譚建榮院士：5G&AIoT新基建：關鍵技術與發展趨勢 | CCF-GAIR 2020

雷鋒網按：2020年8月7日，全球人工智能和機器人峯會（CCF-GAIR 2020）正式開幕。CCF-GAIR 2020 峯會由中國計算機學會（CCF）主辦，香港中文大學（深圳）、雷鋒網聯合承辦，鵬城實驗室、深圳市人工智能與機器人研究院協辦。從 2016 年的學產結合，2017 年的產業落地，2018 年的垂直細分，2019 年的人工智能 40 週年，峯會一直致力於打造國內人工智能和機器人領域規模最大、規格最高、跨界最廣的學術、工業和投資平台。

8月8日下午，在CCF-GAIR 2020「AIoT專場」論壇上，中國工程院院士譚建榮做了主題為「5G&AIoT;新基建：關鍵技術與發展趨勢」的報告分享。

到2025年，65%以上中國家庭將擁有智能音箱、智能機器人、智能面板等形態的AI管家。而今年年初提出的新基建，或將加快這一進程。

“短期來説，新基建要提振當下國民經濟，使經濟儘快復甦；長期來説，新基建是我們國家的一個長期發展戰略。”譚建榮院士在CCF-GAIR 2020「AIoT專場」論壇開場報告中提到。

當下新基建要以新一代通信技術、無線網絡技術、工業互聯技術為重要基礎，為企業實現數字轉型、智能升級、融合創新提供基礎設施體系。其中，新基建與新一代通訊技術、人工智能、物聯網等新興產業緊密關聯。

作為新基建中關鍵技術，譚建榮院士提到，5G&智能物聯網又有六項關鍵技術：超密集異構網絡、自組織網絡、內容分發網絡、D2D（設備到設備通信）、M2M（機器到機器通信）、信息中心網絡。

以下為譚院士在CCF-GAIR 2020「AIoT專場」論壇上的報告原文，雷鋒網做了不改變原意的編輯整理：

各位領導、各位專家，大家下午好！

根據會務組的安排，我把最近學習、研究的，在企業應用、5G、AIoT與新基建的有關技術、體會向各位領導、專家及來賓作交流彙報。

新一代信息技術發展很快，目前發展比較前沿的是5G、AIoT技術。

新一代信息技術發展非常迅速，影響着我們整個社會的生產方式、生活方式和學習方式，具有四個顯著的特點：

1、互聯網技術發展到物聯網技術；

2、由虛擬現實技術發展到增強現實技術；

3、由網格計算技術發展到雲計算技術；

4、由機器學習技術發展到深度學習技術。

產生了幾個典型的交叉領域，如智能製造、混合現實、大數據、人工智能，而5G&AIoT;是重要的技術基礎。

5G是第五代通信技術，是最新一代分佈式蜂窩式移動通信，經歷了1G、2G、3G，目前發展到4G和5G。

5G的關鍵性能是高速率、減少延遲、節省能源、降低成本、提高系統容量和大規模設備連接。

5G網絡關鍵技術之一是超密集異構網絡。

目前正在朝着多元化、寬帶化、綜合化、智能化方向發展。在未來的5G網絡中，減小區域半徑，增加低功率密度的節點數量，保證未來5G支持1000倍以上的流量的核心技術之一。

