工業(yè)4.0下的大數(shù)據(jù)：5G和分布式存儲

2013年漢諾威工業(yè)博覽會上德國正式推出“工業(yè)4.0的概念，其核心目的是為了提高德國工業(yè)的競爭力，在新一輪工業(yè)革命中占領(lǐng)先機(jī)。 隨后德國政府列入《德國2020高技術(shù)戰(zhàn)略》項目。該項目由德國聯(lián)邦教育局及研究部和聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部聯(lián)合資助，投資預(yù)計達(dá)2億歐元，旨在提升制造業(yè)的智能化水平，建設(shè)具有適應(yīng)性、資源效率及基因工程學(xué)的智慧工廠，在商業(yè)流程及價值流程中整合客戶及商業(yè)伙伴。

2015年5月，中國國務(wù)院正式印發(fā)《中國制造2025》，部署全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略，推進(jìn)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的智能化。與此同時，全球各個國家也都迅速推進(jìn)自己的工業(yè)升級計劃，比如美國提出”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“的概念，各國都渴求自己在下一次的工業(yè)變革中占據(jù)主導(dǎo)地位。

盡管各國的具體政策不盡相同，但基本上集中在以下的幾個方面：

01 互聯(lián)

除了基礎(chǔ)層面的生產(chǎn)設(shè)備之間，設(shè)備和產(chǎn)品之間的互聯(lián)外，虛擬和現(xiàn)實(shí)之間的互聯(lián)等更深層次的概念也將在一定程度上實(shí)現(xiàn)。

02 集成

這既包括傳統(tǒng)意義上端到端的集成，也包括一個產(chǎn)業(yè)鏈及其相關(guān)行業(yè)的縱向和橫向集成。

03 數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)等相關(guān)技術(shù)大類的發(fā)展將使得工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)對產(chǎn)品、運(yùn)營、價值鏈等一系列內(nèi)外部數(shù)據(jù)更為科學(xué)的管理和把控。

04 創(chuàng)新

由技術(shù)創(chuàng)新所引領(lǐng)的一系列產(chǎn)品、模式和業(yè)態(tài)的創(chuàng)新將形成大規(guī)模的良性創(chuàng)新循環(huán)，帶動相關(guān)各工業(yè)鏈條內(nèi)的技術(shù)提升。

05 轉(zhuǎn)型

在前述的各項變革基礎(chǔ)上，工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)也將實(shí)現(xiàn)若干轉(zhuǎn)型，比如從大規(guī)模生產(chǎn)向個性化定制的轉(zhuǎn)型，從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造的轉(zhuǎn)型等。

與此同時，工業(yè)4.0也面臨重大挑戰(zhàn)，包括需要增加數(shù)據(jù)傳輸量，提高安全性、透明度和可信度。在信息互聯(lián)方面面臨的主要問題有兩個：數(shù)據(jù)傳輸速率和數(shù)據(jù)存儲效率，第五代移動網(wǎng)絡(luò)（5G）和區(qū)塊鏈是能夠很好的緩解和解決這些問題，5G將啟用極大的信道容量和減少數(shù)據(jù)延遲，而區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)共享操作模式和分布式存儲技術(shù)將提高存儲數(shù)據(jù)的安全性、透明度和可信度。

數(shù)據(jù)傳輸速率—5G

工業(yè)4.0是將常規(guī)設(shè)備變成自我感知和自我學(xué)習(xí)的設(shè)備，以改善整個工業(yè)的流程，提高業(yè)間效率、完善工業(yè)智能、保持環(huán)境互動、實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)控、產(chǎn)品狀態(tài)跟蹤、產(chǎn)品商業(yè)定位、產(chǎn)品流程管理等等是工業(yè)4.0的主要行業(yè)需求。工業(yè)4.0的概念在制造過程中更多地使用信息技術(shù)，其工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施主要是由信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，因此過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將是數(shù)量級的增長，對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扔兄鴺O高的要求，目前的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率不足以支撐整個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

