就算不用担心恐怖分子从网络上的威胁,再发生一次2003年那样大停电的可能性也在增加。这是多重因素造成的,比如大规模远距离输电的需求不断增加,输电系统常年投资不足,突然间发生的大规模用电需求增加,以及因为经济原因电力公司必须经历重组。还有一个原因,就是20世纪50~70年代开始使用的变压器快要达到使用年限了,这些变压器的老化也很有可能导致大规模的停电。此外,气候变化导致极端天气出现的频率提高,还有数以百万计的美国人开始利用电网对自己的混合动力汽车充电。问题越来越显而易见:如果我们想要确保电网能够满足21世纪日益增加的用电需求,确保电网运行稳定、安全、正常,就必须对电网进行彻底改造。但是用什么方式呢?
解决问题的人是一位伊朗移民,马苏德·阿明,世人公认的智能电网之父。阿明现在50多岁,是一位严肃而令人尊敬的工程学教授,任教于明尼苏达大学。“9·11”恐怖袭击事件之后,华盛顿的官员担心会发生各种各样的恐怖袭击,委托总部在帕洛阿尔托的电力研究院进行一项针对重要基建和电网正常运营安全性的研究,由阿明领衔负责。在帕洛阿尔托,阿明和他的同事们在各个不同领域都获得了突破性进展,从非线性动力系统到人工智能,从博弈论到网络理论,他们发展出一系列关键概念,为建设未来能够自我监控、自我协调、自我修复的电网打下了坚实的基础。
阿明和他的同事们找出了三项未来电网的关键原则,这些原则现在已经广为人知。第一项原则是电网要能够实时监控,第一时间做出反应。经济学家安德鲁·霍尔丹曾经提出,要为全球经济网络的实施状况搜集第一手的数据。电网也应该是这样,不论是在核心还是在系统的边缘,它的各个层级应当安装无数细小的传感器。第二项原则是预判。现在的SCADA系统在评估碎片化的信息时,中间有30秒的延迟,这就像是开车只看后视镜。用阿明的话说,一个更好的监控和预判系统能够拥有一种“自我感知”的能力(当然这是半开玩笑的说法)。他认为,更先进的控制台就应该像一个国际象棋大师一样,在发生各种一连串事件之前就已经通过模型预判出接下来的用电情况。第三项原则是分离,或者叫去耦合。一旦系统出现问题的征兆,整个系统会将自己分割成若干个不相连的组成部分,就像一个个孤岛。每一个组成部分都有可能完全崩溃,但是却能够避免2003年大停电那样的系统性崩溃。
今天,随着这些原则得到落实,可以说美国电网正在经历一场革命。很多厂商发现,其中的商机甚至远远大于互联网革命。于是,小到电灯开关,大到电网整体解决方案提供商,整个产业应运而生,大大小小各个层级的机构都参与到这场产业革命中来,希望把各种点子变成能够商业化的产品。根据网络设备提供商思科公司进行的一项分析,这场产业革命所建立的技术平台将是美国国内互联网规模的100~1 000倍,平台中节点和传感器的数量超过万亿个,将它们相互连接起来至少需要上百万个次级软件系统。
所有的节点和传感器就相当于让整张电网拥有了“本体感受”。虽然不像阿明所说的,这个系统会有自己的感觉,但“本体感受”指的是系统自己的感官,或者对自己在大的空间里位置的认识。读者们不妨玩一个小实验:闭上眼睛,将双手举过头顶。在保证左手手指不动的前提下,用右手中指点自己的鼻子。之后眼睛继续闭着,再用右手中指点左手大拇指。