+ 賀鵬梓

建立空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
——與中國科學(xué)院院士姚建銓的對話

+ 賀鵬梓

智慧城市的概念是在2010年提出的，雖然它的理念已經(jīng)深入人心，但是要想真正實現(xiàn)，還需要有識之士從各個層面全方位去大力推動。

在中國智慧城市建設(shè)的浪潮中，有這樣一位白發(fā)蒼蒼的老者，他身為學(xué)術(shù)領(lǐng)袖，身體力行，一直活躍在智慧城市科研和推廣的第一線，關(guān)注著從底層技術(shù)到頂層設(shè)計的智慧城市圈體系。

時間緊迫的采訪，老人家為我們深刻闡述了互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市的關(guān)系，為人們統(tǒng)一認(rèn)識、推動融合發(fā)揮了重要作用。

他就是中國科學(xué)院姚建銓院士。

姚建銓院士在中國科學(xué)院五十周年紀(jì)念會上與溫家寶同志在一起

姚建銓院士參加武漢POEM會議，并主持太赫茲分會

姚建銓院士帶學(xué)生進(jìn)行學(xué)術(shù)交流

一、物聯(lián)網(wǎng)是信息領(lǐng)域第三個里程碑

采訪的話題是從物聯(lián)網(wǎng)開始的。作為中國科學(xué)院信息學(xué)部的院士，姚院士對物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市有著高度的重視?；仡櫧鼛啄陙硪υ菏康墓_講話，會發(fā)現(xiàn)這是他最關(guān)心的學(xué)科之一，也成為我們向他討教的第一個問題。

1.物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代信息領(lǐng)域的第三個里程碑

姚院士說，現(xiàn)代信息領(lǐng)域有三個里程碑。第一是計算機(jī)的出現(xiàn)和使用；第二是互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)和使用；第三就是1999年物聯(lián)網(wǎng)概念的出現(xiàn)和使用。

目前，物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)有不同的研究的領(lǐng)域，互聯(lián)網(wǎng)用來在人與人之間傳遞信息，比如傳短消息、發(fā)照片、視頻等；而物聯(lián)網(wǎng)是將物體和物體、物體和人聯(lián)系在一起。

為什么會出現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)呢？人類社會已經(jīng)發(fā)展到了一個新的階段，不僅人與人之間需要傳遞信息，還要把地球上所有的重要物體聯(lián)系在一起，例如飛機(jī)、橋梁、大壩、高層建筑。姚院士舉例說，一座樓會不會塌、大型吊車的吊臂是不是會折斷，就需要在這些物體的內(nèi)部設(shè)置光纖傳感器，來測量樓的硬度和吊臂的形變程度，及時發(fā)現(xiàn)危險并且加以處置。在那些對人類社會有影響的、重要的物體上建立的網(wǎng)絡(luò)，就是物聯(lián)網(wǎng)。

2.多做物聯(lián)網(wǎng)的實事，不要爭論概念

作為新生事物，在物聯(lián)網(wǎng)的描述上，不同的專家們有不同意見，有的人認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)無非就是互聯(lián)網(wǎng)加上傳感器。但姚院士認(rèn)為，這樣的描述簡單化了。因為物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生、物聯(lián)網(wǎng)的研究范圍、物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，都決定了物聯(lián)網(wǎng)有自己的特殊性。

姚院士說，自己在很多場合談及互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)時，總是把互聯(lián)網(wǎng)擺在前面，這是因為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)非常成熟。到目前為止，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)發(fā)展到非常高的程度，特別是最近提出的互聯(lián)網(wǎng)+，更是把各種事物都與互聯(lián)網(wǎng)相加。那么物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系是什么呢？

姚院士說，大概是三四年前，人們確實在激烈地爭論物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)之間的關(guān)系，特別是一些互聯(lián)網(wǎng)界的顯要人物對物聯(lián)網(wǎng)這種新生事物沒有充分研究、沒有追根究

底，就輕易地下結(jié)論，這種做法并不妥當(dāng)。

姚建銓院士與原北大校長陳佳洱院士合影

姚建銓院士著作

香港科技大學(xué)講課期間留影

2010年4月，姚建銓院士在中國電子技術(shù)年會做報告

上文談到的重要物體內(nèi)部加裝傳感器，屬于物聯(lián)網(wǎng)的范疇，與互聯(lián)網(wǎng)實際上沒有關(guān)系。但在某些必要的場合下，互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)之間是存在著聯(lián)系的。例如縣級地震部門的負(fù)責(zé)人需要把地震的相關(guān)傳感器安裝到本縣境內(nèi)的各個有關(guān)位置，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。負(fù)責(zé)人每天都要讀取這個網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測的數(shù)據(jù)，查看地震的征兆。這樣的網(wǎng)絡(luò)可以作為局域網(wǎng)存在。但是如果要把監(jiān)測數(shù)據(jù)上報到地市級、省級乃至更高級別的地震部門，就需要用到互聯(lián)網(wǎng)。

