登录 注册 退出
"分布式"技术驱动智能供热生态&热用户体验的重要变革--网络协同,数据智能,软件定义1
栏目:科技创新 发布时间:2020-10-29
“分布式”技术驱动智能供热生态与热用户体验的重要变革--网络协同,数据智能,软件定义1集中供热“源-网-荷”被控对象呈现多输入多输出系统,具有非线性、时变性、不确定性以及大迟滞与大惯性的特点。被控对象或过程的非线性、时变性、多参数点的强烈耦合、较大的

分布式技术驱动智能供热生态与热用户体验的重要变革--网络协同,数据智能,软件定义1

集中供热--被控对象呈现多输入多输出系统,具有非线性、时变性、不确定性以及大迟滞与大惯性的特点。被控对象或过程的非线性、时变性、多参数点的强烈耦合、较大的随机扰动、各种不确定性以及现场测试手段不完善等,出现难以按数学方法构建被控对象的精确模型的情况。就此而言,采用传统的方法包括现有控制理论的方法往往不如一位高素质的操作人员手动控制效果好。

被控对象的复杂性体现为:模型的不确定性,高度非线性,分布式的传感器和执行器,动态突变,多时间标度,复杂的信息模式,庞大的数据量,以及严格的特性指标等。具有中国特色的智能控制解决方案:智能仿人控制、基于智能特征模型的智能控制方法、生物控制论、神经学习控制、智能控制四元结构理论、免疫控制系统、多尺度智能控制等是这些成果的突出代表。

风起云涌,物联网经济呼之欲出,操作系统先行一步

在软件和硬件都做做了充足的准备之后,各个生产厂家伴随着媒体的鼓噪,大肆的杀向了物联网。而要把这些原本在我们生活的“死物品”连接在一个网络里,形成一个活的、听懂人话的智能设备,必须要有相应的大脑和神经,这就是所谓的操作系统Operation system

不管是宏内核还是微内核,都是Operation system操作系统的一种形式,目的主要是构筑硬件设备的底层逻辑框架,指挥硬件设备工作,同时满足外部软件的调用需要。所有操作系统的宏观功能是相同的,但是实现这些宏观功能的方法不同,这就有了宏内核和微内核的区别。

微内核的逻辑特点是,子程序之间的通信是在内核中的一个公共数据交换区完成的

所有的子程序之间都没有内部的关联,一个子程序不能从另外一个子程序的内部调用函数,逻辑内核也不能从子程序中调用函数。增加一种功能就增加一个子程序,由于子程序之间是相互平行的,任何一个模块的崩溃不会影响到其他部分。如果某个子程序出了问题就直接关闭就可以了。宏内核,子程序之间可以相互调用其内部函数,内核也可以调用其他子程序的函数。它们之间的协同工作要有一个内核来指挥,这就是所谓的宏内核。微内核中的核心逻辑模块,不负责指挥,只负责数据的交换跟存储。

在未来的物联网经济趋势下,因为要接入的外部硬件设备种类繁多,型号差别也巨大,微内核独具优势

比如可以在用手机的APP操控汽车,操控一扇门,操控家用的冰箱或者是空调,甚至可以操控一个地暖局部发热或者是整体发热。这些应用对于速度的要求不是特别高,但是对于系统的稳定性要求比较高。物联网时代,比如汽车门打不开了,不至于影响家庭的大门也打不开,这个时候,微内核就更有优势。

华为目前开发微内核的操作系统就是为了接入更加庞杂的设备,为今后物联网大规模的应用,打下基础。

"分布式"技术驱动智能供热生态&热用户体验的重要变革--网络协同,数据智能,软件定义1(图1)