第二個關鍵技術是自組織網絡。

5G網絡有自組織特性，未來將來面臨網絡部署、運營及維護的挑戰，主要是由於網絡存在各種無線接入技術，且網絡節點覆蓋能力各不相同，它們之間的關係錯綜複雜。

第三個關鍵技術是內容分發網絡。

5G面向大規模用户的音頻、視頻、圖像等業務急劇增長，網絡流量爆炸式增長會影響用户訪問互聯網的數量，需要有效的分發大流量的業務內容，降低用户獲取信息的時延。

第四個關鍵技術是D2D（設備到設備通信）。

5G網絡中網絡的流量、頻譜的效率需要進一步提升，設備的通信、D2D具有潛在的提升性能，增強用户體驗，減輕基站壓力，提高頻譜應用率等前景。

第五個關鍵技術是M2M（機器到機器通信）。

作為物聯網最常見的應用形式，在智能電網、安全監測、城市信息化、環境監測等領域實現商業化的應用。

第六個關鍵技術是信息中心網絡。

隨着實時音頻、高清視頻等服務的日益激增，基於傳統TCP/IP網絡無法滿足數據流量分發的要求，網絡呈現以信息為中心的發展趨勢。

大家都知道，現在新基建也是中央提出的重大部署措施，宏觀經濟發生深刻變化，需求、生產、投資、消費、出口等受到一定衝擊。

今年新冠病毒以來，我們在做好常規性的防控同時，還要做到復工復產、工人返城，這樣就要通過投資、消費、出口三架馬車重新拉動GDP。

特別是現在外部環境也發生了深刻的變化，中美貿易摩擦愈演愈烈，對餐飲、旅遊、電影、交運、教學培訓等中觀行業衝擊比較大，對民營企業、中小微企業等衝擊非常大。

新基建，短期而言是要提振國民經濟，使經濟儘快復甦；而長期來説，新基建也是我們長期的戰略。

以技術為驅動的新基建與老基建有什麼不同呢？

我們要以新的發展理念為引領，以技術創新為驅動，以信息網絡為基礎。過去的基建投入基本上還是土木工程，是以“硬”件為主；現在的新基建要以現代通信技術、無線網絡技術、工業互聯技術為重要基礎，為企業實現數字化轉型、智能升級、融合創新提供基礎設施體系。

主要包括七大領域，特高壓、新能源汽車、新一代通訊技術、大數據中心、人工智能、工業互聯網、城際高鐵以及軌道交通。

新基建包括新一代通訊技術、人工智能、物聯網等新興產業緊密關聯。

通訊技術也是物聯網的重要基礎，我們經歷了第一代、第二代、第三代，目前正在第四代和第五代之間。

與4G相比，新一代通訊技術在用户體驗和連接設備數量、時延等方面有明顯優勢。主要有三大應用場景：

一是增強移動應用寬帶；

二是大規模物聯網，也是今天的會議主題，AIoT；

三是超高可控低時延的通信。

這三大應用場景和物聯網技術、智能物聯網技術息息相關。包括基礎設施的建設、運營服務的開拓以及終端及行業的應用，涉及到上、中、下游等環節，形成完整的產業鏈。

新基建的其他內容由於時間關係就不再展開。

5G&智能物聯網的典型應用

技術層面，人工智能使物聯網獲取感知與識別的能力，為人工智能的訓練提供數據。

萬物互聯以後，可以説物聯網到智能物聯網中間的橋樑是大數據，有了萬物互聯、5G通信，數據量極大增長，形成了大數據，而大數據又為人工智能的算法訓練提供了數據的基礎。

在商業層面，作用於實體經濟，促使產業升級、體驗優化。主要包括感知交互能力的智能互聯網，通過機器學習的設備資產管理，擁有聯網設備和AI能力的系統性解決方案三大類。這三種類型具體包括智慧人居、智慧建設、智慧交通、智慧停車場、智能電控系統、設備健康管理、設備智能維修等場景。

AIoT體系結構如下圖。

智能物聯網有消費級、人居、城市、物流、交通、零售。從體系結構看有智能設備的解決方案，包括操作系統、設備連接控制、數據服務、智能分析服務、核心化模塊等等；基礎設施層面包括服務器、存儲、網絡、數據中心、AI訓練與部署平台。這張PPT是AIoT的體系架構。

第一，面向智能家居的場景應用。

到2025年，中國家庭有65%以上的中國家庭能夠用AI、AIoT來進行居家管理、家務管理、舒適生活管理，用户使用偏好的信息、日常時許的數據匯聚和智能化大腦，包括電視劇、燈光、照明、窗簾、冰箱、電飯煲等，能夠實現智能網聯，通過人工智能技術把這些家電、居家環境管理得更加宜人、更加智能化、更加具有舒適性。

第二，面向自動駕駛的場景應用。

自動駕駛是AIoT的一項重要應用，主要依靠人工智能、傳感器、定位系統。現在中國北斗成功使用意義非常大，過去相當長時間我們只用GPS系統，包括全球定位系統，GIS全球地理系統，現在中國有了自己的北斗系統，我們可以進行定位和導航的協同操作，讓計算機在沒有任何人類主觀操作下，自動安全地操作機動車輛，為車輛的交通安全和效率提供新的體驗。