所以移動網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)是三個集合，彼此之間有不同，也有交集。目前來說，互聯(lián)網(wǎng)是一個身強(qiáng)力壯的老大哥，物聯(lián)網(wǎng)還是一個孩子。但深入研究過物聯(lián)網(wǎng)的專家都認(rèn)為，互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)是互相補(bǔ)充、互相交叉融合的。在將來的某一天物聯(lián)網(wǎng)將會成為社會經(jīng)濟(jì)生活中一個重要的方面。

姚院士特別指出，世界上只有一個互聯(lián)網(wǎng)。這是因為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到今天已經(jīng)達(dá)成一個共識，用統(tǒng)一的TCP/IP協(xié)議構(gòu)成全球統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體制，這也使得全世界的人們可以通過同一個網(wǎng)絡(luò)交流。而全世界的物聯(lián)網(wǎng)有千千萬萬，其中許多是局域網(wǎng)。但是總有一天，也會有類似于IP協(xié)議的統(tǒng)一體制出現(xiàn)，把全世界的物聯(lián)網(wǎng)也會連成同一個網(wǎng)絡(luò)。

二、努力推動智慧城市建設(shè)

姚院士對物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)心并沒有停留在理論層面。他強(qiáng)調(diào)，當(dāng)前不應(yīng)該過多地爭論物聯(lián)網(wǎng)的概念應(yīng)當(dāng)如何界定，重要的是做實事，把物聯(lián)網(wǎng)和相關(guān)的惠民工程做好，例如智能家居、智能樓宇、智能交通、智能教育、智能養(yǎng)老、智能車輛。在互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展的同時，使物聯(lián)網(wǎng)也得到良好的發(fā)展。

姚院士說，物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)都是構(gòu)成智慧城市的手段。智慧城市是城市發(fā)展到新階段后必須要采取的措施，是一個重要的發(fā)展方向。要想實現(xiàn)智慧城市，需要集成使用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)甚至量子信息等新一

代的信息技術(shù)。

姚院士本人也在身體力行著“多做實事”的理念。他作為學(xué)科領(lǐng)袖，非常注重在不同場合反復(fù)陳述智慧城市的理念。按照姚院士的認(rèn)識，智慧城市就是要建立高效透明的政府、平安有序的城市、綠色和諧的產(chǎn)業(yè)和幸福安康的民生，把政府、企業(yè)和公眾有機(jī)融合起來。他說，“智慧城市建設(shè)是借助物聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)等信息化技術(shù)，使城市居民的幸福指數(shù)更高，更大的內(nèi)涵是一個民生工程?！?/p>

姚院士也是國內(nèi)最早闡述物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市關(guān)系的學(xué)界領(lǐng)袖之一。姚院士指出，“物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)只是手段，建設(shè)智慧城市才是目標(biāo)”。他把物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市的關(guān)系歸納為四點。首先，物聯(lián)網(wǎng)是建設(shè)智慧城市的重要手段，也是智慧城市建設(shè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施之一，而物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要目標(biāo)正是建設(shè)智慧城市。正因為如此，智慧城市需要發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，是物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展的熱點應(yīng)用領(lǐng)域與依托。

不但如此，姚院士還非常關(guān)心地方智慧城市與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的建設(shè)工作，他曾經(jīng)在省級物聯(lián)網(wǎng)專題會議上，詳細(xì)分析了當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展情況，針對性地提出了該省發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)所應(yīng)當(dāng)采取的戰(zhàn)略方針及具體措施，真正是一位“迷戀科研不停歇”的老人。

三、空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

姚院士不僅僅把物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市的概念應(yīng)用在我們熟悉的城市里，還把目光投向了更廣闊的大海。采訪中，姚院士向記者介紹了他正在從事的一項研究工作，那就是把網(wǎng)絡(luò)的概念擴(kuò)展到海上。

據(jù)姚院士介紹說，前段時間國家網(wǎng)絡(luò)辦公室召集科技界和互聯(lián)網(wǎng)界有關(guān)人士共同討論未來的國家空間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展。姚院士是青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實驗室學(xué)術(shù)委員會委員，對海洋網(wǎng)絡(luò)的重要性和現(xiàn)狀有著深刻認(rèn)識。因此，他在會議上提出了“空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”的概念。他用了四句話來闡述這個概念：

①地球上70%的面積是海洋；

②中國是世界級的海洋大國，領(lǐng)海從鴨綠江口一直延伸到南海的曾母暗沙；

③在東海和南海，周邊國家正在侵犯中國的領(lǐng)海權(quán)益；

④習(xí)近平主席提出一帶一路戰(zhàn)略，要通過海洋走向世界、走向全球，所以海洋網(wǎng)絡(luò)十分重要。但當(dāng)前中國的海洋網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)重落后于需求。

姚院士的意見得到了與會人士的高度贊賞，也得到了國家網(wǎng)絡(luò)辦公室的高度重視。于是在眾望所歸之下，姚院士開始牽頭起草國家?；臻g網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃。