智能控制是具有智能信息处理、智能信息反馈和智能控制决策的控制方式,是控制理论发展的高级阶段,主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题。智能控制研究对象的主要特点是具有不确定性的数学模型、高度的非线性和复杂的任务要求。为了解决自动控制面临的难题,一方面要推进控制硬件、软件和智能技术的结合,实现控制系统的智能化;另一方面要实现自动控制科学与人工智能、计算机科学、信息科学、系统科学和生命科学等的结合,为自动控制提供新思想、新方法和新技术,创立自动控制的交叉新学科——智能控制,并推动智能控制的发展。
单一智能控制往往无法满足一些复杂、未知或动态系统的控制要求。20世纪 90年代以来,特别是进入21世纪以来,各种智能控制互相融合,取长补短构成众多的复合智能控制,开发某些综合的智能控制方法来满足现实系统提出的控制要求。所谓智能复合控制指的是智能控制方法与其他控制方法(经典控制和现代控制)的集成,也包括不同智能控制技术的集成。仅就不同智能控制技术组成的智能复合控制而言,就有模糊神经控制、神经专家控制、进化神经控制、神经学习控制、专家递阶控制和免疫神经控制等。以模糊控制为例,就能够与其他智能控制组成模糊神经控制、模糊专家控制、模糊进化控制、模糊学习控制、模糊免疫控制及模糊PID控制等智能复合控制。
多智能体系统(multi-agent systemMAS)是一种分布式人工智能系统,能够克服单个智能系统在信息资源、时空分布和系统功能上的局限性,具备并行、分布、交互、协作、适应、容错和开放等优点,因而在 20世纪 90年代获得快速发展,并在 21世纪以来得到日益广泛的应用。在这种背景下,分布式智能控制系统也应运而生,成为智能控制的一个新的研究领域。
随着网络技术的快速发展,网络已成为大多数软件用户的交互接口,软件逐步走向网络化,为网络服务。智能控制适应网络化趋势,其用户界面已逐步向网络靠拢,智能控制系统的知识库和推理机也逐步与网络接口交接。与传统控制和一般智能控制不同的是,网络控制系统并非以网络作为控制机理,而是以网络为控制媒介;用户对受控对象的控制、监督和管理,必须借助网络及其相关浏览器和服务器来实现。无论客户端在什么地方,只要能够上网就可以对现场设备及其受控对象进行控制与监控。智能控制系统与网络系统的深度融合而形成的网络智能控制系统,是当今智能控制的一个新的研究和应用方向,已成为 21世纪智能控制的一个新亮点。
智能控制与传统控制的主要区别在于传统的控制方法必须依赖于被控制对象的模型,而智能控制可以解决非模型化系统的控制问题。与传统控制相比,智能控制具有以下基本特点:
一、智能控制的核心是高层控制.能对复杂系统(如非线性、快时变、复杂多变量、环境扰动等)进行有效的全局控制.实现广义问题求解.并具有较强的容错能力。
二、智能控制系统能以知识表示的非数学广义模型和以数学表示的混合控制过程,采用开闭环控制和定性决策及定量控制结合的多模态控制方式。
三、其基本目的是从系统的功能和整体优化的角度来分析和综合系统.以实现预定的目标。智能控制系统具有变结构特点,能总体白寻优.具有自适应、自组织、自学习和自协调能力。
四、智能控制系统具有足够的关于人的控制策略、被控对象及环境的有关知识以及运用这些知识的能力。
五、智能控制系统有补偿及自修复能力和判断决策能力。
传统控制方法研究的主要目标是被控对象,而智能控制研究的主要目标是控制器本身。智能控制的研究重点不在控制对象的数学模型分析,而在于智能控制器模型的建立,包括知识的获取、表示和存储,智能推理方式的设计等。其控制对象和控制性能也与传统控制有很大不同
"分布式"技术驱动智能供热生态&热用户体验的重要变革--网络协同,数据智能,软件定义1(图2)选用智能控制的考虑因素
1)模型的不确定性
2)高度非线性
3)复杂的任务要求
智能控制的含义
智能控制是自动控制与人工智能的结合,它可以自动测量被控对象的被控制量,并求出与期望值的偏差,同时采集输入环境信息,进而根据采集的输入信息和已有的知识进行推理思考 ,得到对被控对象的输出控制量,使偏差尽可能减小或消除。
智能控制特点
1)无需建立被控对象的数学模型,特别适合非线性对象、时变对象和复杂不确定的控制对象。
2)具有分层递阶的控制组织结构,体现了智能递增,精度递减 的原理,便于处理大量的信息和储存的知识,并进行推理。
3)控制效果具有自适应能力,鲁棒性好
4)具有学习能力,控制能力可以不断增强
智能控制主要组成部分
智能控制器(信息采集处理,核心:知识库和推理机制,规划和控制决策)
被控对象
外部环境
