5月20日,是世界計量日,今年是米制公約發布150周年。按照西方敘事,1875年5月20日,17個西方國家代表在巴黎簽署《米制公約》,國際計量局由此成立。這個公約在法國外交部鐘廳簽署,也是1865年建立的國際電報聯盟《國際電報公約》的簽署地點。為啥是清政府在 1840年第一次鴉片戰爭倒下之后才建立這些國際公約,這涉及有爭議的世界史,單純作為科技史的一部分,我們需要明白,現代世界是建立在150年前的全球化度量衡基礎上的。
1975年5月20日,在《米制公約》簽署100周年的時候,國際計量大會批準使用協調世界時(UTC)。也就是說,全球統一時間基準,距離今天也不過50年,在1975年之前,我們說今天是幾月幾號幾點幾分幾秒是沒有科學意義的,因為那只是某個地方某塊表的時間,大家并沒有共識。UTC協調世界時,也只是個紙面時間,并不是個物理時間。大家圍繞紙面時間達成共識,但最終應用,仍然需要個物理時間。某一顆北斗衛星上的原子鐘上的時間就是物理時間,這個時間要與其他幾十顆北斗衛星的時間匯總到地面,要和地面這個時間進行比對,衛星時間要向地面看齊,至于地面再向哪里看齊,這個由各種時間規則決定,這里不再贅述。
對于汽車行業而言,目前的工廠大量使用智能制造設備和技術,這些設備間的時間同步必須達到毫秒級,才能保證機械手、AGV機器人、數控機床等設備,按照程序自動化執行指令,保障生產安全,對于一個車間里的設備,只需要保證相對時間符合要求即可。但如果這些智能制造的控制范圍不局限于一個車間,而是幾百上千公里的異地,如何保證服務器的時間與車間設備的時間一致,就需要解決絕對時間同步精度的問題。同樣道理,對于一輛車內內部,有TSN時間敏感網絡,就可以保障車輛GPU與底盤懸架控制器、執行機構的相對時間精度問題,但如果是輔助駕駛需要調用車外其他車輛、道路基礎設施的時空數據,這些帶有時間屬性的數據,就需要與車輛的絕對時間保持一致,否則車輛無法做出合理判斷。
同樣道理,對于停車、充電而言,都和時間的可信度密切相關。雖然一般人不會和停車場較真,停車15分鐘,究竟是以停車場設備時間為準,還是以車輛或者車主手機的時間為準,但從公平交易的角度看,總需要有個公平的時間計量基準。這個問題,50年前,才具備解決的技術基礎。過了50年,我們至今也沒有真正應用到生活生產中,幾乎所有人都認為,停個車,用得著那么算計嗎?這僅僅是因為你是人類,等機器人去機器人職守的停車場停車時,它們會不會算計一下呢?
汽車行業的糊涂賬,我們暫時放在一邊。接下來,我們需要搞低空經濟。試問,一架無人機,它“告訴”地面指揮系統,它在幾點幾分幾秒幾毫秒,位于某個位置,地面指揮系統需要問一問它說的是北京時間還是華盛頓時間嗎?如果不問,地面指揮系統就默認對方的時間基準和自己一樣,然后做出決策,發生意外,誰應該負責呢?類似的道理,氣象雷達、5G-A系統、民航空域管理系統、低空紅綠燈交管系統等等“若干張網”,都有自己的時鐘服務器,時間精度并不統一,也不可能都統一。這種情況下,無人機、飛行汽車需要接受它們的指揮調度,不同類型、不同品牌的航空器,顯然時間基準不統一,這些機器之間溝通的時候,應該以誰的時間為準呢?
有人會說,大家都用北斗授時不就可以了嗎。說起來簡單,各位,你們真以為裝個北斗芯片就能用北斗時間了嗎?北斗導航定位芯片幾塊錢一片,授時芯片可不是幾塊錢一片。而且即使用了北斗授時,你怎么知道北斗授時的結果就一定準確呢?畢竟,你的終端只是接受某一個或者某幾個衛星的授時結果,北斗衛星本身也需要地面校準。如果你不需要高精度、高可靠性,其實根本不需要北斗授時,NTP網絡授時就可以滿足需要。問題是,凡是智能制造、智能汽車、低空經濟這些場景,都需要高精度、高可靠性、高可信度,這種情況下,單純依靠北斗授時是不夠的。
今天,《米制公約》已經發布150年,我們的產業經濟,走到了機器-機器通信決策的時代。在人-人、人-機器通信決策時代,我們并不依賴度量衡的高精度、高可靠性、高可信度,但未來50年,我們必將解決度量衡的數字化問題。作為數字化時代的度量衡,時間是第一個可以量子化溯源的國際單位,先在汽車、低空經濟領域解決時間的量子化溯源測量問題,別把時間統一的科學問題一股腦扔給北斗衛星這個廣播系統,這是我們敢坐機器人控制的汽車、航空器的關鍵。
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