微軟中國首席技術官: 微軟在人工智能和物聯網時代如何布局

[編者按]

近二十年來，微軟一直穩居全球最值錢公司前列，秘密何在？2017年11月4日，在北京召開的中國信息化百人會主辦的“第四屆信息戰略論壇”上，微軟中國首席技術官韋青主動談起這個話題，他認為其關鍵為，數字化的本質是效率提高和成本下降，這種成本下降不是財務成本的下降，而是效率提升帶來的成本下降。在絕大部分人低估數字化對社會、經濟的衝擊時，微軟深刻了解了數字化。未來人工智能及物聯網大爆發的時代，微軟有哪些布局？微軟中國首席技術官韋青做了主題為“數字孿生-物聯網與增強現實技術在智能製造領域中的應用”的演講。以下為演講實錄。

今天的演講主題是“數字孿生（Digital Twin）”，雖然數字孿生作為一個前瞻性的概念尚處於早期階段，但全球著名的Gartner顧問公司還是將數字孿生列為2017年全球十大戰略技術之一，這是有原因的。

從技術實現角度來看，數字孿生技術的普及應用的確還有待於整體社會數字化程度的提高，但數字孿生的理念，已經為人類未來的智能社會發展指明了方向。過去幾十年在通訊領域和電腦領域的迅猛發展，無論是稱之為互聯網革命還是移動互聯網革命，或是當下最流行的人工智能，其本質還是在利用數字化技術提高人類社會的效率，以降低社會成本和提高人類的生活品質。而數字化社會的終極目標，就是在數字虛擬空間裏建立對物理世界的完全仿真，然後再利用數字化技術，建立虛擬空間與物理世界的實時互動來達到提高效率，降低成本的目的。

在工業領域，數字孿生有兩個前提條件：需要有一個實時在線的客戶群，以及實時在線的企業。這裏所說的在線，不隻是以ID表示的“人”或“物”的身份在線，還要通過傳感器係統和通訊係統實現每一個ID下“人”和“物”的各種物理狀態在線。這兩者結合，就創造了將物理世界中的存在和行為完全數字化的基礎，再加上軟件的力量，就有可能實現物理與數字虛擬世界的共存與共榮。由此而產生的效率提高，不僅會降低成本，還可提供更加優化的用戶體驗。在這裏要補充說明一下數字孿生（Digital Twin）與數字主線（Digital Thread）這兩個既相關又有所區別的概念。大概而言，數字主線與智能化製造密切相關，而數字孿生則把製造上遊的原材料和製造下遊的用戶使用因素也關聯進來，從而形成整體社會的數字化效應。今天我的重點是介紹數字孿生在智能製造領域的應用以及微軟公司與智能製造技術長達幾十年的淵源。

我先舉一個基於微軟Azure工業雲服務的智能工廠的範例說明利用智能工業雲的智能製造場景供大家參考。示範網址在www.microsoftazureiotsuite.com/demos/connectedfactory。大家可以看到，通過“雲計算”，“物聯網”，“大數據”和“人工智能”技術，我們首先可以實現實時監測全球工廠的生產情況。通過對工廠實時數據的采集，傳輸，存儲，加工，分析和顯示，用戶可以直觀了解到全球範圍內的工廠狀態。當出現問題時（在控製板上以紅點表示），再一步一步跟蹤下去，可以實時跟蹤到工廠中哪一條生產線出了問題，再點入，可以看到生產線上哪個設備出了問題，再點入，看這個設備上哪個部件出現了問題，同時每一步都有詳細的物理世界的實時數據顯示，在這種情況下我們可以對生產過程進行高效實時的遠程監控，實時維護，以及基於智能算法的預測性維護。

