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| 本文作者： 張棟 | 2018-12-26 09:53 | 專題：2018 AIoT+智慧城市峰會(huì) |
12月20日，雷鋒網(wǎng)主辦的AIoT+智慧城市峰會(huì)在深圳舉行，ZNV力維首席技術(shù)官曹友盛在峰會(huì)上分享了ZNV AIoT架構(gòu)設(shè)計(jì)與 AIoT如何賦能智慧城市的創(chuàng)新實(shí)踐。
以下內(nèi)容為曹友盛博士的演講全文，雷鋒網(wǎng)在不改變?cè)獾幕A(chǔ)上做了細(xì)致梳理及增改：
ZNV力維主要做兩件事，一個(gè)是AIoT，一個(gè)是智慧城市。我首先提出一個(gè)概念，智慧城市離不開AIoT，第二我會(huì)簡(jiǎn)單介紹下力維在智慧城市上的創(chuàng)新實(shí)踐。
AIoT，到底怎么定義？AIoT是不是顛覆了過去的物聯(lián)網(wǎng)？
力維認(rèn)為AIoT不是要去重構(gòu)一個(gè)網(wǎng)， 是科技發(fā)展自然形成的產(chǎn)物。AIoT是繼網(wǎng)絡(luò)集成、設(shè)備集成、系統(tǒng)集成后，對(duì)數(shù)據(jù)、知識(shí)和智能的集成。
下面這張圖可以看出 AIoT是如何實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的成熟：
首先，從 1956提出人工智能后，人類一直希望通過人工做出一個(gè)能夠模擬人類智慧的機(jī)器人。這個(gè)夢(mèng)想在經(jīng)過1985年的機(jī)器學(xué)習(xí)與2012年的深度學(xué)習(xí)突破后，人工智能首先在下圍棋上擊敗了人類，并逐漸在人臉識(shí)別上第一次有了人工智能的可應(yīng)用場(chǎng)景。實(shí)現(xiàn)以人為中心的視頻深度學(xué)習(xí)是當(dāng)前人工智能的主要方向。
其次，在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)上，人類最早提出的是 M2M（Machine to Machine）設(shè)備對(duì)設(shè)備的交流。通過移動(dòng)通訊對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效控制，從而將商務(wù)的邊界大幅度擴(kuò)展或創(chuàng)造出較傳統(tǒng)方式，更高效率的經(jīng)營(yíng)方式亦或創(chuàng)造出完全不同于傳統(tǒng)方式的全新服務(wù)。隨著大數(shù)據(jù)和云技術(shù)的出現(xiàn)，人類希望通過無處不及的云端作為產(chǎn)生人工智能的核心(大腦)。
隨后，人類發(fā)覺我們的M都在地面，尤其是移動(dòng)終端。而云在天上，讓地面的 M通過天上的云，與另一個(gè)邊上的 M實(shí)現(xiàn) Talk。于是，就產(chǎn)生了霧計(jì)算、邊緣計(jì)算與智能感知設(shè)備。
從組網(wǎng)技術(shù)上，我們經(jīng)過了固網(wǎng)、2G、4G，以及即將來臨的5G。
5G改變的不僅僅是網(wǎng)速，而是生活。如果說 4G是解決了人與人之間的通訊問題，那么5G就是解決“人與物”之間的溝通問題，萬物互聯(lián)。
相比4G，5G的技術(shù)優(yōu)勢(shì)可以植入到更多的使用場(chǎng)景中，讓無人駕駛更安全，遠(yuǎn)程醫(yī)療變成現(xiàn)實(shí)。更多的應(yīng)用讓人機(jī)互動(dòng)更為智能，3D、VR等娛樂更豐富，更高的傳輸速率提高了人們工作效率。
低功耗無線組網(wǎng)（LPWAN）的技術(shù)和IPv6的誕生(6LowPAN)，讓人類能夠賦予世界上“每一粒沙”一個(gè)獨(dú)一無二的 IP地址。
量子計(jì)算技術(shù)可以在 1立方毫米的空間構(gòu)筑一個(gè)計(jì)算機(jī)，與傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)連接技術(shù)相比，LPWAN技術(shù)更具明顯優(yōu)勢(shì)。
由于廣域覆蓋和每個(gè)地區(qū)的多終端容量，預(yù)計(jì)總體網(wǎng)絡(luò)連接成本將大大低于傳統(tǒng)移動(dòng)寬帶連接成本。一沙一世界是完全可以實(shí)現(xiàn)的。
經(jīng)歷了互聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，以及軟件技術(shù)的不斷成熟。于是乎，一種基于人工智能、組網(wǎng)技術(shù)、6LowPan和互聯(lián)網(wǎng)軟件的融合技術(shù)下的智能化網(wǎng)絡(luò)AIoT呼之欲出。
