5G+：5G如何改变社会

第四次工业革命正在孕育兴起

从第一次工业革命的机械化，到第二次工业革命的电气化，再到第三次工业革命的信息化，人类社会已经历经三次工业革命， [3] 新技术、新产品、新产业不断涌现，人们的生产生活方式和消费方式发生了天翻地覆的变化。250年前，人类生产和消费的产品种类仅100~1 000种，今天则是10亿~100亿种。 [4] 过去250年全社会的经济增长与格局变化，是三次工业革命共同作用的结果。

蒸汽动力技术和铁路建设触发了第一次工业革命，引领人类进入机器生产时代。1785年瓦特制成的改良型蒸汽机摆脱了机器对近水源的依赖，在媒体印刷业、纺织业等轻工业领域迅速得到普及。机器的广泛应用也带动了机器制造业的发展，拉动了对钢铁、煤炭等原材料的需求，促进了化学、冶金、采矿业的发展。之后，生产对原料、货物便捷快速的运输需求最终促进了交通运输业的技术革新。1807年蒸汽动力汽船试航成功，1814年蒸汽机车问世，1825年34节小车厢火车试车成功，1840年英国建成了纺织业、冶金业、煤炭业、机器制造业和交通运输业五大工业部门，工业革命基本完成。从1771年英国建成第一座工厂，到1840年工厂和工人数量世界最大，70年间每个工人日均生产效率提高了20倍，棉布产量、生铁产量、煤产量平均增加10~15倍（见图5–3）。 [5]电力和内燃机的发明与应用触发了第二次工业革命，推动人类社会迈入电气时代。第二次工业革命以电力的发明和应用为基础，先后形成了四大突出成就：一是交流电的发现和发电站的建立促使电力工业与电器制造业的发展进入新阶段，电力成为取代蒸汽动力的规模化新能源；二是1870年内燃机和工业流水生产线的问世引发交通运输领域的革命性变革，同时推动石油开采业的发展，1900年全世界石油产量2 000万吨，较1870年涨至25倍；三是1876年美国人贝尔发明了电话，无线电报试验也获得成功，依靠广泛应用的电力基础设施的新通信手段使全球联系进一步加强；四是1867年诺贝尔发明了炸药，化学工业初见雏形，大大促进了军事科技的发展。

电子计算机、互联网技术和空间通信技术共同触发第三次工业革命，推动人类步入“信息时代”。20世纪中叶，信息通信领域先后出现了具有划时代意义的三大产品：个人电脑、互联网和手机。这三项技术相互融合促进，共同掀起了规模空前的互联网革命。1973年互联网的概念第一次被提出，以服务器、大企业为节点的区域性互联网形式成为互联网发展的雏形，互联网商业时代开始酝酿；

20世纪80年代开始，原本仅用于政府及军事机构进行太空探索的电脑与互联网络逐渐向企业和家庭渗透，一批科技企业崭露头角；

1995年前后个人电脑成为高收入家庭工作与娱乐的必备产品，以中小型企业、家庭为单位节点的互联网形式正式进入千家万户；

2000年以后智能手机的全面普及大大带动了互联网的发展，使其日益向移动化、全民化和全球化升级，以中国互联网市场为例，台式电脑、笔记本电脑、手机、平板电脑、电视等设备接入方式的渗透率彼此先后起伏互补（见图5–4）。

纵观人类工业革命的历史，新型通信技术与新型能源系统的结合通常会打造出一种“泛在而廉价”的关键要素投入，从而引领重大生产范式的革新和社会经济的转型。这是因为新能源技术的出现推动人类文明向着更为复杂的方向发展，而更为复杂的文明需要以先进的新型通信技术为媒介对其进行处理和整合。 [6] 印刷业对蒸汽技术的引入使新闻媒体一跃成为当时最主要的信息传播工具，无线电报、电话等电信技术与电力基础设施的融合大大促进了社会文明的进步，互联网及移动互联网与可再生能源的结合孕育了第三次工业革命的基础设施。今天，第三次工业革命方兴未艾，第四次工业革命已加速向我们袭来，人类社会又一次处于信息通信技术与能源体系相融合的时代。数据将是21世纪的石油和电力，而与石油不同的是，数据永不枯竭、数据可被共享。据摩根士丹利预测，未来10年，大数据驱动的新一轮技术周期将使企业技术投资增加一倍，带动1.6万亿美元的投资，比之前三个科技爆发周期平均带动的7 400亿美元的水平高出一倍以上。数据将是最好的能源，连接将是最关键的要素，大数据体系将与新一代移动通信、下一代互联网、物联网等新型通信技术共同成为第四次工业革命的先导力量（见图5–5）。

