经济导刊
分享:

数字基础设施的建设内涵及标准体系

来源: 2020.05.26 11:14:14

 

 

近年来,我国数字产业化主导的数字替代经济[1]和产业数字化主导的数字创造经济与实体经济深度融合。一种全新的经济形态——数字经济,在国民经济体系中添加了增量,逐渐孕育成形,并抓住了结构转型难得的机遇期:第一,数字经济的产业替代和产业创造效应可以有效补偿传统产业结构中产能过剩带来的增速损失。第二,数字经济正如“罗斯托起飞”[2]所预示的那样通过稳健的基础设施投入,在未来7-10年顺利走完成长初级阶段,并向二次成长过渡,必须要在现有制造业经济中八大基础设施(“公--高(速路)-高(铁)----)之上,再叠加十一大类数字经济基础设施单元。由此,数字经济基础设施的建设内涵和标准体系的制定具有异常重要的时代挑战和前沿创新意义。

 

技术拼图揭示各国正在竞赛数字经济制高点

 

技术拼图已经形成,数字革命正在到来。过去十年,全球数字技术爆发的内在动因是绵密通信,室内外流程场景控制、第三方计算及叠加形成的人工智能泛化正在涌现。新一轮数字技术的哲学基础在70年前就已经形成。第三方计算及叠加过程使得通信技术趋向大通量,人工智能导向柔性智造,配套数据云向算力第三方平台共享,区块链中央顶层账户系统根向价值分级,5G及以上低延时通道树枝状漫向边缘微末计算等数字技术集束状大爆发,一张国民经济体系全覆盖式的数字智能联网向智慧组网升级的拼图,已经清晰无误地摆在了管理、经济及企业战略家面前。

数字操作范式变革 影响遍及世界各国。数字化关联技术集中爆发推动了多科融合发展:科研体系从理念创新、文献出版、专利授权到实验室产品进行垂直整合,两两整合达到行业链条闭洽的技术部门跨界碰撞,多部门技术形成了以场景为单元的操作范式变革,新范式产品的规模人群的应用催生了爆发性产业的涌现,开始向经济之外的社会生活领域渗透,并通过供应链从引领性国家向外围国家扩散,大国之间出现了由数量集成向业态提升趋势,同时出现由技术封闭向产品开放,由数字物联网络向价值网络升级的趋势。

各国正在竞赛数字经济制高点。数字技术革命带来两种崭新的经济成分:一是数字技术将传统流程升级,形成数字替代,涌现数字替代经济成分(the economies of digital substitution)大幅度节约生产成本。比如,早年数码照相技术出现后,传统照相过程中的胶卷实物材料就被数码电磁单元所替代,照相、成像、修像、复制及获取图形等环节均形成节约性替代,生产的效率大大提高了。二是数字创造经济成分(the economies of digital creation)出现。当数字成相技术应用范围扩大时,巨量的电磁数码图形图像传输、编辑、制作引发厂商间数码传输通道高速化需求,促成地下光线互联网和地表蜂窝移动互联网,通过地面关口站的“超网”联结,引发信息通道增容及元器件单元传递通量代际升级。

在数字替代和数字创造二合一的意义上,数字经济成分已进行翻天覆地的变化,不再是大车间制造经济中如影随形般的数字替代孪生子(the digital twin of real economy),而是基于替代积累形成的始发数据凝聚区块,在人类较高智慧[3]导引下,生成的动态数字“干-支”线区块,使工业物联网络向价值网链接,再向智能智慧网互联等超大智慧网联体迈进。

广义上,数字经济是继传统农业经济依靠人和动物的体力,对太阳和土地及自然资源的再生能力进行初级整合生产之后,又继工业经济依靠化石能源和机械动力,在车间内进行精细复杂批量生产之后,转向第三次经济革命依靠人和联网资源组合动力,在“空--一体化半径内,在宇观-人观-微观绵密空间内进行智能智慧化生产。

