高錫榮，劉 璐，溫平川

（重慶郵電大學經濟管理學院，重慶 400065）

1 問題提出

互聯(lián)網(wǎng)產業(yè)的上半場局限于虛擬網(wǎng)絡，虛擬網(wǎng)絡構造的是純虛擬世界，虛擬世界與現(xiàn)實世界并沒有直接的聯(lián)系，虛實兩界之間是分界清晰、彼此分離的。

以5G 技術的應用為標志，互聯(lián)網(wǎng)產業(yè)進入到下半場。互聯(lián)網(wǎng)產業(yè)的下半場不再受限于虛擬網(wǎng)絡，而是將網(wǎng)絡邊界拓展到現(xiàn)實世界，進而形成虛實融合網(wǎng)絡。換句話說，5G 技術是用來支撐萬物互聯(lián)的，而萬物互聯(lián)的本質就是將物理實體映射到網(wǎng)絡空間，實現(xiàn)物理實體之間的網(wǎng)絡聯(lián)接，這種物理實體之間的網(wǎng)絡聯(lián)接就是虛實融合，世界亦將由此進入到虛實融合網(wǎng)絡時代。

虛實融合網(wǎng)絡打破了虛擬世界與現(xiàn)實世界之間的邊界，使得虛擬世界與現(xiàn)實世界產生直接聯(lián)系，虛實兩界之間的界線趨于模糊。虛實邊界的打破具有史詩般的意義，其革命性的影響將極為深遠，并觸及到現(xiàn)實世界的每一個角落。

由虛擬網(wǎng)絡到虛實融合網(wǎng)絡，網(wǎng)絡概念將發(fā)生根本性改變，網(wǎng)絡結構亦將出現(xiàn)巨大變化。那么，虛實融合網(wǎng)絡究竟是一種什么樣的網(wǎng)絡呢？其基本特征有哪些呢？其網(wǎng)絡結構與虛擬網(wǎng)絡又有何根本差異呢？等等這些問題都是當前亟待探討的前沿理論課題。為嘗試回答這些問題，本文開展了相關的初步研究，旨在探究虛實融合網(wǎng)絡的概念內涵、形成過程和結構特點，進而初步勾繪虛實融合網(wǎng)絡的概念圖景。

2 文獻回顧

對虛實融合的相關研究：一是虛實兩界關聯(lián)性研究。Benjamin 等［1］發(fā)現(xiàn)虛擬世界的互聯(lián)性受到現(xiàn)實世界的強烈影響；Dilla 等［2］證明欺詐行為在虛擬世界和現(xiàn)實世界具有相似性。二是虛擬現(xiàn)實技術研究。余亦豪等［3］研究多個實時監(jiān)控視頻流與虛擬場景融合顯示，得到虛實融合實時畫面；解愉嘉等［4］針對虛實融合視頻壓縮方法提出評價因子，構建壓縮效果評價模型；閆甲鵬等［5］建立 Android 系統(tǒng)下虛實融合較為逼真的增強現(xiàn)實裝配系統(tǒng)，解析渲染三維虛擬模型，界定虛實融合場景圖層關系，構建虛實融合場景系統(tǒng)；王發(fā)麟等［6］構建基于增強現(xiàn)實的線纜虛實融合裝配體系；王超等［7］基于圖像渲染技術將二維室內圖片轉換為三維箱體模型，實現(xiàn)對家具模型虛實融合式自動布局；Salvetti 等［8］將增強現(xiàn)實應用于合作游戲。

