同时，与这些功能有关的实物基础设施本身也在经历数字化。譬如，为什么每一座城市都要具备自有交通管理中心呢？在德国，已有10座城市基本上将这项功能外包给了一家西门子服务中心。由于可以通过基于云计算的互联网服务获取其所有交通数据，每一座城市都能对当地影响交通的事件进行规划和管理，而无需部署成本不菲的实物设施，也无需进行相关维护。

IT基础设施也直冲云霄。自动化系统生成的数据量非常之庞大，就连西门子这样的大型企业也面临着数据存储量日益增长的挑战。同时，作为虚拟IT解决方案的云计算具有强烈的吸引力。考虑到这一点，西门子中央研究院正支持公司各业务部门开展一项计划，旨在探索产品设计新途径，以期既能充分利用云存储系统里的海量数据，又不降低安全性。通过对基础设施和专业知识的整合和虚拟化，基于云计算的服务可降低费用。事实上，据市场情报提供商数据公司（IDC）预计，IT服务朝云计算系统的迁移将是缔造所谓“智能数据”经济的决定性因素。

产品、服务和知识的快速数字化进程将带来巨大益处，这一点毋庸置疑。每个人都能有切身感受的一个关键领域是我们与政府的关系。比利时eGovlab公司的董事兼创始成员Vasilis Koulolias设想，电子政务将是民主制度下一步的发展趋势。他预言道，“这意味着朝更睿智、、更具代表性的政府转变；这将为合作、共同创造和相互交流降低成本。”

虽然这个数字化的美丽新世界潜力无限，但是我们在朝着它迈进的同时必须小心谨慎。正如麻省理工学院数字化商务中心主任Erik Brynjolfssen教授在接受我们的采访时所指出的那样，自动化系统正日益瞄准蓝领和白领的工作岗位。Brynjolfssen说：“利用数字化技术，可以创造无穷的财富。但这些财富既可能被集中在少数人手里，也可能为数十亿人创造广泛的机会。我们有能力创造*的共同繁荣，但如果我们坐视不管、放任自流，那么这样的繁荣景象永远不会到来。”