物联网的技术展望?
物联网技术从概念走向应用
截至2012年2月,新区物联网企业达208家,物联网技术正在从概念走向应用。其中部分软件和IC企业逐渐转向与物联网与云计算相关的业务方向。在产业规模上,物联网企业真正成为新区科技产业重要支柱和主要经济增长极,2011年无锡新区物联网产业规模加速扩张。无锡市物联网营业收入475亿元,新区物联网营业收入达245亿元,占全市比重的51.6 %。在示范工程上,国家部委立项项目9项,同时企业走出去,足迹遍布天津、上海、成都等地,实施物联网行业应用示范工程20余项,形成示范工程带动行业应用的发展态势。
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计算机的发展及技术展望
1.自然人机界面与和谐的人机环境
今后计算机应能听、能看、能说,而且应能"善解人意",即理解和适应人的情绪或心情。未来计算机的发展是以人为中心,必须使计算机易用好用,使人以语言、文字、图像、手势、表情等自然方式与计算机打交道。外国大公司如IBM、微软等在中国国内建立的研究院大多以人机接口为主要研究任务。我们必须在技术竞争中,特别是在汉语语音、汉字识别等方面取得主动权。这里,在软件方面要重点解决:汉语识别与自然语言理解,虚拟现实技术,文字识别,手势识别,表情识别等。力争在5-10年内使汉语识别成为较流行的人机交互方式,手势识别、表情识别等新技术开始应用。
2.信息内容的智能处理
如何用智能化的手段处理网上的海量信息(包括文字、图像、语音等)已成为一个十分紧迫的问题。将信息转变为知识、将信息基础设施发展为知识基础设施是21世纪的重要科研方向。这里,在软件方面要重点解决:数据发掘、文本挖掘、知识发现、Internet网上海量信息的智能化检索和网上软件机器人等。
3.网络信息安全技术
信息网络上的攻防技术水平将反映一个国家的国力。在日常生活中,网上电子商务等也必须以信息安全技术为基础。网上各种有重要价值信息的版权保护本质上也是一种信息安全问题。信息安全涉及信息加密,信息的安全传输、防病毒、防黑客攻击、用户认证、用户权限分配等诸多方面,我们必须有高人一等的安全技术的储备,才能对付网上的各种"妖魔"。这里,在软件及相关技术方面要解决:网络信息安全体系,密码学与信息加密,信息内容版权保护,信息战攻防技术,用户认证等。
4.4C技术融合的电子产品核心技术
信息技术逐步进入后PC时代。各式各样的信息家电、网络接入终端以及集成计算与通信功能的产品层出不穷。易用性、善解人意已逐渐变成信息界关心的焦点。在这种形势下,一个具有重大创新的知识产权将带动一个新产业。此方面的重点是自然的人机界面与和谐的人机环境,特别是中文和汉语信息处理,面向信息内容的智能化处理技术,包括文字与语音的识别、翻译、查询、分类、摘要等。这一方面的技术突破将极大地推动信息服务业和计算机产业。未来10年内4C技术融合的产品将形成数千亿美元的新产业。这里,在软件及相关技术方面要解决:数字化家用信息产品的创新技术,适合国人使用的移动计算产品核心算法、技术,信息内容的智能处理等。
5.高端计算与内容服务
通过高速宽带IP连接高端计算机和其他资源形成高端计算环境,这是一项重要的信息化基础设施。目前,国外对我国仍然实行对高端计算机的禁运。研制高端计算机、建立国家信息网络必须攻克一系列关键技术。这里,在软件及相关技术方面要解决:基于Linux的集群和网格操作系统与运行环境软件研制,可扩展性技术(特别是化解通信热点的技术),低成本高效率的分布共享存储技术,海量存储系统及其单一文件系统,大规模并行的高可用技术,应用网格系统研制,包括生物、遥感等科学计算与金融风险分析、监控及海量信息服务,建立科学数据库中心,分布实时计算与计算机协同工作(CSCW)研究,数据安全和安全认证,海量数据、多种数据源的分布存储、统一视图和集成优化管理,基于网格结点计算能力的大型可视化技术和应用,跨网格结点应用开发技术等。
信息技术的未来展望
随着现代信息技术的发展,信息产业分支也形成多元化发展趋势,总的来说,信息技术在未来将有以下几个发展方向:、
一、微电子与光电子向着高效能方向发展
预计本世纪应用电子自旋、核自旋、光子技术和生物芯片的功能强大的计算机将要问世,可以模拟人的大脑,用于传感认识和思维加工。预计在未来十多年内可以产生存贮量达到每立方毫米100万G,而功耗仅仅为超大规模集成电路千万分之一的生物芯片。
