胡曉箏 劉詣

[提要] 智能物聯(lián)是人工智能和物聯(lián)網(wǎng)深度融合的產(chǎn)業(yè)形式，是“中國制造2025”和“工業(yè)4.0”的愿景能夠落地的標配，是智慧城市、智能交通、智能家居等眾多新興行業(yè)得以蓬勃發(fā)展的技術(shù)支持。本文從智能物聯(lián)技術(shù)體系角度，探究智能物聯(lián)產(chǎn)業(yè)基本現(xiàn)狀，系統(tǒng)梳理“端、管、邊、云、用”五位一體的產(chǎn)業(yè)鏈條，以期為智能物聯(lián)行業(yè)企業(yè)發(fā)展與職能部門決策提供重要參考。

關(guān)鍵詞：智能物聯(lián);技術(shù)體系;產(chǎn)業(yè)鏈

基金項目：中國職業(yè)技術(shù)教育學會2019-2020年度職業(yè)教育教學改革課題研究項目：“對接智能物聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈的人才培養(yǎng)多元化創(chuàng)新研究”（項目編號：1910196）

中圖分類號：F49 文獻標識碼：A

收錄日期：2020年8月7日

在人工智能AI與物聯(lián)網(wǎng)IoT經(jīng)過多年的相互試探和交互后，2017年智能物聯(lián)的概念被正式提出，英文縮寫為：AIoT。人工智能與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合成為了新的技術(shù)路徑，智能物聯(lián)也成為了產(chǎn)業(yè)布局的熱門趨勢。物聯(lián)網(wǎng)是人工智能的連接者，肩負了海量數(shù)據(jù)的感知和收集，人工智能則成為物聯(lián)網(wǎng)的CPU，通過物聯(lián)網(wǎng)收集的數(shù)據(jù)在邊緣層或云端進行深度分析，以提前發(fā)現(xiàn)異常并預測未來，AIoT讓萬物互聯(lián)演進到萬物智聯(lián)。二者并不是簡單的堆疊，而是技術(shù)、產(chǎn)業(yè)及經(jīng)濟體制深度融合的智能化生態(tài)系統(tǒng)。

一、智能物聯(lián)的技術(shù)體系

2019年是智能物聯(lián)產(chǎn)業(yè)形態(tài)落地的初年，尤其是5G移動通信為AIoT提供了大連接、大帶寬、低時延的通信時效;移動邊緣計算解決了邊緣側(cè)進行機器學習及深度學習的算力問題，與物聯(lián)網(wǎng)云平臺形成了很好的互補;區(qū)塊鏈2.0又有力保障AIoT所形成的大量碎片化數(shù)據(jù)的安全與隱私。這些信息通信技術(shù)的先進生產(chǎn)力都急速加劇了智能物聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈的落地，同時也改變了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的慢熱性。

（一）智能物聯(lián)終端的騰飛——“硬科技”技術(shù)?！坝部萍肌奔夹g(shù)是指以人工智能、基因技術(shù)、航空航天、腦科學、光電芯片、新材料等為代表的高精尖科技，李克強也形象的指出“硬科技”就是比“高科技”還要高的技術(shù)，智能終端在“硬科技”上的主要應(yīng)用體現(xiàn)在人工智能、基因技術(shù)和光電芯片。

傳統(tǒng)的CPU芯片的低算力、高價格完全不適用智能終端，以圖形處理單元GPU、現(xiàn)場可編程門陣列FPGA、專用集成電路ASIC為代表新一代芯片技術(shù)已經(jīng)登上時代舞臺。GPU雖然核心眾多可以勉強滿足算力要求，但是其昂貴的價格已經(jīng)使其失去性價比;FPGA屬于半定制芯片，只廣泛的應(yīng)用于AI服務(wù)器中;ASIC屬于專用芯片，是目前智能終端主要使用的芯片架構(gòu)。CPU、GPU、FPGA、ASIC四類的芯片都是馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，所以FPGA、ASIC也無法解決馮·諾依曼的瓶頸問題。智能終端芯片的未來一定是類腦芯片的架構(gòu)，2019年8月清華大學研究團隊已經(jīng)開發(fā)出全球首款異構(gòu)融合類腦芯片“天機芯”。AI芯片技術(shù)的提升，也推動了傳感器、射頻識別、嵌入式操作系統(tǒng)等一系列產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