分布式技术将驱动下一代智能生态与用户体验的重要变革
万物互联时代已经开启,全球主要科技企业都已敏锐意识到,所有的终端--服务-场景进行连接,将会爆发前所未有的创新变量。
但现实情况并不令人乐观:不同操作系统、不同品牌终端、用户在不同场景下使用的服务绝大部分都处于割裂状态。新技术趋势一定会撕裂传统壁垒,这也就意味着,现有的操作系统与应用生态将会被颠覆,就如从PC时代到移动互联网时代一样,全新万物互联时代一定会诞生全新类型的主导操作系统。
业界普遍认为,分布式技术将驱动下一代智能生态与用户体验的重要变革。
分布式操作系统会是一剂良药吗?
分布式操作系统的主要特点是打破所有硬件边界,将终端硬件能力与终端本身完成解耦,然后把这些硬件能力放入一个共享资源池中,各个终端可以通过分布式操作系统从共享资源池中调用所需的硬件能力。
相比较而言,基于目前操作系统的跨终端协同还仅限于简单的数据传输。
对于用户来说,分布式操作系统意味着将摆脱单一智能硬件的限制,终端完成连接即是感知所在,大大拓展了场景智能化服务体验,数字世界与物理世界无限贴近。对于开发者而言,终端连接所在即是用户服务所在,可以无限拓展应用的使用场景与创新边界。而应用也将无处不在、全部上云,场景驱动,不会再受不同操作系统与终端类型的限制。连接一切“Device as a Service”的理想将首次成为现实。
由此来看,分布式技术代表了万物互联时代操作系统与应用生态确定性的演进趋势。这也是如今包括谷歌、微软、苹果等科技巨头企业都将分布式作为重要技术研发方向的重要原因,比如,已经曝光的谷歌Fuchsia OS操作系统。
"分布式"技术驱动智能供热生态&热用户体验的重要变革--网络协同,数据智能,软件定义1(图3)华为是全球首家将分布式技术在操作系统与智能终端实现商用的科技企业。20198月,华为在当年全球开发者大会上正式发布了其基于微内核的全场景的分布式操作系统——鸿蒙OS。华为操作系统的研发始于十年前,虽然开始作为操作系统的备胎存在,但华为并不是要做另外一个Android,而是要面向万物互联时代打造全新的、领先一代的操作系统。
颠覆用户体验的"超级终端"
在分布式场景下,单一智能硬件的边界被打破,万物为一物、一物连万物的超级终端将会出现。
用户通过超级终端,可以像调用一个App一样,通过云端调用所有终端的硬件和服务能力,实现千里眼顺风耳,终端之间实现完全的互操作与数据共享。
在华为智慧屏发布会上,现场工作人员曾用一部华为手机和千里之外的一名人员通过手机进行视频通话,后者随后调用了一部正在飞行中的大疆无人机摄像头,并将航拍视频画面实时传输到发布会上现场的华为智慧屏上。
这种超级终端能力,会弥补目前不同智能硬件特定的能力缺失:比如智能手表往往没有高清摄像头,智能大屏设备没有运动健康监测传感器,智能耳机等设备没有大存储等等。
更重要是的,分布式技术在智能汽车等更多创新终端的落地,会爆发巨大的创新空间与体验想象力。在家庭场景中,我们可以将正在进行的手机视频通话接入到华为智慧屏等大屏设备,语音接入到智能音箱,同时与笔记本或者Pad进行内容数据大屏交互,这种社交娱乐或远程办公的体验远超目前的微信通话或者FaceTime,也是现阶段被孤立的单个设备没有能力解决的事情。
在出行场景中,汽车设备的智能化同样是目前困扰行业的一大难题,一台汽车从开发、验证、制造、销售的周期大约是35年,而用户买到手机使用的周期更是长达510年。与之相比,智能手机等设备的更新是12年。分布式技术可以将汽车变成行驶中的超级终端,智能手机将为其提供强大的边缘算力,云计算和车路协同将为其提供周边场景甚至是整个智能城市的准确感知,车载大屏实时接入地球另一侧的视频电话会议,或者家中的亲人可以调用车载摄像头看到旅途中的风景。
华为曾打了一个浅显易懂的比方:这就像智能设备时代的活字印刷术,分布式技术把硬件能力解耦并分拆到最小,一个硬件模块就相当于烧好一个个字,用户使用的过程相当于利用这些字组成千变万化的文化内容。不过,要实现这样的分布式变革体验,背后需要研发企业具备非常强的综合技术能力与创新意识。
第一,解耦能力。
分布式平台需要系统做全栈解耦,不同的模块之间互相独立,又可以互为组合。华为在位于东莞松山湖的手机产线已经实现了这种解耦能力,可以用一套代码,支撑产线上的全系列手机。系统只要知道具体的硬件配置,就可以自动加载需要的模块。
第二,软总线能力。
总线(Bus)是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线,它是由导线组成,连接计算机内部体系的网络结构。华为将总线概念从计算机内部硬件,拓展到整个智能设备体系之间,硬总线变现无线连接的软总线,众多设备由此组合成为了一个智能设备整体。对于用户来说,万物相连,服务就会无处不在,华为全场景智慧化生活战略也将深入到每个用户生活中。