二、现代通信技术向着网络化,数字化,宽带化方向发展
这种发展趋势也催生了信息技术的成长,一方面,市场对IT人才的需求量有了大幅提升,另一方面,衍生于信息技术的行各行各业也竞相发展。
三、信息技术将会促使遥感技术的蓬勃发展
感测与识别技术 它的作用是扩展人获取信息的感觉器官功能。它包括信息识别、信息提取、信息检测等技术。随着信息技术的迅速发展,通信技术和传感技术将紧密集合,这将是信息技术的作用面和影响面更为宽广。
总结:从以上各个方面综合来看,信息技术有一些共同的发展趋势:
(1)高速大容量。速度和容量是紧密联系的,随着要传递和处理的信息量越来越大,高速大容量是必然趋势。因此从器件到系统,从处理、存储到传递,从传输到交换无不向高速大容量的要求发展。
(2)综合集成。社会对信息的多方面需求,要求信息业提供更丰富的产品和服务。因此采集、处理、存储与传递的结合,信息生产与信息使用的结合,各种媒体的结合,各种业务的综合都体现了综合集成的要求。
(3)网络化。通信本身就是网络,其广度和深度在不断发展,计算机也越来越网络化。各个使用终端或使用者都被组织到统一的网络中,国际电联的口号“一个世界,一个网络”。虽然绝对了一些,但其方向是正确的。
而在这种共同趋势下信息技术所面的主要问题就是信息技术人才的缺乏,技术人员的培养速度远远比不上人们对信息技术应用需求的增长速度。
总之,人类已全面进入信息时代。信息产业无疑将成为未来全球经济中最宏大、最具活力的产业。信息将成为知识经济社会中最重要的资源和竞争要素。市场对信息技术人才的需求将成为大势。
10年后电动汽车技术展望
电动汽车作为一款新能源车,再如今资源短缺的社会能够代替传统汽车,日后肯定的发展肯定会越来越好
区块链技术发展现状与展望
区块链技术发展现状与展望
区块链技术起源于2008年由化名为 “中本聪” (Satoshi Nakamoto)的学者在密码学邮件组发表的奠基性论文《比特币:一种点对点电子现金系统》。近两年来,区块链技术的研究与应用呈现出爆发式增长态势,被认为是继大型机、个人电脑、互联网、移动/社交网络之后计算范式的第五次颠覆式创新,是人类信用进化史上继血亲信用、贵金属信用、央行纸币信用之后的第四个里程碑。区块链技术是下一代云计算的雏形,有望像互联网一样彻底重塑人类社会活动形态,并实现从目前的信息互联网向价值互联网的转变。区块链的技术特点
区块链具有去中心化、时序数据、集体维护、可编程和安全可信等特点。 去中心化:区块链数据的验证、记账、存储、维护和传输等过程均是基于分布式系统结构,采用纯数学方法而不是中心机构来建立分布式节点间的信任关系,从而形成去中心化的可信任的分布式系统; 时序数据:区块链采用带有时间戳的链式区块结构存储数据,从而为数据增加了时间维度,具有极强的可验证性和可追溯性; 集体维护:区块链系统采用特定的经济激励机制来保证分布式系统中所有节点均可参与数据区块的验证过程(如比特币的“挖矿”过程),并通过共识算法来选择特定的节点将新区块添加到区块链; 可编程:区块链技术可提供灵活的脚本代码系统,支持用户创建高级的智能合约、货币或其它去中心化应用; 安全可信:区块链技术采用非对称密码学原理对数据进行加密,同时借助分布式系统各节点的工作量证明等共识算法形成的强大算力来抵御外部攻击、保证区块链数据不可篡改和不可伪造,因而具有较高的安全性。区块链与比特币 比特币是迄今为止最为成功的区块链应用场景,区块链技术为比特币系统解决了数字加密货币领域长期以来所必需面对的双重支付问题和拜占庭将军问题。与传统中心机构(如中央银行)的信用背书机制不同的是,比特币区块链形成的是软件定义的信用,这标志着中心化的国家信用向去中心化的算法信用的根本性变革。近年来,比特币凭借其先发优势,目前已经形成体系完备的涵盖发行、流通和金融衍生市场的生态圈与产业链,这也是其长期占据绝大多数数字加密货币市场份额的主要原因。区块链的发展脉络与趋势
区块链技术是具有普适性的底层技术框架,可以为金融、经济、科技甚至政治等各领域带来深刻变革。按照目前区块链技术的发展脉络,区块链技术将会经历以可编程数字加密货币体系为主要特征的区块链1.0模式,以可编程金融系统为主要特征的区块链2.0模式和以可编程社会为主要特征的区块链3.0模式。然而,上述模式实际上是平行而非演进式发展的,区块链1.0模式的数字加密货币体系仍然远未成熟,距离其全球货币一体化的愿景实际上更远、更困难。目前,区块链领域已经呈现出明显的技术和产业创新驱动的发展态势,相关学术研究严重滞后、亟待跟进。区块链的基础模型与关键技术
