第1章
人工智能物联网——AIoT

1.1 概论

1.1.1 AIoT概述

物联网（Internet of Things，IoT）是指通过各种类型的传感器件，借助特定的信息传播媒介，实现物物相连、信息交换和共享的新型智慧化网络模式。物联网概念的出现源于20世纪90年代前后，是信息时代互联网出现之后最为重要的网络空间（Cyber Space）基础支持技术之一。物联网最早以“传感网”方式被提出，强调在各种传感器之间组成网络以便实现大规模的全面感知。感知是整个信息时代计算思维的起源，一切的控制、计算、智能都以对真实物理世界的数据化感知为起点和终点。一方面，各种计算的输入都来自物理世界运行状态感知到的数据；另一方面，智能计算和控制反馈的最终结果也需要通过对感知到的运行状态变化来进行确认。传统意义上，物联网最重要的任务和使命便是为“感知”进行服务。

随着通信和计算技术的高速发展，网络的边界正在以超乎想象的速度扩张，向着完整覆盖物理世界的元宇宙方向迅速逼近。需要感知的信息种类和规模迅速膨胀，可以进行感知的设备种类也从传统的传感器网络节点演变为手机、摄像头等嵌入式设备。据华为全球产业展望（GIV）预测，到2030年全球连接的设备数量将达到1000亿。时至今日，物联网已经从一种感知方法和技术变为智慧社会的公共基础设施之一。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》也对物联网提出了针对性的发展要求和思路。

从最开始的“物物相连”到现在的“万物互联”，在万亿传感网络节点背后蕴含着巨大的机遇和挑战。海量的物联网感知设备带来了海量的数据，其中蕴涵的数据价值也得到了前所未有的重视，而突破传统抽样统计进行数据分析的大数据问题应运而生。在大数据和高速增长算力支撑下的模式识别、机器学习等人工智能（Artificial Intelligence，AI）技术取得了长足的进步，已经成为新一轮科技革命的重要驱动力，算力、数据、算法的计算范式正在颠覆从制造加工、交通运输到生活消费的每一个行业。AI与IoT相辅相成的融合特点日益凸显，AIoT也由此浮现到我们面前。

2017年11月28日，在“万物智能·新纪元——AIoT未来峰会”上，研究者首次公开提出了人工智能物联网（Artificial Intelligence of Things，AIoT）的概念。AIoT是人工智能和物联网的融合应用，两种技术通过融合获益，相辅相成。一方面，物联网通过互联海量终端获取了大量可分析的数据对象，为人工智能算法的研究提供了海量异构的数据基础；另一方面，人工智能帮助物联网智慧化处理海量数据，对异构多源的数据进行深层次的挖掘和分析，完成了智慧决策、智慧控制等操作，不但极大程度地解决了“数据孤岛”问题，而且提升了物联网的应用价值。简言之，AI让IoT拥有了“大脑”，使“物联”提升为“智联”，而IoT则给予AI更广阔的研究“沃土”，将“人工智能”推向“普适智慧”。

在落地的场景方面，AIoT的应用范围相当广泛，既有因为算力限制将各种智能处理和计算移植到终端的物联网设备上执行的边缘计算场景，例如可以进行人脸特征提取甚至在本地进行人脸识别的摄像头，也有可能是IoT将处理来的数据直接上传至云端交由无服务器计算机框架直接进行智能化处理的云创新场景。因此，本书将AIoT界定和诠释为一种人工智能与物联网融合的新型融合技术框架。

无论是哪种AIoT的应用形态，IoT都是AIoT的基础设施，它通过遍布于边缘侧的传感器设备和嵌入式感知节点实现万物互联，并实现对环境态势的实时感知与数据采集，从而获取大量数据，为AIoT提供了大数据的来源；而AI是AIoT智慧决策与控制的工具，AI提高了传统IoT决策的科学性和准确度，这些优势来源于AI对问题精准的建模和对数据的高效分析，在AI的指导下也解决了传统方法无法解决的复杂问题。另外，由于融合AI的IoT应用通常要求物联网设备具有一定的算力，因此AIoT常常与云计算、边缘计算等IT基础设施平台进行融合。

目前，AIoT已经在多个应用领域实现了落地，如智慧停车场、智能家居、智能监控、智能建筑、智慧交通、智能仓储物流、设备健康管理、智能调度能源、可交互消费智能硬件等。艾瑞咨询发布的《2020年中国智能物联网（AIoT）白皮书》提出了2025年的产业瞭望：预测AI家庭管家将实现智能家居交互方式的无感化和跨终端的无缝体验，预计2025年超过65%的中国家庭会拥有AI管家，并且一户家庭可以拥有10台具备AI感知能力的设备，人机交互方式也会从物理遥控、触摸屏App逐渐演变到语义控制和自主大脑无感控制；智慧人居预计可以提升5000万人的居住体验。到2025年全国90%的社区会采用智能车牌识别停车；在工业制造和智慧城市等方面，2025年人机协同可使7万家工厂、630万名制造从业者受益，巡检机器人、智能公共停车系统、城市大脑智能运营系统等也会使日常生活更加便利。总之，AIoT是物联网和人工智能两项革命性技术相互赋能、融合的产物，也是未来数字化社会发展的必经之路。