這項工作有四個任務(wù)：

①了解國內(nèi)外情況，指出中國在相關(guān)領(lǐng)域的薄弱環(huán)節(jié)；

②提出中國在未來海洋空間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展戰(zhàn)略和重大項目；

③相關(guān)的信息安全和應(yīng)急措施；

④規(guī)劃和實施相關(guān)示范工程。

這項工作原本計劃6個月完成，后來要求縮短到兩個月，可見國家的高度重視。然而就在起草過程中，國家又下達(dá)了一份關(guān)于相關(guān)的海洋專項研究，由國家和民間共同分擔(dān)，投資巨大。這成為姚院士當(dāng)前的重點工作之一。

采訪中，姚院士特別強(qiáng)調(diào)：衛(wèi)星、網(wǎng)絡(luò)和海洋是密不可分的，一定要高度重視海洋，把海洋作為信息科學(xué)和航天應(yīng)用的主要方向之一。

四、信息學(xué)部院士的責(zé)任所在

在與姚院士交談的過程中，有一個問題一直縈繞在心頭。當(dāng)采訪接近尾聲的時候，記者終于忍不住問姚院士，“您是激光專業(yè)的院士，在激光和非線性光學(xué)領(lǐng)域擁有國際聲譽(yù)。但這些年來您卻對物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市傾注了很大精力，這其中的內(nèi)在的聯(lián)系是什么？”

姚院士笑著說，他作為中國科學(xué)院科學(xué)信息學(xué)部的院士，不但專注于研究激光和非線性光學(xué)，同時也對信息領(lǐng)域發(fā)展的大方向高度重視。他說：“我在大學(xué)本科時讀的是自動控制儀表專業(yè)，這本身就屬于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的范疇。所以，物聯(lián)網(wǎng)概念出現(xiàn)后，我當(dāng)然就非常關(guān)心，深入研究?！?/p>

物聯(lián)網(wǎng)作為新生事物，確實需要各個領(lǐng)域的人士共同推動和建設(shè)，打破專業(yè)藩籬、實現(xiàn)融合發(fā)展。在這方面，姚院士用自己的專業(yè)精神和智慧，為我們做出了表率。

個人簡介：

姚建銓 (Yao Jian-quan ) 激光與光電子科學(xué)家。1939年1月29日生于上海市。1965年天津大學(xué)研究生畢業(yè)?，F(xiàn)任天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師、院學(xué)位委員會主任、名譽(yù)院長、激光與光電子研究所所長。1997年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。

姚建銓1980－1982年在美國斯坦福大學(xué)及加州大學(xué)作訪問學(xué)者。曾應(yīng)邀在美國普林斯頓大學(xué)、賓夕法尼亞大學(xué)及英、法、德、香港、臺灣等地講學(xué)及合作研究。多年從事激光與非線性光學(xué)頻率變換技術(shù)的研究，完成"七·五"、"八·五"國家重點科技攻關(guān)、863項目、國家自然科學(xué)基金及973項目等數(shù)十項科研任務(wù)。他提出并發(fā)展了 雙軸晶體最佳相位匹配計算的理論及方法，被國際學(xué)學(xué)術(shù)界稱為“姚技術(shù)”、“姚方法”。在國際上率先建立了雙軸晶體最佳相位匹配計算--類高斯分布理論--準(zhǔn)連續(xù)高功率倍頻激光器--準(zhǔn)連續(xù)激光調(diào)諧系統(tǒng)的技術(shù)體系。他在激光非線性光學(xué)頻率變換領(lǐng)域取得系統(tǒng)的、創(chuàng)造性的成就，在國際上享有一定的聲譽(yù)。近10年來在高功率全固態(tài)激光器和周期極化晶體--準(zhǔn)相位匹配技術(shù)方面的研究達(dá)到國際先進(jìn)水平。代表專著“非線性光學(xué)頻率變換及激光調(diào)諧技術(shù)”（科學(xué)出版社，1995）和“ 全固態(tài)激光及非線性光學(xué)頻率變換技術(shù)”（科學(xué)出版社，2007），“Nonlinear Optics and Solid-State Laser , Advanced Concepts, Tuning-Fundamentals and Applications”（Springer， 2012）。近年來正在開展太赫茲波輻射的研究，承擔(dān)973、863及國家自然科學(xué)基金等項目。已培養(yǎng)出16名博士后、112名博士生及130名碩士生。曾獲國家發(fā)明二等獎，國家教委及天津科技進(jìn)步二等獎（4次）、軍隊科技進(jìn)步一等獎、中科院特等獎等。在國內(nèi)外發(fā)表論文730余篇，論文曾被多國學(xué)者引用百余次。

兼任國家教育部科技委副主任；兼任武漢光電國家實驗室（籌）副主任；哈爾濱工業(yè)大學(xué)“可調(diào)諧激光技術(shù)”國家重點實驗室學(xué)術(shù)委員會副主任等?，F(xiàn)任天津市科協(xié)副主席、天津市專家協(xié)會會長、天津市留學(xué)人員聯(lián)誼會會長等。姚建銓是“國家級有突出貢獻(xiàn)中青年專家”、“全國高校先進(jìn)科技工作者”、“全國優(yōu)秀科技工作者”及“天津市特等勞?！?，享有國務(wù)院特殊津貼。

姚建銓院士與夫人 合影