“第三互联网”将引发全球时代变革


  每一次重大的社会变迁都包括三大发现,即:力量或者科技的大发现、市场或者利益的大发现和社会或者时尚潮流的大发现。1971年开端的第一次信息革命用了二十年时间实现了个人电脑的神奇开发、国际市场的普及、以及社会时尚应用的多维度的整合;1990年代开始的第二次信息革命也用了十多年时间推进互联网大发现的历史集合。面对目前的全球金融危机,需要推动更加高端、更大规模、更加智慧的历史变迁,它将定义我们这个时代文明的能力和性质,这个机会,我认为应该诞生在能源网和互联网的历史大融合之中,它们是人类从未达到的历史力量的最高点;也是世界上第一大物质需求的市场;更是全球历史变迁的社会时尚,这个发现的本质就是解决与自然界、人类社会网并列的第三极结构、高维度的数据化身和智能网络,它也将把人类社会和自然界翻造一遍,成为人类才智竞技的狂欢舞台。大规模制造能源并借助特大型网络传输,阶层化控制真正的市场主力军---用户的时代将被颠覆,至于电力系统的运行方式也将从分层式由上而下的等级控制方式转化为集中管理和分散式控制相结合的多螺旋模式,类似摩尔定律模式的能量规律也将为我们再次界定。

  为此,我们需要站在这个高度认识能源网的创新阶梯,理解互联网的高端挑战。

  2011年11月10日在国家能源智能电网(上海)研发中心举办的中国智能电网产业发展高峰论坛上,我应邀发表了《能级转换:加快实现从智能电网到第三互联网的体系跃迁》的演讲,是此次会议的承办方北极星电力网及与会企业希望付诸文字向社会介绍这个新型的产业架构和变迁线路,以廓清在全球金融危机面前的文明万花筒和创新制高点

  1、智能电网打开了能源网和互联网融合的历史通道

  自2009年1月20日美国总统奥巴马就职之际宣布推进智能电网的发展计划以来,智能电网从电力行业的变革演化为社会变迁、思想能力竞赛和产业革命的集合体。伴随着智能化的不断发展,它的架构设计经历了不断升级。

  第一个架构是2009年推动的以电力网为基础的智能电网阶段,2011年10月国际电工委员墨尔本会议中议定将这个层级水平的结构确定为一个阶段,或者说是1.0版本。显然,以电力系统为基础的智能体系就具有天然的缺陷,从组元要素而言,它强调了单个行业的同类能量交换,而忽视了多个行业的类间交换;从结构而言,它强调了组织的复杂性,而忽视了多种能源网络和用能终端的分级整合;从功能而言,它强调了规则一致性,而忽视了不同能源网络操作的生态型。对于这个能源智能化的初级阶段,世界既要包容,又要实施跨越。

  第二个架构就是2009年以来推进的智能能源网、或者能源体系整体智能化变革阶段,墨尔本会议也确定了以多种能源网络智能化为基础的体系作为新的创新高度,或者说是2.0架构。在IEC墨尔本会议上,IECSG3主席RichardSchomberg表示,智能电网的标准体系应该涵括人类生活所涉及的各种能源,包括,分享并综合利用来自不同能源基础设施的信息资源;促成不同基础设施之间的协同效应。

  2009年我们提出的智能能源网的总体架构包括四大系统、五个技术通道、八个子网络、十要素流程模型等。从广义而言,智能能源是指将现实资源转变为更高效率、更智能配置、更加清洁和更加安全的体系结构、互动能力和运营模式。从狭义而言,智能能源网建设包括智能油气网、智能电网、智能水务网、智能热力网、智能建筑、智能交通、智能工业管理和智能交互架构管理八大行业网络,以上八个网络和终端系统的互动又将产生巨大的能源效益。