很多人在描繪AIoT，有人說AIoT是AI+IoT。
力維認(rèn)為，AIoT不是要去重構(gòu)一個(gè)網(wǎng)，而是要通過自主性邊緣、AI定義網(wǎng)絡(luò)和硬件、多傳感器集成、數(shù)據(jù)安全、故障自愈、區(qū)塊鏈等技術(shù)手段提升現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)。同時(shí)運(yùn)用增強(qiáng)型學(xué)習(xí)、人工智能驅(qū)動(dòng)、DIKW的智能化遞進(jìn)、物信孿生實(shí)現(xiàn)全面透徹的感知、寬帶泛在的互聯(lián)、智能融合的智能空間。
過去大家對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)筑和集成非常關(guān)注，實(shí)現(xiàn) AIoT的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大多數(shù)已經(jīng)突破。對(duì)于如何讓物聯(lián)網(wǎng)智慧起來，我們還有許多事要去做。尤其是構(gòu)成 AIoT的三個(gè)基礎(chǔ)需要：
a.打通城市物聯(lián)網(wǎng)從感知到認(rèn)知的“任督二脈”,形成感知到認(rèn)知的“閉環(huán)”；
b.解決智慧共享， 智慧流動(dòng)，智慧交流，建立數(shù)據(jù) DIKW的智能化遞進(jìn)，建立專業(yè)知識(shí)圖譜，解決數(shù)據(jù)應(yīng)用的落地；
c.智慧從智能感知做起， 邊緣計(jì)算，區(qū)域智腦， 城市大腦。建立一個(gè)全網(wǎng)智能的物聯(lián)網(wǎng)。 還有待于我們大家的共同努力。
AIoT和智慧城市之間的關(guān)系是什么？
我認(rèn)為，AIoT只做一件事，就是在IoT這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)上做一個(gè)智能集成，過去有網(wǎng)絡(luò)集成、系統(tǒng)集成商，現(xiàn)在我們提出一個(gè)新的概念：智能集成，AIoT就是在物聯(lián)網(wǎng)上做智能集成。所以從這里我們看出AIoT并不是簡(jiǎn)單的AI+IoT。
AIoT要實(shí)現(xiàn)智能集成關(guān)鍵在于打通感知與認(rèn)知的“任督二脈”，形成“賦能”閉環(huán)。任督二脈是中醫(yī)理論的一部分，屬于"經(jīng)脈"中的"奇經(jīng)"任脈主血，督脈主氣，為人體經(jīng)絡(luò)主脈。任督二脈若通，則八脈通，八脈通，則百脈通，進(jìn)而能改善體質(zhì)，強(qiáng)筋健骨，促進(jìn)循環(huán)。
回到AIoT 架構(gòu)，一方面是關(guān)于大量的采集到的原始數(shù)據(jù)，我們希望通過 AIoT從數(shù)據(jù)的整理和清洗中獲得信息，從對(duì)信息的邏輯分析中固化出知識(shí)，最后能夠在大量的知識(shí)中產(chǎn)生認(rèn)知，也就是智慧。知識(shí)是對(duì)于過去的總結(jié)，認(rèn)知和智慧是對(duì)于未來的預(yù)測(cè)和判斷。這就是所謂的DIKW 模型。
形成“賦能”閉環(huán)。是指通過 AIoT 技術(shù)，將物理世界轉(zhuǎn)換映射到信息世界，把傳統(tǒng)業(yè)務(wù)“上線”。（物信孿生）能夠同感智能手段，提升業(yè)務(wù)的“效率”，讓智能成為行業(yè)人員智慧的延伸。物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間，能否產(chǎn)生“協(xié)作”，互融互同，互相賦能。
感知端發(fā)展趨勢(shì)在于網(wǎng)絡(luò)、算力和存儲(chǔ)三個(gè)方面。作為 AIoT技術(shù)硬件的三大支柱，在過去十年中，技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)可行性發(fā)生了指數(shù)級(jí)提升！
a、網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域：帶寬提高千倍，而成本下降到原來的 1/40倍。
b、計(jì)算領(lǐng)域：計(jì)算芯片下降到原來的 1/60倍。
c、存儲(chǔ)領(lǐng)域：?jiǎn)稳萘坑脖P增加萬倍，而成本下降到 1/17。
