智能物联AIoT 2.0将至,移动/联通/华为/中兴等如何引领产业下一个时代的发展?

物联网智库

共 8644字,需浏览 18分钟

 · 2023-11-13

作者:梁张华
物联网智库 原创

智次方·物联网智库在“智能物联AIoT 2.0”系列文章中预判,2024将是AIoT产业发展的分水岭,“智能物联AIoT 2.0”即将开启,进入“通感智值一体化”的阶段,启动新一轮的强势增长。

一方面,个体间的网络连接、信息交换和资源调配正在从“中心化”向“分布式”演变,进而推动物理世界众多基础设施都有机会通过全球社区中个体的大规模协作,“自下而上”地来建设,并对当前由中心节点主导的“自上而下”建设的基础设施,形成良好互补。

在未来的经济社会中,从“中心化”到“分布式”、“自上而下”与“自下而上”并进的逻辑会不断加强、向前演化,使AIoT的发展从互联互通的1.0阶段,跃迁至智能化和价值化的2.0阶段。

另一方面,在当前强调融合与共生的时代,AIoT的产业架构也必将迈上一个新的台阶。从我们的观察来看,原先“端-边-管-云-用”的架构正日渐升级为“通感智值一体化”(即“通信、感知、智能、价值的一体化”)的新架构。

目前,业界已有众多推进“通感智值一体化”的先行探索案例。

见微知著——将传感、通信和计算的能力深度打通,实现多个功能之间的相互协作、资源共享,追求信息感知的分布性、智能控制的自适应性、系统整体的协调性,最终提高综合的智能化和价值化水平,将成为智能物联AIoT 2.0最显著的发展演进特征。

本文由智次方研究院的研究总监梁张华撰写,进一步阐述目前业界关于“通感智值一体化”的领先实践,以及促成相关实践的重要动力来源,本文分为如下几个部分进行呈现:

  • “通感一体”场景应用加快推进

  • “感智一体”解决方案面世

  • “通感智一体”取得重要进展

  • “通感值一体”产品日渐兴起

  • 网、算、智无处不在将为“通感智值一体化”注入强大动力

“通感一体”场景应用加快推进

通感一体化是基于软硬件资源共享或信息共享同时实现感知与通信功能协同,未来的通信系统因此同时具有了通信和感知两个功能。对于即将到来的5G-A和未来的6G,通感一体化将是无线通信系统最核心的特性。目前,头部企业和发达地区已纷纷探索开展应用场景验证和技术应用。

华为率先完成“通感一体”技术和应用场景验证

早在2021年底,华为即已在中国信通院IMT-2020(5G)推进组的指导下,在怀柔外场完成了全球首个面向5G-Advanced的通信感知一体技术验证

该团队成功验证了通感一体在智慧交通和园区入侵检测的应用,通感一体基站的探测距离超越主流交通雷达一倍以上,位置精度达到车道级,对车辆和人员探测准确率达到100%,为通感一体的应用和技术创新提供了重要参考。

2023年5月,中国移动研究院联合华为等企业在深圳盐田海域率先完成“通感一体”结合应用场景的验证

中国移动将通感一体关键技术作为其“5G-A创新链产业链”行动的重要一环,在深圳开展5G-A“先行者计划”,亦即,通过部署4.9GHz频段通感一体基站,针对20公里内的海域场景,从位置、速率、轨迹等方面,对船只进行分辨感知、速率检测和轨迹跟踪等全面的感知能力验证。其刷新率可达1秒,并能检测出未安装GPS的船只信息。