随着移动互联、大数据、人工智能、云计算、物联网等现代技术的集体涌现，第四次工业变革将是以数字化、网络化、智能化为主要特征的大规模工业互联过程，并具备三大发展趋势。一是数字经济发展进入快车道。数字经济是以网络为载体，以数字化的知识与信息为生产要素，以智能制造为动能，以大数据在线模式为物联平台，以分享经济为方向的经济模式。从世界范围看，2017年全球数字经济规模为12.9万亿美元， [7] 到2025年这一数字将达到23万亿美元， [8] 比2017年增长近一倍；中国数字经济发展迅猛，年均增长率达20%，2008—2018年这10年间数字经济占GDP比重由15.2%翻一倍至34.8%， [9] 尤其是在产业数字化方面，由数字经济融合带动的经济规模增长近10倍，数字经济正在以超出人类预测的速度呈指数级扩张。二是万物互联正在迈向万物智联。数据是数字经济运行和发展的基本要素，也是这个时代最重要的能源，而数据的产生、传输、存储、处理都离不开物联网，伴随网络的泛在和信息存储成本趋近于零（20年前，存储1GB数据的年费高达1万多美元，如今平均仅需不到0.03美元 [10] ），人类社会、物理世界、信息世界已经实现三元融合，2018年全球联网类设备将达到178亿台，其中物联网连接数将达到70亿，较2017年增长了11亿。 [11] 面向未来，随着智能化步伐的加快，人类社会将加速从“连接爆发”的万物互联阶段走向“终端智能、网络智能、平台智能、应用智能、服务智能”的万物智联新时代。三是新技术加快万物智联发展进程。摩尔定律推动整个互联网和信息通信业的飞跃，过去10年，“ABCDEHI5G”（即人工智能、区块链、云计算、大数据、边缘计算、智慧家庭、物联网和5G）八大技术几乎同时实现群体性突破，这些技术的有机融合对物联网加速迈向万物智联时代至关重要，蕴藏着对经济社会发展起到放大、叠加、倍增作用的巨大能量。

每一次时代的变革都将重新定义世界竞争格局，以万物连接和信息科技为主的第四次工业革命将是一场全球性数据革命，其正在以指数级的速度辐射全行业的广度，从工业生产模式、商业模式、社会运行体系、人类生活方式、世界经济格局等多重角度深刻影响着人类社会，我们要紧紧抓住和用好这一轮科技革命与产业变革的机遇，牢牢把握新一轮的信息与数字化浪潮。

“5G+”是第四次工业革命的基石

“5G+”发展步伐不断加快。2019年是5G的商用元年，韩国、美国、瑞士、英国和中国的部分领先运营商已正式宣布提供5G商用服务，业界普遍认为5G在2020年将开启全球更大范围的大规模商用。据全球移动通信系统协会预测，在2020年全球将有170家运营商在54个国家和地区提供5G商用服务，全球将有7 000万的5G用户，到2025年全球将有409家运营商在117个国家和地区提供5G服务，全球5G用户数将接近14亿，这也意味着全球一半的国家和地区都会有至少一家通信运营商为当地民众提供5G商用服务。根据业界的预测，2025年全球将有650万个5G基站，5G网络将覆盖全球58%的人口。相比之下，全球移动通信系统协会的统计数据显示，3G网络用10年的时间获得50%的全球人口覆盖率，4G大概用了6年的时间，而5G的发展速度明显快于3G和4G，预计到2035年5G有望实现覆盖全球90%以上的人口，全球超过一半的连接都将由5G网络提供。