對網(wǎng)絡結構的相關研究：一是對社會網(wǎng)絡分析法（SNA）在網(wǎng)絡結構中具體應用的研究。蘇屹等［9］通過分階段整體網(wǎng)絡研究知，三省市網(wǎng)絡核心節(jié)點數(shù)量增多，網(wǎng)絡整體呈現(xiàn)多中心化態(tài)勢，核心節(jié)點位置泛化的同時節(jié)點與節(jié)點之間、子群與子群之間的聯(lián)系隨演化進一步加強。趙鑫等［10］研究發(fā)現(xiàn)SNA 從網(wǎng)絡結構的角度研究村落公共空間，將公共空間的 研究視角從單一物質評價轉化為強調空間網(wǎng)絡結構，具體來講是以網(wǎng)絡中成員之間的關系為基礎，構建公共空間網(wǎng)絡，著重分析網(wǎng)絡的總體特征與節(jié)點關系。二是對城市網(wǎng)絡結構的研究。Castell［11］提出了“流空間”理論，指出流空間重塑了社會的物質組成，即社會的物質財富和信息不是由城市擁有的要素決定的，而是由以城市為網(wǎng)絡節(jié)點的各種“流”所構建起來的。梅大偉等［12］通過研究發(fā)現(xiàn)城市信息網(wǎng)絡結構明顯拓展但網(wǎng)絡總體聯(lián)系強度仍較低；省域內部信息聯(lián)系強度高于跨區(qū)域聯(lián)系，信息聯(lián)系仍受行政區(qū)劃的影響較大。唐藝烜等［13］指出福建省城市網(wǎng)絡結構非均衡化程度較高，東南沿海城市的網(wǎng)絡密集程度明顯大于其他地區(qū)，廈門成為副中心城市，福州的核心地位有所弱化。三是對物聯(lián)網(wǎng)結構的研究。陳迪?。?4］根據(jù)物設計要點，可將物聯(lián)網(wǎng)主體結構劃分為3 個層次，分別是感知層、網(wǎng)絡層、應用層，其中感知層即感知物體；網(wǎng)絡層即傳輸各種信息，進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分析；應用層是根據(jù)用戶體驗所開發(fā)，服務于前兩個層次。胡斌等［15］發(fā)現(xiàn)，當今物聯(lián)網(wǎng)技術及其引起的整體環(huán)境的變化會對消費者行為以及企業(yè)的生產經營方式，帶來全新的沖擊，從而導致企業(yè)組織結構根本性的改變。Kim 等［16］認為物聯(lián)網(wǎng)作為一種整合“物”“網(wǎng)絡”和“信息”的通信技術，其標志性技術包括傳感技術、網(wǎng)絡通信技術、追溯技術、平臺技術等。Monostori［17］指出物聯(lián)網(wǎng)領域的眾多新興信息技術，以有機的形式相互組合、協(xié)同運作、交互影響，從而形成一體化的物聯(lián)網(wǎng)智能系統(tǒng)。

對網(wǎng)絡效應的相關研究：一是對網(wǎng)絡經濟效應的研究。盛曉白［18］認為網(wǎng)絡經濟邊際效用遞增特征使得“物以多為貴”、普及比稀有重要；李軍等［19］發(fā)現(xiàn)正是由于鎖定效應、網(wǎng)絡效應以及正反饋效應的作用，使得邊際效用遞增、“物以多為貴”；Cabus 等［20］認為網(wǎng)絡經濟驅使外部經濟接管內部經濟；張永林［21］證明網(wǎng)絡經濟外部效應可通過復制、共享與合作而內部化，產生超越傳統(tǒng)規(guī)模經濟的聚合協(xié)同效應。二是對網(wǎng)絡產業(yè)形態(tài)的研究。何哲［22］認為網(wǎng)絡經濟供需雙方直接信息交互，可大幅降低社會交易成本，是跨越計劃與市場的新經濟形態(tài)；江宇源［23］指出網(wǎng)絡經濟全民化、社會化將重塑產業(yè)競爭格局。三是對網(wǎng)絡效應量化模型的研究。劉衍珩等［24］設計了可屏蔽網(wǎng)絡節(jié)點“搭便車”行為的Bit Torrent 模型；茹少峰等［25］測算了網(wǎng)絡經濟資本深化的經濟增長效應。

現(xiàn)有研究的不足：一是未見對虛實融合網(wǎng)絡的概念界定與特征分析；二是未見對虛實融合網(wǎng)絡的結構解剖與框架建構。

3 虛實融合網(wǎng)絡概念及特征

3.1 虛實融合網(wǎng)絡的概念內涵

虛實融合網(wǎng)絡，是指以智能化物理實體的全息鏡像作為主節(jié)點的網(wǎng)絡。其中，實體與其鏡像之間是互為映射關系的一對“孿生體”，兩者高度相似、高度關聯(lián)，形成實時動態(tài)交融關系。由此，虛實融合網(wǎng)絡將其邊界由虛擬世界拓展到現(xiàn)實世界，成為實時勾連虛擬世界與現(xiàn)實世界的智慧物聯(lián)平臺，并通過該平臺實現(xiàn)虛實兩界之間的實時互動。