剛才的演示隻是個例子，那麼實現數字孿生的基本要素是什麼呢？顧名思義，首先是“數字化”，而數字化的前提是什麼呢？需要先建立起一個將物理世界中的所有“物”與“人”關聯在一起的優質數據結構。我在微軟做了十多年的Windows操作係統，過去幾十年微軟在桌麵電腦和商用領域的成功有助於大家理解未來幾十年在中國產能轉換、產業升級方麵需要做哪些準備。需要指出的是，操作係統絕不僅僅是一個技術話題，它是一個形而上哲學層麵的話題。人們需要時刻反思的是操作係統到底起了什麼作用？在過去近二十年全球市值排頭五位的上市公司，隻有微軟一直在裏麵。早期的能源公司，金融公司都悄無聲息了。其原因絕對不僅僅是前期的Windows、Office或現在的雲計算或人工智能那麼簡單，其根本還是在於微軟對於數字化的深刻理解，以及因此在社會數字化進程的每個階段都能推出與時俱進的產品與服務的能力。盡管“數字化”的話題很熱門，但絕大部分人還是低估了數字化對社會、對產業的衝擊。我在另一個報告中曾強調，數字化的本質是效率提高和成本下降。這種成本下降不是以降低利潤或者是殺價產生的成本下降，而是由效率提高帶來的真正的成本下降。這種成本優勢具備“降維打擊”的能力。

怎樣更好地理解數字化的優勢呢？舉個例子，如果把一定大小的石子放在一個容器裏，假設可以放下十粒石子，那麼我們先假定這個容器有承載十粒石子的能力或廣義的“效率”。如果把這些石子打成粉末，那麼同樣的容器可能能夠放入等同於原來二十粒石子的物質。顆粒度越小，在容器容量沒有改變的前提下，可容納的物質數量越大。也可以說，在沒有改變容量的前提下，細粒度化本身就造成了容器效率的提高。我們如果把“粗糙”的物理過程理解成大顆粒的石子，那麼經過數字化處理後的同樣過程，也就是變為“0”和“1”的代碼之後的過程，就是效率提高的過程。現在另一個人們開始熱烈討論的話題是SDX，Software Define Everything，軟件定義一切。軟件處理的就是數字化對象，社會數字化的過程，就是將粗粒度的物理世界細粒度化的過程。所以當軟件遇到高度數字化後的社會，就造成整個社會的關聯度和效率的大幅度提高。縱觀過去幾十年的尋呼機時代、手機時代、互聯網時代和即將來臨的萬物互聯的智能時代，就是一個數字化程度不斷提高的曆史，也是一個社會生產力不斷提高的曆史，同時是一個社會效率不斷提高的曆史。大家可能還記得在尋呼機時代、手機時代，中國的電子產品走私現象還是很嚴重的。當時廣東番禺有一個易發市場，承載著絕大多數的電子走私產品。現在番禺批發市場早就沒有了。為什麼？除了國家大力管控的因素外，還有一隻無形的經濟之手在起作用。在二三十年前由於中國的工業能力還不強，我們的產品無論怎麼殺價成本還是下不來，而發達國家在先進生產力條件下製造的產品具有質量與成本的雙重優勢，走私就會出現。但現在不同了，這是由於中國製造業的生產力提高了，我們可以製造出既具備成本優勢，又具備質量優勢的產品。我經常開玩笑，再過幾年大家可能會發現大量的中國貨會走私到那些閉關鎖國的先進國家去，因為他們的工業化程度落後了。由於工業效率上不去，成本降不下來，這就會遭遇到從更高生產力而來的降維式的打擊。這就是數字化本質，理解這個本質才有可能理解我們現在應該做什麼。

講了這些數字化發展史，跟微軟有什麼關係呢？跟剛才所說的產能轉換，產業升級又有什麼關係呢？大家可以看看接下來要談的這幾個關鍵詞，一個是數字孿生，一個是OPC UA，一個是全息影象。數據孿生一個是數字一個是孿生，數字代表數據化能力，孿生是如何把物理世界跟數據化結合，核心本質是把兩項融合之後產生最大的效率化。

