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集成硬件和软件,进而融合现实世界与虚拟世界的现象

系统集成的形式多种多样,有硬件和软件的融合,发电系统与智能楼宇和电网的集成,以及不同医疗成像设备生成的医疗图像的融合等等,不一而足。从根本上讲,所有这些系统集成的共同点是,寻求以一种易于理解的方式,呈现越来越复杂的世界。

无影无形,却又无处不在。系统集成仿佛一张由隐形光纤构成的不断扩大的网络,借助高速计算和通信技术,在五花八门的系统之间实现相互通信、信息共享、工作分配以及功能优化。西门子中央研究院(CT)首席软件专家Thomas Hahn表示:“就其最基本的形式而言,这种集成硬件和软件,进而融合现实世界与虚拟世界的现象,通常被称为系统集成。”

大多数软件专家都认同系统集成的一个主要趋势是,“为加快流程和减少出错几率,虚拟化程度越来越高,”西门子中央研究院高级核心专家Ulrich Lowen如是道。他说:“此外,需要简化并促进实物系统的实现,这从另一个侧面推动了集成化进程。”然而,具有反讽意味的是,各式各样的系统——从传感器网络到城市,都在变得越来越复杂,而我们能否高效地理解并管理这些系统,取决于我们能否成功地以简单、明确的方式呈现这些系统。

如今,人们不仅在现实世界里创造各种事物,也越来越多地在虚拟世界里创造各种事物,因此,软件架构师也从过去那种容易出错的编程范式,转为使用新的更为简练的模型驱动开发方式,即借助应用概念模型,而不是计算概念进行软件开发。西门子中央研究院软件架构开发主管Lothar Borrmann博士解释道:“譬如,开发自动化项目时,编程将采用自动化专业术语,而不是计算机系统术语。利用图形来描绘系统,然后借助更为复杂的软件,自动将这个模型转换为可执行软件。”
 

集成硬件和软件,进而融合现实世界与虚拟世界,这通常被称为系统集成。

对软件的渴求。说到受益于模型驱动软件,世界上没有多少地方比得上地中海沿岸的马霍卡岛。在这里,主要采用西门子软件开发而成的Alcudia反渗透海水脱盐工厂,每天可生产约1.4万立方米淡水。这座工厂不只是技术尖端的海水脱盐技术的典范,更是在模型驱动虚拟世界里设计并测试一个复杂设施的成功案例。

模型驱动开发方式令编程变得十分简易,这也是西门子TIA博途(全集成自动化)平台背后的驱动力。TIA博途平台提供了一种直观的模块化设计方法,可轻而易举地集成硬件和软件。有了TIA博途,工程师可以快速开发出用于危险环境的微型机器人

系统集成也是可再生能源领域的驱动力量之一。譬如,一个由欧盟发起、西门子负责协调的计划正在研究风电场、太阳能电站、生物质电厂和热电联产电厂等之间如何在互联网上实时交换信息,从而最大限度地提高可再生能源发电占比。这个计划不仅设想将发电系统与通信系统相集成,而且想要集成物联网智能电表、变压器,等等)与不断发展的联网服务,如向客户提供实时价格信息的服务。

富有生命力的城市实验室。正如整个电网都需要借助新技术来高效平衡发电量波动不定的可再生能源电能与常规电厂电能一样,越来越多的在很大程度上依赖于可再生能源发电的小型社区也需要这样的技术。这些社区渴求借助智能电网解决方案,在考虑发电量波动和用电需求波动的情况下,可靠、安全地在不同发电系统之间来回切换。考虑到这一发展趋势,位于德国爱尔兰根的西门子分布式多联产发电系统开发中心的研究人员,正在研究如何管理能够优化发电、蓄电和用电的信息生态系统。

在奥地利维也纳郊外,一座规划中的新城Aspern进一步发展了这一理念。在这里,一家由维也纳市政府、当地电力公司(Wien Energie)和西门子共同成立的合资企业,主张将这座城市变成一间“富有生命力的实验室”,以供研究有助于实现节能增效和可持续城市发展的技术集成解决方案。对楼宇中安装的各种传感器生成的实时信息进行研究是一种颇具新意的做法,因此,这个项目要求开发能够理解这些数据的深层含义的专门算法。来自西门子的Gerald Murauer博士是Aspern合资企业的负责人,他说:“由此得到的信息有望帮助实现节能增效、保护环境以及形成专门技术,从而造福于世界各地的城市。”

当然,系统集成不限于工厂、楼宇、电网和基础设施等领域。在医疗领域,系统集成也大有可为。以eSieFusion™成像系统为例。西门子推出的这项新技术通过将两种全然不同的信息源——三维CT扫描与实时超声成像——整合起来,创建了一个可以“透视”人体的虚拟三维窗口。

系统集成甚至弥合了医疗技术与工业技术之间的鸿沟。通过与主要矫形植入物制造商合作,西门子研究人员和工程师已经开发出一种被称为“从成像到植入物”的工艺,可根据计算机断层扫描成像和磁共振成像,自动生产出用于膝盖、臀部、肩部或其他关节的个性化人造器官。作为推进电子病历系统普及的动力之一,系统集成也令医院、医生和患者等受益匪浅。

随着现实世界里的事物越来越多地诞生于虚拟世界,通过分析所产生的海量数据,将得到可指导行动的信息——这个过程一方面是受到降低能源和资源消耗量的要求的推动,另一方面也同样受到日益提高的计算和模拟能力的拉动。尽管我们凭直觉可能觉得这个世界的集成化程度越高越好,因为这意味着能效日益提高,但我们仍需保持警惕。

正如麻省理工学院的Carlo Ratti教授所指出的,“有许多尚待解决的问题:谁能获得我们产生的信息,如何对这些信息进行存档,如何区分好的信息和坏的信息,以及在一个什么事都不会被遗忘的世界里会出现什么情况等,诸如此类,不胜枚举。我们必须时刻警惕这些问题,并应展开热烈的公开辩论,因为这些问题关系到未来社会的建设。”


(责任编辑:ioter)

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