虛實融合網(wǎng)絡是多維異構的鏡像傳感網(wǎng)絡。其中，物理實體配置智能傳感系統(tǒng)，可以獲得自感與他感功能，這一過程即為智能化（或稱“傳感化”）；物理實體通過智能傳感系統(tǒng)可將其信息傳輸映射至網(wǎng)絡空間，并在網(wǎng)絡空間形成其鏡像節(jié)點，這一過程即為網(wǎng)絡化（或稱“鏡像化”）；不同類型的物理實體具有不同屬性的傳感系統(tǒng)，進而形成不同維度的鏡像網(wǎng)絡，這一過程即為多維化（或稱“異構化”）。

3.2 虛實融合網(wǎng)絡的基本特征

和虛擬網(wǎng)絡相比較，虛實融合網(wǎng)絡具有全新的特征見表1 所示。

表1 虛擬網(wǎng)絡與虛實融合網(wǎng)絡的基本特征對比

首先，虛實融合網(wǎng)絡是以實物信息傳感作為信息源頭。虛實融合網(wǎng)絡需要將物理實體的狀態(tài)信息上傳到網(wǎng)絡空間，而物理實體的狀態(tài)信息需由特定的傳感裝置來采集。這種采集物理實體狀態(tài)信息的過程就稱之為實物信息傳感。具體來說，每一條實物信息的傳感，都是通過嵌入到物理實體的特定傳感器來承擔的；而任何一個物理實體的整體狀態(tài)信息則需要一整套傳感系統(tǒng)來綜合感知和傳送。

其次，虛實融合網(wǎng)絡是以實體鏡像作為網(wǎng)絡節(jié)點。實體鏡像是物理實體在網(wǎng)絡空間的映射投影，代表了物理實體在網(wǎng)絡空間中的占位，并作為虛實融合網(wǎng)絡的信息節(jié)點。換句話說，虛實融合網(wǎng)絡中的信息傳輸，都是以實體鏡像作為信號收發(fā)端口的。進一步來講，實體鏡像的成影，是由傳感系統(tǒng)將物理實體的狀態(tài)信息整體上傳到網(wǎng)絡空間匯聚而成。一般來說，實體鏡像就是物理實體的數(shù)字孿生體，是物理實體在網(wǎng)絡空間的存在形式。

其三，虛實融合網(wǎng)絡屬于多維異構網(wǎng)絡。物理實體的狀態(tài)信息是由特定傳感系統(tǒng)采集上傳到網(wǎng)絡空間的，不同類型的物理實體擁有不同性質的傳感器和傳感系統(tǒng)。傳感器和傳感系統(tǒng)的異質性，導致一張網(wǎng)只能接受相同類型的物理實體信息，而不同類型的物理實體就要構建不同性質的網(wǎng)絡。這種情形就使得虛實融合網(wǎng)絡是由若干種不同性質的網(wǎng)絡所組成，一種網(wǎng)絡構成一個維度，多種網(wǎng)絡就構成多個維度。

其四，虛實融合網(wǎng)絡具有虛實兩界交融特征。虛實融合網(wǎng)絡通過實體鏡像將現(xiàn)實世界和網(wǎng)絡世界相勾連，從而使得現(xiàn)實世界和網(wǎng)絡世界能夠實時地相互感應和相互影響。一方面，現(xiàn)實世界中物理實體的狀態(tài)信息會通過相應的嵌入式傳感系統(tǒng)感應傳輸至實體鏡像，從而使得實體鏡像對物理實體產生感應；另一方面，實體鏡像亦可通過傳感系統(tǒng)向物理實體反饋信息，從而使得物理實體對實體鏡像亦產生感應。物理實體與其鏡像之間的相互感應，將會帶來虛實兩界的雙胞共生與實時互動。

4 虛實融合網(wǎng)絡的形成過程

虛實融合網(wǎng)絡具有獨特的形成過程，具體包括現(xiàn)實世界中物理實體智能化、智能世界中智能實體網(wǎng)絡化以及網(wǎng)絡世界中物聯(lián)網(wǎng)絡多維化等三大過程。

4.1 物理實體智能化

物理實體智能化（或稱“傳感化”），就是在物理實體當中嵌入種類眾多、數(shù)量充足的傳感器，組成一套智能傳感裝置系統(tǒng)，全方位感知物理實體的整體狀態(tài)信息。傳感裝置系統(tǒng)就好比人體的神經系統(tǒng)，將賦予物理實體自感和他感的功能。自感和他感功能是智慧生物才具備的功能，因此，物理實體在配備傳感裝置系統(tǒng)之后就成為類似于智慧生物的智能實體（見圖1）。物理實體的智能化或者說傳感化，是構建虛實融合網(wǎng)絡的基礎和必要條件。一方面，只有智能化的物理實體才能采集自感和他感信息，并將信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡；另一方面，任何非智能化的物理實體是不能采集自感和他感信息的，亦不能將信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡。

