智能奔流:日本第三次工业革命的足音

中国教育装备采购网2012-08-09 09:24围观1276次我要分享

  杰里米·里夫金认为,发生工业革命的标志是“能源使用的方式发生变化和可以管理这些能源系统的新信息手段的出现”。日本向第三次工业革命迈进,主要体现在高度信息技术和新能源管理的结合上,可再生能源用高度信息技术控制,使能源利用效率达到最大化……第三次工业革命的足音在日本这个世界经济和科技大国回响。

  【大力开发智能电网】

  里夫金认为,第三次工业革命四大支柱的主体之一,就是智能电网和插入式自动车(smart grids and plug-in vehicles)。日本大力发展智能电网就是为了夯实第三次工业革命的基础。

  太阳能发电受气候影响,阴雨天气发电量很小,对人们的日常生活造成很大不便,因此要保障电力供应蓄电池不可或缺。在发电充足的时候把电储存起来,发电不够的时候蓄电池放电,并用信息技术加以控制和调节,放电量根据实际需要,从而既保证电力供应,又节约用电。这就是所谓的智能电网。

  智能电网的主角是蓄电池,锂离子蓄电池是电极使用锂材料的充电电池,锂离子电池蓄电能力是铅酸电池的三至四倍,是混合动力车用镍氢蓄电池的两倍,开发智能电网锂离子蓄电池是最佳选择之一。然而,目前使用的锂离子电池蓄电量太小,多用于手机、笔记本电脑等携带装置。作为太阳能发电的蓄电池远远不够。

  家用蓄电池的容量大约需要五千瓦时,相当于手机锂离子电池的1700倍。大型锂离子蓄电池的研发正在紧锣密鼓地进行,三菱电机公司把直径1.8厘米,高6.5厘米的圆筒状锂离子电池连接在一起,同时蓄电,已经试验成功,推出了由312个锂离子电池构成的小型组合蓄电池,蓄电能力达1.6千瓦时,价格为20万日元。把开发出的小型组合蓄电池再进一步接起,可以变成更大的蓄电池。三菱电机公司位于兵库县的工厂计划把29万个笔记本电脑用锂离子电池连结在一起,蓄电容量达1500千瓦时,该工厂设置有功率为1000千瓦时的太阳能电池板,太阳能发电的电量可全部蓄存起来。

  2011年,川崎重工业公司把智能电网用镍氢蓄电池推向市场,和此前的大容量蓄电池相比体积和设置面积可缩小到1/3以下,到2013年该公司计划销售额达100亿日元。

  现在普通电网每家用电一月检查一次电表,样很难及时掌握每个家庭每日每时的用电情况。智能电网不同,要即时通过因特网反映每个家庭用电情况,及时调节供电量,因此智能电表是智能电网不可缺的重要配角之一。日本具有通信功能的智能电表也在加速开发。日本大崎电气工业公司在大阪投资20亿日元,设置生产下一代智能电网用智能电表,计划到2013年投产,每年生产智能电表100万个。三菱电机也转向生产智能电表,三年后智能电表占本公司电表总产量的30%至50%。

  智能电网需要把各种各样的设备连接在一起,因此要有统一规格,日本非常重视智能电网国际标准的开发。2009年8月,经济产业省成立了“关于下一代能源系统国际标准化研究会”,2010年1月该研究会提出题为《关于下一代能源系统国际标准化》的报告,在谈到智能电网标准化的意义时报告说,“标准化是制定划分竞争领域和协调领域分水岭的规则,在市场全球化的今天,对抢占制定规则先机者特别有利,控制了标准,就控制了市场,如果在标准化方面失败,即使有先进的技术在市场上也无人问津”。日本政府对日本参与智能电网国际标准的制定极为重视,并积极采取行动与美国联合。2009年11月,时任首相鸠山由纪夫与来访的奥巴马会晤,达成日美绿色能源技术合作协定,其中提到在智能电网领域,通过实验项目共享信息及经验,通过国际标准的开发深化合作等,并确立了在冲绳和夏威夷两国进行智能电网共同实验的项目。