第五代移動通信技術(shù)（5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation，簡稱 5G 或 5G技術(shù) ）是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，也是繼4G（LTE-A、WiMax）、 3G （UMTS、LTE）和 2G （GSM）系統(tǒng)之后的延伸。5G的性能目標(biāo)是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。

5G不僅是寬帶網(wǎng)絡(luò)的演變，而且是一個獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)，具有全新的特點(diǎn)。這些特性將在網(wǎng)絡(luò)容量、網(wǎng)絡(luò)延遲、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)效率等方面為用戶提供可靠性和安全性。因此形成一個物物互聯(lián)的龐大網(wǎng)絡(luò)，就是現(xiàn)在我們所稱的IOT（Internet of Things），也就是物聯(lián)網(wǎng)。

但是，IOT概念在實(shí)施落地方面目前還面臨些問題，如安全、隱私、信任和有限的網(wǎng)絡(luò)容量。與前幾代移動網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)具有最重要的特征之一就是能夠傳輸大量的數(shù)據(jù)，減少延遲，這對于不斷需要實(shí)時信息的IOT設(shè)備來說尤為重要。

在工業(yè)中，作業(yè)流程和工作流程的數(shù)字化正在產(chǎn)生低延遲、實(shí)時性、移動性、安全性以及可靠性和可用性等需求，與前幾代移動網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)將大大提高信道容量，減少網(wǎng)絡(luò)延遲，提高網(wǎng)絡(luò)效率。工業(yè)4.0的全面實(shí)現(xiàn)將通過啟動5G移動網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，因為機(jī)器之間的實(shí)時通信至關(guān)重要，要求減少延遲小于1ms，允許機(jī)器在工業(yè)的所有分支中順利運(yùn)行。

5G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，最高可達(dá)10Gbit/s，比目前的有線互聯(lián)網(wǎng)要快，比4G LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)快100倍。另外5G極大地降低了網(wǎng)路延遲，響應(yīng)時間低于1毫秒，而4G為30-70毫秒。由于數(shù)據(jù)傳輸更快，5G網(wǎng)絡(luò)為萬物互聯(lián)提供堅實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，使得IOT成為現(xiàn)實(shí)。

數(shù)據(jù)存儲效率—分布式存儲

數(shù)據(jù)存儲市場規(guī)模

隨著信息互聯(lián)的發(fā)展，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也是越來越多。2019 年云存儲市場規(guī)模為 461.2 億美元，預(yù)計到 2023年將達(dá)到1074億美元，2027 年將達(dá)到 2222.5 億美元，復(fù)合年均增長率為 27.19%。

2019年8月20日 根據(jù)Grand View Research，公司發(fā)布的一份新報告，到2025年，全球下一代數(shù)據(jù)存儲市場規(guī)模預(yù)計將達(dá)到1182.2億美元。市場增長主要是由消費(fèi)者對可靠、安全和具有成本效益的信息存儲和管理方式的需求不斷增加所推動的。

如此規(guī)模巨大的數(shù)據(jù)增量市場，對于數(shù)據(jù)存儲服務(wù)的需求也將是前所未有的。一直占據(jù)存儲市場33%左右的亞馬遜的AWS，2017年營收170億美金，2018年254美金，目前AWS已成為亞馬遜的三大支柱產(chǎn)業(yè)之一。存儲市場無疑是巨大的，在這里由于篇幅原因就不剖析中心化存儲和分布式存儲的利弊，有興趣的朋友可以查看之前的公眾號文章，這里著重筆墨去分析去中心化存儲的的未來。去中心化存儲和分布式存儲是具有本質(zhì)差異的，由于現(xiàn)在區(qū)塊鏈?zhǔn)袌錾习选叭ブ行幕鎯Α泵枋龀伞胺植际酱鎯Α钡谋容^多，為了方便大家理解，這里筆者也稱其為分布式存儲。

