5G、區塊鏈與智慧計量

作者：讀裁者黃遠輝，專注人文歷史、質量標準、智慧財產權。

一、Gartner技術成熟曲線

Gartner公司（中文名稱：高德納諮詢公司）是全球最具權威的IT研究與顧問諮詢公司，成立於1979年，總部設在美國康涅狄克州斯坦福，研究範圍覆蓋全部IT產業，在各IT產業的研究、發展、評估、應用、市場等領域，為客戶提供客觀、公正的論證報告及市場調研報告，協助客戶進行市場分析、技術選擇、專案論證、投資決策。Gartner公司自1995年起每年都針對各種技術和應用建立 90 多張技術成熟度曲線（Hype曲線），用來幫助客戶跟蹤技術的成熟度和未來潛力。

Gartner公司把一個新技術從出現到最後得到應用的全過程分為五個階段。

科技誕生的促動期 (Technology Trigger)

：在此階段，隨著媒體大肆的過度報道，非理性的渲染，產品的知名度無所不在，然而隨著這個科技的缺點、問題、限制出現，失敗的案例大於成功的案例。

過高期望的峰值（Peak of Inflated Expectations）

：早期公眾的過分關注演繹出了一系列成功的故事，同時也有眾多失敗的例子。對於失敗，有些公司採取了補救措施，而大部分卻無動於衷。

泡沫化的谷底期 (Trough of Disillusionment)

：在歷經前面階段所存活的科技經過多方紮實有重點的試驗，成功存活的經營模式逐漸成長。

穩步爬升的光明期 (Slope of Enlightenment)

：在此階段，有一新科技的誕生，在市面上受到主要媒體與業界高度的注意。

實質生產的高峰期 (Plateau of Productivity)

：在此階段，新科技產生的利益與潛力被市場實際接受，實質支援此經營模式的工具、方法論經過數代的演進，進入成熟的階段。

圖1 Hype曲線，來源：百度百科

按照Hype曲線，我們天天掛在嘴上的技術，比如5G、自動駕駛、人工智慧等，一般是處於技術週期的第二階段（爬坡）；我們以前經常聽到的很多技術，比如3D列印、VR、大資料、區塊鏈等，這兩年好像沒有怎麼聽到了，這些技術已進入Hype曲線的第三個階段（低谷）；隨著這些技術的成熟，他們將進入最關鍵的第四階段（發展），各方面的應用已經相對成熟；最後這些技術將進入第五階段，這些技術已開始盈利。

圖2 2018年Hype曲線，來源：Gartner

圖3 2019年Hype曲線，來源：Gartner

2018 年，Gartner公司預測的五大技術趨勢分別為：民主化人工智慧（包括通用人工智慧、L4-L5 級自動駕駛、AI 即服務平臺等技術）、數字化生態系統（包括物聯網、知識圖譜、

區塊鏈

等技術）、生物駭客（包括腦機介面、生物晶片等技術）、透明的沉浸式體驗（包括智慧家居、邊緣 AI 等技術）、無處不在的基礎設施（包括

5G

、深度神經網路、量子計算等技術）。2018年，5G 技術仍然處在技術曲線中的“技術萌芽期”階段。2019 年，5G 技術迅速攀升到“技術膨脹期”，成為“引領未來”的新興技術。其中也有一些技術的關注度在下降，比如：L4 級別自動駕駛，逐漸進入到“泡沫破裂低谷期”，實現時間超10年以上。

阿里達摩院曾釋出一份科技趨勢報告，解讀了2019年十大科技趨勢。趨勢一：城市實時模擬成為可能，智慧城市將誕生。趨勢二：語音AI在特定領域將會透過圖靈測試。趨勢三：AI專用晶片將挑戰GPU的絕對統治地位。趨勢四：超大規模的圖神經網路系統將為機器賦予常識。趨勢五：計算體系結構將被重構。

趨勢六：5G網路將催生全新的應用場景

。趨勢七：數字身份將成為第二張身份證。趨勢八：自動駕駛將進入冷靜發展期。

趨勢九：區塊鏈技術將回歸理性，商業化應用會加速

。趨勢十：各種資料安全保護技術將加速湧現。

二、5G技術的爆發

5G（5th Generation Mobile Networks）就是第五代移動通訊系統，相比3G、4G具有無可比擬的優勢。1G 實現了基本的移動通話；2G 實現了收發簡訊、語音通話和手機上網；3G 可以收發圖片、彩信；4G能看影片、看直播、影片聊天等。5G 不再侷限於移動網際網路，還能支援物聯網，實現AR、VR、自動駕駛、人工智慧等技術的應用，讓我們真的進入到萬物互聯（IoT，Internet of Things）的時代。5G時代，網速相比4G提高1-2個數量級，不僅可以滿足IoT的使用，而且對於大多數家庭來講，不再需要拉寬頻，