  智能能源网将推动所有能源设施从孤立设施、专业系统、行业网络整合为网络化能源生态集群,形成人、机、网、市场四位一体的格局。对中国而言,它的历史作用就是逆转我国现有的城市化、工业化高耗能、高污染、续后治理的进程,掌握到我国经济可持续增长的战略技巧和智慧能力,有效推动我国在处于城镇化和居民消费上升阶段,而能以较低的能源消费增长支持经济可持续的稳步发展。

  第三个架构主要是指2011年5月我提出的超级智能网架构阶段,英文是Intergrid,应该属于3.0版本。在这个阶段,能源网络、社会网络、信息网络、环境网络、自然网络等资源将实现整体融合,为人类开发出前所未有的共同基因、创新需求和智慧世界,能源产业将成为全球增长的核心源泉之一,对此,我们也可以称谓为第三互联网,或者说是超级智能网,它的使命就是为我们的实体社会建造一个新型的智能网络。

  从上述架构的性质来看,第一个架构智能化的网络只是一个有限网络,必然具有过渡性质;第二个架构智能化的体系是一个开放网络,主要执行的是升级使命;第三个架构则是一个通用网络,具有生长能力,属于超级网络。为此,第三互联网是真正的国际创新的制高点,任何一个发挥主导力的大国都不可能逃避这个高点,挑战和拥有这个高点也是中国智慧能力的证明。

  我认为世界可以选择共同的智慧基因和多螺旋组织形态建构一个新型通用大网络,推动世界上运转三个互联网络(INTERNETWORK):第一个是IPv4互联网,其特征是根服务器相同而IP协议版本不同;第二个是IPv6互联网,特征仍是根服务器相同而IP协议版本不同;第三个互联网就是超级智能网,其特征就是IP协议接续而根服务器关联。这里我们可以特别强调,IP协议并非这三个互联网的最理想的智慧基因,因此,我们在设计超级智能网之际,可以渐进式设计与之兼容的接替的协议,但是开始阶段,我们可以选择将之作为起步协议和网络的共同基因。我们已经有能力解决这种建基于分组数据基础之上的多个网络互联的通道,并且可以推动三者实现高端整合。

  2、关于超级智能网与互联网融合的关系模式

  能源网与互联网的撞击可以建立一个开放而又宏大的历史机遇和新产业革命的狂欢舞台,这里需要我们把能源网提升智能网,或者超级智能网。它们之间存在着复杂互动的关系模式,我们可以选择设计如下发展线路。

  其一就是将能源网为核心的智能网设计为一个比互联网更大的网络。智能网与互联网互联互通,拥有反映能源生产和需求的可信地址,组构采取一致协议的国际总根服务器,这些根服务器之间可以邦联化方式互联,全球智能网可以发展成为3-5个IPv6网络,至少包括美州、中国和欧盟三个中心网,各核心区可以自主选择采用IPv4或者选择IPv6协议。这样可以形成三个以上IPv6智能网和一个纯IPv6互联网,根服务器也可以实现择优化配置。这个方案需要美国、中国和欧盟三者之中有两者付诸实施。

  其二就是设计一个与互联网并列且互通的智能网络。在这个模式内,智能网根服务器管理模式有两个:其一设立为国际总根及各核心区设立分总根模式;其二设计为互动化的多总根模式主要核心区域互为总根。同时,智能网可以研究启用新的网络协议并实现多个网络的融合。

  其三就是在现有互联网内实施重组,将互联网划分为以随机地址和可信地址为基础的两部分,前者继续由互联网管理机构ICANN管理;后者由其它国际机构协议管理运行,解决方案是在互联网体系内设立能源网分根服务器。除此办法外,也可以设计其它智能网服务器专有的语义、语法规制和标准。可信地址管理的IPv6资源可界定在其总量1/10---1/3部分。新的国际机构可与ICANN协议,或年度、或分次、或一次性缴纳域名管理合作费用,这个转变的意义就是推动互联网的民主化、市场化。