關於OPC UA，背後的故事就很有意思了。我在微軟工作多年，其中有十年做與Windows相關的業務。我曾經跟一些Windows的早期開發人員交流，問Windows成功的內涵？他們的回答很簡單，It Is Run Time，也就是“運行時”。當電腦上執行的程序都需要你的“運行時”來控製和協調時，所有電腦上的動作都要由你的操作係統來執行，那麼它對整個以電腦為基礎的IT產業鏈的影響就最大。這些程序需要操作係統做什麼呢？除了教科書上講的對電腦的資源管理和提供友好的人機界麵以外，還有一個很重要的任務就是為所有在操作係統中運行的程序提供一個可共享的數據結構。微軟自身不是工業製造領域的專家，但如果大家去參觀全世界任何一間先進製造工廠的話，其生產線上使用的工控電腦應該大部分都是運行在Windows上的。很多人都不知道，微軟的數據專家在二十多年前就為打通人、電腦和不同設備之間的無縫溝通做出過巨大的努力，為了實現這一目標，微軟在當時推出了COM數據結構，後來由COM數據結構發展到分布式COM，也就是DCOM，再由DCOM發展到OPC，最早OPC叫OLE for Process Control，OLE是對象的鏈接和嵌入。現在智能製造領域力推的OPC UA標準，其前身就是OPC，而OPC的前身就是OLE for Process Control。了解了這段曆史，大家可能就能夠大致體會到無論技術如何演繹，總有些基本的東西是不會改變的，其中就包括數字化重要性和與數字化息息相關的數據結構。

其實過去幾十年數字技術和軟件技術，對人類社會產生這麼大的影響，就是用數字化的概念把物理世界進行不同層次的抽象，不同抽象方式之間產生的效率之爭又體現為各種編程語言和編程方式之間的競爭。如果大家有機會了解這點的話，就有助於了解選擇合適的數字化技術和數據結構對物理世界進行抽象的重要性了。

有關數據結構的重要性，還有一個典型的例子就是微軟的活動目錄，Active Directory技術。可以這樣說，正是由於這個毫不起眼的活動目錄，使得微軟的桌麵產品可以取得如此巨大的成功。其核心，還是一個可以把“人”，“電腦”和“行為”互聯互通的數據庫結構。大家都知道，微軟的創始人比爾·蓋茨先生當初的的願景是要保證每人桌麵上都有一台電腦，如果全世界電腦都連上的話，怎麼樣用一種非常有效的分層，分權限和分區域的數據庫結構管理人、管理電腦、管理工作，其底層靠的就是活動目錄。活動目錄的成功，造就了當初微軟桌麵領域的輝煌。秦始皇統一中國在曆史上這麼出名，他作為始皇帝很重要的一點就是做到了“書同文，車同軌”，從而造就了社會生產力的巨大發展。一個統一的，有效的數據結構，對於數字化社會發展的貢獻，絕不亞於“書同文，車同軌”的成就。未來幾十年將是中國領導的時代，如果主管智能製造的領導部門能夠在這一輪的工業數字化過程中實現類似於始皇帝“書同文，車同軌”的成就，那對中國智能製造業的發展將產生巨大的促進作用。

與此相關的還有關於時空大數據的概念。微軟研究院有一個先進的時空大數據研究成果，用於城市計算領域。時空這個詞很有意思，世界是時空，宇宙也是時空。咱們信息化百人會的十方研究名稱裏的十方，也與時空有關。剛才介紹的數字孿生技術主要以智能製造為主，如果把概念擴展至智慧化社會的層麵，我們就需要建立成時空化的數據結構，也就是XYZ再加上一個T。XY是常規的網格化管理，把北鬥衛星的立體數據建立起來，就成為XYZ，再加上時間，就建立起了時空數據。中國下功夫建立起一個統一的時空大數據平台，在這裏所有人、機器、設備、流程全都數字化，可以說在新的智能時代來臨前做了一個始皇帝的工作，就是等同於“書同文，車同軌”。

微軟自己也在做數字化轉型，我們同時希望成為業內數字化轉型的夥伴和使能者。我曾經與一個智慧城市規劃專家交流，他說他們的最大的痛點是搞IT的人不懂行業，但懂行業的人又不懂IT。我說太感同身受了，搞IT的人如果不具備行業知識，就去到一個行業說我幫你做轉型，其實是很不負責任、很自大的話。但要同時成為行業與IT的專家又很難，所以行業專家與IT專家的協同作戰成為目前實體經濟轉型成功的關鍵因素。

現在是智能社會來臨的前夜，我們要充分認識到數字化對這個社會所帶來的衝擊，理解這個之後，物理世界中的所有對象，不管是人還是工廠，包括物和流程，全部數字化之後，再加上軟件的作用，形成物理世界與虛擬世界的孿生關係，才能產生最大的效率提高。