自1991年问世后,万维网在数年间连接了一个充斥着成千上万个零散独立数字文档的互联网。超文本标记语言(HTML)堪称一次大胆的飞跃,它结合了旧的超文本理念与互联网的全球覆盖能力。蒂姆·伯纳斯-李创造的新语言为信息互联提供了一种通用语。
如今,在社交媒体革命之后,互联网正进入一个新阶段。空间网络有望连接充满了设备、手机、可穿戴设备、机器人、无人机乃至AI智能体的物理世界。2025年5月,IEEE标准协会通过了一套定义空间网络的标准(IEEE 2874-2025)。
空间网络本质上由3个协同系统构成:一层是超空间建模语言(HSML)层,它以一种通用语言描述场所、事物、事件与活动;一层是超空间事务协议(HSTP)层,它会验证每项事务,确保系统中每个智能体和对象的身份与其声称的身份匹配,并且有权限执行所请求的操作;还有一层是全域图谱(UDG)层,负责持续维护有关万物及其关系的动态更新图谱。
这3层系统协同运作时,用户的汽车、住宅、城市交通系统以及紧急响应机构就能相互理解并实现自动协调。它们使用同一套语言体系,遵循同一套信任规则,并参照同一个实时动态全景图。
不过,这幅“实时全景图”存在一定的局限性。不同于以文档为核心的万维网,空间网络追踪的是物理现实的共享权威模型。该模型是动态变化的,并且会响应现实世界的变化,如极端天气事件、能源价格波动、库存状态更新、法规政策修订等。由于所有智能体和对象参照的都是同一个持续更新的现实世界数字表示,因此它们能在发生变化时做出响应。温控系统和电池系统不仅能相互理解,还能在条件变化时协商新策略;无人机不仅能在起飞时识别禁飞区,还可在飞行过程中持续监测这些区域的变化,随时根据限制调整航线;生鲜采购商查询的不再是前一天的采收数据,而是实时成熟度与库存状态。空间网络之所以具备自适应能力,是因为万物都在读写同一个世界动态图谱。
通过机器可读且可验证的凭证、权利、权限及政策,空间网络将信任和责任机制嵌入到了其基础架构中。借助去中心化标识与密码学签名技术,每个实体都不需要中央授权即可验证其他实体的身份和权限。每项事务都可以追溯和验证,这意味着救护车能够安全地向交通系统申请绿灯通行,智慧城市可协调跨区域能源调配,供应链体系能够以完全透明的方式追踪农产品从果园到买家的整个流程。安全与隐私并非后期附加的考量,而是直接构建在协议层本身。
稍后我们将探讨空间网络的实际运作细节,例如各类文件的存储位置,以及每个实体如何与网络中的其他元素同步更新。但首先,让我们聚焦设备与AI智能体如何通过HSML、HSTP和UDG标准使用空间网络,以几种具体方式更无缝地与人类、物体及物理空间互动。
我们所在的AI公司Verses位于加拿大英属哥伦比亚省新西敏市。我们近期与伦敦大学学院的研究人员合作开发了EcoNet,它是一个实验性智能家居系统,其中有两个AI智能体(一个控制恒温器,另一个管理壁挂式储能电池系统)协同工作,可在维持舒适环境的同时节约资金并减少碳排放。
这两个AI智能体每十分钟会评估多种互相冲突的策略,进而平衡舒适度、费用与碳足迹。EcoNet系统运用HSML描述了一组有冲突的目标:一个目标是将客厅温度维持在22℃至25℃之间;另一个目标是避免住宅储能电池在用电高峰期放电。
空间网络的共享数字网络协议UDG帮助智能设备实现了实时协同。然后,它通过HSTP标准建立的安全通信机制促成了遵循系统规则和命令的决策。该系统成功将能源费用和碳排放降低了15%至20%。2025年3月,Verses公司在伦敦艾伦·图灵研究所举办的AI UK展览中现场演示了EcoNet系统。
在大规模维度,类似EcoNet的架构或许能让整个社区像智能有机体一样运作,优化集体能源使用效率,并加速向更强韧、可再生的电网转型。
救护车疾驰救援时,周围车辆需在听到警笛声后做出反应,以便救护车驾驶员快速通行。但自动驾驶汽车可能无法判断救护车从哪个方向驶来,也不知道如何恰当地避让,因为它们缺乏共享信息。
空间网络可以通过HSML弥补这一缺陷。共享的HSML文档能描述特定社区或十字路口内物体的状态和关系。该HSML文档中记录的属性可能包括设定交通灯的颜色、位置及行为模式。
依靠这种共享背景,救护车可发出空间网络查询指令,例如“搜索我行驶路线200米范围内的所有自动驾驶车辆及交通基础设施”。借助HSTP协议,它可以请求绿灯、让其他车辆改道,以及通过互联设备向行人发送警示。
目前,针对无人机的飞行高度限制、时间窗口和禁飞区等规定难以统一执行。虽然无人机制造商会提供固件和地理围栏数据库更新,但还没有通用标准来确保所有无人机访问同一套经过验证的实时数据。许多无人机仍在使用过时的限制区域信息,并不了解紧急或临时禁飞规定,除非其使用者主动干预,对固件和操作参数进行必要的更新和更改。
空间网络可为无人机提供负责任的导航所需的必要情境信息。监管机构可通过HSML定义诸如“日落后不得在超过120米的高空及医院周围500米内飞行”的约束条件。这些约束条件将被发布至UDG,使相关空域内的无人机实时遵循这些限制。