以業(yè)務(wù)模型（數(shù)據(jù)模型或知識(shí)模型）驅(qū)動(dòng)智能化能力，實(shí)現(xiàn)物自主化與物協(xié)作化。認(rèn)知是 DIKW的最高層次。打通任督二脈就是為了爆發(fā)出原來不可能想象的能力。隨著大數(shù)據(jù)和擬人化思維技術(shù)的突破，我們可以模擬人的思維能力和知識(shí)累積，創(chuàng)新思維來達(dá)到。
a) 提升生產(chǎn)與服務(wù)過程的敏捷性與協(xié)作性。“智能輔助開發(fā)”
b) 提升資源共享，全網(wǎng)流動(dòng)?！八懔?、AI等賦能”
c) 降低生產(chǎn)與運(yùn)營(yíng)的不確定性?！懊枋觯ㄔ鰪?qiáng)）型分析”
d) 建立端到端的行業(yè)智能。“DIKW（半）自動(dòng)化構(gòu)建”。
e) 物理世界與信息世界從割裂到協(xié)作融合?！拔镄艑\生”
f) 流程割裂到全流程協(xié)調(diào)?！皵?shù)據(jù)融合-> 業(yè)務(wù)融合”
g) 產(chǎn)業(yè)生態(tài)多邊開放協(xié)同創(chuàng)新
AIoT的出現(xiàn)，必然是產(chǎn)業(yè)鏈變長(zhǎng)，增加了端到端的協(xié)作，數(shù)據(jù)產(chǎn)生價(jià)值將是整個(gè)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，“主導(dǎo)權(quán)”將會(huì)由底層智能硬件設(shè)備往最能產(chǎn)生價(jià)值的“認(rèn)知層”流動(dòng)！做強(qiáng)“認(rèn)知層”的某個(gè)環(huán)節(jié)形成“蒙古刀”，從而控制“產(chǎn)業(yè)鏈”。做強(qiáng)智能硬件的協(xié)作與賦能，形成“數(shù)據(jù)壓強(qiáng)”與“網(wǎng)絡(luò)張力”。
要實(shí)現(xiàn) AIoT，從數(shù)據(jù)到認(rèn)知的轉(zhuǎn)換是不可能像現(xiàn)在這樣利用大量的數(shù)據(jù)分析師與數(shù)據(jù)科學(xué)家：寫入幾十萬行程序，用一個(gè)一個(gè)模型去試。我們期待的是數(shù)據(jù)上線化、信息在線化、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)化、認(rèn)知自動(dòng)化。在現(xiàn)實(shí)中，感知設(shè)備的數(shù)據(jù)采集需要在幾秒鐘內(nèi)產(chǎn)生認(rèn)知輸出。所以，對(duì)于 DIKW的自動(dòng)化需求是實(shí)現(xiàn) AIoT的一個(gè)挑戰(zhàn)。
最后我講一下DIKW視角，知識(shí)是怎么獲得的，從數(shù)據(jù)到信息到知識(shí)，最后到智慧，是一個(gè)著名的DIKW自動(dòng)化模型。
十年前我們的平臺(tái)商主要解決物理系統(tǒng)，那么，目前智能硬件商在做什么呢？物理平臺(tái)上解決了數(shù)據(jù)問題，但有了數(shù)據(jù)沒用，數(shù)據(jù)沒有告訴我們?nèi)魏斡幸饬x的內(nèi)容，所以我們希望未來的十年是能夠把我們的數(shù)據(jù)從D到信息，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析清晰提煉出信息，再通過對(duì)信息的編排、邏輯推理，固化出知識(shí)，最后在眾多的知識(shí)運(yùn)用合作以后，我們能夠創(chuàng)造未來，發(fā)現(xiàn)未來，這叫DIKW模型。
這套模型是自動(dòng)化的，這也是人類學(xué)習(xí)的模式，從幼稚園開始學(xué)習(xí)的時(shí)候，學(xué)習(xí)大量的數(shù)據(jù)，后來我們慢慢學(xué)到信息，最后得到了知識(shí)，然后自己再去創(chuàng)新，這就是智慧。認(rèn)知層的流動(dòng)是今后的趨勢(shì)。
根據(jù)IT調(diào)研和咨詢公司 Gartner的觀點(diǎn)， 截止2020年，超過 40%的數(shù)據(jù)科學(xué)（data science）任務(wù)將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，這將通過平民數(shù)據(jù)科學(xué)家這一群體，帶來生產(chǎn)力的提高和更加廣泛的數(shù)據(jù)與分析應(yīng)用。Gartner將平民數(shù)據(jù)科學(xué)家（citizen data scientist）定義為創(chuàng)建或生成模型的人，這些模型運(yùn)用先進(jìn)的診斷分析，或者具有預(yù)測(cè)性與說明性功能，不過這些人的基本工作職能卻是在統(tǒng)計(jì)和分析領(lǐng)域之外。