一般说来,区块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。其中,数据层封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等技术;网络层则包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等;共识层主要封装网络节点的各类共识算法;激励层将经济因素集成到区块链技术体系中来,主要包括经济激励的发行机制和分配机制等;合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约,是区块链可编程特性的基础;应用层则封装了区块链的各种应用场景和案例。该模型中,基于时间戳的链式区块结构、分布式节点的共识机制、基于共识算力的经济激励和灵活可编程的智能合约是区块链技术最具代表性的创新点。区块链技术的应用场景
区块链技术不仅可以成功应用于数字加密货币领域,同时在经济、金融和社会系统中也存在广泛的应用场景。根据区块链技术应用的现状,本文将区块链目前的主要应用笼统地归纳为数字货币、数据存储、数据鉴证、金融交易、资产管理和选举投票共六个场景:数字货币:以比特币为代表,本质上是由分布式网络系统生成的数字货币,其发行过程不依赖特定的中心化机构。数据存储:区块链的高冗余存储、去中心化、高安全性和隐私保护等特点使其特别适合存储和保护重要隐私数据,以避免因中心化机构遭受攻击或权限管理不当而造成的大规模数据丢失或泄露。数据鉴证:区块链数据带有时间戳、由共识节点共同验证和记录、不可篡改和伪造,这些特点使得区块链可广泛应用于各类数据公证和审计场景。例如,区块链可以永久地安全存储由政府机构核发的各类许可证、登记表、执照、证明、认证和记录等。金融交易:区块链技术与金融市场应用有非常高的契合度。区块链可以在去中心化系统中自发地产生信用,能够建立无中心机构信用背书的金融市场,从而在很大程度上实现了“金融脱媒”;同时利用区块链自动化智能合约和可编程的特点,能够极大地降低成本和提高效率。资产管理:区块链能够实现有形和无形资产的确权、授权和实时监控。无形资产管理方面已经广泛应用于知识产权保护、域名管理、积分管理等领域;有形资产管理方面则可结合物联网技术形成“数字智能资产”,实现基于区块链的分布式授权与控制。选举投票:区块链可以低成本高效地实现政治选举、企业股东投票等应用,同时基于投票可广泛应用于博彩、预测市场和社会制造等领域。区块链技术的现存问题
安全性威胁是区块链迄今为止所面临的最重要的问题。其中,基于PoW共识过程的区块链主要面临的是51%攻击问题,即节点通过掌握全网超过51%的算力就有能力成功篡改和伪造区块链数据。其他问题包括新兴计算技术破解非对称加密机制的潜在威胁和隐私保护问题等。 区块链效率也是制约其应用的重要因素。区块链要求系统内每个节点保存一份数据备份,这对于日益增长的海量数据存储来说是极为困难的。虽然轻量级节点可部分解决此问题,但适用于更大规模的工业级解决方案仍有待研发。比特币区块链目前每秒仅能处理7笔交易,且交易确认时间一般为10分钟,这极大地限制了区块链在大多数金融系统高频交易场景中的应用。 PoW共识过程高度依赖区块链网络节点贡献的算力,这些算力主要用于解决SHA256哈希和随机数搜索,除此之外并不产生任何实际社会价值,因而一般意义上认为这些算力资源是被“浪费”掉了,同时被浪费掉的还有大量的电力资源。如何能有效汇集分布式节点的网络算力来解决实际问题,是区块链技术需要解决的重要问题。 区块链网络作为去中心化的分布式系统,其各节点在交互过程中不可避免地会存在相互竞争与合作的博弈关系,例如比特币矿池的区块截留攻击博弈等。区块链共识过程本质上是众包过程,如何设计激励相容的共识机制,使得去中心化系统中的自利节点能够自发地实施区块数据的验证和记账工作,并提高系统内非理性行为的成本以抑制安全性攻击和威胁,是区块链有待解决的重要科学问题。智能合约与区块链技术