  我认为第四个模式就是实现智能网与互联网生态化共生的建构。即:采取比互联网更加前沿的智能网架构部署,发展以智能网为基础,分布式智能服务器为组元,大力推动智能服务器的每一个组元的内容都转化为用户数字资产,实现市场化和社会化潮流交易,形成能量信用化交易服务机制。从更广义的智能网建设而言,我们还可以将目前的所有网点资源整体转变为通用的内容模式和提要模式加以表达,实现社会关键语词和格式化符号的智能播报,实现各种网络业务群据此基元的海量有序整合和生态型生长,发展出与现有互联网不同的能力文明和更加高端的体系。它将推动智能服务器基点组元之间形成生态型不断成长的超级互动的社交网络,即,可以实现内容有机涌现、因群智能找寻、资源自我组织、体系相互进化、思维互动效应的生命型网络运转。由此,智能网和互联网可以形成多螺旋交互,成为与社会、自然和人工网络融合的基本交换架构。这也是我认为第三互联网能够成功的关键

  把握这个通道就需要建构智能网各服务器自身的服务标准和兼容TCP/IP协议并行的双重特性,智能网各个服务器应具有国际通用的流程和标准,智能网内部使用智能网协议,也兼容IP协议,具有双版或多版的协议特征,各个智能网服务器之间采用TCP/IP协议,智能站点的数据可以在互联网之间流动,投送到对方服务器之后可以再次转化为智能网协议或其它模式,当互联网安全受到挑战之际,也可建构智能网服务器之间与TCP/IP协议兼容的其它接续协议,形成智能网的完整体系。

  通过相对自发、集合扩散、热烈追求的观念时尚和行为时尚的结合,智能网能够成为整个社会持续而又重大的社会变迁。就上述四种模式而言,它们并行不悖,相互激励,从市场成就而言,第三、四种模式更贴近市场,尤以第四种模式更加具有战略开发前景,而且在全球范围内的成功希望也最大。

  我认为,在以后的岁月里,世界上将不再会只出现一个单一的网络,而是将造就多种具有相关基因、有机涌现、自我组织、相互进化、甚至思维效应的复杂的生命网络。这期间,能源、通讯产业将成为效用最大化的人工实体网络,它们也将成为世界产业舞台的中心,集成人类的主要智慧和活动。在我们的历史中,人造网络将是多维的。伴随着IPv4和IPv6的对接,世界需要一个新的框架理解网络社会,第三互联网就此应运而生,它呼唤世界以能量网络为舞台翻造世界网络体系,并以对待不同能源应用的工业态度来界定可持续、智能化、低排放的经济类别,智能化增长千头万绪,但是,核心就是一句话:满足人民的切实需求,形成市场化的时尚潮流。

  3、第三互联网的总体架构

  智能网架构之一:关于第三互联网的基础组元

  建构智能网的核心目标就是为了形成一个以需方为主、生产者和消费者智能互动、第三方参与的社会体系,这个服务模式如果获得社会认可,智能网还可以提升为一个更加开放的系统,即:自治、智能、包容、可持续增长的网络。为此。无论以何种方式实现网络管理资源的商业模式重置,智能网维护的核心始终应该是用户,这是网络市场经济成功的关键。

  为此,第三互联网对传统互联网的颠覆举措之一就是推动IP地址、接替地址或与之兼容的其它地址资源从注册制向注册制和自动配置相结合模式转变,并应逐步实现码址资源的免费、低费配置,力争实现有能量的地方就配置数据码址,推动实现自然和社会系统的人工数据网络的全对称镜像配置,现有的各种用户和物化设施可以整体变迁的方式直接成为智能网的基础组元,世界也可以拥有一个人造数据化身了。