Gartner表示，平民數(shù)據(jù)科學(xué)家可以彌合企業(yè)用戶采用的主流自助型分析和數(shù)據(jù)科學(xué)家掌握的高級(jí)分析技術(shù)之間的鴻溝。他們現(xiàn)在能夠執(zhí)行在以前需要更多的專業(yè)知識(shí)才可以進(jìn)行的復(fù)雜分析，從而完成高級(jí)分析，而無需具備數(shù)據(jù)科學(xué)家們獨(dú)有的技能。
下圖是一個(gè) DIKW在線化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化架構(gòu)設(shè)計(jì)。一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的 DIKW智能集成架構(gòu)。這個(gè)架構(gòu)既是一個(gè)擬人化的架構(gòu)，又是一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。不同的是，數(shù)據(jù)、信息與知識(shí)和認(rèn)知在這個(gè)架構(gòu)里流動(dòng)、交互、融合。
數(shù)據(jù)通過采集器和數(shù)據(jù)連接，ETL將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可訓(xùn)練格式數(shù)據(jù)后變成了信息。信息經(jīng)過DIKW自動(dòng)構(gòu)建算子平臺(tái)后產(chǎn)生了知識(shí)和知識(shí)圖譜。知識(shí)和知識(shí)圖譜以模型的方法存儲(chǔ)，流通、交互、賦能。在大腦中，知識(shí)產(chǎn)生碰撞后產(chǎn)生了認(rèn)知和智慧。
“認(rèn)知理論”是研究由經(jīng)驗(yàn)引起的變化是如何發(fā)生的一種學(xué)習(xí)理論。它強(qiáng)調(diào)機(jī)體對(duì)當(dāng)前情境的理解，知覺的動(dòng)力和學(xué)習(xí)的動(dòng)力原理一致，將認(rèn)識(shí)具體化、形象化?！罢J(rèn)知計(jì)算”這個(gè)概念早已有之。用電腦替代人腦是很多從事計(jì)算機(jī)科學(xué)的人的夢(mèng)想?！罢J(rèn)知計(jì)算”的一個(gè)目標(biāo)是讓計(jì)算系統(tǒng)能夠像人的大腦一樣學(xué)習(xí)、思考，并做出正確的決策。
舉例說，力維在智慧城市，社區(qū)治理項(xiàng)目中，做了人口管理，盜竊嫌疑預(yù)警、重點(diǎn)跟蹤人員預(yù)警、吸毒人員移動(dòng)預(yù)警、容留吸毒嫌疑預(yù)警、實(shí)有人口未登記預(yù)警、肇事肇禍精神病人異動(dòng)預(yù)警等幾百個(gè)智能預(yù)警模型。在感知端、邊緣端、區(qū)域端及時(shí)起到了良好效果，而沒有必要跑到城市大腦去解決這些需要及時(shí)處理的小問題。
Gartner fellow 兼副總裁 David Cearley 在分析 2019 年十大戰(zhàn)略科技發(fā)展趨勢(shì)時(shí)指出：
無處不在的智能設(shè)備提供各種基于大數(shù)據(jù)的貼心服務(wù)，將是科技的未來。Gartner 稱之為 Intelligent Digital Mesh。Intelligent：AI 將深入所有已有的垂直行業(yè)，并創(chuàng)造出新的行業(yè)。Digital：物理世世界和數(shù)字世界將被折疊，新的「沉浸」世界將會(huì)產(chǎn)生。Mesh：人、生意、設(shè)備、內(nèi)容、服務(wù)將連結(jié)成一個(gè)不斷擴(kuò)張的大網(wǎng)。
2015 年是摩爾定律的終結(jié)年，隨著谷歌推出第一款 TPU 和 ARM 低功耗技術(shù)的普及，具有可編程、類腦神經(jīng)，以及神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算的 AI 芯片不斷出現(xiàn)，這些芯片具有更智能，更快、更簡(jiǎn)單、更便宜、更省電的特性。芯片已經(jīng)從一維，二維發(fā)展到矢量芯片。如今隨著人工智能 SoC 芯片的發(fā)展，一塊低功耗的 SoC 芯片上可以集成載有高性能智能計(jì)算芯。神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算，可編程邊緣計(jì)算 FPGA，同時(shí)擁有 GPU（類腦神經(jīng)），F(xiàn)PGA（可編程）ARM（低功耗），甚至 TPU。