  2010年3月,日本30家公司和独立行政法人新能源产业技术综合开发机构与美国的新墨西哥州政府,就2011年秋天在美国进行智能电网实证实验达成协议。新能源产业技术综合开发机构副理事长福水健文说,开展共同试验的目的,“就是为了在制定智能电网国际标准规格之际,确保日本的话语权”。目前,两国确立的共同实验项目正在按计划执行。但是最终日本能否达到与美国共同制定国际标准的目的,现在还很难说。据《读卖新闻》报道,美国的谷歌(微博)、通用电气(GE)、国际商业机器公司(IBM(微博))等大型企业陆续参与开发智能电网,日美共同制定国际标准需要数年,这些大公司不会守株待兔,美国正在推进事实上的行业标准化战略,日本的技术能否抗衡这些企业将成为焦点。2010年1月28日,经济产业省公布了迈向智能电网国际标准化的路线图,经济产业省认为,蓄电池控制系统、送电、配电控制装置等技术日本在世界占据优势。

  日本计划在2030年全部普及智能电网。同时官民一体全力推动在海外建设智能电网,环境能源领域是日本政府今年7月31日推出的日本再生战略的重点。《日本再生战略》提出量化目标,到2020年在环保能源、医疗卫生、观光旅游领域将创出总计超过100万亿日元的新市场,创造480万个以上的就业岗位。其中智能电网是重要的一环。蓄电池领域日本企业的全球市场占有率力争达到50%的份额,约获得10万亿日元的市场。新建住宅的节能达标率力争从现在的40%左右提高到100%。

  【插电式电动汽车受欢迎】

  仅靠电动马达驱动、不排出任何有害气体的电动汽车,作为新一代环保车在日本闪亮登场。2010年12月,日产汽车公司继三菱汽车公司推出小型电动汽车iMIEV之后,把其研发的电动汽车“LEAF”隆重推向市场。

  电动汽车“LEAF”可乘坐五人,一次充电可行走200公里,相当于普通汽车的1/3,最低价格为3764250日元(100日元约合8.05元人民币),去掉政府补助部分,用户只花2984250日元,和普通中型轿车价格差不多。用家用电源即可充电,避开用电高峰,深夜充电电费便宜,车主外出,可用手机操作充电。

  日产汽车公司发展电动汽车有技术优势,对电动汽车关键部件电池和马达的研究从没有间断过,可以制作竞争力很强的关键零件。丰田汽车公司着力开发混合动力车,目前在混合动力车方面捷足先登。2012年丰田汽车公司把电动汽车作为近距离用车推向市场之外,作为一般乘用车还推出了插电式电混合动力车(PHV)。本田汽车公司不甘落后,在2012年也推出电动汽车和插电式混合动力车。

  另外,人们对电动汽车似乎还有更高的期待。电动汽车和充电混合动力车的电池可储存一般家庭一天至三天的用电量,因此,也可以反过来供家庭用电。将来智能电网进入寻常百姓家之后,风电、太阳能发电等可再生能源即可以为电动汽车和充电混合动力车充电,电动汽车和充电混合动力车充电之后,也可为家庭提供电源。另外,汽车还是行走的电源。能源的使用方法,家庭的生活方式将因此发生很大的变化。

  大地震后一两个月的时间,灾区因汽油不足,一般汽车使用受到限制,电动汽车在救灾活动中满负荷运转,让人刮目相看。另外,人们认识到电动汽车和混合动力车搭载的蓄电池的强悍功能。一名灾民写给丰田公司总裁丰田章男的信中说,由于买了丰田制造的混合动力车ESTIMA,可以用汽车搭载的蓄电池为手机充电,还能烧水,为此非常感谢制造此款汽车的丰田公司。小型面包车ESTIMA是一种混合动力车,车上搭载有蓄电池,汽车行走时摩擦生电,蓄电池把电储存起来,除了供汽车行驶外,车上有两个100伏交流电源插口,可以用作车载电源,能为笔记本电脑和手机充电。在地震导致供电中断时,ESTIMA车载电源发挥了重要作用。