“5G+”是万物智联的先决条件。1G到4G解决的是人与人之间的互联，如果说3G时代建立了全球“人与人”的连接平台，4G时代又将平台拓展到“人与信息”的数据流动，那么5G就是建立“信息与信息”的泛在平台，破除“人与人”“人与物”“物与物”在空间和时间上的连接限制，打破“数据孤岛”，建立一个万物互联的世界。工信部的信息显示，在未来，20%左右的5G设施将用于人与人之间的通信问题，80%的5G设施用于物与物、人与物之间。5G之所以能够实现万物互联，一方面是因为5G本身就具有广连接的特性，其能够在1平方公里范围内支撑100万个连接。以北京市约1.6万平方公里的城市面积计算，当5G能够完成全市的深度覆盖时，5G在实际运行中就有能力支撑超过100亿个连接。另一方面是因为5G能与包括4G、卫星通信等网络协同发展，在5G覆盖不到或不足的地方，其他网络可以发挥自身的覆盖优势。当前领先国家和地区的4G网络覆盖率均已超过90%，比如据工信部统计，中国在2018年已经实现95%的4G网络覆盖率，这一覆盖率将在2020年前进一步提升到98%，而在森林、岛屿、海洋等地面网络难以覆盖的区域，卫星互联网可以提供有效的连接，5G与多网协同共同构建天地一体、全球覆盖、全球服务的连接网络。万物智联是在连接的基础上进一步实现计算的能力，而计算在收集大量数据的同时也将产生大量数据，“5G+”就是承载海量数据的最佳载体。英特尔公司预计到2020年，平均每位联网的用户每天将产生1.5GB的流量，自动驾驶汽车每天将产生4TB[12] 数据，一个云视频提供商每天产生的视屏数据量将达到750PB[13] ，全球的联网智能设备数量将突破500亿大关，因为人口数量的关系，中国的数据总量将达到800EB[14] 。如此巨大的数据洪流只有峰值下载速率可达20Gbps的5G网络才能承载。同时，部分高频数据关系着人民生产生活的安全问题，因此其对网络时延也有极高的要求，也只有5G网络才能满足此类需求。例如，江苏移动5G远程驾驶的试验数据显示，当一辆远程驾驶的车辆以每小时36公里的速度前进时，按4G网络0.1秒的时延计算，从信号发出到车辆做出刹车，车辆还要前进1米，而这1米很有可能导致车辆发生碰撞，而试验中的5G网络的时延约为0.005秒，同样的情况，从云端发出指令到车辆刹车，车辆只前进0.05米，这和人操控刹车没什么差别。

“5G+”是技术创新的催化剂。技术创新无外乎两种方式：一种是在现有技术的基础上寻求突破，产生的新技术可以取代现有技术；另一种是与其他现有技术融合在一起，采用融合方式来取得突破。一方面，技术本身发展到一定程度，很难再有突破性的进展；另一方面，依靠单一技术或从单一视角也很难解决日趋复杂的现实问题。因此，采用融合方式寻求技术突破日益成为主要趋势，最典型的例子就是20世纪70年代机械技术与电子技术的融合创新。当齿轮的转速和集成电路所能集成的电子元件都接近极限值的时候，两种技术有机地结合在一起诞生了机电一体化技术，并带来了数控机床、自动化机床等新产品，也将机械加工提升到一个全新的高度。进入数字经济时代，技术融合创新的趋势越发明显：一方面，数字技术与工业、农业、制造业等各行业技术相结合，带动智能工厂、智慧农业等产业的迅速成长；另一方面，技术以组合的方式相互补充和放大，如运用数字技术通过数据建模、数字孪生、3D打印等，加快新材料的开发与商用，同时新材料的性能可能优于硅半导体，进一步提升数据的计算与存储。“5G+”能发挥主导和催化作用，以交叉融合带动各领域技术突破。5G作为新一代通用目的技术，天然地具备与其他技术的强烈互补性。通过与AICDE的融合创新，5G网络不仅能够变得更加智能，AICDE技术的应用和发展还能得到有效促进，并且技术通过相加可以在各领域围绕生活、生产的各大场景孵化更多更高质量的新产品和新应用。以“5G+AI”为例，5G能促进人工智能应用发展，人工智能也能促进5G智能化升级。相比4G网络，5G主要是在用户的吞吐量、端到端时延与连接密度方面有非常大的增强。正是因为这种增强，5G网络能承载4G网络现在无法承载的许多智能业务，比如智能交通、智能家居、智能电网、智能农业、工业自动化等人工智能驱动的智能化业务都可以得到更好的发展。人工智能已经发展了60多年，我们的通信网络也不是现在才有的，但5G是运营商面临的最复杂的网络，很多5G网络的维护工作是传统的人工方式无法满足的，这就迫切需要引入人工智能手段来支撑5G网络的智能运维。最后是“5G+AI”打造的“双核”驱动，二者的交叉融合既能打破数据收集的限制，也能提高挖掘数据进而提炼成为有用信息或知识的能力，推动数据的智能开发利用，在智慧交通、工业互联网、智慧城市等方面发挥更大的作用，实现服务精准化、产品多样化和模式个性化，推动更多的数据驱动型创新向经济社会的方方面面拓展渗透，催生出更多的新技术、新业态、新模式。