網際網路和

移動

通訊網路

實現了真正的

融合

。

圖4 NSA與SA的區別，來源：網路

NSA（Non-Standalone，非獨立組網）指的是5G和4G LTE的聯合組網，其組網的最大特點就是能夠充分利用現有4G裝置進行5G網路部署，使運營商可以共用4G、5G網路，最大程度上節省前期建設投資。SA（Standalone，獨立組網）組網基站等基礎設施都是獨立的，可以將5G網路潛能發揮到最大，但是前期投入的資金非常大。5G方案以華為和高通為代表，華為提出的5G方案是在6000MHz，技術相對成熟，可以充分利用現有的4G資源實現大面積覆蓋，全球多個國家已實現商用，但是頻寬窄，速度受限。目前，華為的基帶晶片巴龍5000支援NSA和SA兩種網路，並且在2020年初就可以使用。高通的5G方案直接飆升到28千MHz（即所謂的毫米波），與目前所有的無線通訊頻率均不衝突，頻寬足夠寬，但是技術複雜，傳輸距離短。高通的X50基帶晶片目前只支援NSA，不支援SA。2018年5月，5G 編碼標準投票，華為的 Polar 碼以一票之差輸給高通的 LDPC 碼（這兩種碼是 5G 的資料和控制編碼），Polar 碼的特點是效率高，而 LDPC 的特點是穩定性高。如此一來，高通在 5G 時代可以繼續向各大手機廠商收取專利費，按照規定國內的手機廠商每賣出一臺4000元左右的手機，如果使用了高通的 5G技術，需要向高通交130元左右的專利費。高通的商業模式是“專利繫結晶片”和“按照整機價格收取專利費”，

實現

輕資產運營，

只負責研發，

不負責製造，

全面佔領

智慧財產權、技術標準等領域

，

實現全球通訊技術的霸權

。

5G是如何進行無線通訊的呢？4G一般是每公里建一個基站，負責方圓一公里範圍內的手機和基站通訊。5G則是在百米範圍內建基站（5G基站平均距離在200～300米），負責方圓百米範圍內手機和基站的通訊。手機和基站的距離縮短，有三個好處：首先是建築物干擾的問題得到了很好的解決；其次是每個人能夠分到的頻寬就可以增加兩個數量級；最後，由於基站的通訊範圍從一公里減少到百米，功率降低兩個數量級，基站周圍的電磁波輻射大大降低。科普一下，根據我國的《電磁輻射防護標準》規定了手機頻段的輻射照射限值為一天24小時任意連續6分鐘的平均功率密度為

40微瓦/平方釐米

，美國的是600微瓦/平方釐米，中國的標準比美國更嚴。實際在執行的時候，運營商考慮到訊號的疊加，工程施工

控制在8微瓦/平方釐米以內

。這個標準數值是什麼概念呢？吹風機的輻射可以達到100 微瓦/平方釐米；電磁爐的輻射量能達到 580 微瓦/平方釐米，家庭中常用的無線路由器，在1米範圍內產生的輻射量也有60微瓦/平方釐米以上。中國工程院院士鄔賀銓稱，很多人會誤認為基站有電磁輻射危險，其實5G基站和4G基站的輻射都是

小於40微瓦/平方釐米，

5G網路比4G速度更快，不是靠增強通訊基站的訊號發射功率，而是靠擴容傳輸頻寬。電磁輻射強度是與距離的平方成反比，發射基站越高，對人體的影響就越小。

基站的密度越大，手機接收的訊號越強，手機的輻射也相應減少

。

三、區塊鏈技術的突破

區塊鏈的底層邏輯我在

《區塊鏈技術在信用、智慧財產權、溯源等場景中的應用與思考》

一文中已有詳細描述，請關注回看。區塊鏈有

公鏈、私鏈、聯盟鏈

之分，比特幣等數字加密貨幣就是典型的公鏈。公鏈是一個開放的生態，它會隨著節點的加入而進行自我的演化和迭代。直到目前，除了數字加密貨幣以外，公鏈還沒有找到特別適合落地的應用場景。私鏈是有主權，比如一個公司或者組織的區塊鏈，就相當於一個公司或組織內部的分散式賬本，訪問許可權是在這個公司或組織手裡。因此，私鏈其實是反區塊鏈的，區塊鏈的理念是以開放體系的共識來構築信用體系，一旦私有化、中心化，就相當於失去了區塊鏈本身的性質。聯盟鏈又是什麼呢？現在商業開發的區塊鏈大多數屬於聯盟鏈。比如，香港金融管理局聯合12家跨國銀行進行的一個區塊鏈專案，叫

貿易聯動（eTrade Connect）

，就是一個典型的聯盟鏈；又比如螞蟻金服推動了一個聯盟鏈專案叫

“商品溯源”