中移&华为面向深圳盐田海域部署的通感一体基站

后续还将在距离、精度等关键指标上开展进一步对比验证,促进面向实际应用的产品加速成熟。

这是截至目前,全球首个5G-A海域通感的多站验证。与传统雷达相比,通过基站设备实现通信与感知的功能,不仅拓展了感知服务的广度和深度,也提高了感知服务的时效性。

随着本次5G-A感知能力的验证,可以预见不久的将来,将有更多的海域场景及应用应运而生。

当基站拥有通信感知一体化能力,将可以按需部署低空区域,为低空经济打开新的商业空间。

例如,当通感一体用于交通时,可实时感知道路上的车流状态,实现人、车、路的高效协同,保障交通安全,提升交通系统运行效率;在气候环境监测中融入通信感知能力,将可以对降水量、污染气体排放和空气质量等进行实时监测,实现诸如台风预警、洪水预警和沙尘暴预警等功能,为灾害防范提前预留时间。

珠三角等地加快推进“通感一体”车路互联技术应用

中国科学院院士、国家可信嵌入式软件工程中心首席科学家何积丰在2023第六届上海人工智能大会介绍了通感一体的车路互联技术在智慧交通领域的应用案例:

基于通感一体部署,路端可感知实现收集交通及周边信息,车路通信完成车辆的感知信息共享。车的感知提供给路面及交通的感知信息。路端感知和车端感知信息实现实时动态的孪生元宇宙。

在高速应用场景,通过雷达高精度支持所有目标位置、速度、轨迹,可以实现高速雾天不封路,帮助快速引导通行。在城市道路场景,围绕“治堵”“畅通”,通过雷达+摄像头感知提升通行效率,可实现红绿灯动态控制、交通隐患分析治理、交管效率提升。

目前,惠州市“畅通工程”城市智慧交通建设项目,已通过“摄像头+雷达”构建了感知功能;广州也计划未来三年投入28.5亿元建设全息路口,路段标配“摄像头+雷达”

从技术的发展应用进展来看,在封闭场景,有刚性需求和应用生态,商用模式清晰,正在加速推动商用,代表案例是卡车自动驾驶。

在半开放场景,高速干线物流条件逐渐成熟,有利于降低运输成本,提升通行量。

在开放场景,还需要稳步推进城市场景探索,比如在智慧交通管理、辅助驾驶、自动驾驶等领域的应用。

“感智一体”解决方案面世

2023年10月,中国科学院空天信息创新研究院(空天院)科研团队基于自主研制的遥感智能解译基础模型,联合国内相关研发机构,共同研发出“空天·灵犀”遥感智能训推一体机

该机型突破了基础模型轻量化等关键技术,实现遥感基础模型的高时效灵活部署,可以提供数据、模型、平台、硬件一体化的解决方案。

 “空天·灵犀”遥感智能训推一体机

此前,遥感影像分割任务中,在单张图形处理卡上,利用基础模型处理一景50公里×50公里幅宽的遥感影像,推理耗时一般为小时级,难以满足实际应用中数据快速处理的需求。

“空天·灵犀”遥感智能训推一体机集成遥感多模态数据、轻量化基础模型、智能解译软件系统,较传统遥感任务执行有了新的质的提升:

  • 在多任务高精度方面,模型支持包含地物要素提取、区域变化检测等9大类36子类下游任务,多任务平均精度较经典网络模型提升6-12%。

  • 在模型高效训练推理方面,一体机内嵌模型微调技术,仅需更新不到5%的训练参数即可实现同等效果,在昇腾环境下推理速度可提升3.5倍。

  • 在灵活自主部署方面,相较于大参数量模型通常部署在高算力、高功耗的大型服务器,“空天·灵犀”可在星载、机载、车载等多个边缘场景低成本灵活部署。

  • 在自主创新方面,一体机适配昇腾AI环境与昇思MindSpore框架,实现软硬一体的自主创新。

“空天·灵犀”遥感智能训推一体机能够在自然资源、交通住建、农林牧渔、应急救灾及水利等国民经济多行业实现要素精细分类、实景三维重建、地物广域搜索等多任务应用。

以复杂环境下地物要素分类为例,模型实现了数十类典型要素的精细化自动分类,部分可细化至子类,如水生耕地、旱耕地、工业建筑、低矮住宅、商业建筑、城市道路、乡村道路等,精度较传统模式提升20%以上,单幅影像处理耗时大幅降至分钟级。