  智能网架构之二:如何设立能源根服务器


  现代互联网的管理核心主要是指根服务器(root-servers.net),它是现代互联网的域名解析系统(DNS)的最高级别的域名服务器,或者也可以说是全球互联网的总机。全球共有13台,包括1个主根服务器和12个辅根服务器,美国有9个,其中母根服务器设置在美国弗吉尼亚州杜勒斯,瑞典、荷兰、日本各1个。广义的这个系统也包括部分根域名服务器在全球设立的镜像服务器(mirror),分布在世界各地的根域名镜像服务器(anycast)大约有200多个。

  对于目前的根服务器管理体制,我认为从优势角度而言:它具有可控制性、可预见性、可观察性、较高效率、定量管理、非主权化等特征;从不足之处来看,它又具有架构窒息、协议繁缛、随机地址风险、安全管理有待完善、非人格化、较少激励机制、强调先占原则、市场扩张受限等特征。与此同时,这个管理体制也存在的天然偏缺,这就是互联网大国,包括从欧洲的德国、法国、西班牙到新兴经济体的中国、俄罗斯、印度、印度尼西亚、土耳其都没有根服务器,而这些经济体又主要集中在亚欧大陆,这为亚欧大陆经济体联合推动互联网创新管理预留了变革机制和需求。当然,这个体制在分布式根服务器设计上也存在着空白点,这也为市场发展智能网根服务器保留了足够空间,我一直主张新互联网发展的真正动力在市场革新,新根服务器的主要潜力也在于实现分布式智能根服务器方面创新。

  目前来看,诸多机遇推动着根服务器变革的机遇越来越大,例如:目前就管理着互联网13台根服务器中A和J的威瑞信,即赛门铁克公司旗下的VeriSign公司,2011年10月提交给美国证卷交易委员会(SecuritiesandExchangeCommission,SEC)的季报中正式承认它管理的服务器在2010年曾遭遇多次黑客入侵,威瑞信主责顶级域名.com和.net的运转,由此可能波及到它管理的DNS域名根服务器关联的网站、软件开发商、个人提供信任服务,包括签发专门应对网站鉴别和加密的SSL服务器证书。

  我认为应该在现有根服务器管理体制不变情况之下,以城镇、工厂为基础设立分布式智能网根服务器,发展分布式智能网根服务器市场。也就是说,智能网的每一个服务器相当于一个分布式根,根于根之间联系仍有赖互联网,实现智能网和互联网的融合。近年来,我一直与有关城市研究设置城市能源根服务器事宜,以解决通过广泛的用户参与而实现能效的提高。实际上,我认为无论从何种角度而言,推进分布式根服务器建设都是第三互联网发展的战略突破口。

  智能网架构之三:确立各种智能网终端的操作系统门户开放规制

  智能网的操作系统(OperatingSystem,简称OS)应该是一个综合性的管理控制程序,提供用户与网络互动的操作体系,它是智能网兼容多种网络和终端的平台,也是在智能网上运行的计算机系统的内核与基石。操作系统主要职能包括解决管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件等基本事务。

  它的终端系统应该包括进程管理(Processingmanagement)、记忆空间管理(Memorymanagement)、文件系统(Filesystem)、网络通信(Networking)、安全机制(Security)、用户界面(Userinterface)、驱动程序(Device)等多种不同功能。我们应该推进各种能源表记系统进入电脑时代,实现电力、燃气等操作系统进入通用平台和办公系统时代。目前电脑使用的操作系统有Windows、Netware、DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX等。

  建构智能网的操作系统我们可以有三个选择,一是公开提供操作系统的架构和标准;二是直接提供免费的操作系统和升级服务;三是提供操作系统的标准和部分功能的免费服务。选择何种方案应通过公开讨论和商业模式的创新实践决定,社会机制应该包容创新,这方面美国的诸多经验值得借鉴。

  而且,智能网操作系统建设应该妥善解决各种商业利益和服务需求的重组和分工,支持从手机的嵌入式系统到超级计算机的大型操作系统的各种符合智能网标准的产品商业化开发,实际上,免费操作系统提供的本质实际上是鼓励商业模式的创新,即:支持以产品的免费平台实现与广告收益的置换。