，讓所有的海淘商品都上鍊，一罐奶粉從奶牛場開始，到奶粉，到裝罐，到物流，所有環節的資料都經過驗證，取得數字簽名以後被儲存入區塊鏈，消費者拿到這個商品手機掃一掃二維碼，就可以知道這個商品的全生命週期。

吳軍博士提出，區塊鏈技術發展到今天，總共經歷了三代技術的更新。第一代區塊鏈成功的專案是

比特幣

。比特幣的成功，讓大家開始買幣、炒幣，也讓很多數學家、碼學家加入了這個行業，共同改進區塊鏈技術，讓區塊鏈變得更加嚴密和安全。耗時長、成本高是第一代區塊鏈技術的難題。

第二代區塊鏈成功的專案是

以太坊

。以太坊首先解決了礦機爭搶比特幣的問題，而且相比第一代的比特幣，以太坊大大提高了驗證的效率，以前驗證一筆交易可能要幾個小時，現在可以降到幾分鐘。以太坊還升級了比特幣的協議模式，讓數字貨幣的開發變得更容易。今天整個虛擬貨幣市場，大概有2000到3000億美元，以太坊的貨幣，就佔到了15%的市場份額。第三代區塊鏈誕生了一種新的財富分配方式。第三代區塊鏈技術有兩個新的成果，一個是智慧合約的誕生，智慧合約可以跟蹤所有跟合同有關的執行情況，可以約束各種違反合同的不法行為。第二個成果是，區塊鏈技術誕生了一種新的融資方式和財富分配方式，早期資金的募集方式，大多都是以貸款的形式實現的。後來，有了風險投資後，人們又是以股權分配的形式來融資。現在，有了虛擬貨幣，人們可以透過發幣來募集資金。當專案做成後，虛擬貨幣也會升值，和股權分配是一個道理。

《區塊鏈革命》

的作者，“數字經濟之父”唐塔普斯科特在極客公園舉辦的Rebuild 2018大會介紹了區塊鏈會帶來的五種商業模式。

第一

，

區塊鏈協作，用區塊鏈創造真正的共享經濟

，唐塔普斯科特認為這種模式有可能在中國最先應用。

第二

，

智慧財產權創造，透過區塊鏈把

智慧財產權內容

變成

智慧財產權

資產

，智慧財產權創作者可以把他們的作品上傳到區塊鏈上，當有人下載了他的作品，他能直接賺取智慧財產權使用費。

第三，區塊鏈可以重新定義

中間商

，

降低交易成本

。唐塔普斯科特認為，透過區塊鏈技術，可以在資產中介方面創造新的價值。

第四，區塊鏈可以為供應鏈

提供

服務，實時同步資料

。現在有超過5000億的商品都是透過供應鏈來銷售的。

第五，模擬真實世界，在不同的裝置上完成互聯

互通

。

關於區塊鏈的共識機制，我覺得物理學家張首晟教授（大家公認最有可能獲諾獎的美國華裔科學家，可惜於2018年12月1日抑鬱自殺）的解釋很有意思，他引入了一個物理學概念叫熵增（薛定諤在

《生命是什麼》

一書中的核心觀點就是：

生命以負熵為生

），這個概念表達的是，物理世界總是走向無序，生命世界則相反，總是在走向有序，也就是把熵減少。在共識機制上，人們意見分歧越大，熵就越大。達成共識就是把熵減少，形成有序狀態。區塊鏈的演算法，雖然看起來是浪費了很多能量（我們知道挖礦需要消耗巨大的能量），

“其實得到了一種更寶貴的財富，也就是共識。”

從這個意義來說，區塊鏈的共識系統有點像生命系統，也就是自己在走向有序，熵在減少。張首晟教授把區塊鏈的時代稱為，

“

我們的信念建築在一個數學演算法上，我們相信數學

”

“這就能導致一個新的網際網路的革命，一個合久必分的時代就又會到來”

。在區塊鏈技術中，我們都知道加密是特別重要的一個環節，比特幣中便是使用了橢圓曲線密碼技術，以太坊中也是使用的橢圓曲線DSA（DSA是基於整數有限域離散對數難題的，其安全性與RSA相比差不多），更為一般的HTTPS中使用的TLS也是基於橢圓曲線實現的密碼交換。區塊鏈技術用到的橢圓加密方法，又是以

