公共基础设施建设与美国百年经济发展浪潮

1870年的美国，普通居民的生活水平还处于农业社会的状态：没有水、电、煤等现代公共资源的供应，普通居民生活条件跟几个世纪前几乎无异。

18世纪美国普通居民的生活状态

但接下来，基础设施的大规模普及给这个国家带来了翻天覆地的变化与长远的经济发展。

1879年，爱迪生发明了电灯，紧接着政府修建了自来水、下水道、燃气、集中供暖一系列公共基础设施，抽水马桶和电灯这样的现代文明设施也随之进入美国普通家庭。

这些基础设施在大幅提高住宅的卫生水平和便利度的同时，也让整个国家成为一个巨大的网络，分散的每家每户成为庞大公共设施网络的终端，同时带动了交通、制造业与医疗卫生等多个重要产业的兴起与发展，也成为美国从1870-1970年经历百年高速经济发展黄金时代的重要基础。

1959年冷战时期，美国在莫斯科举办了一次大众生活展览，图为尼克松和赫鲁晓夫上演的“厨房辩论”，苏联并不相信这是美国普通居民的生活条件。 

很多观点认为，IT与互联网时代并没有给实体经济带来更多跨越式进展：今日的大众生活模式与1970年相比没有多少实质性的改变。

这种状况并不会一直持续下去，科学技术的革新始终在推动时代巨轮轰鸣向前，信息领域的另一种大规模基础建设的崛起，正在打破这一僵局，

那就是云计算。

云计算的基础设施形态

只需仔细观察就会发现，堪称是“新世纪以来最伟大的技术进步之一”的云计算，在形态上与生活基础设施有高度相似性：按需供给、泛在接入、可度量，能够同时分发给多租户，无论是作为“生产资料”的数据，还是作为“生产力”的技术、系统、应用，它都让人们能够依托通讯与网络，不受时空限制，随取随用。

云计算在中国高速发展的近10年中，已经帮助无数中小企业减免了前期高投入的IT硬件设备投入，轻装上阵，投入电商、游戏、直播等线上春潮行业。

而云计算显然具有更大潜力尚待挖掘：它让分散在全球各地的计算机与终端设备，形成一种巨型网络，一种分布式协作的强大算力共同体。

遍布在全球的数据中心，from 华为云

这种强大能量，又能为即将到来的新基建时期带来怎样的能量？为什么说，云计算作为基础设施的信息时代可能会打破经济僵局？

前20年间，计算机与互联网作用于大众消费、社交沟通等领域，提高了协作效率，但与直接参与改造生产力相去甚远。

当下，云计算作为信息领域的基础设施，联通了物联网、人工智能等一系列先进的科技成果，使任意组织得以站在巨人的肩膀上开展业务，创造了一个资源与智慧聚集共享的、极有可能诞生像电灯这样重大发明的创造环境。

更为重要的是，有种数据能够提托云，实现“次元壁突破”，直接参与改造世界的活动中，

那就是时空大数据。

“时空云”的聚集

毫不夸张地说，现在漂浮在“智慧城市”上空的，就是一朵朵“时空云”。

时空大数据是一个总称，它由原先的地理信息系统（GIS）发展而来，如今已经成为涵盖地理/空间/动态位置与物联网等多来源、多类型的广义数据。

在大众互联网与移动互联网领域，它常以地图导航的形式出现在大众视野中，并为外卖配送、打车平台和O2O生活服务提供基于位置的服务（LBS）。

手机地图导航、打车平台地图、LBS外卖配送   图 | APP界面图

随着B/G端服务市场兴起，在政企数字化转型需求升温的大趋势影响下，时空大数据作为智慧城市与行业管理的“基石级”数据，是呈现、计算进而管理空间地理、交通路网、管网系统、电力等民生基础设施的重要数据形式与介质。

基于位置、路网与影像数据的多类型车辆分布管理 图 | 超擎时空

在逐渐步入智能时代的进程中，时空数据领域内也衍生出了高精度地图、流数据等形式，在车联网、无人驾驶、工业物联网等大幅提升传统行业效能的新科技中，又担当了关键基础角色，是当之无愧的“新基建”底层数据。

无人驾驶与车辆网的车路协同中，高精度地图与V2X数据，都属于时空大数据。图 | AutoStream—TomTom的无人驾驶高清地图

时空大数据借助云的力量，正逐步突破赛博空间，延伸到现实世界，在解决城市问题、加速产业发展方面初崭头角。

此次疫情中，基于定位位置的动态时空大数据，无论是在疫情高发时期，对重点人员的追踪，密切接触人群的筛选，还是后期，通过城市码、通行小程序，对人流实时监控，精准复工的助力，都显现出强大的能量。

百度慧眼呈现武汉人口迁徙分布 图 | 百度慧眼

云计算作为信息领域的基础输送管道，分发共享映射现实世界的时空大数据，融合人工智能，其终点不难想象，就是构建一个云上的“数字孪生”世界。

现实趋势也正在向这个方向发展：从中国乃至全球时空市场来看，随着时空系统与主流IT技术的日益加速融合，遥感、矢量、物联网等时空数据的大规模、大众化云应用趋势已十分明显。国际上的微软Azure、亚马逊AWS，以及国内的华为、阿里、腾讯这些云服务巨头，也利用自身强大优势与业内数据厂商联合，渗透这片领域，如微软在海外联手第一大图商Tomtom，在国内则联合图商易图通，提供矢量地图云与智慧出行方案；华为与中国资源卫星中心联合提供的国内规模最大的遥感云“四维地球”，以及阿里与高德联合提供的智慧高速云等。