数字经济的定义是:在农业经济和工业经济的基础上,(1)厂商用数码作为原料并用对应处理技术来生产;(2)厂商通过中间品市场集成和复合数码化产品;(3)消费者运用社交行为及粘性俱乐部平台(club goods)消费;(4)上述三个过程加起来,形成的综合性均衡收敛过程及资源优化配置经济活动总和。

由于数字革命带来的数字经济业态,大国之间竞争数字经济制高点的格局正在形成。例如印度在一个合适的时间内,正形成追赶美国、欧洲和中国等区域大国的趋势。

 

获得制高点的关键在于率先建成数字基础设施二群

 

20世纪后半叶以来,大工业经济的基础设施快速升级,“公--高(速)-高(铁)----八大基础设施单元构成的基础性标准共享网格成为现代化经济的标配。1990年以来,中国的“公路-铁路-高速-高铁四大基础设施网格单元在港口、桥梁、涵洞和隧道等枢纽设施强化下,在960万平方公里的国土面积上织成了“五纵七横和八纵八横”的基础设施网格。“一日同城”化让沿海和内地,都市和远郊在资源配置和交易方面的差距大大缩小了,运行于其上的国民经济规模乘数式地放大。

近十年来,与数字经济成分相对应的基础设施展现出单元成群及标准化配套的清晰画面。更令人惊讶的是,这一清晰画面的实现,正是得益于建国七十年来多代人艰苦奋斗建成的“五纵七横”和“八纵八横”的基础设施的配套和完善。我们称其为现今国民经济体系的基础设施一群。

启发我们的是,数字经济的高速成长,简单依赖之前形成的基础设施一群的网格资源还远远不够,还需再添上“网(地下光纤互联)-网(地表移动蜂窝互联)-网(星际互联)-星(授时坐标星座)-通(通讯星宿)-导(导航星垣)-定(定位星河)-遥(遥感星城)-器(临空和平流层浮空、游空及滞空飞行器群)-关(地面枢纽关口站)-站(基站和危机站)”11个新骨干基础设施单元群。

一个更为诱人的前景是,数字经济正在由主导向主流趋势演化,经济活动中处理的数通量将会由现在的海量数据向天量规模升级,地下光纤互联网、地表移动互联网和天空卫星互联网在“空--地”的意义上使三网合一成为必须。

当对应数字高速通道网生成传输天量数据并与核心企业、核心市场和核心金融机构第三方平台的“前--后”台运营之后,数据的赋值、确权、授权、存储及循价交易的基础设施出现了相对独立的亚单元序列,以次根和枝蔓的方式在整个经济体汇总绵密延展。例如,在地面陆港、河港、海港和空港处理货运单元及编组的“港务-航道-集装箱-疏浚-运营,在空中传输的卫星群落也有对应的“星座-通信-导航-定位-遥感处理功能。加上浮空、游空和滞空飞行器设施单元及组合,有价数字资源的生产、传输、交易、消费和资本化积累,将使新经济更为节约和繁荣。在一次和二次两个基础设施群的托举之下,数字经济使人类生产从车间制造向数字智慧生产迈进变得理性可期。

数字基础设施承载的新业务、新业态、新模式不断涌现,工业互联网、车联网、智慧城市等融汇发展,这将使得资源配置、中间服务、个性化消费与对应的“通用大数据-商业根服务器后台-人工智能超级处理中台-机构及个人边缘计算前台”能够实时集合并进行平台智能决策、大车间时代的物理联网升级为“(政)府------一体化互动和智能智慧处理超级平台。

新型数字基础设施的拓扑功能块垒变了:

一是能够泛在感知、泛在智能保证实时处理和决策。比如:智能摄像头、自主机器人、智能家电、智能网联车、自动化生产线等,设备及装备的智能化、边缘计算、时间敏感网络等成为主要的新型信息基础设施。