  电动汽车能否普及,关键是有没有足够的充电站。日产汽车公司约在全国设置200座充电站,三菱汽车公司约在全国700家店铺设置充电器,两家公司已经达成协议,电动汽车可共享设在全国各地的900座充电设备。到2020年,政府计划设置5000处充电设施。但目前购买电动汽车仍多有不便,一是高速路旁充电设备少,二是一次充电行走距离短,可以跑200公里,在堵车和用空调的情况下,只能行走100公里。三是充电时间较长,一次充电需要30分钟,可补充80%的电量。相信随着时间的推移和科研的进步,这些问题都会得到解决。

  据民间调查机构富士经济公司的预测,到2016年,电动汽车的世界市场规模将达到37万辆,到2020年将达到175万辆。可以预料,在今后很长一段时间内,新一代环保车将成为世界汽车厂商角逐的主战场。

  日本目前遇到的问题是电动汽车充电器成为国际标准受到阻碍。在电动汽车充电器国际标准方面,美欧联手对抗日本,日本很难把自己的标准推行到美欧国家,但日本人并不灰心,努力的方向是与美欧联合共同制定国际化标准,如果不行,日本电动汽车充电器被排挤在国际标准之外,日本的电动汽车也可以利用美欧的充电器充电,或者让日本的充电器在适合日本电动汽车充电的同时,也可为美欧电动汽车充电。总体来看,日本汽车在环保节能方面有优势,电动汽车的发展速度也快于欧美。

  【智能电视和机器人

  2012年4月21日出版的英国《经济学人》杂志专题论述了当今全球范围内工业领域正在经历的第三次工业革命(the third industrial revolution),专题作者麦基里认为,第三次工业革命是“数字化革命:一系列新技术的发明和运用,让数字化革命正在我们身边发生——软件更加智能,机器人更加手巧,网络服务更加便捷”。日本电视与网络融合使网络服务更加便捷,灵巧的智能机器人正在走入日本普通家庭。

  据《日本经济新闻》7月15日报道,日本最大的电话公司之一KDDI和CATV公司联手,在目前使用的电视上安装专用终端,观众可以观看电视节目,也可以上网,通过大画面观看智能手机可下载的电影、玩网络游戏等,不必要购买10万日元左右的电视与电脑融合的专用电视机

  拥有智能手机iPhone的美国苹国公司正在计划打入美国智能电视市场,预计智能电视市场会急剧扩大。KDDI为了抢占先机,与在全国拥有740万用户的CATV公司携手,在智能电视普及方面迈出第一步。与电视连接的机顶盒专用终端和松下公司共同开发,使用这种机顶盒除了可以接收地面波数字播放、卫星电视之外,还可以接受网络服务。机顶盒专用终端搭载美国谷哥公司的操作系统Android,可欣赏KDDI子公司手机运营商au的智能手机签约用户欣赏到的所有内容,如每月花590日元,智能电视可看电影、玩游戏、下载音乐等。机顶盒专用终端还具有路由器的功能,在另外的房间可用智能手机和触屏终端欣赏电视播放的内容。操作也并不复杂,有专用的遥控器,据说和普通的电视遥控器区别不大。

  今年秋天KDDI将首先通过日本第二大闭路电视公司JCN开始智能电视服务,另一家闭路电视公司JCOM预计也会参与。

  电视与电脑融合的专用智能电视,索尼、松下、韩国的LG刚推向市场不久,在日本国内约有30万台,由于日本电视去年7月转为地面波数字播放,很多家庭此前置换了新的电视机,专用智能电视销售不旺,KDDI用普通的电视机搭载机顶盒专用终端解决电视上网问题,对推动智能电视的普及将发挥巨大的作用。

  大约在九年前,NHK会长海老泽胜二时曾告诉记者说,将来的发展方向是电视和电脑的融合,电视也可以上网,电视节目就挂在网上,观众可随时挑选自己喜欢的节目,不像现在这样,播放时间不到,观众需耐心等待。当时听着感觉很新鲜,现在看来他的预测是准确的,电视与电脑正在融为一体,电视节目挂在网上,观众可随时打开欣赏自己喜欢的节目这一天也并不遥远。但智能电视的功能之多(如日本正在试验可看护老人的智能电视),这一点是海老泽胜二没有想到的。