圖1 物理實體智能化過程

4.2 智能實體網(wǎng)絡化

智能實體網(wǎng)絡化（或稱“鏡像化”），就是將智能傳感裝置感知到的物理實體狀態(tài)信息整體上傳至網(wǎng)絡空間，并在網(wǎng)絡空間中建構物理實體的數(shù)字化鏡像，再以實體鏡像作為網(wǎng)絡節(jié)點，形成“物-物”相聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)絡。一般來說，只有同類物體才能采用相同的智能傳感裝置，進而形成一張同質的物聯(lián)網(wǎng)，這種同質的物聯(lián)網(wǎng)可以稱之為單一物聯(lián)網(wǎng)（見圖2）。

圖2 智能實體網(wǎng)絡化過程

智能實體的網(wǎng)絡化或者說鏡像化，是構建虛實融合網(wǎng)絡的核心關鍵。首先，智能實體的鏡像化實際上就是將現(xiàn)實世界的物理實體映射到網(wǎng)絡空間，在網(wǎng)絡空間形成物理實體的數(shù)字化鏡像；其次，物理實體的數(shù)字化鏡像構成了虛實融合網(wǎng)絡的信息節(jié)點，虛實融合網(wǎng)絡中的信息傳輸就是在鏡像節(jié)點之間進行的；其三，實體鏡像同時還是勾連現(xiàn)實世界與網(wǎng)絡世界的端口，虛實兩界正是通過鏡像節(jié)點而實現(xiàn)動態(tài)交融的。

4.3 物聯(lián)網(wǎng)絡多維化

物聯(lián)網(wǎng)絡多維化（或稱“異構化”），就是不同類型的物理實體構成不同類型的物聯(lián)網(wǎng)；不同類型的物聯(lián)網(wǎng)之間既彼此獨立又相互聯(lián)通，共同組成一個多維異質的超級網(wǎng)絡（見圖3）。一般來說，不同類型的物理實體，由于物理屬性的差異，各自所采用的智能傳感裝置亦是不同的。物理實體在智能傳感裝置上的不同，必然導致其鏡像節(jié)點映射在形成及聯(lián)結上的差異，從而使得不同類型的鏡像節(jié)點只能存在于不同維度的網(wǎng)絡空間當中。

圖3 物聯(lián)網(wǎng)絡多維化過程

物聯(lián)網(wǎng)絡的多維化或者說異構化，是虛實融合網(wǎng)絡最終成型的標志。首先，多維化源于物理實體屬性上的差異，唯有多維化才能將屬性千差萬別的物理實體都映射接入到虛實融合網(wǎng)絡；其次，多維化是一個動態(tài)增進的過程，多維化過程就是虛實融合網(wǎng)絡不斷發(fā)育和完善的過程；其三，傳統(tǒng)虛擬網(wǎng)絡是單維網(wǎng)絡，而多維化賦予了虛實融合網(wǎng)絡不同于虛擬網(wǎng)絡的形式特征。

4.4 虛實融合網(wǎng)絡形成圖示

圖4 形象地展示了虛實融合網(wǎng)絡的形成過程。圖4 以物理世界為起點，如汽車、家居、物流等都是現(xiàn)實世界當中的物理存在。

圖4 多維異質虛實融合網(wǎng)絡的三段式形成過程

第一階段，物理實體智能化。對汽車、家居、物流等物理實體，按物理屬性需要分別嵌入相應類型的智能傳感裝置，賦予物理實體類似于人體的自感和他感功能，使得汽車、家居、物流等物理實體轉變?yōu)橹悄芷嚒⒅悄芗揖?、智慧物流等智能實體。

第二階段，智能實體網(wǎng)絡化。將智能汽車、智能家居、智慧物流等智能實體的狀態(tài)信息，通過智能傳感裝置采集并上傳到網(wǎng)絡空間，在網(wǎng)絡空間映射成像，得到汽車、家居、物流等物理實體的數(shù)字化鏡像，并以數(shù)字化鏡像作為網(wǎng)絡節(jié)點分別構成車聯(lián)網(wǎng)、智能家居網(wǎng)、智慧物流網(wǎng)等單一物聯(lián)網(wǎng)絡。