智能終端的發(fā)展同樣也離不開人工智能技術(shù)的進步，人工智能產(chǎn)生在第三次工業(yè)革命——數(shù)字信息化時代，并在第四次工業(yè)革命——信息智能化時代處于了主導地位。從1950年的圖靈測試開始，人工智能歷經(jīng)了符號學派、控制學派、連接學派三個階段的繁榮與蕭條，終于在近幾年，伴隨著AI芯片算力的提升和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的精確，開始出現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用落地。其主要技術(shù)包括機器學習與深度學習、自然語言處理、智能語音技術(shù)、計算機視覺技術(shù)、生物識別技術(shù)、知識工程、智適應(yīng)學習、自主無人系統(tǒng)、腦機接口等。

（二）智能物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的管道——5G移動通信。2019年可謂是第五代移動通信5G的元年，它主要有增強型移動寬帶、超可靠低時延、海量物聯(lián)三大應(yīng)用場景，工作頻段有6GHZ以下和25GHZ以上，6GHZ以下的頻段主要就是滿足廣域低功耗的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備直接的通信。5G的關(guān)鍵能力主要包括大規(guī)模天線、靈活頻譜共享、高頻信號等無線類技術(shù);網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、無線接入網(wǎng)云等網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù);無線資源調(diào)度與共享、網(wǎng)絡(luò)切片、網(wǎng)絡(luò)邊緣緩存與計算等新型應(yīng)用技術(shù)。

2019年6月工信部為移動、聯(lián)通、電信、廣電發(fā)放了四張5G牌照后，四大運營商均開始緊鑼密鼓的建設(shè)5G基站，截至2019年12月份，我國已部署5G基站12.6萬個。國家電網(wǎng)也殺入了5G的戰(zhàn)備，目前正在與廣電密切合作，構(gòu)建電力物聯(lián)網(wǎng)。5G技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的形成可以說補強了智能物聯(lián)的管道傳輸，很好地解決了無人駕駛、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、遠程醫(yī)藥等這些廣域物聯(lián)通信的低速率與高延遲等問題，快速推動了智能物聯(lián)網(wǎng)的進步。

其實傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)十幾年的慢熱除了終端不智能的問題以外，最核心的問題就是在廣域范圍的管道傳輸上，近幾年除了5G通信為物聯(lián)網(wǎng)補強之外，物聯(lián)網(wǎng)管道的基礎(chǔ)建設(shè)也取得了很大發(fā)展?；谑跈?quán)頻段的NB-IoT和基于非授權(quán)免費頻段的Lora等技術(shù)，完全改變了廣域物聯(lián)網(wǎng)在距離和功耗上不能得兼的問題，性能優(yōu)勢遠超傳統(tǒng)物聯(lián)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)。近期NB-IoT還會與衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)緊密融合，徹底打透物聯(lián)網(wǎng)的連接數(shù)量和連接范圍，實現(xiàn)森林、海洋、沙漠的泛在網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。

（三）智能物聯(lián)資源的儲備——云資源與邊緣資源的協(xié)同。智能物聯(lián)網(wǎng)資源的建設(shè)要歸功于云計算與邊緣計算的長足進步，尤其是二者協(xié)同場景打造的分布式云資源，更是智能物聯(lián)快速落地的強心劑。在物聯(lián)網(wǎng)分布式云中，云計算位于資源中心，主要解決海量數(shù)據(jù)的存儲與分析處理、深度學習的模型訓練與預測。邊緣計算則更靠近終端一側(cè)，是云服務(wù)向網(wǎng)絡(luò)邊緣的延伸。主要解決終端的實時控制、快速決策及局部數(shù)據(jù)的存儲與處理。