“5G+”是经济发展的新动能。5G的广泛应用一方面将大幅提升企业生产效率，削减原有工作岗位，另一方面将创造大量设备制造、电信运营及互联网服务相关的就业机会。咨询公司IHS（埃士信）预计，2035年5G价值链本身将在全球直接创造2 200万个工作岗位，其中，鉴于人口基数和投入规模，中国新增的工作岗位将占全球工作岗位的43%。据中国信通院预测，2020年5G的正式商用将直接为中国创造54万个就业机会，2030年该数量将达到800万个；受产业关联和波及效应的影响，2030年5G将创造1 150万个间接就业机会，是直接就业机会数量的1.4倍，而5G设备制造和信息服务环节将是就业增长的主要拉动力。据IHS预测，制造业将占据5G总产出的28%，成为对5G响应振幅最大的垂直行业，到2035年，制造业将占据5G创造的全部经济活动中的最大份额，产出约3.4万亿美元，占5G总产出的28%；信息通信行业位居第二，产出超过1.4万亿美元。从应用场景来看，云VR/AR、车联网、无线家庭娱乐、联网无人机、无线医疗、智能制造将成为市场潜力最大且与5G高度相关的六大应用场景。“5G+”将对全球经济增长做出巨大贡献。未来20年，5G将在全球经济中全面普及，对全球经济增长产生深远而持久的影响。IHS预测，2020—2035年，5G将贡献0.2%的GDP增长，为年度GDP创造3万亿美元的价值增量，相当于一个印度的经济体。中国信通院预测，2030年5G直接创造的经济增加值约为3万亿元，对当年GDP增长的贡献率将达到5.8%，这些经济增加值主要来自电信运营商通信服务的收入、互联网企业信息服务的收入以及设备制造商网络与终端设备的收入。据中国信通院预测，2020—2030年，5G拉动GDP增长的关键动力依次更迭，初期的主动力是电信运营商5G网络投资和各类用户的终端购置支出；中期5G相关服务的GDP拉动效应将超越5G相关制造环节；到2030年，各类信息服务商提供信息服务产生的GDP将占当年5G对GDP总贡献的一半以上。

1. Timothy F. Bresnahan and Manuel Trajtenberg.General purpose technologies:engines ofgrowth,1992;

   Manuel Trajtenberg.AI as the next GPT: a political –economy perspective,2018.

2. Carlota Perez. Technological revolutions and techno-economic paradigms,2010;

   B.Jovanovicand P.L. Rousseau.General purpose technologies,2005.

3. 克里斯·弗里曼，弗朗西斯科·卢桑.光阴似箭：从工业革命到信息革命［M］.沈宏亮，译。北京：中国人民大学出版社，2007；克利斯·弗里曼，罗克·苏特。工业创新经济学［M］.华宏勋，等译。北京：北京大学出版社，2004；卡萝塔·佩蕾丝。技术革命与金融资本［M］.田方荫，等译。北京：中国人民大学出版社，2007.
4. 张维迎：我所经历的三次产业革命［EB/OL］.（2018-01-10）.http://finance.sina.com.cn/zl/china/2018-01-10/zl-ifyqkarr8201487.shtml.
5. 庄解忧.世界上第一次工业革命的经济社会影响［J］.厦门大学学报（哲学社会科学版），1985（4）.
6. 克劳斯·施瓦布.第四次产业革命：转型的力量［M］.北京：中信出版社，2016.
7. 中国网络空间研究院.世界互联网发展报告2018［C］.北京：电子工业出版社，2018.
8. 华为.全球联接指数2018［C/OL］.（2018-05-29）.https://www.huawei.com/minisite/gci/assets/files/gci_2018_whitepaper_cn.pdf?v=20180816.
9. 国家互联网信息办公室.数字中国建设发展报告（2018年）［R］.2019.
10. 克劳斯·施瓦布.第四次产业革命：转型的力量［M］..北京：中信出版社，2016.
11. 中国信息通信研究院.物联网白皮书（2018年）［C/OL］.（2018-12-17）.http://www.199it.com/archives/808073.html.
12. 1TB≈10¹² B。——编者注
13. 1PB≈10¹⁵ B。——编者注
14. 1EB≈10¹⁸ B。——编者注