第三階段，物聯(lián)網(wǎng)絡多維化。將車聯(lián)網(wǎng)、智能家居網(wǎng)、智慧物流網(wǎng)等單一物聯(lián)網(wǎng)絡，統(tǒng)一嵌入到同一張基礎網(wǎng)絡當中，整合成為一個多維異質的虛實融合網(wǎng)絡。

5 虛實融合網(wǎng)絡的內在結構

虛實融合網(wǎng)絡具有明顯超越虛擬網(wǎng)絡的結構學特征，具體表現(xiàn)包括傳感節(jié)點的海量性、網(wǎng)絡節(jié)點的海量性以及網(wǎng)絡維度的海量性。這些極限化的結構學特征，都是傳統(tǒng)虛擬網(wǎng)絡所不具備的。

5.1 海量傳感節(jié)點

傳感器與智能感知系統(tǒng)。傳感器是嵌入物理實體，并賦予物理實體智能感知功能的電子器件。由于物理實體在功能屬性和體內位置方面所具有的無限多樣性，一個物理實體通常需要嵌入種類眾多、數(shù)量龐大的傳感器。把一個物理實體中的所有傳感器整合關聯(lián)在一起，就構成該物理實體的一套智能感知系統(tǒng)。

傳感節(jié)點。傳感節(jié)點就是物理實體傳感系統(tǒng)中的智能感知節(jié)點，是與傳感器一一對應的、傳遞物理實體自感或他感信號的端口。通常來說，一個傳感器對應于一個傳感節(jié)點；但也存在一個傳感器對應于多個傳感節(jié)點的情形。因此，一個物理實體擁有的傳感節(jié)點數(shù)量，往往會大于該物理實體中的傳感器數(shù)量。

傳感節(jié)點的海量性。一般來說，一個物理實體就是一個巨大的信息庫，信息庫中的巨量信息需要安裝巨量的傳感器分別予以采集和傳輸。一方面，一個物理實體通常包含數(shù)量眾多的基本結構單元，每一個結構單元的狀態(tài)信息都需要分別感知；另一方面，任意一個結構單元的狀態(tài)信息都是多維的，涉及空間位置、功能狀態(tài)、時間動態(tài)以及視、聽、味、嗅、觸等眾多層面，不同的信息維度都需要分別感知。由于一個物理實體需要感知的信息種類繁多，這就需要安裝種類同樣繁多的傳感器；同時，每一種類型的傳感器往往需要配置在該物理實體的不同部位，極端情形下甚至要遍布該物理實體的各個部位。這樣一來，一個物理實體就需要配置海量的傳感器，而海量傳感器對應的就是海量傳感節(jié)點。

智能感知系統(tǒng)的類神經性。無論是從功能上還是從結構上看，物理實體的智能感知系統(tǒng)，與人體的神經系統(tǒng)極為類似。首先，從功能上看，物理實體的智能感知系統(tǒng)本質上就是在承擔類似人體神經系統(tǒng)的自感或他感功能，二者同樣具有感知時間、空間及視、聽、味、嗅、觸等感官功能。其次，從結構上看，物理實體的智能感知系統(tǒng)是由種類繁多、數(shù)量巨大的海量傳感器構成的，而人體神經系統(tǒng)也是由種類繁多、數(shù)量巨大的海量神經細胞構成的。據(jù)估計，人體神經系統(tǒng)約含1 000 億個神經細胞，僅大腦皮層就有約140 億個神經細胞，且各類末端感知細胞遍布人體全身各個部位。人體神經細胞的種類和數(shù)量，大致可以作為物體傳感器種類和數(shù)量的計量參照。

汽車傳感系統(tǒng)示例。圖5 大致展示了汽車車體少量的代表性傳感節(jié)點及傳感系統(tǒng)。舉例來說，發(fā)動機傳感系統(tǒng)是由鑲嵌在發(fā)動機不同部位、不同零件上的海量傳感器組成，可實時監(jiān)控發(fā)動機運行是否平穩(wěn)并及時予以反饋，以便及時做出調整；輪胎傳感系統(tǒng)是由安裝在汽車內外輪胎各個位置上的眾多傳感器組成，可實時監(jiān)控內外輪胎各個位置是否完好、是否有漏氣、胎壓不穩(wěn)、車身側偏等問題。此外，還有傳動傳感系統(tǒng)、行駛懸掛傳感系統(tǒng)、車燈傳感系統(tǒng)、轉向燈傳感系統(tǒng)、轉向傳感系統(tǒng)、空調及多媒體傳感系統(tǒng)、后視鏡傳感系統(tǒng)、安全氣囊傳感系統(tǒng)等，且每一類傳感系統(tǒng)都是由種類和數(shù)量眾多的若干傳感器所構成。一般來說，汽車的智能化程度越高，就需要配置更多的專業(yè)化傳感系統(tǒng)，也就需要嵌入更多種類和數(shù)量的傳感器。