“通感智一体”取得重要进展

中国联通、中国移动等运营商联合合作伙伴,已率先在交通行业纷纷取得“通感智一体化”商用/技术验证等重要进展。

上海联通率先商用全球首个5.5G“通感算一体”车联网

2023年5月17日,上海联通携手合作伙伴率先在上海嘉定完成全球首个5.5G“通感算一体”车联网连片组网试验区建设,测试结果显示,“通感算一体”各项指标符合车联行业标准,促进上海城市车联网、智慧交通、自动驾驶、高精地图导航等多方面实现了能力跃升,为未来5.5G乃至6G演进夯实了网络能力。

上海联通通感算一体车联网数字孪生应用平台

上海联通的“通感算一体”将传统的移动通信、雷达、算力等多种技术进行融合,实现通信、感知和计算一体化,对目标对象跟踪定位、测距测速、成像识别,突破传统通信维度,提供泛在通感算融合服务。

实际上,上海联通早在2021年已在上海交通大学完成通感一体无人机感知能力商用首发;2022年“517电信日”携手中通速递完成通感一体无人机感知全球首商用;2023年“517电信日”进一步完成车联场景全球首商用。

在嘉定车联网试验区现网部署中,上海联通率先攻克“通信感知波形一体化技术”、“多站协同感知技术”、“多传感器数据融合技术”和“自动纠偏技术”,构建车联网数字孪生场景,实现了对车辆、道路和人员的多目标监测识别跟踪,同时借助现网5G SA网络,将融合算力引擎汇聚的多方信息高效快速的传递至各道路相关方。

经现场实测验证,道路移动目标识别准确率超过93%,平均端到端时延达到10ms内,定位精度达到亚米级,速度精度达到0.3m/s,角度精度0.25度,覆盖嘉定区两条道路近5km区段,多站协同感知时延达到微秒级,相比传统雷达在覆盖、距离、分辨率、测角精度方面领先3倍以上,实现对道路移动目标的精准识别。

中国联通发布《6G通感智算一体化无线网络白皮书》

2023年6月,中国联通发布《6G通感智算一体化无线网络白皮书》,在总结中国联通面向5G-A及6G在智能节能、智能编排、RIS、通感等方面的多项技术试验及应用成果的基础上,提出“6G通感智算一体化无线网络”演进架构及技术方案,下一步将在通信网络的各层面引入感知、智能、算力能力,以实现“智能、融合、绿色、可信”的6G愿景。

与此同时,白皮书还提出了未来6G智能节能、智能编排、物理层智能、通感融合、智能超表面等“通感智算一体化”应用设想

以智能节能为例,未来6G智能节能将在通感智算一体化的架构下实现,结合人工智能、大数据等技术,实时感知用户的情况及业务需求,利用网络算力资源,训练智能节能模型,推导出精准匹配每个小区的节能策略,突破传统节能方案中管理难度高、节能效果欠佳的瓶颈,从器件级、设备级、网络级等层面实现不同的技术方案,在保障用户业务体验的同时,可以采用器件/模块关断、业务调度、网间协作等方案来降低基站设备能耗。

网络智能节能方案将打破基础设施数字化孤岛,实现网络能耗数据实时、高精度采集,支持灵活的电源、备电等机房基础资源智能化管控。同时,节能方案包括网络级节能策略、站点级节能策略、设备级节能策略,可实现多制式网络智能协同、“一站一策”差异化节能调度,达到“用户无感知、网络高能效、运维低成本”的目标。

中国移动联合中兴通讯完成首个“低频通感算控一体化”多目标感知技术验证

2023年5月,中国移动研究院、广东移动联合中兴通讯于深圳在5G低频通感算控一体化解决方案研究中取得重要进展:业界首个5G“低频通感算控一体化”系统——传统4.9G基站在提供通信能力的同时具备“雷达”般的感知能力,结合5G算力基站提供的强大算力,集“通信、感知、计算、控制”于一体,并于业界首次实现复杂移动环境下多目标轨迹的感知,探测距离最远超1.4公里,感知距离精度最大达到亚米级,对人、车、无人机等地空多目标实现全方位感知,展现出超强的感知能力。