分布式存儲

分布式存儲伴隨著區(qū)塊鏈的概念應(yīng)運(yùn)而生，主要通過去中心化的方式來存儲、提取、檢索數(shù)據(jù)。世界各地存在大量未使用的存儲空間，主要由各種實(shí)體擁有，大型企業(yè)、小型家族企業(yè)、巨大硬盤機(jī)架的個人，以及每個人筆記本電腦中的小型硬盤，這些資源空間都可以用來存儲。但是，由于種種障礙限制，使得這些存儲空間很難被拿出來使用和共享。通過去中心化、分布式存儲就可以充分挖掘閑余的存儲市場，提高整個存儲網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用效率。

數(shù)據(jù)的恢復(fù)性

我們在生活中經(jīng)常會遇到自己的照片或者視頻被誤刪了，之后怎么都找不回來了，但是分布式存儲就可以避免這種情況。

首先你的數(shù)據(jù)會被切分成數(shù)個小片段，然后分發(fā)到分布式網(wǎng)絡(luò)上，存儲到分布式的節(jié)點(diǎn)存儲盤中，如果你不小心丟失了數(shù)據(jù)，那么你就可以向網(wǎng)絡(luò)請求數(shù)據(jù)，下載數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)的便利性

隨著短視頻的爆發(fā)，未來將有越來越多的視頻傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上，在分布式存儲網(wǎng)絡(luò)中，人們可以從身邊的人那里去下載視頻，而不是通過中心服務(wù)器請求通過DSN網(wǎng)絡(luò)分發(fā)，這樣無疑增加了傳輸?shù)男剩黾恿擞脩粝螺d的便利和高效。

數(shù)據(jù)的長久性

近年來，在數(shù)據(jù)存儲領(lǐng)域比較火的一個概念是Long data，我們稱之為長數(shù)據(jù)，它主要是指那些需要我們長期保存的數(shù)據(jù)，比如銀行相關(guān)的交易日志數(shù)據(jù)，四大行的內(nèi)部規(guī)定，普通數(shù)據(jù)材料保存5年，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)10年，信貸業(yè)務(wù)相關(guān)核心數(shù)據(jù)永久保存，存量“原始流水?dāng)?shù)據(jù)”銀行還是主要使用磁帶備份方式，這種磁帶存儲的弊端顯而易見。

在這種應(yīng)用場景下，如果銀行的交易日志的備份由最傳統(tǒng)的磁帶技術(shù)轉(zhuǎn)化為分布式存儲技術(shù)，這就可以使重要數(shù)據(jù)得到永久保存，并且我們可以實(shí)時去檢查Long Data的可用性。

數(shù)據(jù)的隱私性

分布式存儲數(shù)據(jù)與現(xiàn)有的云系統(tǒng)相比，可以更好地保護(hù)隱私?，F(xiàn)今各種云存儲提供商將用戶的數(shù)據(jù)完全存儲在未加密的空間中，即使一些添加了靜態(tài)加密的加密系統(tǒng)，也通過控制用戶的加密密鑰來做到這一點(diǎn)，而不是創(chuàng)建真正“零知識證明”系統(tǒng)。這是一種危險的安排，因為它意味著客戶數(shù)據(jù)可能會被黑客或其他攻擊者竊取、泄露或出售。

分布式存儲系統(tǒng)將數(shù)據(jù)存儲端到端加密，即使有權(quán)訪問加密文本的攻擊者也無法了解其中的內(nèi)容。同時通過將一個文件切分成數(shù)據(jù)塊的方式存儲到不同的存儲服務(wù)節(jié)點(diǎn)上，所有數(shù)據(jù)內(nèi)容都進(jìn)行加密處理，只有用戶訪問密鑰，并且單個數(shù)據(jù)存儲提供商的故障不能損害數(shù)據(jù)的恢復(fù)能力，這是一個比中心化存儲方式更安全、高效的去中心化的存儲網(wǎng)絡(luò)。