圖5 汽車車體傳感節(jié)點及傳感系統(tǒng)示意

5.2 海量網(wǎng)絡節(jié)點

實體鏡像與網(wǎng)絡節(jié)點。將智能傳感系統(tǒng)感知到的物理實體信息，映射并匯聚到網(wǎng)絡空間，即可形成物理實體的數(shù)字鏡像。虛實融合網(wǎng)絡是由物理世界鏡像映射而成的網(wǎng)絡，其中每一個物理實體的數(shù)字鏡像就構成一個網(wǎng)絡節(jié)點；或者說，虛實融合網(wǎng)絡就是以實體鏡像作為網(wǎng)絡節(jié)點的萬物互聯(lián)網(wǎng)絡，虛實融合網(wǎng)絡中的信息傳輸都是以鏡像節(jié)點作為信息收發(fā)端口的。一般來說，一個物理實體至少擁有一個網(wǎng)絡鏡像，但亦可以擁有多個網(wǎng)絡鏡像。因此，鏡像節(jié)點的數(shù)量要多于、甚至遠遠多于物理實體的數(shù)量。

網(wǎng)絡節(jié)點的海量性。一般來說，物理世界中物理實體的數(shù)量是無窮多的。一方面，物理世界中物理實體的種類是無窮多的；另一方面，同一類型的物理實體，其數(shù)量也是趨于無窮的。鑒于鏡像節(jié)點的數(shù)量要多于物理實體的數(shù)量，因而可以斷定，虛實融合網(wǎng)絡的鏡像節(jié)點數(shù)量必定是趨于無窮多的海量。網(wǎng)絡節(jié)點的海量性，將會導致虛實融合網(wǎng)絡效應的爆炸式增長，并將遠超傳統(tǒng)虛擬網(wǎng)絡效應。

虛擬網(wǎng)絡與虛實融合網(wǎng)絡節(jié)點對比。虛擬網(wǎng)絡與虛實融合網(wǎng)絡的網(wǎng)絡節(jié)點對比如圖6 所示。虛擬網(wǎng)絡的網(wǎng)絡節(jié)點是用戶虛擬通信端口，它是一種純虛擬節(jié)點，與物理實體沒有對應關系。虛實融合網(wǎng)絡的網(wǎng)絡節(jié)點是物理實體鏡像端口，鏡像節(jié)點與物理實體之間有著孿生對應關系。從數(shù)量角度看，虛擬網(wǎng)絡的虛擬節(jié)點數(shù)量受到人類用戶數(shù)量的限制，而虛實融合網(wǎng)絡的鏡像節(jié)點則涵蓋了現(xiàn)實世界的萬事萬物。顯然，虛實融合網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)量要遠遠大于虛擬網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)量。

圖6 虛擬網(wǎng)絡與虛實融合網(wǎng)絡節(jié)點對比

5.3 海量網(wǎng)絡維度

物理實體類型差異與網(wǎng)絡維度分化。虛實融合網(wǎng)絡屬于傳感網(wǎng)絡，即物理實體的狀態(tài)信息是由嵌入其中的智能傳感系統(tǒng)采集并上傳至網(wǎng)絡空間的。然而，只有同類物理實體才能安裝相同的智能傳感系統(tǒng)；而不同類型的物理實體，由于在功能屬性上存在明顯的差異，對傳感器有著各自的特殊要求，因而所嵌入的智能傳感系統(tǒng)是不同的。由于不同的傳感系統(tǒng)擁有不同的鏡像映射函數(shù)，因而不同類型的物理實體只能映射到不同的物聯(lián)網(wǎng)絡之中，這樣就產生了網(wǎng)絡維度上的不同。換句話說，同類物理實體是位于相同的網(wǎng)絡維度當中的，即同一類型的物理實體自成一張物聯(lián)網(wǎng)；而不同類型的物理實體則是被分割到不同維度的物聯(lián)網(wǎng)絡之中，即不同類型的物理實體形成不同的物聯(lián)網(wǎng)。