智能合约是一组情景-应对型的程序化规则和逻辑,是部署在区块链上的去中心化、可信共享的程序代码。通常情况下,智能合约经各方签署后,以程序代码的形式附着在区块链数据(例如一笔比特币交易)上,经P2P网络传播和节点验证后记入区块链的特定区块中。智能合约封装了预定义的若干状态及转换规则、触发合约执行的情景(如到达特定时间或发生特定事件等)、特定情景下的应对行动等。区块链可实时监控智能合约的状态,并通过核查外部数据源、确认满足特定触发条件后激活并执行合约。 智能合约对于区块链技术来说具有重要的意义。一方面,智能合约是区块链的激活器,为静态的底层区块链数据赋予了灵活可编程的机制和算法,并为构建区块链2.0和3.0时代的可编程金融系统与社会系统奠定了基础;另一方面,智能合约的自动化和可编程特性使其可封装分布式区块链系统中各节点的复杂行为,成为区块链构成的虚拟世界中的软件代理机器人,这有助于促进区块链技术在各类分布式人工智能系统中的应用,使得基于区块链技术构建各类去中心化应用(Decentralized application, Dapp)、去中心化自治组织(Decentralized Autonomous Organization, DAO)、去中心化自治公司(Decentralized Autonomous Corporation, DAC)甚至去中心化自治社会(Decentralized Autonomous Society, DAS)成为可能。 区块链和智能合约技术的主要发展趋势是由自动化向智能化方向演化。现存的各类智能合约及其应用的本质逻辑大多仍是根据预定义场景的“ IF-THEN”类型的条件响应规则,能够满足目前自动化交易和数据处理的需求。未来的智能合约应具备根据未知场景的“ WHAT-IF”推演、计算实验和一定程度上的自主决策功能,从而实现由目前“自动化”合约向真正的“智能”合约的飞跃。区块链驱动的平行社会
近年来,基于CPSS(Cyber-Physical-SocialSystems)的平行社会已现端倪,其核心和本质特征是虚实互动与平行演化。区块链是实现CPSS平行社会的基础架构之一,其主要贡献是为分布式社会系统和分布式人工智能研究提供了一套行之有效的去中心化的数据结构、交互机制和计算模式,并为实现平行社会奠定了坚实的数据基础和信用基础。 就数据基础而言,管理学家爱德华戴明曾说过:除了上帝,所有人必须以数据说话。然而在中心化社会系统中,数据通常掌握在政府和大型企业等“少数人”手中,为少数人“说话”,其公正性、权威性甚至安全性可能都无法保证。区块链数据则通过高度冗余的分布式节点存储,掌握在“所有人”手中,能够做到真正的“数据民主”。就信用基础而言,中心化社会系统因其高度工程复杂性和社会复杂性而不可避免地会存在“默顿系统”的特性,即不确定性、多样性和复杂性,社会系统中的中心机构和规则制定者可能会因个体利益而出现失信行为;区块链技术有助于实现软件定义的社会系统,其基本理念就是剔除中心化机构、将不可预测的行为以智能合约的程序化代码形式提前部署和固化在区块链数据中,事后不可伪造和篡改并自动化执行,从而在一定程度上能够将“默顿”社会系统转化为可全面观察、可主动控制、可精确预测的“牛顿”社会系统。 ACP(人工社会Artificial Societies、计算实验Computational Experiments和平行执行ParallelExecution)方法是迄今为止平行社会管理领域唯一成体系化的、完整的研究框架,是复杂性科学在新时代平行社会环境下的逻辑延展和创新。 ACP方法可以自然地与区块链技术相结合,实现区块链驱动的平行社会管理。首先,区块链的P2P 组网、分布式共识协作和基于贡献的经济激励等机制本身就是分布式社会系统的自然建模,其中每个节点都将作为分布式系统中的一个自主和自治的智能体(agent)。随着区块链生态体系的完善,区块链各共识节点和日益复杂与自治的智能合约将通过参与各种形式的Dapp,形成特定组织形式的DAC和DAO,最终形成DAS,即ACP中的人工社会。其次,智能合约的可编程特性使得区块链可进行各种“ WHAT-IF” 类型的虚拟实验设计、场景推演和结果评估,通过这种计算实验过程获得并自动或半自动地执行最优决策。最后,区块链与物联网等相结合形成的智能资产使得联通现实物理世界和虚拟网络空间成为可能,并可通过真实和人工社会系统的虚实互动和平行调谐实现社会管理和决策的协同优化。不难预见,未来现实物理世界的实体资产都登记为链上智能资产的时候,就是区块链驱动的平行社会到来之时。
网络技术展望有哪些趋势?
