
美國電網面對設備老舊 負荷攀升 極端天氣等停電危機
??剛剛過去的7月,似乎是美國電網的“至暗時刻”。7月13日和21日,紐約市民兩度遭遇大停電,密歇根州和威斯康星州的市民也陷入了停電危機。這幾次停電的原因被認為是設備老舊、負荷攀升、極端天氣等。美國電網面對前所未有的壓力和焦慮。
實際上,這種焦慮在這幾次停電前已經開始發酵了。IEEE spectrum 網站有一篇報道稱,不久前,美國參議院通過了一條法案,要將美國電網的關鍵設備從網絡化的數字控制中隔離出來,從自動化控制重返人工控制。
讓人疑惑的是,為什么美國要通過立法措施來返回“古代”?
這里我要多說幾句這項法案的背景。這項法案其實源自一名叫邁克爾·桑納特的美國人。這個人曾經是美國電力公司的首席安全官,2007年他在愛達荷國家實驗室組織了極光發電機試驗(Aurora Generator Test),證明了通過遠程信號可以摧毀工業機器,破壞電網安全。這一試驗引發了美國電力工業對電網網絡安全的關注。2015年,他和同伴發出呼吁,要將電網的關鍵設備與日益復雜的控制網絡隔離開。巧合的是,在他們發出呼吁的兩個月后,烏克蘭就發生了令人震驚的大停電事件,而這次停電正是由于網絡入侵導致。部分美國網絡安全工程師開始不信任復雜的電網控制系統,認為它導致電網安全存在漏洞無法避免。
看起來復雜好像成了安全的原罪。我不是網絡安全的專家,無法對該項措施進行技術分析。所以,我今天不談安全,就談一談復雜性。
我們的世界總是越來越趨向復雜。現在,我們制造一顆芯片大約涉及50多個行業、近5000道工序,一架波音747有600多萬個零件,操作系統Windows7的代碼量達到了5000萬行……這些在以前都是無法想象的。而且它們不只是簡簡單單地堆放在那里。它們之間是相互作用,相互影響的,這導致產生的相互關系就是天文數字級別的。那些漏洞和bug總躲在細微處,讓人與機器識別風險變得非常困難。
那么,我們應該怎樣面對新技術所帶來的復雜性以及后面的潛在風險呢?
在回答這個問題之前,我先介紹一個前不久我在得到APP上聽到的觀點:現代社會需要用生物學而非物理學的思維去面對復雜性。什么是物理學思維,什么又是生物學思維?所謂物理學思維,就是認為一切是可理解的,可預測的。你看無數的物理學家都致力于尋找一種統一的理論,來解釋所有的相互作用。而生物學的思維,并不強調絕對的理解,而是強調保留選擇的多樣性,引入冗余,通過適者生存,來適應環境,修正錯誤。
可以說在應對風險上,物理學思維是精確地規避風險,生物學思維則是通過冗余來規避風險。舉個大家都明白的例子,大自然中,昆蟲、魚都是通過大量產卵,提高后代存活率,這就是典型的通過引入冗余規避物種滅絕的風險。
這與我們提到的美國電網有什么關系呢?IEEE spectrum的報道稱此次美國參議院立法的原因之一,就是部分工程師將烏克蘭大停電能夠較為迅速地在6個小時內恢復供電歸因為烏克蘭電網數字化程度低,只需要通過人員手動恢復電網即可。這聽著有點匪夷所思,有點心酸和無奈,但老技術、低技術在面對新風險時似乎依然有其存在的價值。
如果說,美國這項法案最后僅僅是通過低技術(人工控制)作為自動化控制的備用,而非簡單粗暴地將電網隔離。這種方法就是生物學的思維,給系統增加了冗余。這也是一種保證安全的選擇。但如果該項法案對電網數字化發展造成影響,那我認為結果是得不償失的。
我們常說,要直面新技術發展所帶來的復雜性,常規操作就是:在發展中解決新技術的風險,更新迭代,以更強、更準的方式去修正bug。這實際上是一種物理學思維,取決于我們對系統的理解深度。那當我們對系統的理解還不夠,搞不清楚的時候怎么辦呢?這次美國電網“返祖”的不尋常舉動,給了我們思考問題的另一種方式。
回到最初的問題:我們這一代人應該怎樣面對新技術所帶來的復雜性?我給出這個問題的答案就是要具備“物理學+生物學”的雙料思維。
首先一點的就是,我們的社會,包括我們的能源網毫無疑問是會越來越復雜,這是不可逆的。我們必須要適應,也要接受。
物理學的思維促使我們去研究,去學習,建立一套理解世界的邏輯體系。這種思維是技術進步的動力。但有可能的情況是:去理解一個復雜世界,甚至是我們自己創造的人造系統,需要更長的時間周期,甚至可能永遠都無法有“通透”的理解,只是無限接近最終的真相。
那么,這時候,生物學的思維至關重要,引入冗余,保留選擇的多樣性。在相當長的時間內,保持新舊幾代技術同時存在,有時候確實有其必要性。
比如目前吧,5G是通信界的風口,但一些場景用不上它,便宜的2G可能是更好的選擇,所以現在2G、3G、4G、5G是并存的狀態。再比如說,我們日常生活中好像很少再用磁帶,甚至連普通的U盤也用得少了,只要有個云盤賬號就可以大體量地存儲我們想要的東西。但實際上,世界上大部分數據仍然保留在磁帶上,特別是基礎科學、重要檔案等等。原因嘛,成本低、節能、錯誤率低、不易修改。
所以,生物學的思維是兜底,是難解甚至無解時的保命線,有時也是一種效益最大化的選擇。
這種思維落在電網,實際上也是回答了一個常見的問題:為什么無人機等技術已經相對成熟了,還是需要人力巡線?為什么無人值守已經常見了,關鍵特高壓變電站還是要有人值守?
最后,總結一下今天的19聽潮。
美國電網“返祖”這件事情的啟示就是,我們在面對復雜場景時需要保證自己具有一定的“冗余度”,或者說是“彈性”,特別是在新技術快速發展但還未立穩腳跟時。自己的上限能夠得上新技術發展的步伐,自己的下限能為不確定因素兜底,這是我們每個人、每個組織所要修煉一生的技能。