物理實體多樣性與網(wǎng)絡維度海量性。如前所述，物理世界中物理實體的種類眾多，且原則上是無窮多的。物理實體種類的無窮多，必然導致智能傳感系統(tǒng)種類的無窮多；而智能傳感系統(tǒng)種類的無窮多，又必然導致物聯(lián)網(wǎng)絡維度的無窮多。這樣，虛實融合網(wǎng)絡必定是由無窮多張不同維度的物聯(lián)網(wǎng)絡所構成，也就是說，虛實融合網(wǎng)絡擁有海量的網(wǎng)絡維度。網(wǎng)絡維度的海量性，也是虛實融合網(wǎng)絡效應爆炸的重要來源。

虛實融合網(wǎng)絡海量維度圖示。為形象地展示虛實融合網(wǎng)絡的海量維度特征，不妨假設現(xiàn)實世界中擁有m類物理實體，則需要安裝m類智能傳感系統(tǒng)，相應地需要m種映射函數(shù)，進而在網(wǎng)絡空間映射出m張物聯(lián)網(wǎng)絡，如圖7 所示，其中，m具有趨于無窮大的性質，即網(wǎng)絡維度數(shù)量呈現(xiàn)海量性。

圖7 虛實融合網(wǎng)絡的海量網(wǎng)絡維度（）

對虛實融合網(wǎng)絡的上述三大結構特征，分別從形成緣由、表現(xiàn)形式和計量特征3 個方面進行匯總提煉，結果如表2 所示。

表2 虛實融合網(wǎng)絡的結構特征描述

6 虛實融合網(wǎng)絡的跨界結構

虛實融合網(wǎng)絡屬于跨界網(wǎng)絡，具備特有的跨界結構特征。具體包括物理實體的跨維度映射結構，以及虛實兩界的跨界交融結構。

6.1 跨維度映射結構

物理實體的跨維度映射。跨維度映射，系指一個物理實體同時向虛實融合網(wǎng)絡中多個物聯(lián)網(wǎng)絡維度映射成像。跨維度映射現(xiàn)象緣起于物理實體在分類上的多重性，一方面，物理實體的分類標準是靈活可變的，不同的分類標準會將同一物理實體劃分到不同的分類學類型當中；另一方面，在相同的分類標準之下，同一物理實體可以處于不同的分類層級。一個物理實體會因分類標準和分類層級的不同而處于不同的分類位置，從而形成邏輯上的多重分類身份。物理實體的多重分類身份，會將同一物理實體映射到不同的網(wǎng)絡維度，從而形成一個物理實體同時對應于多個跨維度的網(wǎng)絡鏡像。

跨維度映射示例。以汽車分類為例，按載運對象不同可以分為乘用車、貨車、特種車，按載重量不同可分為小型車、中型車、重型車，按權屬關系不同可分為公務車、商務車、家用車，等等。在多重分類邏輯下，同一輛轎車可以分別劃歸到乘用車、小型車、家用車的范疇，從而被分別映射到乘用車網(wǎng)、小型車網(wǎng)、家用車網(wǎng)。此外，同一輛轎車還可以分別處于車、乘用車、轎車等不同的分類層級，從而被分別映射到車聯(lián)網(wǎng)、乘用車網(wǎng)、轎車網(wǎng)。這樣一來，同一輛轎車在不同的物聯(lián)網(wǎng)絡當中都存在其網(wǎng)絡鏡像，進而形成一車多像的跨維度映射關系。

跨維度映射結構圖示。圖8 顯示了虛實融合網(wǎng)絡的跨維度映射結構。圖8 中的某物理實體因分類標準、分類層級的不同，可以同時具備多重分類身份，進而可以同時映射到多個物聯(lián)網(wǎng)絡維度之中，形成一物多像的跨維度網(wǎng)絡結構。