光网络的发展依赖市场的驱动,也必须靠技术的发展来支撑。回顾近年来光网络技术的发展,我们从提高容量、进一步智能化、电信级以太网的光传输和光纤到户等四个方面对2008年光网络技术的发展趋势进行分析和展望。
非常规油气勘探开发技术展望
从北美地区非常规油气资源勘探开发历史,不难发现,勘探开发技术的显著进步,是非常规油气资源得以开发利用的关键;政策的扶持和比较高的油气价格,对非常规油气资源大规模发展也非常重要。与常规油气资源相比,非常规油气资源具有勘探开发难度大、生产成本高、环境影响大等特点。因此,若不能突破关键生产技术,非常规油气资源将很难形成工业化生产。
近年来,随着水平井钻完井技术、直井多层与水平井多段大型压裂技术、微地震监测技术的不断突破和完善,以致密砂岩气、页岩气等为代表,北美地区非常规油气资源勘探开发取得了重大进展,逐渐成为重要的油气勘探开发领域。北美地区非常规油气资源的成功开发利用,已引起全球有关国家和石油公司的高度关注,纷纷投入大量资金加强基础研究与技术攻关试验,这不仅会给全球非常规油气带来新的发展契机,也必将推动勘探开发技术的进步。
展望未来非常规油气勘探开发技术的发展方向,关键是要不断发展水平井钻完井技术、三维空间的体积压裂与微裂缝监测技术,核心是提高单井产量和资源采出程度。
一、煤层气与页岩气勘探开发技术
作为非常规天然气资源的典型代表,页岩气和煤层气赋存方式和开发技术工艺具有较大相似性。经过近20年的努力,北美地区已形成一整套较为成熟的开发技术,如微地震、水平钻井、同步多级压裂技术、新式水处理技术等。以这些技术作为基础,将对未来新的技术工艺发展带来重大的影响。
生产需求决定了技术发展,煤层气、页岩气的发展离不开储层预测和改造以及钻井、完井和生产作业技术的突破和创新。其中水平井钻井和完井技术是世界煤层气与页岩气开发的关键技术。水平井技术、大规模水力压裂和微地震裂缝成像技术,极大地推动了Barnett、Woodford和Fayetteville页岩气的开采。裸眼洞穴完井技术在煤层气开发,特别是高渗透率、超高压的煤层气开发中获得了很好的应用效果。叠前地震反演和蚂蚁算法追踪技术是有效识别裂缝、寻找有效储层的关键技术。
随着社会的发展,环境保护将成为油气勘探中的重要议题。未来煤层气和页岩气的开发将采用多种技术优化组合。先进的钻井技术、完井技术和有效储层改造技术相结合将成为未来发展的方向。这不仅可以提高储层的产能,而且对于降低成本、保护环境起到重要作用。另外,二氧化碳注入提高煤层气、页岩气采收率技术也将成为未来重点发展的技术之一。
二、致密砂岩油气勘探开发技术
致密砂岩油气为源储异体,主要表现为源储紧邻,油、气、水关系复杂。深盆气、盆地中心气、连续型油气藏等均属于致密砂岩油气范畴。低-特低孔渗储层是致密油气藏最本质的特征,也是开发过程中需重点解决的问题。
致密油气的勘探开发,已初步形成了一套较为成熟的勘探开发技术。如高精度三维地震砂体识别技术、叠前地震流体检测技术、长井段水平井与大规模多级压裂相结合的储层改造技术以及改善开发效果的酸化压裂技术。致密砂岩油气未来研究的重点和难点,在于储层预测、烃类检测和改造技术、经济可采储量评估方法、提高单井产能、延长开采期限技术工艺等。