第三,应用迁移能力。
这也是解决现有应用在不同硬件平台、不同操作系统的快速迁移能力,比如从安卓迁移到鸿蒙OS,从智能手机App迁移到电视与汽车应用等等。
从现阶段来看,未来可见的35年,都没有其它智能设备可以取代智能手机在用户生活使用的核心位置,分布式技术提供了另外一个演进方向:用多终端去升级单一终端,用万物互联生态替代传统移动互联网生态,用全场景智慧化体验去替代单一智能手机触屏体验。这是技术必然趋势,也是用户众心所盼。
开发者的"无限创新边界"
分布式技术同样会给开发者带来深远的影响。
移动互联网时代,传统安卓开发者面临的核心痛点问题之一,就是一款应用要适配不同品牌、不同硬件配置、不同UI、不同屏幕尺寸,由此带来巨大的开发成本。
伴随智能手表、智能大屏、VR等新型设备不断出现,巨大的适配工作量已经让开发者苦不堪言。
第三方调研数据显示,有63%开发者受困于多设备适配,49%受困于多编程语言学习,20%受困于跨设备数据融合。
分布式技术可以说是开发者的福音,对于硬件设备厂商来说,可以借助分布式技术调用其它终端的能力,从而形成一个更强大的终端。比如:一个普通音箱在调用了手机的麦克和AI能力后,这个音箱完全有可能变成电视的智能遥控器;对于北向的应用开发者来说,基于分布式技术可以做出很多改变目前行业的App。基于分布式技术,现有的直播软件就可以直接调用外部很多智能摄像头,比如,运动员在滑雪时候,头上戴一个小的摄像机,这个摄像头拍的视频就会实时传到正在看直播的手机,平板、电视上,这真的会为直播行业带来改变。
分布式技术不仅带来了体验上的飞跃,还解决了不同设备部署不同操作系统、定制工作量大的低效问题。用一套统一的操作系统,根据终端规格和参数不同,灵活裁剪并部署到不同终端上完全是可以实现的,从而最大程度上实现体验一致与生态的共享。
凭借多终端开发环境IDE,分布式Kit,一套统一的操作系统完全可以提供屏幕布局控件以及交互的自动适配,支持控件拖拽,从而使开发者可以基于同一工程高效构建多端自动运行App,实现真正的一次开发,实现应用的跨终端、跨场景的无缝覆盖体验,这也是华为全场景智慧化战略未来重要的基础支撑能力,即就是把简单留给开发者,把复杂留给华为自己,然后通过强大的技术创新能力来解决这一问题
对于广大开发者而言,华为的分布式技术已经是可触摸、可使用、可变现的能力。华为终端的硬件边界扩展到哪里,开发者的应用创新就可以延伸到哪里。华为消费者业务提出的“1+8+N”全场景硬件生态,带来了之前无法触达的边界和用户群,开发者也将获得更多的分成与创新可能性。
而开发者的集体选择,将会决定一个新生态系统的健康成长与分布式技术的长期演进趋势。
"分布式"技术驱动智能供热生态&热用户体验的重要变革--网络协同,数据智能,软件定义1(图4)中国软件领域再迎破局机遇
2014年,在华为EMUI 4.0期间,华为消费者软件部门。此时国产手机行业普遍受制于安卓,仅能在UI/ROM层面修修补补,无力解决更深层次的优化问题。安卓系统的每一次大版本升级,中国手机企业的本土化与UI更新至少要延后半年,并且每次升级都会丢掉很多老用户。涉及系统级平台开发的基础软件能力,始终是国内软件业一个短板。我们在硬件生产上,有了强大的生产线,成为世界工厂。但是在软件开发上,却没能掌握同等的生产线能力。
华为在基础软件领域的研发启动已久,并且是持续重投入,但即使如此,也都经历了一个较为漫长的潜行周期。以方舟编译器为例,这项技术的缘起可以追溯到十年前,2009年,华为海思创建了编译组,4年后,华为发布了面向基站的编译器HCC,可看作是方舟编译器的前身,2014年,方舟编译器主架构完成,再是2016年成立编译器与编程语言实验室,最终 2019年华为正式发布方舟编译器。
万物互联时代,全新的生态将会加速全新操作技术变革,对于华为这类基础软件持续投入的企业也将迎来缩小与国际基础软件差距的最好破局机遇。这也是华为一方面重点投入研发鸿蒙与分布式技术,一方面却宣布对外开源的重要原因。
唯有聚合产业最多的合作伙伴与开发者,才有可能为用户打造丰富的新应用生态与服务体验,才能背靠巨大的用户规模与需求实现分布式技术的成功商业化与持续创新领跑力。一方面,华为希望借此输出成熟的底层能力,让产业链直接受益,另外一方面,好的开源运营,也能推动开发者互惠互利,集思广益,共同提升软件能力。
这是破局者的必然选择,也是技术领跑者的终极浪漫