物聯(lián)網(wǎng)的云/邊協(xié)同主要是在基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)、平臺即服務(wù)、軟件即服務(wù)三個層面進行資源、數(shù)據(jù)、智能、應(yīng)用、業(yè)務(wù)、服務(wù)的六種協(xié)同方式，云/邊協(xié)同的智能物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用在梯聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車路協(xié)同網(wǎng)、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)、智慧家庭網(wǎng)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)等。云/邊協(xié)同很好地降低了云服務(wù)器計算的壓力，減少了網(wǎng)絡(luò)帶寬的壓力，而且邊緣計算對于終端來講還起到了隱私保護等優(yōu)勢。

（四）智能物聯(lián)安全的新保障——“物鏈網(wǎng)”技術(shù)。2018年，微軟、IBM等企業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)會議（“物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈”應(yīng)用峰會）上正式提出“物鏈網(wǎng)”概念，被稱為萬物的區(qū)塊鏈，英文名稱為：Blockchain of Things，定義為：物鏈網(wǎng)=物聯(lián)網(wǎng)×區(qū)塊鏈。智能物聯(lián)提供了先進的生產(chǎn)力，實現(xiàn)了海量設(shè)備的智聯(lián)，但同時也帶來了數(shù)據(jù)安全、隱私保護、網(wǎng)間協(xié)作和信任機制等方面的諸多問題。區(qū)塊鏈提供了智能型分布式架構(gòu)的生產(chǎn)關(guān)系，其自身的不可篡改、共識機制和去中心化等特性，完美解決了萬物智聯(lián)的各種問題，充分適應(yīng)了生產(chǎn)力的發(fā)展。

“物鏈網(wǎng)”技術(shù)代表了物聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈之間的融合，是智能化生態(tài)應(yīng)用場景的重頭戲。使用“物鏈網(wǎng)”技術(shù)可以提升網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力、邊緣的計算能力、身份的認證能力、設(shè)備的防護能力和數(shù)據(jù)的管理能力，同時也降低了物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與維護的成本，推進了智能物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)向更加靈活化、智能化的高級形態(tài)演進。使用“物鏈網(wǎng)”技術(shù)構(gòu)建的應(yīng)用平臺，可“去中心化”的將各類物聯(lián)設(shè)備、能力系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)等軟硬資源有效連接融合，打通物理與虛擬世界，最大限度滿足了智能物聯(lián)在信任建立、交易加速、海量連接上的需求。

二、智能物聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀

AIoT產(chǎn)業(yè)研究院提供的2020中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)全景圖譜中看到，智能物聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈細分成了“端、管、邊、云、用”五種產(chǎn)業(yè)模式。“端”是指物聯(lián)網(wǎng)終端，完成環(huán)境感知、數(shù)據(jù)采集與發(fā)送等功能;“管”是指物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓艿?，承擔網(wǎng)絡(luò)通信的功能;“邊”是指邊緣計算，完成終端數(shù)據(jù)的算力資源和平臺資源，協(xié)助終端實現(xiàn)快速智能化決策;“云”是指云計算，位于云資源池中心，完成全局性、非實時、長周期業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的分析、計算和儲存;“用”是指智能物聯(lián)具體應(yīng)用的表現(xiàn)形式，是產(chǎn)業(yè)鏈的最終成果。

（一）物聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)業(yè)細分為芯片、感知設(shè)備等硬件產(chǎn)業(yè)和嵌入式系統(tǒng)、語音/生物識別等軟件產(chǎn)業(yè)。芯片作為物聯(lián)網(wǎng)終端的核心元器件之一，主要有控制芯片、通信芯片、人工智能芯片三類，各種類別芯片大量供應(yīng)商參與的格局已經(jīng)形成，產(chǎn)業(yè)代表有華為海思、聯(lián)發(fā)科、美國高通、阿里平頭哥、德州儀器、英偉達等眾多產(chǎn)業(yè)巨頭。感知設(shè)備重要的組成部分是傳感器和射頻標識，產(chǎn)業(yè)代表有博士、北京必創(chuàng)、信達物聯(lián)等。嵌入式系統(tǒng)是終端智能化的重要保障，產(chǎn)業(yè)代表有華為的lite OS和鴻蒙OS、阿里的AliOS Things、騰訊的TencentOS tiny等。語音/生物識別是終端智能的應(yīng)用軟件，產(chǎn)業(yè)代表有科大訊飛、曠世科技、商湯科技等企業(yè)。

