在工业领域，WebAssembly已经获得学术界和一些大型企业的强烈兴趣，在过去的2年中已经涌现一些相关前沿性研究报告与开源项目。

    在2022年由美国卡耐基梅隆大学举办的一场名为“WebAssembly Research Day”的学术会议中，西门子研究人员作了一个主题为“An end-to-end toolchain for evaluating WebAssembly runtimes for CPS-IoT Use cases”的报告。西门子团队介绍了当前工业界最新的编程语言WebAssembly技术在以下方面对他们的巨大意义：

·网络物理控制（ Cyber Physical Control）：传统上，电气控制工程师、计算机软件工程师和通信工程师三组人马分开工作，相对独立。工业化与信息化的两化深度融合在工业控制系统内集成计算、通信和存储等功能，使用WebAssembly技术支持计算和控制在网络中自由分布流动，是网络物理控制的极佳的支撑技术，也是电气控制、软件、通信工程师们共同的工具。

·广泛的设备支持（Range of supported devices）：WebAssembly的轻量化设计可以支持其在500K内存以内的嵌入式设备上轻松工作，也能很好利用512M内存的网关和16G内存的工业PC，同时还可以在云端服务器上运行。WebAssembly程序的跨平台特性，让计算负载可以按需灵活部署。

·兼容巨大存量的软件（Legacy Software Support）：像西门子这样的大型公司会具有基于C/C++的海量存量软件，这些软件源码都可以被重新编译到WebAssembly，部署到各种现代的硬件平台上。工业化与信息化的两化深度融合就是要把用在IT的先进技术应用到OT领域。WebAssembly正是这一有力的工具，将在IT领域开发出的应用，如人工智能、机器学习、计算机视觉、数据处理、数据存储、数据流处理、以及复杂模型的控制系统等无缝移植到工业领域里。

·高性能和一致性（Performance and consistency）：西门子对业界主要的开源WebAssembly引擎进行了科学全面的测试，确认WebAssembly技术在程序运行与计算性能上的优势，其中由英特尔、小米、蚂蚁、亚马逊等公司主导开发WebAssembly Micro Runtime（WAMR）表现了令人满意的性能。

      WebAssembly最初由谷歌、火狐、微软等浏览器厂商推动，用于为用户提供更高执行性能的Web浏览器程序。国际标准组织W3C于2017年推出WebAssembly第一版规范草稿，时至今日WebAssembly的发展已经取得令人瞩目的成就，在我们每一个人的电脑、手机、机顶盒中都有WebAssembly技术在背后支持。同时WebAssembly也超越了浏览器的领域，在云计算、可信计算、网格计算、边缘计算、IoT以及区块链等众多领域取得的非凡的发展。

作为 W3C WebAssembly Community Group中的一项开放标准，WebAssembly 是为下列目标而诞生的：

1.快速、高效、可移植——通过利用常见的硬件能力，同一份WebAssembly字节码程序在不同平台上能够以接近本地的速度运行。

2.可读、可调试——WebAssembly 是一门低阶语言，但是它确实有一种人类可读的文本格式（其标准的最终版本即将颁布），这样可以通过手工来写代码，看代码以及调试代码。

3.安全——WebAssembly 被限制运行在一个安全的沙箱执行环境中。像其他网络代码一样，它遵循浏览器的同源策略和授权策略。

4.支持作为多种编程语言的编译目标。目前支持较成熟的语言有C、C++、Rust、TinyGo、AssemblyScript，业界也在努力让更多语言如Kotlin, TypeScript、Java可以编译到WebAssembly。中国大湾区数字经济研究院的基础软件中心也在以WebAssembly为编译目标设计全新的编程语言。

     字节码联盟（BytecodeAlliance）是推动WebAssembly技术发展的一个最活跃业界合作非盈利组织，合作成员包含英特尔、西门子、微软、Fastly、Mozilla，谷歌、亚马逊等企业。字节码联盟提供开源的 WebAssembly引擎（Runtime）实现，WebAssembly系统编程接口（WebAssembly System Interface-WASI)，WebAssembly模块接口工具（WIT），组件模型等工具和组件生态的开源项目。字节码联盟的开源地址是https://github.com/bytecodealliance/，它提供两个主要的WebAssembly引擎开源项目wasmtime和WAMR。

     简而言之对于工业等众多领域而言，WebAssembly 的巨大意义在于它提供了一条途径，以使得以各种语言编写的代码都可以以接近原生的速度在WebAssembly引擎上运行。由此WebAssembly被全美计算机协会编程语言特别兴趣组评为2021年度“Programming Languages Software Award”。

     卡耐基梅隆研究人员汇报了与德国博世公司合作的主题为“Giving the Cloud an Edge with WASM”的研究项目，介绍了目前工业制造中的一些痛点(如下图)：