二是需要数据“流动”。数据以不同的接入方式进入存储设备,数据经过处理后在不同的人、组织、设备之间流动,数据流动依赖包括有线和无线传输方式,尤其5G的发展,在大带宽、低时延、广连接上进一步解决了数据传输的时延要求高、连接数超大、带宽成本高的问题,光纤、以5G为代表的移动接入、卫星传输为代表的空间网络等成为新型信息基础设施。

三是大数据处理及人工智能成为主要的生产力。未来的生产活动和社会活动将依赖大数据实时辅助以及人工智能助理等服务,在家庭、各种组织以及组织之间构建物联平台、大数据及人工智能平台,保证数据的处理、分析、计算,并形成协同设计、协同生产、资源智慧管理分配等能力。海量、分布式的大数据存储、云平台、人工智能平台及区块链应用等成为新型信息基础设施。

四是要求设备、网络、平台之间以及系统间实现互联互通与安全调用。在大数据智能、网络化协同及平台化支持下,企业、社会和各行业积极开展数字化转型。数字化转型成为数字经济的新动能,要求新型信息基础设施如设备、网络、平台之间实现互联互通与安全调用,保证各层级生产系统、监控系统、管理系统之间以及跨组织、跨行业、跨区域平台基础设施之间的安全互通,保证数据及服务的开放共享和协作。数字经济成型及起飞亟待与之对应的数字基础设施先行一步配套建设。

 

数字基础设施二群建设内涵的画卷式展开

 

目前,5G、工业物联网、云计算、大数据、人工智能、区块链等新一代数字技术处于大发展阶段,需要我们将它们在数字经济基础设施中的关联位置绘制成一张在逻辑功能上易于理解的图解画面。

(一)数字经济基础设施二群的逻辑功能完形图解

如前所述,数字经济场景下的数字基础设施一群是铺垫实体经济基础设施八大基础单元 “公-------,在依托数字技术升级后成为“五纵七横”和“八纵八横”基础设施网格,则数字经济基础设施二群就是建立在其运营之上存在的数字功能网格搭垒的。

1中,实体经济八大基础设施单元网格被压缩。数字基础设施二群以一个群落,也是数字经济基础设施的骨干三网群落,(1)光纤互联网(中间视平线下线上入户网)、移动互联网(蜂窝状和基站辐射示意)和卫星互联网(星----遥分层卫星)标示地面段、深空段网格节点(图中间蓝色示意部分);第二个群落(2)卫星之下无人机之上的平流层中各种近空段飞行器,游空、浮空和滞空飞行器组合(图中间位置蓝色区域对应飞行器示意);第三个群落(3)无人机及以下各种类别信号发生收集器及地面枢纽关口站和微站(图中间区域和下边一朵云彩区域部分),其十一大类基础设施单元构成了数字基础设施二群的空间段、临空段和地面段网格基础设施的全景画面。

数字基础设施二群与一群二者互为补充,新基础设施网格因数字化高通量反馈机理,网格的传输不仅是吨位性物理流量的,更是电磁性绵密流量的,原来的纵横棋盘格式的五纵七横和八纵八横类物理网格空间变为“中心-外围逻辑功能超欧拓扑空间。经济活动呈现泛在感知、万物互联、瞬时计算和高效管理的全景式画面。

1. 数字基础设施二群的逻辑拓扑功能图解

1上方的黑色模块是连通与数字基础设施并运营于其上的数字经济与社会的地方网格,“公共服务枢纽-核心企业-核心市场-核心金融机构-社区中枢

图中的三个区域合起来,数字经济基础设施一二两群的“8 + 11”大类单元融合后的逻辑拓扑功功能途径趋于完善:不仅中枢网络有智能,而且边缘终端——有第三只眼睛(超越人的智能)——有超人智能。当智能双向互动的时候,高阶正负反馈带来的智慧形态出现了。这是数字经济孕育成形后起飞迈向成熟的数字基础设施前提。