基于這些理解，力維的AIoT架構(gòu)搭建如下：Oasis是我們一系列的硬件，第二層是連接管理與連接的平臺(tái)，包含虛擬拓?fù)?、虛擬設(shè)備、虛擬服務(wù)，最上面是智慧的DIKW的自動(dòng)化生成，這三大平臺(tái)在形成力維AIoT基本單元。比如在一個(gè)神經(jīng)元上可能沒有上面兩層，下面有連接和邊緣智能，所有的單元都是通過管理器連接起來的，但是每個(gè)單元形態(tài)不一樣，可以是邊緣智能，也可能是區(qū)域智能，也可能是中樞大腦智能，每個(gè)單元網(wǎng)格里，智慧在里面流動(dòng)，在里面?zhèn)鬏?，在里面得到提升，這就是我們講的AIoT的架構(gòu)。
作為社區(qū)智理解決方案的引領(lǐng)者，力維是首批將 AIoT 技術(shù)應(yīng)用到智慧社區(qū)的解決方案提供商。力維“社區(qū)智理 2.0”解決方案基于多維立體智能管控平臺(tái)，構(gòu)建了以人工智能和大數(shù)據(jù)為核心的社區(qū)“智”理新架構(gòu)，通過 AIoT 技術(shù)與社區(qū)管理的深度融合，對(duì)社區(qū)人口、房屋設(shè)施、車輛、消防等問題實(shí)現(xiàn)了智能發(fā)現(xiàn)、精準(zhǔn)推送、閉環(huán)處置，極大提升了社區(qū)智能化治理和服務(wù)水平，創(chuàng)造了社社區(qū)治理新模式，并陸續(xù)在上海、重慶、銀川等地區(qū)部署和應(yīng)用。
例如，我們與上海市浦東新區(qū)共同打造了以公共安全、公共管理、公共服務(wù)為核心的社區(qū)智理 2.0 解決方案。力維將智能化技術(shù)充分應(yīng)用于社區(qū)全流程和各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，構(gòu)建起從立體感知到認(rèn)知的全時(shí)空、全關(guān)聯(lián)的社區(qū)智理體系?；诜涸诟兄O(shè)備和技術(shù)，整合人、地、物、情、事、組織和房屋等信息，將社區(qū)數(shù)據(jù)動(dòng)靜結(jié)合（動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與靜態(tài)數(shù)據(jù)）、視物結(jié)合（視頻數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)）及時(shí)空結(jié)合（時(shí)間數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)），并在泛在感知數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行多維數(shù)據(jù)融合、分析和使能。通過“多維研判”、“扁平管理”、“閉環(huán)處置”實(shí)現(xiàn)社區(qū)治理的科學(xué)化、精細(xì)化、智能化，提升社區(qū)工作人員管理效能與社區(qū)居民獲得感及滿意度，打造高效和諧的社區(qū)環(huán)境。通過 AIoT 賦能社區(qū)治理，讓社區(qū)感知更立體，讓社區(qū)連接更敏捷，讓社區(qū)治理更智能。
在浦東新區(qū)項(xiàng)目中，我們針對(duì)小區(qū)的人口、房屋設(shè)施、車輛、消防等問題實(shí)現(xiàn)了智能發(fā)現(xiàn)。譬如同感我們的DIKW模型，對(duì)盜竊嫌疑預(yù)警。不僅能夠事先知道產(chǎn)生的問題，還能重點(diǎn)對(duì)跟蹤人員預(yù)警、吸毒人員移動(dòng)預(yù)警、容留吸毒嫌疑預(yù)警、實(shí)有人口未登記預(yù)警等。根據(jù)CCTV央視新聞報(bào)道，2018年11月6日，習(xí)近平總書記來到浦東新區(qū)城市運(yùn)行綜合管理中心考察，對(duì)上海的城市精細(xì)化管理工作給予了肯定，并指出“城市管理要像繡花一樣精細(xì)，一流城市要有一流治理”。
目前，我們的智慧城市方案已成功服務(wù)于二十多個(gè)城市，其中參與建設(shè)的智慧銀川項(xiàng)目更是得到總理點(diǎn)贊，成為智慧城市建設(shè)的標(biāo)桿。未來，力維會(huì)持續(xù)聚焦客戶需求，深耕智慧城市行業(yè)。堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，將更多 AIoT 技術(shù)和產(chǎn)品落地到實(shí)際需求與應(yīng)用中，為客戶創(chuàng)造價(jià)值。雷鋒網(wǎng)
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