而当下火热的新基建，也正是通过构建交通、电力等能源、工业制造等支撑行业的信息基础设施，对业务数据进行高效的管理、融合与应用。作为“数字孪生”世界的底层架构，新基建对时空领域的软硬件都提出了极高的要求。

时空数据中典型的遥感与测绘数据，一般按天进行更新；城市与工业物联网带来的时空动态数据，则是按分钟、秒的高密度输出，生产基数与新增规模都十分壮观，可达到TB级与PB级。

无论是硬件商、数据商，还是云服务提供商，都将面临考验：不仅需要将海量时空数据通过云计算进行大规模分发、承受高并发，还需要面对其中技术复杂性的挑战。

“时空云”的底层谷歌技术逻辑

无论是居民生活，还是信息领域，对基础设施的基本要求都是高承载、高并发、高可用的实时互联互通。在这个意义上，5G仅帮助新基建迈过了第一道坎。

实体和虚拟的基础设施最大的不同在于：水、电、煤这类自然资源是有限的，建设到达一定阶段，会形成相对稳定的状态；而信息资源的循环使用，将带来复利式的梯级增长。所以信息世界对基础设施的核心动力与技术架构的弹性有一种高要求——不断适应未来数据量的高速增长带来的冲击，时空领域更是如此。

谷歌地图在2005年发布第一张大众互联网地图时，首次运用了“切片”（栅格瓦片）技术，在数据发布前做好数据“切片”预处理准备（将数据切成小块，需要哪块取哪块），以化解传输与并发压力，此后，行业不断沿用并发展了这种技术，“切片”成为非常重要的中间环节。

谷歌地图、谷歌地球采用了栅格瓦片技术  图 | 网络

今天，在面对“数字孪生”底层的巨量数据时，“切片”环节可能持续少则几周、长则数月。进入高密集的物联网时代后，数据交互要求已提高为实时级别（实时读取、实时写入、实时应用）。“切片”这个动作，相当于人为在流水中添加一道网，输送“数据”管道的畅通性势必受到影响，也将产生5G环境下时空数据暴增的应用瓶颈。

2019年，谷歌将其缔造谷歌地图产品的发展历程写入《谷歌方法》一书中，其中提到：地图必须接近百分百精确，同时还要提供高分辨率，快速加载大量数据，注定不能迁就计算机，而是“一个紧跟技术发展步伐的产品”。

由此可见，面对时空数据底层处理冲击时，不断加大硬件投入，不改变局限性的预处理办法，并非是云时代新基建可持续发展途径。颠覆性技术将成为其中秉轴持钧的一环。

“时空云”的国产颠覆

中国资源卫星中心与华为云对接构建“四维地球”时，开了业界先河。

他们采用了颠覆性的“非切片”时空技术，解决了多达百PB的历史存量遥感数据与每日20TB级增量数据的实时处理、实时云分发瓶颈，最高并发量能容纳40万，并且实现了在线影像的动态校正，让卫星上下来的“新鲜”的数据，快速应用于包括时效需求最高的气象、应急等广泛领域。

“四维地球”行业应用 图 | 华为官网

技术提供方，也是PaaS层的核心系统提供商箩筐技术公司，通过一种自主专利时空索引云技术，让用户从海量数据中，快速精准调用前端所需的“目标”数据。这样的处理结果是，时空数据无论浏览、检索还是分析，都无需“切片”就能直接匹配前端的“像素空间”（即客户端屏幕)，这种“非切片”技术让时空数据云处理性能，超越传统技术千倍，且处理速度趋向于与数据增量无关。

以上并非孤例，在2019年中，箩筐以同样的模式服务于微软、腾讯云，以及多个大型政企。在箩筐、宽东方与腾讯云联合打造的“时空超脑应用平台”中，箩筐专利技术衔接了工业物联网平台算法模型和资源池，通过PB级时空数据存储、访问能力，承载数十亿台工业互联设备；同时参与建设了“国家民用空间基础设施“十二五”陆地观测卫星地面系统 - 海量遥感卫星数据管理与发布展示子系统”项目，获得了高度评价。

事实证明，这项首创于中国的时空技术，在面对超大型时空数据的实时快速处理上，是占据巨大优势的。

在疫情中，“统一平台、统一底座、集中调度”的智慧城市平台承受住了考验，于是各地各级政府都是考量与评估，将数据底层交互系统打通，其实就是在解决老生常谈的“数据孤岛”固疾。这种时空技术独特的应用场景，诸如此类的智慧城市、数据中心建设，及至“数字孪生”城市构建中，有望发挥底层支撑作用。

我国新基建的基础、风险与未来

很多人问，“新基建”并非新概念，为何会在此时提出？

业界分析认为，疫情突然降临，让国家迫切感到，信息世界基础设施建设的重要性，数据的实时交互同步对于建立重大应急响应机制的底层支持作用。

事实上，疫情只是加速剂。近年来，不仅5G技术，很多如上述的颠覆性创新技术都诞生于中国，不仅解决了新形势下产生的问题，更是为“新基建”打好了前站，足以支撑数据的感知、连接、汇聚、融合分析、决策、执行、安全等各环节运行，并提供面向未来的数字基础设施体系。

同时需要关注的依然是，重复建设的风险。

有了先进技术的支撑，在建设数字孪生体系时，是否需要继续走以往智慧城市分行业、分区的孤岛路线，以单个城市建立闭环系统；还是将眼光放长远，形成与现实世界行政机制相匹配的“底座”，如津京冀、粤港澳大湾区的都市圈城市群联动，以及上升至省级、国家级的联动平台？

无论如何，实体基建带来大发展的相似历史、大数据在现实世界触角式的进展，已让人产生鼓舞与信心。

让我们继续与伟大的数字时代同行。