在這方面有三點技術：

第一，傳感並從傳感器原始數據中提取有意義的信息；

第二，感知，以定位無人車所在的位置以及感知所處的環境；

第三，決策，以可靠安全地到達目的地。是往左邊打方向，還是往右邊打方向，什麼時候緊急剎車，什麼時候加速，這一決策完全可以通過自動駕駛系統，通過智能物聯網，以可靠安全抵達目的地。

自動駕駛有些場景，包括連續廣域場景、熱點高容量的場景、低時延的場景以及低功率的場景，能夠支持車輛動態成編組行駛，半自動/全自動駕駛下的信息共享，支持遠程駕駛車輛，車輛間交換傳感器獲得的數據、交換實時視頻的錄像等等。而這些都離不開5G和智能物聯網系統。

摩根士丹利報告指出，未來汽車中60%的價值都是軟件，而剩下40%的價值則是傳統汽車部件。

第三，面向虛擬現實的場景應用。

虛擬現實是5G和智能物聯網的重要應用，通過虛擬現實可以用於虛擬環境共享以及感知工況，把用户的檢測、反饋、傳感連在一起，從而實現智能監測系統，構建5G物聯網實時檢測、實時狀態，實現智能化監測，其中包括數據的採集、數據的傳輸、數據的挖掘、數據的服務等模塊。

第四，面向建築人居的場景應用。

5G智能網在建築人居中的應用有四個維度：

一是人的使用體驗、人的行為模式；

二是安全、防災、預警；

三是節約能耗、人力、時間、成本；

四是提高工作效率，對應不同的場景會有不同的側重點，但內核還是給予人舒適、安全、便捷性的體驗。

第五，面向工業的場景應用。

工業領域，AIoT和智能網聯應用場景更加廣泛，通過工業物聯網平台整體輸出更加明顯的智能體驗，包括對工業物聯網的傳感器感知賦能，優化OS與軟件層分析決策能力和為自動化設備的執行能力更強，控制性能更好。其中包括設備管理、能源管理、工業視覺、倉儲物流、安全監控等。

第六，面向智慧城市的場景應用。

AIoT與城市公共管理的結合主要在視覺設備、分析預測、調度優化，可以通過功能開發進行城市的安全防控、交通監管、公共設施網管優化、智能宣檢、民生服務。

我們杭州除了阿里巴巴，還有海康威視，海康威視通過攝像頭的圖像分析可以實現交通安全管理，優化流控，以及公安巡檢等，拓展了整個產業鏈。

最近阿里巴巴、海康威視、華為研究院都提出了城市大腦的概念，城市大腦就要通過5G和物聯網實現城市管理的智慧化、智能化，實現智能的出行、智能交通、智能生活。

受益於智能家居率先爆發，而後由於5G商用、低功耗廣域物聯網的應用，中國物聯網連接數量將在2025年增至199億。

5G與物聯網設備連接量處在高速增長的階段，未來數百億的設備併發聯網產生交互需求、數據分析需求將和AIoT更加深度融合。

AIoT對實體經濟的融合賦能使得AIoT整體業務量又享有十萬億市場空間。2019年，受益於城市端AIoT業務規模化落地及邊緣計算的初步普及，中國AIoT市場規模突破3000億大關直指4000億量級。

2019年中國AIoT產業的圖譜如下。AIoT相關產品、解決方案在眾多企業、眾多城市、眾多產品、眾多應用場景中都得到了廣泛應用。

用户的管理優化、平台搭建、軟件開發、施工方案、終端硬件等，這些平台、這些要素都大大拓展了現在AIoT的軟件市場、硬件市場，拓寬了客户的需求，延長了產業鏈。

我的團隊圍繞着5G、AI、物聯網在裝備製造業當中得到很多應用，包括在超大型低能耗空分裝備設計製造基礎研究、高檔數控機牀數字化設計的關鍵技術、大噸位深拉伸液壓裝備設計製造關鍵技術、一類高端龍門加工中心創新設計關鍵技術……

我把5G、虛擬現實、物聯網、人工智能體現在裝備製造當中，體現在傳統設備進行數字化、智能化、互聯化，這些我們做了很多工作。希望在座的領導、各位專家有機會到杭州來，到浙江大學來進行技術交流、項目合作。