·每一个工艺阶段都包含若干FPGA/PLC执行固定内部循环控制

·高层的控制在车间/工厂层级运行，运行在许多不同的操作系统上

·设计工作一般在一个非生产现场的办公或实验室环境中进行

·补丁和升级经常都需要手工、现场执行，既低效又容易出错

云计算发展今天已经证明大规模计算调度的技术成熟性，工厂实际上也包含海量的、规格各异的计算单元，WebAssembly 可以帮助在工厂内部实现计算资源的统一调度。下图中所示，WebAssembly (WA)用于运行各种的工业应用，可以按照时延、资源等需要在嵌入式设备、工业PC和车间/工厂服务器之间灵活部署与调度。

      由此他们开发的银线平台（Silverline Platform），可以将大部分的工业应用程序编译成WebAssembly，使用WebAssembly Micro Runtime（WAMR）开源项目作为运行引擎，提供一个统一的管理调度平台。这个系统帮助充分利用已有的硬件计算资源，实现更先进的业务柔性和管理性。

      Digital Twin Assembly (dtasm)是由西门子开发的一个支持数字孪生、模块式组装的开源项目，也使用了WebAssembly模块作为仿真程序的目标格式。每个仿真单元在过程的每一个时间单元格中使用其输入数据执行计算，将结果输出到其输出变量中，作为其当前时间格的输出。该项目定义仿真模块的输入和输出接口定义和二进制接口标准，这样可以由很多个基于WebAssembly程序模块的仿真单元可以灵活组装起来，形成链式调用，构建一个复杂的数字孪生系统。

      在中国尽管还没有许多在工业企业中被应用的公开报告，已经有不少企业在物联网相关领域使用WebAssembly。小米的工程师在2021 Wasm Open Day活动中报告了“WASM & WAMR在AIOT中的实践”，介绍了小米Vela物联网操作系统中对WebAssembly的支持与应用。阿里巴巴工程师在题为“Waft：基于WebAssembly的AIoT应用框架实践”的汇报 中介绍了基于WebAssembly设计的物联网应用开发框架，提供更加平滑的用户体验。

      在开发者工具领域，浏览器内的WebAssembly技术已经让一些传统的桌面工具迁移到浏览器上，例如Autodesk公司已经将传统的AUTOCAD软件迁移值浏览器。国内企业三维家自研基于WebAssembly的图形引擎，并且在基于云的建模内核之上，融入大数据、AI人工智能等前沿技术，打造出面向制造业、高AI化、一体化的工业软件。

     在不久的将来，我们可以期望WebAssembly在广泛的工业领域成为一个关键性的支撑技术。其中最具有想象的三个主要的领域：

·自动化与机器人控制应用：传统PLC等编程语言的能力已不足以满足现代以数控机床、视觉控制、自动巡航、工业机器人等为代表的复杂控制场景需要， WebAssembly可以让更多的编程语言进入控制应用开发，引入更多的语言生态资源。

·人工智能的应用：基于WASI-NN（神经元网络）系统接口，WebAssembly程序将可以在工业场景的各种不同计算单元中使用人工智能的算法

·云边端的统一的集中管理调度平台（Centralized Management Platform）：使用统一的编程调试软件（Engineering System）及管理调度平台，易于部署、实施、管理、监控和维护。

现在正是工业领域企业开始使用WebAssembly构建解决方案的合适时机。下面提供了一些可用于了解、使用WebAssembly的参考链接：

·https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/WebAssembly：由Mozilla开发者网络提供的WebAssembly基础介绍

·https://github.com/WebAssembly/proposals：WebAssembly规范提案状态

·https://github.com/WebAssembly/WASI: WebAssembly system interface规范提案

·https://github.com/bytecodealliance/wasm-micro-runtime：WebAssembly Micro Runtime开源项目

魏东，于1991年毕业于清华大学电机工程系，获工程学士学位；并分别与2001年和2004年于美国新泽西理工学院（New Jersey Institute of Technology）获得电气工程的硕士和博士学位。在美国博士毕业后，魏东博士长期从事工业自动化领域的理论及应用研究，取得了一系列在国际上有影响的独创性成果。他是cyber-resilient ICS模型的创立者之一，其研究成果的原创性得到学术界和工业界的认可。魏东于2004年五月至2019年五月在西门子（美国）研究院任科学家，从事工业自动化技术的研究与开发，主要的研究课题包括工业4.0、可编程逻辑控制器（PLC）、运动控制、工业网络通信及安全。魏东博士于2020年入选宁波市镇海区“雄镇英才”高层次人才创业项目计划，并于9月来宁波创立浙江清捷智能（Tsing-Jet）科技有限公司。2022年入选宁波市“甬江引才”计划。目前聚焦于开发基于５G与边缘计算技术的产品和系统去解决工业互联网在工厂侧的“最后一公里”问题。

侯明鹏，男，研究员，博士。就职于北京机科国创轻量化科学研究院有限公司。主要从事先进制造、增材制造和特种设备控制系统的开发和研究工作。获得授权发明专利3项；发表论文5篇；授权软件著作权12项；发布团体标准2项；先后主持和参加863、04专项、重大专项、北京市科技计划等纵向课题10余项。获得省部级奖三项：（1）中国机械工业科学技术奖特等奖（2）中国机械工业科学技术奖一等奖（3）北京市科学技术奖。