数字基础设施逻二群的建设内涵

将数字基础设施二群的逻辑拓扑功能图解到数字基础设施的解剖空间上,一个施工意义上可理解的横截面俯瞰图(图2)标出了实体基础设施八大单元内11个亚类施工单元(公路-隧道-油田-桥梁-油田-港口-地铁-铁路-机场-电厂-水厂-水库),处在俯瞰图的最低端(浅蓝色外环部分)。派生并叠加于其上的数字基础设施,需要再建设的10个亚类单元(区块链-人工智能-基础信息库-灾备-存储-CPU-GPU/NPU-云平台-大数据-共享交换)叠加于其上(向心第二个环状部分),构成数字基础设施二群建设的一个核心板块。

作为亚类单元,这十个亚类基础设施单元存在于数字经济基础设施二群的十一个大类单元当中的每一大类中,就好像大脑中有神经纤维束交汇的突触(节点枢纽)和躯干及四肢有神经中枢通道(脊椎脊髓大通道)及运动纤维束联结点(运动神经连接点)一样。正是这些核心枢纽和中枢通道的联结,形成了国家数字基础设施的绵密网格网络。它们与国家层面11大类数字基础设施单元(向心第三个内环部分)相融汇,由于地方中心枢纽及核心节点枢纽及平台节点枢纽向融汇(对接施工)。显然,这一部分有国家建设,有区域和基层公共部门建设,也有与核心骨干企业共建的内容。没有这些基础设施亚类单元的合理布局,数字“中枢-外围传输非常困难。没有理想态的布局,核心企业很难在数字经济时代有国际领先的竞争力,大量的小企业和小微企业还要停留在现时非良性竞争状态,出现网上企业因降低了运营成本而击垮线下实体门店业务,但又因服务体验不如线下实体商店而回吐市场份额的拉锯现象,造成巨大的沉没成本(Sunk Cost),由此形成宏观经济的财政歉收和社会成本的净损失。

由外向内的第三个环状部分直接是国家干线和地方大区中心数字基础设施的枢纽关口站和微关口站点。这一部分是国家和地方数字公共品,应该由公共部门建设,由公共实体和骨干企业来运营,他们与“铁公基”的建设和运营关联“投资-建设-运营EPC + BOT + TOD)的国家基础建设的逻辑相同。第四、第五环状部分是近地城市,小区和园区边缘端,这部分基础设施由地方公共部门与厂商单位联合承建,形成边缘智能数据单元。形成与“铁--传统基础设施不一样的--智能基础设施功能。

2. 数字基础设施横截面俯瞰内涵要求解剖示意

 

                                         (编辑 季节)

 



* 本文作者:曹和平,北京大学经济学院教授(通讯作者),中信改革发展研究院资深研究员;何霞,中国信通院副院长,教授级工程师;李英,华为集团正高职工程师,算力部总经理;唐丽莎,北京大学经济学院。本研究为北京市中国特色社会主义理论体系研究中心与北京市社会科学基金重大项目,“北京建设具有全球影响力的科技创新中心”(项目编号:17ZDAL14)的阶段性成果。

[1] 数字替代经济:the economies of digital substitution,是数字产业化的学术用语;数字创造经济;the economies of digital creation 是产业数字化的学术用语。

[2] 罗斯托起飞:美国经济学家罗斯托(1926-2003))的经济成长阶段论有许多不足,但他认为工业经济起飞有赖于传统经济有稳定剩余,基础设施先期投入以及有序的社会行为变化是具有洞察力的思想。

[3] 我们认为智慧比智能高一个等级。智慧不仅有全方位的感知和瞬时反馈,还能超长时间周期、跨领域地整合信息形成逻辑周延的复杂过程组合。一个儿童是智能的,一个成人却是智慧的。

相关阅读

热门话题

关注医改,没有健康哪有小康

2009年启动的新一轮医疗改革,明确医改的目的是维护人民健康权益,要建立覆盖城乡居民的基本医...

查看更多

新常态下装备制造业路在何方

2015年4月22日,由中信改革发展研究基金会牵头,邀请行业内部分重点企业领导人和管理部门&...

查看更多

>

2020年04期

总期号:252期

2020年01期

总期号:250期

2019年12期

总期号:249期