（二）物聯(lián)網(wǎng)通信產(chǎn)業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)的通信產(chǎn)業(yè)分為無線物聯(lián)和衛(wèi)星物聯(lián)兩種。無線物聯(lián)細分為：非授權(quán)頻譜WiFi6的WLAN，企業(yè)代表有新華三、銳捷網(wǎng)絡(luò)、思科等;非授權(quán)頻譜Lorawan的廣域物聯(lián)，企業(yè)代表有騰訊云LPWA、博大光通、華數(shù)傳媒等;授權(quán)頻譜NB-IoT的工業(yè)無線，企業(yè)代表有華為、四信等;授權(quán)頻譜NB-IoT的運營管理，企業(yè)代表有中國電信、中國聯(lián)通等。衛(wèi)星物聯(lián)是指使用商用衛(wèi)星進行數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)天地一體的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，代表企業(yè)有長光衛(wèi)星、行云科技、銀行航天等。

（三）邊緣計算產(chǎn)業(yè)。邊緣計算產(chǎn)業(yè)分為邊緣計算硬件和邊緣計算軟件。邊緣計算硬件細分為邊緣芯片、邊緣服務(wù)器和分布式數(shù)據(jù)中心，邊緣芯片產(chǎn)業(yè)代表有Arm的 Cortex-M55和Ethos-U55、華為的Ascend 310等;邊緣服務(wù)器產(chǎn)業(yè)代表有新華三的HPE Edgeline、中興通信的邊緣云等;分布式數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)代表有施耐德的IMDC、思科的ACI等。邊緣計算軟件平臺實現(xiàn)了分布式邊/云系統(tǒng)的協(xié)同，產(chǎn)業(yè)代表有亞馬遜的Wavelength、阿里的LinkEdge、百度智能云等。

（四）云計算產(chǎn)業(yè)。云計算產(chǎn)業(yè)分為系統(tǒng)平臺和通用能力平臺。系統(tǒng)平臺完成了邊/云系統(tǒng)協(xié)同的云資源建設(shè)，產(chǎn)業(yè)代表有阿里云Link平臺、百度云天工物聯(lián)網(wǎng)平臺、騰訊IoT Explorer云平臺等。通用能力平臺包括了人工智能平臺，物聯(lián)網(wǎng)安全平臺、物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈平臺，產(chǎn)業(yè)代表有依圖科技、360、萬向區(qū)塊鏈等

（五）智能物聯(lián)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。在我國“十三五”規(guī)劃綱要中，明確指出要實施網(wǎng)絡(luò)強國戰(zhàn)略，加快建設(shè)“數(shù)字中國”，推動物聯(lián)網(wǎng)、云計算和人工智能等技術(shù)向各行業(yè)全面融合滲透，構(gòu)建萬物互聯(lián)、融合創(chuàng)新、智能協(xié)同、安全可控的新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系。由此可以看出，中共中央、國務(wù)院非常重視智能物聯(lián)在智慧城市、智慧家庭、智能制造、智慧物流、智慧醫(yī)療等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用融合。

智慧城市是通過海量的物聯(lián)網(wǎng)感知終端，實時全面的表述城市的運行狀態(tài)，構(gòu)建城市的虛擬鏡像，實現(xiàn)智能管理和調(diào)控。在政府政務(wù)方面，物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)手段實現(xiàn)了各職能部門資源的高度整合，提高政府的業(yè)務(wù)辦理和管理效率，形成了高效便民的新型政府體制。在城市公用事業(yè)方面，NB-IoT、LoRa等低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)的商用，給公用事業(yè)帶來了更適用的接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)?；谖锫?lián)網(wǎng)的城市管網(wǎng)監(jiān)測、供水供氣調(diào)度、城市公共資產(chǎn)管理等應(yīng)用也在不斷涌現(xiàn);交通管理方面，計算機視覺、車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)能夠?qū)崟r分析城市交通流量，縮短了車輛等待時間，實現(xiàn)了機動車道、非機動車道全天候?qū)崟r監(jiān)控。