起飞前,无人机可以向空间网络查询:“我的配送航线需遵守哪些限制规定?”借助HSTP协议,无人机既能确认空域使用授权、共享预定航线,还能在飞行条件或法规变化时中途即时调整航路。
同一套空间网络基础设施也可用于紧急救援。发生自然灾害后,可以临时授权无人机进入限制区域执行搜救任务或运送物资,且所有操作均在安全、可追溯的框架内进行。
协调空中的自主系统并不容易。在月球上,实施这类任务则更为艰难。位于加州帕萨迪纳的美国国家航空航天局喷气推进实验室经常需要与多个机构、高校及承包商协作,而各方使用的仿真系统和专属平台各不相同。要测试多个组织及月球车未来如何在月球上协同作业,必须建立共享语言和统一的月球车型号与环境。空间网络将使之成为可能。
在一次演示中,喷气推进实验室与加州州立大学北岭分校的月球车团队各自使用HSML语言操作其数字孪生仿真环境,成功协调完成了一场涉及月球车的模拟月球救援任务。当一辆虚拟月球车在环形山受困时,它可以借助HSML技术实时传送几何结构数据、传感器观测信息及活动数据。这些虚拟月球车还共享了来自不同物理建模引擎的内部模型,包括位置、速度、加速度和质量等参数。换句话说,这个月球车仿真实验展示了HSML驱动的数字孪生技术如何在极端环境(甚至是虚拟的月球)中协助实现自主协同作业。
全球约1/3的食物在端上餐桌前就已经腐坏变质,这推高了碳排放、降低了利润,并加剧了全球饥饿问题。
不过,有了空间网络标准,情况会有所不同,例如,桃园可利用HSML描述每箱桃子的成熟度、温度与保质期等数据。这些信息将发布至本地UDG,零售商可在此UDG中查询跨区域实时库存。通过空间网络,采购商可向本地网络发出查询:“500公里范围内,有哪些符合我的新鲜度标准且可以采收的桃子?”
HSTP协议能简化此类查询的事务协商、物流配送及政策验证流程。如果采购方拒收某批货物,种植者可在水果腐坏前将其转售给其他买家,例如果汁商或附近的商店。
空间网络供应链有望摆脱僵化的物流和不确定性,变得更具适应性、智能化,能同步响应外部需求和内部状态。最终这将降低损耗、提升利润、加速支付并让食品更新鲜。
空间网络标准目前仍处于早期阶段。HTML于1991年发布,但首款浏览器直到1993年才问世,而层叠样式表等后续网络标准更是到1996年才出现。2025年正式获批的空间网络也同样在分阶段推进。我们正在奠定的基础最终将为空间网络铺平道路,这个网络连接的重点将不再是网页和数据文件,而是人、场所与万物。
标准唯有隐入背景才算真正成功。阅读电子邮件时,没有人会想起TCP/IP标准,尽管每封邮件的收发都依赖这些标准。与之类似,普通用户也不需要理解HSML、HSTP或UDG等标准的工作原理。与之前的协议和标准一样,空间网络的所有构成要素都将在幕后默默完成复杂的通信和计算任务。那么,HSML、HSTP和UDG数据资产最终将存储于何处?是集中存放在某个云端服务器,还是分散存储于各类设备和物联网节点?
遗憾的是,这些关键问题还没有统一的答案。另一方面,万维网在诞生之初也并不完整,其早期阶段往往需要反复测试验证新标准和技术,毕竟此前从未推出过真正广泛、即时、全球规模的网络系统。
对空间网络而言,物联网设备等简单的智能体可将HSML文件和其他空间网络资源存储在设备本地。在智慧城市或工业系统等更复杂的场景中,云端服务器或共享存储系统则能以远程云服务的形式提供HSTP、HSML及UDG部署。
无论空间网络采用何种实施方式(完全远程或完全本地),网络安全都将是重中之重。
由于空间网络需要协调海量实体和智能体进行实时决策,一个受感染的设备或恶意智能体就可能引发整个系统的连锁故障。为防范此类风险,空间网络标准将身份标识、权限设置和密码学验证直接编码至每个实体和每项事务中,因此每个智能体(根据其权限)不需要依赖脆弱的中央授权即可相互认证。
正因如此,HSML、HSTP与UDG标准通过去中心化标识符嵌入了身份验证、访问控制和政策执行机制。此外,HSTP标准可确保每项事务均经过密码学验证,确认由授权智能体发起,并将其记录在永久防篡改的历史记录中,所有记录事后均无法更改。
最终,空间网络部署还需建立可扩展至管理数十亿实体和智能体的注册系统。无疑,这是未来空间网络实施方案中需要长期攻克的课题。而实际上,在当今空间网络的雏形阶段,我们就已通过基于标准的安全接口对这些复杂问题进行了有效封装。
定义万维网的标准连接了信息,而空间网络将开启物理世界和在其中运行的无数设备与AI智能体的互联时代。随着新空间网络标准的推出,以及在家庭、街道、天空乃至(虚拟)月球等场景中的试验运行,日益互联的空间网络未来将不再停留在理论层面。如今,标准化的空间网络正如当年的HTML一样,真实且可实现。
作者:Gabriel René、Capm Petersen