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“AIoT是IoT的发展方向,IoT需要AI来提升其价值。5G是连接AI与IoT的桥梁,其高带宽、高可靠低时延、大连接开拓了AIoT更广阔的应用领域。”中国工程院院士邬贺铨在“挚物·AIoT产业领袖峰会”上表示。

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众所周知,NB-IoT标准的特点是广覆盖、大连接、低功耗、低成本,这使得NB-IoT应用领域很广。邬贺铨指出,5G 正在引领IoT 标准的演进。对于大量中小企业,自建物联网不经济,NB-IoT可为企业提供一个承载在公众通信网上的专用物联网。大企业可使用非许可频率的LoRa来建内部物联网。并且NB-IoT传感器是固定位置,而工业应用的工件和机器人及网联车的传感器是移动的。此外,NB-IoT业务带宽只有20kbit/s和250kbit/s两种;还可能需要具有与人对话的物联网模块。邬贺铨表示,需要新增eMTC (1Mbit/s, 支持移动与对话)和mMTC (大连接)的窄带物联网标准,需要将NB-IoT和eMTC扩展到LTE和5G频段。“3GPP通过仿真向ITU提交报告,说明在LTE和未来5G频段工作的NB-IoT和eMTC能满足5G的连接密度要求,因此NB-IoT和eMTC可纳入5G低功耗广域网(LPWAN)物联网标准。”邬贺铨如是说。

从IoT到AIoT

AIoT=AI+IoT,即融合了人工智能技术的物联网,推动万物智联。AIoT本身也是产业,全球第二大市场研究机构MarketsandMarkets近日发布报告称,2019年全球AIoT市场规模为51亿美元。

邬贺铨认为,IoT标准主要解决数据传输技术,而AIoT关注新的IoT应用形态,要强调的是服务,特别是面向物联网的后端处理及应用。AI与IoT相辅相成,IoT为人工智能提供深度学习所需的海量数据养料,而其场景化互联更为AI的快速落地提供了基础;AI将连接后产生的海量数据经分析决策转换为价值;5G则是连接AI与IoT的桥梁,5G的增强移动带宽,高可靠低时延和广覆盖特性及边缘计算的结合,使得AI与IoT融为一体。

埃森哲预计,到2030年,工业物联网能够为全球经济带来14.2万亿美元的经济增长。在会上,邬贺铨列举了5G在工业互联网的应用。产业数字化已是必然趋势,需要将厂内设备联网,但原有车间内难于布放光纤,企业希望使用无线联网。Wi-Fi等现有无线技术因扩展性、低速率和抗干扰等问题使得其在工业领域利用率仅6%。5G适应工业互联网要求。但是企业如单独建5G专网,需有专用频率,ETSI测算需要76MHz。邬贺铨表示,5G可以用在企业外网或企业内网,后者又分为基于5G公网与5G专网两种。公网针对人的应用,TDD的下行较上行时隙多,而物联网则相反,因此用5G专网作为企业内网更合适,而且内网安全性优于外网。同时,邬贺铨强调:“不论5G作为企业外网还是内网,即便是5G专网,其安全防护都要特别重视。”

AIoT的发展及挑战

在邬贺铨看来,AIoT将经历单机智能、互联智能和主动智能这三个发展阶段。具体来看,单机智能阶段是指,单机系统需要精确感知、识别、理解用户的各类指令,如语音、手势等,并正确决策、执行和反馈。而这个过程中设备与设备之间是不发生相互联系的。互联智能阶段是指,采用集中的云或边缘计算控制多个终端(感知器)的模式,构成互联的产品矩阵,打破了单机智能的孤岛效应,对智能化体验场景进行了不断升级和优化。比如,当用户晚上在卧室对着空调说出”睡眠模式”时,客厅的电视、音箱,以及窗帘、灯等都自动进入关闭状态。主动智能阶段则是指智能系统根据用户行为偏好、用户画像、环境等各类信息,自我学习、主动提供适用于用户的服务。例如清晨伴随着光线的变化,窗帘自动缓缓开启,音箱传来悦耳的起床音乐,空调调整到适应白天的温度。“目前对于智能家居,基本属于单机智能阶段,对于智能产业,已经进入到互联智能阶段。”

目前来看AIoT的发展主要面临着算力、算法、平台兼容性、安全性等挑战。比如算力方面,普通计算机的计算能力有限,利用其训练一个模型往往需要数周至数月的时间。密集和频繁地使用高速计算资源面临成本。算法:AI的训练所需的时间是非常长的,目前仅训练一些简单的识别尚需数周时间,面对未来应用场景的丰富性,有必要在算法层面予以增强。基础算法非常复杂,应用的企业开发者能力不足。平台兼容性:物联网本身产品碎片化,而各AI公司生态之间又缺乏协同,本地算力、网络连接能力、平台间的不兼容,要把框架里的算法部署到数量众多的物联网设备上,大规模部署问题重重。安全性:人工智能决策的正确性受IoT数据的精确度影响,AI的分析结果还缺乏可解释性。AIoT还存在被攻击而成为僵尸物联网的风险。对此,邬贺铨表示:“AIoT目前仅是起步阶段,有很大的发展空间,也面临重大挑战。未来AIoT的发展,仍然需要标准化推动,企业间合作提升兼容性,需要威胁情报共享,增强安全保障能力。”

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