圖8 虛實融合網(wǎng)絡一物多像的跨維度映射結構

6.2 虛實交融結構

虛實交融關系。虛實交融，系指物理實體與其網(wǎng)絡鏡像之間，通過智能傳感系統(tǒng)的雙向信息交互反饋，達成相互影響對方狀態(tài)與行為的過程。智能傳感系統(tǒng)是聯(lián)結物理實體與其網(wǎng)絡鏡像的紐帶，一方面，智能傳感系統(tǒng)采集物理實體的狀態(tài)信息，并將實體狀態(tài)信息向網(wǎng)絡空間映射而形成實體鏡像；實體狀態(tài)如果發(fā)生改變，則其網(wǎng)絡鏡像亦同時發(fā)生相應改變。另一方面，網(wǎng)絡鏡像又可通過智能傳感系統(tǒng)向物理實體反傳信息，并約束物理實體按鏡像反傳信息調整其狀態(tài)和行為；網(wǎng)絡鏡像如果發(fā)生改變，則物理實體亦同時發(fā)生相應改變。

虛實交融結構示例。圖9 顯示了車聯(lián)網(wǎng)物象雙向實時互動的虛實交融結構。物理世界中的汽車實體，經嵌入智能傳感系統(tǒng)而成為汽車智能體；汽車實體通過智能傳感系統(tǒng)采集其狀態(tài)信息，并將汽車狀態(tài)信息上傳至網(wǎng)絡空間，映射形成汽車鏡像。汽車實體如果發(fā)生狀態(tài)變化，則智能傳感系統(tǒng)會實時感知變化并映射至鏡像，進而促使鏡像發(fā)生相應變化；反之，汽車鏡像可以通過智能傳感系統(tǒng)發(fā)布改變汽車實體狀態(tài)的指令，并由智能傳感系統(tǒng)約束汽車實體執(zhí)行改變。汽車實體與汽車鏡像之間的這種通過信息交互而發(fā)生的作用與反作用過程，實現(xiàn)了虛實兩界的交融和聯(lián)動。

圖9 車聯(lián)網(wǎng)物象雙向實時互動的虛實交融結構示意

7 結論

基于與傳統(tǒng)虛擬網(wǎng)絡的對比，探討互聯(lián)網(wǎng)產業(yè)下半場的新型網(wǎng)絡形態(tài)——虛實融合網(wǎng)絡。通過定義虛實融合網(wǎng)絡的概念，闡述其形成過程，剖析其結構特征，呈現(xiàn)了虛實融合網(wǎng)絡的整體架構。主要研究結論如下：

（1）界定了虛實融合網(wǎng)絡的概念特征?；谔搶嵢诤暇W(wǎng)絡實時勾連虛擬世界和現(xiàn)實世界的屬性，將虛實融合網(wǎng)絡定義為多維異構的鏡像傳感網(wǎng)絡，指出實物信息傳感、實體鏡像上網(wǎng)、多維網(wǎng)絡維度以及虛實兩界交融是虛實融合網(wǎng)絡的四大基本特征。

（2）闡明了虛實融合網(wǎng)絡的形成過程。指出虛實融合網(wǎng)絡具有獨特的形成方式，依次經歷了物理實體智能化、智能實體網(wǎng)絡化和物聯(lián)網(wǎng)絡多維化三大過程。其中，物理實體智能化是基礎環(huán)節(jié)，智能實體網(wǎng)絡化是核心環(huán)節(jié)，物聯(lián)網(wǎng)絡多維化是成型環(huán)節(jié)。

（3）明晰了虛實融合網(wǎng)絡的內在結構。以虛擬網(wǎng)絡為參照，提出虛實融合網(wǎng)絡具有海量傳感節(jié)點、海量網(wǎng)絡節(jié)點和海量網(wǎng)絡維度的極限化結構學特征。其中，海量傳感節(jié)點源于物理實體的結構信息多樣性，海量網(wǎng)絡節(jié)點源于物理實體的數(shù)量多樣性，海量網(wǎng)絡維度源于物理實體的類型多樣性。

（4）導出了虛實融合網(wǎng)絡的跨界結構?；谖锢韺嶓w分類標準和分類層級的多重性，推演出虛實融合網(wǎng)絡一物多像的跨維度映射結構；由物理實體與其鏡像之間的雙向實時互動屬性，導出虛實融合網(wǎng)絡場景下虛實兩界的跨界交融關系。

研究呈現(xiàn)的虛實融合網(wǎng)絡整體架構，為建立虛實融合網(wǎng)絡理論體系奠定了邏輯基礎。研究成果有助于深刻認識虛實融合網(wǎng)絡的內在屬性和結構特點，并為科學刻畫虛實融合網(wǎng)絡效應提供學理依據(jù)，為未來虛實融合網(wǎng)絡產業(yè)化發(fā)展提供實踐指導。