  日本是机器人制造大国,除了产业机器人应用广泛之外,日本开发的智能机器人本事越来越大,比如用来支援老人生活的机器人。

  NEC公司开发出一种名叫PAPERO的机器人,高38厘米,重五公斤,内置可以会话的软件程序,可向老人打招呼,明白老人说话的内容,可以辨认人的面孔,目光跟着老人移动。今年夏天,PAPERO被接到一座老人公寓,与五名老人一起生活。

  老年痴呆症患者会反复说相同的话,正说的话题还会突然忘却,一般护理人员与老人谈话时难免有些不耐烦,即使耐着性子交谈,由于谈话经常中断,很难长时间继续。机器人的忍耐性优势就显示优势,老人把一句话重复多遍也不会心烦意乱,突然转换话题也无所谓。管理老年公寓的护士清水阳介说,独居老人没有说话的对象,仅靠少数工作人员忙不过来,机器人作为交流的对象非常合适。

  对独居老人来说,会话十分重要,长期离群索居,不与人交谈,甚至会丧失语言功能。目前,在日本,与社会隔绝的痴呆症患者和需要特殊护理的老人有三万多人,与机器人对话,不仅能改善症状,而且可以帮助需要护理的老人预防痴呆症。会话机器人适应社会的需要应运而生,NEC公司现在正以每月五万日元的价格向老年福利设施等出租PAPERO。

  富士通研究所研究人员渡边一郎说,如果机器人搭载通信功能,宠物机器人还可用于对老人的远程监护,独居老人生病时,机器人可以与家人和医院联系等。

  除了对话交流机器人外,日本开发的护理机器人有很多,有着装型机器人,有支持日常生活的机器人等。

  据《日本经济新闻》7月30日报道,为了使机器人更多地走入家庭,日本政府决定扩大购买护理机器人用医保补贴的范围,对老人走路、吃饭有帮助,可提高老人自理能力的机器人、方便护士护理的器械等都可以成为利用医疗保补贴的对象,补贴费用达90%。

  2012年度,政府已把可帮助卧床不起的人排便的机器人列入利用医疗保补贴的对象,利公费医疗保险购买的器械每三年变更一次,2015年将扩大范围。今年日本经济产业省和厚生劳动省选定利用医疗保险补贴的机器人种类,原则上对步行、康复、吃饭、读书等有帮助的机器人,有看护和交流作用的机器人均在扩大范围之列。与此同时,从2013年度起日本政府计划对开发护理机器人给予补助。

  现在护理机器人租赁太贵,仅有一部分老年护理设施应用,利用医保补贴购买,护理机器人将会走入平常百姓家。需求大量增加,批量生产可大幅降低成本。HAL,是穿在身上可扩张、增幅、补充身体功能的机器人,如果租赁第一次付费为50万日元,此后每月为15万日元。据制造HAL公司有关人士说,如果批量生产的活,每月租赁费可下降到10万日元以下。

  统计资料显示,65岁以上的老人在日本已超过总人口的23%,日本已听到超老龄社会的足音,厚生劳动省的调查表明,在老人家庭中,有20%的老人独居,其中很多人患早老性痴呆症,到2015年估计早老性痴呆症患者将达到250万人,援助老人和痴呆症患者生活的护理人员明显不足,机器人在这方面可以大有用武之地。

  据经济产业省预测,到2015年护理机器人的市场规模为167亿日元,到2035年为4000亿日元,包括可以成为老人朋友的机器人在内,2025年,可创造出2.6万亿日元的市场,到2035年,市场将增加到五万亿日元。

  政府选定护理机器人进行补贴,主要是因为护理人员严重不足,到2025年预计护理人员需要2500万人,目前,由于护理工作工资低已经出现人手短缺的现象,将来不可避免会引入更多的机器人。

  总而言之,从日本的情况来看,第三次工业革命来势迅猛,它乘着信息时代的东风,把过去不相干的事物联系在一起,真正做到物尽其用;它从根本上调整人类与自然的关系,人类不再是一味地征服自然,而是要保护自然,荡涤一切自然公害,遏制人类无限地向地球索取的贪欲,追求可持续发展,把地球家园变得更加美好;它改变着人们的工作和生活方式,使人们的工作更高效,生活变得更舒适。人类已经尝到第三次工业革命部分果实的甜头,相信会再接再厉,进一步推动第三次工业革命的发展。

来源:经济参考报责任编辑:荔枝

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