三、重稠油、油砂及油页岩勘探开发技术
重稠油、油砂和油页岩资源的共性是原油密度和黏度大,流动性差,开发过程中的核心问题是如何减小原油黏度,增强流动性,提高采收率。目前全世界大多数重油采用冷采技术进行开发,但冷采的采收率较低,仅为5%~10%。需要进行热采以进一步提高采收率。
未来技术发展将从水驱到蒸汽驱,再到蒸汽/稀释剂联合驱,反映出从冷采到热采,从单一热采到综合热采转变的趋势。同时,环境因素也是开发技术必须考虑的问题(Victor et al.,2008)。
有的石油公司利用蒸汽辅助重力驱技术、蒸汽吞吐增产热采技术,对加拿大阿尔伯达盆地重油及油砂进行了开发。通过综合运用水平井、多分支井以及流体流动能力监控技术,蒸汽热采的功效大大提高,采收率可达35%~45%,约合25%~30%的总产油层采收率。
井下燃烧技术也是提高油藏温度的重要方法。Petrobank公司的重油综合开采技术基于水平井技术,采用从端部到跟部(toe-to-heel)注空气(THAI)的开采方法。该方法不仅可提高火烧油层的效率,而且能耗明显低于注蒸汽法。另外,聚合物驱、热采-化学驱等提高采收率技术,也有望成为未来研究的重点。
四、天然气水合物勘探开发技术
天然气水合物因受资源不落实、开采技术不成熟、环境后效难以预测(一般CH4的温室效应是CO2的25倍左右)等诸多因素影响,目前尚未进行商业性的开发。但天然气水合物十分诱人的开发前景,吸引了众多国家和公司投入大量资金进行资源勘查与开采技术研发(George et al.,2008)。考虑到其特殊的物理化学性质,天然气水合物的未来技术发展须考虑以下几个问题:
(1)研发有效克服天然气水合物的钻孔应力和压力效应技术:在钻探过程中,钻井泥浆的温度(30~40℃)超出天然水合物的温度稳定性范围,将导致钻遇的水合物释放气体,在钻孔中产生压力泡沫。如果水合物数量大,会引起井喷。水合物转变为气体,会使钻孔邻近的沉积物失去黏结性,导致钻孔出现倒塌,形成卡钻。因此,在水合物开发过程中,必须首先明确能反映钻孔应力和压力效应的有效参数,同时弄清不同钻井方式对水合物的影响,进而有效避免钻孔应力和压力效应。
(2)建立天然气水合物及其下伏气体的技术生产标准:天然气水合物及其下伏气体的技术生产标准,取决于水合物的地质条件、丰度和总量,以及下伏气体的类型、总量及分布。如何确定这一标准是亟待解决的问题,它关系到钻井与开发方式的选择。
(3)要优先研发天然气水合物开发过程中的环境效应解决技术:低温高压的形成条件,决定了天然气水合物对温压条件十分敏感。如果海水温度改变,或者由于冷水、温水流入,或者厚冰层的移动,都会影响水合物的稳定状态,直到无法继续维持并转变为气体。因此,在一年之内,随着温度的变化而形成的天然气水合物,表明沉积物上存在某种定期进行的应力变化,沉积物的持续变化,最终一定会导致非平坦沉积体中的沉积物稳定性的长期变化。评估这种环境效应的影响、周期以及速度等对于天然气水合物的开发至关重要。
综上所述,随着勘探开发技术的进步,一部分非常规油气将成为常规油气,转化为经济性资源。因此,针对不同类型非常规资源,进行理论技术创新是油气工业发展永恒的主题。