費馬大定理

為基礎的，而費馬大定理的證明又與伽瓦羅的

群論

息息相關，關於數學等以後有機會再細說。

隨著5G、區塊鏈技術的成熟，各種應用場景的出現，我們已經快步走進大資料時代。大資料時代大家最關心的是什麼呢？當然是資料的安全、穩定和可靠。我們在使用各種APP服務的時候，同意各種服務協議時，其實已經讓渡了自己的私人資料和隱私。我們也許會問，這些資料的所有權屬於誰，法律規定資料屬於使用者，但是真正從資料獲益的卻是公司。還有就是價格歧視問題，據說你用不同的手機（蘋果或安卓）在網上購物，甚至你在不同小區（豪宅區、平民區、城中村）在網上購物或者訂購機票時，電商公司都能透過大資料判斷出你的身份和價格敏感度，如果你是土豪或者對價格不敏感，那麼不好意思你要交點土豪稅。怎麼解決這些問題，吳軍博士認為，區塊鏈可能是一個技術解決手段，區塊鏈可以讓使用者保留對個人資訊的控制權。

四、5G、區塊鏈與智慧計量

圖5 《量天度地衡萬物——中國計量簡史

先推薦一本書

《量天度地衡萬物：中國計量簡史》

，關增建教授在序言中提到，計量事關國計民生，兼具自然科學和社會科學雙重屬性，是維持國家機器正常運轉並確保其經濟和科學技術得以持續穩定發展的基礎。對計量的重要性，我們的祖先早有認識，併為推進計量科技的發展和計量管理做出過卓有成效的實踐。早在公元前4世紀，秦國的秦孝公就大力支援商鞅變法，首開以國家力量從法律層面推行

統一的度量衡制度

之先河，這為秦國的強盛以及最後統一中國奠定了經濟和技術基礎。古代學者對計量的重要性有充分論述，孔子就曾把

“謹權量”

作為其治國方略之一大加宣講。回顧古代中國，歷朝歷代，沒有不重視計量問題的。在中國，計量史的前身是度量衡史，而度量衡史的研究由來已久，比如清末吳大瀲的

《權衡度量實驗考》

，據古代器物推算當時度量衡單位量值，頗有參考價值。1937年，吳承洛在商務印書館出版的

《中國度量衡史》

一書是中國歷史上第一部度量衡史專著。關增建教授認為，中國有高質量的度量衡史，但在21世紀之前卻從未有過系統的計量史。中國古代計量的內涵遠非度量衡所能包容，應還包括時間計量和空間計量。

計量作弊一直是市場監管的難題，悠悠五千年的文明古國，卻一直管不好一杆秤，也是奇了怪。隨著現在市場升級改造的深入，智慧計量納入了市場升級改造的重點，透過網際網路+智慧秤的方式，在一定程度上解決了計量作弊的難題。由企業研發的智慧秤及核心資料採集系統，可以將市民消費過程中使用電子秤產生的資料資訊實時上傳到市場監管服務平臺終端，平臺透過對市民消費資料的統計分析，可展示本地區每個市場的運營統計資料、每臺電子秤的執行狀態和消費資料；可檢視海鮮市場銷量排名、海鮮種類排名及銷售趨勢，實現了對本地區消費市場的智慧化監管，解決市場監管力量不足、監管覆蓋不全等問題。市民消費時如果發現商品出現問題，還可以自動生成紅單，上傳到市場監管部門，為市民消費保駕護航。

智慧秤的技術目前已趨於成熟，市場升級改造過程中也已全面鋪開，但是隨著5G時代的到來，區塊鏈技術的成熟，如何實現智慧計量的智慧，還有待進一步提升。智慧秤說到底還只是實現了秤與網際網路的連線，有一定的智慧計量的問道，但還達不到智慧計量的程度。我們前面花了大篇幅的內容來說5G、區塊鏈技術，就是為智慧計量的應用場景找到理論基礎，據統計在萬物互聯（IoT）時代，將會有500多萬億的裝置接入網際網路，4G時代的頻寬是遠遠達不到萬物互聯（IoT）需求的，因此我們要大力發展5G、6G（美國已啟動專案，聽說華為也已啟動），增強頻寬承載能力和上網速度。智慧秤以後一定會變得越來越便攜，可以隨時透過移動埠聯網實現資料查詢、資料上傳、實時監督，不需要再固定在每個檔口，每一個商店、超市、市場，甚至街邊小攤，都可以使用智慧秤，如此一來，我們的各個商品（不限於農貿市場）銷售資料將更全面、更準確，為我們準確把握國民經濟發展提供大資料支撐。

除了實現資料的實時監控，還有一個非常重要的問題就是資料的隱私和安全，現在很多資料（比如登記註冊、執法辦案、信用監管等資料）都統一集中到中心化的後臺，存在人工篡改的風險，甚至會造成惡劣的影響。區塊鏈技術可以很好地解決資料信用和篡改問題，因此智慧計量系統非常有必要引入區塊鏈技術（這個在技術應用和改造上已完全沒有問題），增強資料的可靠性和去中心化，真正管好我們幾千年以來的都沒有管好的這桿秤。