數(shù)據(jù)的價值性

分布式存儲網(wǎng)絡(luò)體現(xiàn)了一種替代方案，即創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)價值的參與者通過網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字通證進(jìn)行補(bǔ)償。在分布式網(wǎng)絡(luò)上存儲、分發(fā)、檢索、管理數(shù)據(jù)的礦工可以賺取網(wǎng)絡(luò)通證貨幣，他們可以選擇持有或清算這些通證得以兌現(xiàn)。這種共識機(jī)制和正反饋循環(huán)會激勵協(xié)作參與者積極地參與網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，他們也都將從網(wǎng)絡(luò)的成功中獲得豐厚的回報。另外作為個人數(shù)據(jù)的擁有者，可以選擇性地授權(quán)企業(yè)使用自己的數(shù)據(jù)，由此數(shù)據(jù)產(chǎn)生的價值也歸個人所有。

從本質(zhì)上講，分布式云存儲網(wǎng)絡(luò)的工作方式與中心化存儲方式類似。但數(shù)據(jù)不是在單個公司的服務(wù)器上存儲數(shù)據(jù)，而是通過分散的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行加密和分發(fā)。這意味著除了數(shù)據(jù)所有者之外，沒有任何一方可以訪問數(shù)據(jù)，這使得分散式方法成為目前最安全的云存儲解決方案。

分布式存儲網(wǎng)絡(luò)可能使用數(shù)百萬臺服務(wù)器設(shè)備而不是數(shù)百或數(shù)千臺。這意味著存儲的可用性通常要高得多，并且存儲數(shù)據(jù)的成本要低得多。通過分布式云存儲網(wǎng)絡(luò)，需要額外存儲容量的各方可以更安全，更透明地存儲數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)更低的價格。同樣，提供存儲容量的所有者可以獲得獎勵。

BMJ分布式存儲

BMJ是一個高速、安全、可拓展的區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施項目。面向5G，對IPFS底層技術(shù)深度開發(fā)及優(yōu)化，通過切片技術(shù)對節(jié)點(diǎn)的P2P傳輸，實(shí)現(xiàn)數(shù)百兆文件的秒傳。從全新的角度出發(fā)，BMJ基于區(qū)塊鏈的分布式云存儲系統(tǒng)設(shè)計思想提出新的方案，在數(shù)據(jù)傳輸方面引入數(shù)據(jù)交換機(jī)制和秒傳機(jī)制來提高數(shù)據(jù)傳輸速度；在數(shù)據(jù)存儲方面，通過采用一種高效的數(shù)據(jù)存儲架構(gòu)來提高數(shù)據(jù)存儲效率。

隨著BMJ分布式節(jié)點(diǎn)全面啟動，全球百萬設(shè)備有效鏈接，BMJ要做的就是，為社會科技技術(shù)發(fā)展奠定扎實(shí)基礎(chǔ)，為全球企業(yè)及個人提供最廉價且高效的CDN（大數(shù)據(jù)的存儲及分發(fā)）、網(wǎng)絡(luò)加速、邊緣計算等服務(wù)，從而構(gòu)建一個完整的應(yīng)用生態(tài)圈。

BMJ已正式推出了基于個人的智能云存儲——FileCloud云盤，為全球用戶提供了一個能快捷、方便、高效、集中管理，跨平臺、跨設(shè)備隨時隨地共享的存儲方式。FileCloud云盤具有移動存儲、文件加密、視頻播放、短視頻互動、錢包模塊、公共空間等等功能。BMJ通過全球礦工提供閑置容量空間轉(zhuǎn)化為存儲服務(wù)，隨著礦工用戶的不斷增加，實(shí)現(xiàn)無限可拓展的分布式存儲。

作為分布式存儲的領(lǐng)航者，BMJ目前正在快速布局，未來形成包括云存儲、云計算、大數(shù)據(jù)的產(chǎn)業(yè)集群，可以更好的引領(lǐng)傳統(tǒng)企業(yè)升級轉(zhuǎn)型，推動整個新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

為存儲而來，為服務(wù)而生，BMJ正在悄然地改變著整個世界，改變你我的生活。