第1章 数字技术概述

1.1 数字技术发展现状及趋势

1.1.1 数字技术发展历程

科学进步和技术创新是推动行业发展的核心驱动力。自近代以来，人类经历了四次由科学技术创新引领的工业革命。图1-1所示为人类四次工业革命的发展历程，第一次工业革命开始于18世纪中叶，以蒸汽机为动力的机械设备被广泛推广和应用，人类社会从手工业时代进入机械生产时代；第二次工业革命发生在19世纪中叶，以电的发明和在生产和生活中的广泛应用为标志，人类进入规模化工业生产时代；第三次工业革命发生在20世纪中叶，随着电子计算机、通信工程和互联网技术的诞生，人类进入了信息化时代；第四次工业革命从21世纪开始至今，随着云计算、大数据、物联网、人工智能等技术的出现，人类社会正逐步迈入智能化时代。

第四次工业革命主要有三大驱动力：

一是指数级的技术爆炸，大数据、物联网、人工智能等新技术的迅速崛起与融合促进了其影响力的加速增长，已逐步颠覆部分传统行业，形成引领革命的强大力量。

二是多元化的用户需求，互联网促进用户需求的蜕变，未来用户将越来越呈现出多元化的互联网特征，如个性、高效、便捷、智慧、社交等，以用户对能源的需求为例，呈现了数字化、清洁化、个性化、便捷化、开放化五个特征。

三是可持续的社会发展需求，面对能源危机、生态环境危机和气候变化危机等系列挑战，利用可再生能源，降低能耗，减少浪费，实现可持续发展的需求对现有产业结构提出了更高的要求。

未来二三十年人类社会将演变成一个智能社会，智能社会有三个特征，即万物感知、万物互联和万物智能。

1）万物感知：智能社会万物可感，通过多感官渠道（温度、空间、触觉、嗅觉、听觉、视觉等）感知物理世界并将其转变为数字信号，实现情境感知、交互和沉浸式的用户体验。

2）万物互联：网络连接万物，将所有的数据实现在线联接，从城市、高山、太空等不同领域实现宽、广、多、深的联接，使能智能化。

3）万物智能：大数据和人工智能的应用将实现万物智能，数字孪生技术的应用也将在个人、家庭、行业和城市中逐步普及，满足物理世界更美好的需求，同时将出现数字化生存的第二人生，使精神世界更加富足。

智能时代这三大特征的实现，有赖于新一代的数字技术，比如5G、物联网、云计算、大数据和人工智能等的成熟发展及广泛应用。图1-2所示为Gartner发布2022年中国信息与通信技术（Information and Communications Technology，ICT）成熟度曲线，显示出5G技术、物联网和人工智能等技术已经逐步走向成熟，在未来1～2年之内将在行业数字化转型中得到广泛的应用。