智慧家庭是家居行業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合發(fā)展的產(chǎn)物，代表著智能家居已經(jīng)全面邁進全屋智能時代，同時也會為地產(chǎn)、裝修公司、設(shè)備商、平臺企業(yè)及集成服務(wù)商的轉(zhuǎn)型升級賦能。智慧家庭包括家庭安防、燈光氛圍、環(huán)境控制、智能家電、控制軟件、智慧社區(qū)等七個子系統(tǒng)。

智能制造是由物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)驅(qū)動下生產(chǎn)方式的變革，促進了工廠設(shè)備之間、產(chǎn)品與消費者之間的“智能聯(lián)接”。智能制造實現(xiàn)了制造業(yè)的數(shù)字化、物聯(lián)化、智能化，并貫穿于產(chǎn)品的制造和服務(wù)全生命周期及相應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)化集成，不斷提升企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、效益和服務(wù)水平，推動制造業(yè)創(chuàng)新、綠色、協(xié)調(diào)、開放、共享發(fā)展。

智慧物流是依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形成的開放共享、高效便捷、綠色安全的生態(tài)體系，使信息通信技術(shù)在物流領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，倉儲、運輸、配送等環(huán)節(jié)智能化水平顯著提升，物流組織方式不斷優(yōu)化創(chuàng)新。智慧物流的技術(shù)亮點有：物流設(shè)備均有傳感器——“物聯(lián)”;傳感器Lora或NB-IoT聯(lián)接——“聯(lián)網(wǎng)”;攝像頭自主運算——邊緣計算;物流倉儲學會思考——“智能”。

智慧醫(yī)療領(lǐng)域是通過RFID、傳感網(wǎng)絡(luò)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對醫(yī)療對象進行處理和交互，實現(xiàn)醫(yī)療對象的自動化、可視化、數(shù)字化管理。在2020年新冠肺炎疫情防控過程中，智慧醫(yī)療的新應(yīng)用不斷涌現(xiàn)。百度的疫情防控智能外呼平臺，完成流動人員、本地居民的排查和通知;鏈飛科技的全國區(qū)塊鏈疫情監(jiān)測平臺，實時追蹤全國各省市新冠肺炎進展情況;科大訊飛的訊飛醫(yī)療語音，完成新冠肺炎疫情的防控和宣教;曠視科技的發(fā)熱及潛在被感染對象篩查與分析系統(tǒng)，完成大流量通道每秒15人的篩查速度且受檢者不必摘下口罩;高新興科技的體溫檢測機器人，可一次測量10個人并追蹤數(shù)據(jù)源;普渡科技的疫情配送機器人，可為隔離的患者每日配送餐飲、藥品;東富龍醫(yī)療的疫情消毒機器人，可進行360度無死角消毒;獵戶星空的智能診療機器人，可配合醫(yī)生進行日常的查房、施藥工作;歐孚通信的NB-IoT穿戴設(shè)備，可對隔離患者進行定位監(jiān)控。

三、結(jié)語

智能物聯(lián)對實體經(jīng)濟的融合賦能，是智能物聯(lián)整體業(yè)務(wù)享有十萬億的市場空間。2019年，受益于智慧城市業(yè)務(wù)的規(guī)?；涞丶斑吘売嬎愕某醪狡占?，中國智能物聯(lián)市場規(guī)模突破3，000億大關(guān)，并直指4，000億量級。2009～2019年是中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第1個十年，2020年是“十三五”收官的重要之年，同時也是中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)下一個十年周期的起點。雖然我們現(xiàn)在無法看到十年后的經(jīng)濟發(fā)展，但是下一個十年一定是智能物聯(lián)產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的十年，智能物聯(lián)的產(chǎn)業(yè)項目也會如雨后春筍般落地生根，并快速發(fā)展。

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