  智能网架构之四:加快构建超级智能网的底层协议

  要建立真正的超级智能网,就必须完成架构转型,而任何架构的设计基点都必须从底层协议着手。互联网的底层协议建基于OSI模型,这是一个开放性的参考模型,拥有7层结构,每层结构可以划分为若干子层,每一层执行某一特定任务和实现在相同的层次上相互通信。OSI模型的七层结构包括:物理层、数据链路层、网路层、传输层、话路层、表示层和应用层。

  设计互联网的底层协议之时,电脑互联网还是一个不能与电视网、电信网、电报网等比拟的网络,这个时期,TCP/IP协议选择采用了四层级结构,即:应用层、传输层、互连网络层、网络接口层。也就是说当初设计互联网时是从众网之一网的角度设计的,相当于管窥天下;而今天我们几乎是从万网之网的集合角度出发设计的,类似一览众山小。为此,智能网需要再造新一代互联网的底层协议,这个架构设计可以渐进方式平稳推进。

  我们需要设计并运营新一代的可以兼容各个网络、设施、系统、终端的超级智能网体系,以实现各个终端、以各种方式、与任何人进行智能化交流。为此,应该推进多种网络的底层协议的整合设计,建议智能网的相关网络的系统结构设计划可以分为三层,即,基础层;互连、接口、传输等智能交换和配置层;应用层,由此可以简化网络管理体系,提高多种网络效率,节省能源资源,实现电视、电信、广播、互联网、电力网、卫星网、移动网、气象网等的群系网络整合。智能网的底层协议的完善可以通过多个步骤完成,实现最大兼容化发展。

  智能网架构之五:发展适应智能网时代的终端系统

  大型终端能源系统包括机动﹝例如:车、船、飞机等﹞能源终端、固定能源终端﹝例如:工厂住宅和写字楼等﹞,微小型能源终端包括纳米路由器等,这些系统都将先后进入智能网时代,而且,这些产品的一半以上的价值将由智能化、网络化组件构成,现有的生产方式和生活方式将被颠覆,领先的产品取决于它的网络能力和智能化水平。或者说,传统产品将智能化,智能化产品将“终端”化。

  在未来的时代里,世界上最具价值的能源革命就是实现房屋电脑化,例如:智能楼宇将取代目前的建筑,以此翻造1000亿平方米的房屋将拉动全球经济增长超过20年;车辆电脑化,自动驾驶的智能网络车的注册专利已成为国际技术创新大热,而且,一个智能交通网络不低于一个移动电话网络;工业设施智能化,工厂本身就是智能制造的市场,最先进的国家工业本身就将智能化,这些工作将把智能网的发展推向新的历史高度,也可能是中国对世界有所贡献的机会之一。

  以智能电表而论,我在2011年深圳高交会的论坛会上讲过,根据国际电工委员会TC57架构目前智能电表设施组元包括:智能电子装置、继电器、电表、开关、电流互感器、电压互感器。设计这些组元体系之时,没有考虑到它与能源表计的软件操作系统的兼容,这就意味着目前已装的智能电表相当一部分部分属于试错型运用,要考虑到淘汰或者升级成本。在超级智能网时代,客户表计系统既应该包括硬件,也应该包括软件。

  4、几点体会和结论

  第三互联网对人类来说是一个巨大转变,我们的实体社会将第一次拥有一个完整的数据化身,对不同网络是一次再生机遇,对建设IPV6是一个伟大指南,也会将我们人类的力量投送到历史最高端,组构超级智能网的本质就是建造历史上最伟大的人造资源提升社会可持续建设。为此,全球七十亿人口、超过20万亿千瓦时的电力服务系统、2000亿平方米的传统建筑转变、超过10亿台架以上交通需求的车船机的发展,还包括30亿台套以上工业设施用能智能化、3000亿以上的能源网接口和能源设施组件将得到一次高效整合。