中兴通讯低频通感算控一体化多目标感知技术验证

相关方乐观预计,未来“通感算控一体化”系统将大有可为:高效感知道路、车、人的实时状态,帮助城市交通管理和优化,同时对交通运输、智慧出行、车路协同等领域进行全方位支撑;还可应用在智慧低空领域,识别无人机的飞行状态、对无人机进行路径规划等,通过整合园区安防设施,提供侦测、定位、识别、跟踪、反制五位一体低空安防解决方案,为低空领域资源的开放和管理提供强有力的技术保障。

“通感值一体”产品日渐兴起

随着区块链技术和物联网技术的不断发展,DePIN(去中心化物理基础设施网络)已经成为了物理基建管理领域的新生力量。

DePIN可以在多种硬件设备上运行,通过组合这些设备来构建一个去中心化的基础设施。这里的“基础设施”可以是无线网络中的Wi-Fi热点,也可以是能源网络中的太阳能家用电池。

通过去中心化管理、智能合约和数据共享等技术,DePIN可以有效地提高物理基建管理的效率、降低管理成本、提高信息透明度等方面的优势。

作为回报,参与构建去中心化基础设施的贡献者将获得财务补偿以及他们所建设和提供服务的基础设施的所有权份额(以通证激励的方式实现)。

基于DePIN,目前已有众多“通感值一体”产品出现。

例如,DePIN可以为消费者提供去中心化的身份验证服务。用户可以利用DePIN创建和管理自己的数字身份,实现跨应用和服务的统一认证,同时保护个人隐私。

现有的产品有Ucam,这是首款基于区块链的摄像头,曾荣获CES创新奖2020年网络安全与隐私奖。Ucam配备了去中心化的身份识别系统,通过专属的分布式账本来进行用户身份验证,安全加密并且该识别系统无需用户支付gas费用。

再例如,在DePIN网络中,上链设备产生的数据可以在可信计算技术环境下进行加密处理,确保数据在传输和存储过程中的完整性和可信度。

这对于需要确保数据真实性的场景(如监控、安防等)具有重要价值。在这块比较突出的产品是pebble运动传感器,作为一款捕获物理世界数据的设备用户可以通过pebble收集到位置、温度、倾斜角度、亮度等等信息,在物流运输、供应链、工业生产和智能合约执行等领域有着广泛的应用。

网、算、智无处不在将为“通感智值一体化”注入强大动力

我国网络、算力和智能基础设施建设处于全球领先水平,日益壮大和无处不在的信息通信基础设施,将为“通感智值一体化”的快速健康发展提供有力保障,注入强大动力。

网络方面,根据工信部公布的《2022年1-8月通信业经济运行情况》,截至8月末,中国三大运营商蜂窝物联网终端用户数量达16.98亿户,首次超过移动电话用户数量,实现“物超人”,蜂窝物联网迎来里程碑式新发展。

其中,5G作为具备高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术,是实现人-机-物互联的网络基础设施。我国5G基站建设全球领先,根据工信部数据,截至2022年底,中国累计建成并开通5G基站达231.2万座,总量占全球超过60%,其中2022年新增88.7万座。

2023年9月,中国5G基站进一步大幅增至318.9万座,较2022年底增幅高达37.9%。5G网络已覆盖所有地级市城区、县城城区,每万人拥有5G基站数达22.6个。超90%的5G基站实现共建共享,5G网络正加快向集约高效、绿色低碳发展。5G行业虚拟专网已超2万个,为行业提供稳定、可靠、安全的网络设施。

 2019年-2023年9月中国5G基站累计开通数量(万座)

算力方面,国家规划“东数西算”工程,在全国铺开八大算力枢纽节点和十大数据中心集群。

2022年2月,国家发改委、中央网信办、工信部、国家能源局联合印发通知,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了10个国家数据中心集群。

