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工业4.0制造系统当中启用区块链技术的信息物理

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工业4.0制造系统当中启用区块链技术的信息物理

IEEE发布2016年九大技术趋势

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2015年12月15日,电子和电器工程师协会发布了其所预测的2016年九大技术趋势。据该学会前任主席Dejan Milojicic表示,其中一些技术趋势将会在2016年趋于成熟,其他的技术趋势将在2016年达到关键发展点。下面对这九大技术趋势进行简要介绍。

基于PHM的BCPS结构。

按照当前的技术标准,5G将达到的速度是不可思议的,这将促进从互动汽车和超级游戏到工业物联网的所有事物与互联网的连接,甚至包括厨房中的水槽。

建议的三层BCPS架构。

在经过多年的可行性质疑之后,虚拟现实技术将会在2016年迎来转折点,其功能性、可靠性、易用性、可支付性、可用性都将达到临界点。电影工作室等机构正和VR公司合作,以推动VR技术的市场化及其在生活中的应用。当VR技术能够帮助改变人与机器之间的物理接口时,其应用范围将超越娱乐和游戏,科幻小说中的场景将成为现实。同时,增强现实技术的应用范围正在不断拓展。增加计算机视觉和物体识别等功能的先进AR技术将实现用户与周围真实世界之间的信息交互和数字化控制。

工业4.0的主创性为制造业带来了多种新模式,包括信息物理系统、物联网、大数据分析、云制造、雾计算等。预计此类技术将带来诸多优势效益和潜在机遇,例如,自我感知、自我预测、自我比较、自我重构和自我维护等。但此类模式依然使用了集中式的工业网络和第三方授信。因此,现在的生产制造不得不面对灵活性、安全性、保密性、透明性、效率、数据完整性、弹性、数据的可信性等方面的问题。

新型非易失性存储器的发展将取得巨大进步,这将缩减数据存储的成本,显著降低能耗,切实地改变计算领域的面貌。

近年来,区块链技术在金融技术领域受到了广泛关注。但该技术的巨大潜力和实力同样适合于支持工业4.0举措并消除与之相关的各类问题。信息物理系统的5C架构已在生产制造中应用。但在数据安全、隐私、集中化、网络化等方面存在许多挑战,仍有待进一步的发展和进步。因此,在本次研究当中提出了三层次的区块链结构,即BCPS,以应对此等挑战。

篮球世界杯篮球彩票,为满足智能电网、下一代航空运输系统、智能交通系统、智慧医疗技术、智能建筑、智能制造等快速增长的应用需求,网络物理系统应具有高水平的运行可靠性、安全性和可用性。尽管网络物理系统的应用已达到一定的规模,但尚没有满足这些要求,在2016年将迎来里程碑式的发展。

区块链

数据科学的热度将进一步提升,将需要更多具有数学、统计学、软件工程跨学科背景的数据科学家,从海量可用的数据中提取可确定趋势、购物建议、社交关系等的知识,使世界更加安全、高效、有趣。

区块链是一种分布式的账本,在对等网络的成员之间可以进行模拟和共享。近年来,区块链概念在IoT物联网等具有分布式性质的技术当中引起了广泛关注,因为区块链能够增强安全和隐私、提高系统的容错率、提供更为快速的解决和协调处理、创建可延展网络,而且能够通过减少中间环节来帮助节约成本和时间。区块链技术已经在多个行业取得了发展,如电网系统中的机器通信、食品供应链溯源系统、去中心化分散物流运营、医疗护理应用之间的去中心化数据共享以及银行业的金融服务。但对于区块链技术在制造系统中的应用还没有进行过系统性的研究。

安全是网络世界中最重要的问题,基于能力的安全可为网络攻击提供更精细化的保护和防御,为数据安全性带来更多保障。

分布式账本必须具备一定的关键特性才能成功用于IoT/CPS应用当中,即能耗、自动订单执行能力、网络访问类型以及网络类型。所开展的一项研究发现了最适合于IoT/CPS应用的三种分布式账本:Ethereum、Hyperledger Fabric和IOTA。区块链技术所固有的结构性架构可以创建如下所述的若干关键特性:A.不可变动:高级加密,无法更改。B.透明:网络中的每台计算机都有一份分类账副本。C.真实:交易各方拥有准确、及时、一致和完整的数据。D.去中心化:没有单一的控制实体。E.分布式:分散在不同的位置和/或组织当中。F.无中间环节:可自我执行的算法,如智能合同。G.匿名:公钥和私钥可用于无需私人信息的交互。

机器学习基于对个例的学习建立模型,然后根据数据作出预测和决策,可为游戏体验、在线广告、脑机接口及医疗诊断等事物带来深刻的影响。

连接网

网络功能虚拟化是一种新兴技术,可为下一代云服务提供所需的虚拟基础设施,显著降低云服务的费用、提升便捷性和可靠性。

高级连接性、数据管理、完整性和安全性是该层级的主要特征。这种全球连接和集成的最重要因素是互操作性。建立成功的技术互操作性有八个环节:安全性、隐私性、可访问性、多语言性、辅助性、多边解决方案、开放标准的使用和开源软件。

容器(Containers)

区块链通过使用高级加密算法和全球共识机制来帮助解决安全和隐私问题。通过区块链提出的分散化框架可提高辅助性。通过改进节点之间的互连性,可以增强多语种和多边解决方案。一般来说,容量能力更高的节点可以用作资源受限节点的本地服务器以存储其数据、执行计算任务以及与其他节点交互。公钥可以分配给每个主节点,以便与其他节点直接通信。因此,所有的节点都可以相互交互,共享数据,甚至可以相互共享计算和组网能力。预计将分布式存储和共享网络结合起来提高冗余并增强网络弹性。

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