根据相关统计,2022年上半年,我国算力规模已达到150EFlops,规模世界第二,仅次于美国;同时建成了多个数据中心、人工智能算力中心,覆盖全国各地。

 “东数西算”规划八大枢纽节点和十大集群


 中国数据中心区域分布情况

同时,物联网发展带来的数据量激增,不断提振边缘计算需求,算力逐步向云-边-端三级架构推进。面对物联网数 据量的爆发,传统云计算弊端逐渐凸显,如无法满足海量数据处理诉求、无法满足实时数据处理诉求等等。

边缘计算的出现,可在一定程度上解决传统云计算遇到的这些问题,物联终端设备产 生的数据不需要再传送至遥远的云数据中心处理,而是就近在网络边缘侧完成数据分析和处理,更加高效和安全。

智能方面,随着算力网络的建设普及,人工智能算力网络将各地的人工智能计算中心联接成网,动态实时感知算力资源状态,实现统筹分配和调度计算任务,构成区域内感知、分配、调度人工智能算力的网络。即通过将各地人工智能计算中心联接成一张人工智能算力网络,以“一网络”实现“三汇聚”——算力汇聚实现各人工智能计算中心的联接,打造全局计算资源的统一管理、协同调度及弹性分配,为各区域的大模型训练提供充裕的算力;数据汇聚由区域主导建立一个开放、融合的数据共享机制,根据各地优势建立高质量共享数据集,支撑更高精度的模型开发及更高质量的行业应用孵化;生态汇聚将模型能力以及最新应用创新成果开放、共享给算力网络内各区域,让人工智能加速走进千行百业。

不仅如此,人工智能还正在加快速度从“云端”走向“边缘”,进入到越来越小的物联网设备中。众多企业正在利用TinyML(即在终端和边缘侧的微处理器上实现的机器学习过程,被称为微型机器学习)相关的技术与产品,探索如何在这些无处不在的小型设备上,更好地搭载机器学习,以便提高设备的分析能力和运行效率。

写在最后

智能物联AIoT 2.0是“站在海岸遥望海中已经看得见桅杆尖头了的一只航船”,“通感智值一体化”的时代潮流已滚滚而至,关于“通感智值一体化”更多的精彩内容,欢迎读者朋友回顾:

迈入智能物联AIoT 2.0,从“端-边-管-云-用”到“通感智值一体化”

智能物联AIoT 2.0的典型特征:通感智值一体化

智能物联AIoT 2.0来袭,3大转变让你在数字浪潮中砥砺前行

同时,为了更好地解读“智能物联AIoT 2.0”,我们将在12月15日举办“中国AIoT产业年会暨2024年智能产业前瞻洞察大典”,欢迎您的参与。

参考资料:
1.《中国联通6G通感智算一体化无线网络白皮书》,中国联通
2.《一文读懂即将引爆的TinyML:在边缘侧实现超低功耗机器学习》,物联网智库
3.《7个商业案例展示,DePin如何实现数据的共享和价值发现》,Medium
4.《DePIN将撬动全球化2.0:基础设施及其蕴含价值的全球化》,物联网智库
5.《何积丰院士:推动通感一体车路互联技术应用 服务智慧城市建设》,中国证券网
6.《中国移动研究院&广东移动联合中兴通讯在深圳率先完成业界首个“低频通感算控一体化”地空多目标感知技术验证》,C114
7.《上海联通率先商用全球首个5.5G通感算一体车联网》,通信世界网
8.《中国移动研究院联合华为等率先完成通感一体结合应用场景的验证》,IT商业新闻网
9.《突破遥感基础模型关键技术 我国科研人员研发出遥感智能训推一体机》,央视新闻客户端
10.《数字中国建设关键基础设施,“算力网络” 时代来临》,东方证券

文末提示:
“中国AIoT产业年会暨2024年智能产业前瞻洞察大典”将于12月15日在深圳机场凯悦酒店举办,想了解更多中国AIOT产业和5G产业的发展态势和特点?
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