邬贺铨院士:没有什么“弯道超车”,从来都是“踏实积累”

01.AIoT的发展将会经历几个阶段?

中国工程院邬贺铨院士是AIoT领域首屈一指的专家,同时他还兼任国家标准化专家委员会主任委员、国家物联网专家组组长等重要职位。
尤其在5G和物联网领域,邬贺铨院士作为旗帜性人物,一贯以务实的视角,推进产业的健康与可持续发展。他曾说:“所有技术没有一劳永逸,永远领先的,而是在于能不能持续创新。以5G为例,不是瞄准现在5G能卖多少,能干什么,而是瞄准将来可持续发展的能力。”
站在2020到2021年的关键时间节点,应该如何对焦和把握AIoT产业的发展风向?

第二点,你是不是有数据可以利用?你可能发现工厂生产线的效率和产品的质量有问题,希望通过工业互联网来改进,你找到了痛点。但是为什么过去一直没有改?原因可能是你没有充分的数据来分析这个问题的最终根源在哪里。所以如果真正想解决问题,那么就需要一定的物联网设备做预先布局,也就是需要传感器、控制器等基础的工控单元采集数据,然后才有可能通过数据分析,定位出关键问题所在。

05.5G+工业互联网,将产生哪些变革性影响?



因此在挚物大会之前,我邀请中国工程院院士邬贺铨老师进行了一次长谈:
彭昭:最开始大家谈论IoT、谈论AI,后来大家谈各种技术的融合,于是产业进化到智联网AIoT时代,现在5G、区块链等技术将赋能AIoT。在您看来AIoT发展会经历哪些阶段,现在处于什么阶段?

邬院士:我认为智联网AIoT大体上分4个阶段。


比如一个城市收集了大量家庭的电表、水表、气表的数据,这些数据并不见得非要每时每刻都传输。统计这个城市的用电量、用气量,可以估算城市的经济活力和经济复苏的情况,这些是非实时性的。
比如说马路上一辆车出故障了,我们能够立即发现这个情况并即刻传出去。然后我们可以很快的调度,提升城市的交通管理、车辆的疏导能力。这个数据我们要求是实时的,需要第一时间产生决策,能够控制我们的物联网设备产生响应。这种应用我们现在通过5G已经可以实现。

邬院士:你提了一个很实际的问题,现在5G怎么面向消费应用和产业应用,仍然是一个值得继续研究的问题。

比如街上的摄像头,一天到晚都在拍,过去我们拍什么传什么,实际上是低效率的,不合理。

06.5G是一次弯道超车的机会吗?

从凌晨一两点,到天亮四五点钟,中间可能一辆车都没有,一个人也没有,所拍的图像一点儿都没有变化。这种情况下我们就可以压缩掉,只需要标记几点几分到几点几分,图上一点儿都没动,这就要求前端具有一定的智能分析能力,能够识别这个图像在这个阶段没有发生变化。

04.工业企业转型升级难在哪里?
当然不仅如此,还有更复杂的智能化处理,比如无人机、机器人,它们需要有一定的智能。所以相当于完全把人工智能的能力,前端决策的能力,放到物联网终端上面,甚至还可以说,某些边缘计算的能力,已经结合到物联网终端里面,我认为这可以算是第三个阶段。


所以智联网怎么与5G结合,采用什么商业模式技能保证智联网能够得到很好的推广,又能保证5G具有可持续发展的能力,是一个问题。现在各方都在探索,不同的智联网应用,实现的价值不一样,所以不能简单的说流量包月大家都一样。
生产线上的数据是一个方面,从市场上收集的销量数据、用户评价数据是另一个方面。不能只关注传感器采集到的实体设备上的数据,还应该关注虚拟化网络中的市场和用户评价数据。全方位的收集各种数据,才有了发现和解决生产中真正问题的依据。


第四个阶段,不仅限于人工智能的能力,还可以加入区块链的能力,给物联网终端一个可信的身份。不仅仅是终端,终端传输的数据也保证它的可信性,更好的进行隐私保护等等。

02.促进AIoT发展,有哪些关键因素?
那么未来是不是还会有更高的阶段?会的,还可能把更多的技术与能力融合进去。



彭昭:您提到的4个阶段,分别对应于物联网和5G、人工智能、区块链等技术的融合密切程度,形成一体化的AIoT智联网终端。为了促进AIoT智联网产业发展,您认为哪些是关键因素?当下最需要解决的问题是什么?

邬院士:智联网的底座还是物联网,底层它仍然要依赖于传感器来收集大量的信息。


第二点是数据有效采集与利用的挑战。数据采集不是说采到什么数据,就上传什么数据这么简单。每个数据上要有一定的标签,标志这个数据是从哪个位置、哪个时间采集到的,是什么类型的数据。一个企业的车间里面可能有各种各样的传感器,每时每刻都在传输数据,如果这些数据不加以标记,根本识别不了它是什么。

除了标注,我们还需要数据清洗。有些数据实际上太离谱了。比如我们这个房间放了10个温度传感器,测出来有一两个跟别人的偏差太大,显然这个数据是不准确的,就要去掉,所以要做数据清洗,去掉噪声数据。还有一些摄像头拍摄的数据是非结构化的,那么还需要降维,变成结构化的特质进行提取。

也就是说数据采集的前端是要做很多前置工作的,并且这些数据还要与其他数据相关联,比如我们工厂的用电、用水、用气数据,环境以及社会的数据、市场的数据,实现数据的融合。这里既有技术问题,也有管理上的挑战。每个企业想要解决的问题是不一样的,本身企业的现状也有所不同,所以不是说买一个通用的智能系统拿到企业就可以用了,都需要做一些适应性的改造和升级,甚至开发专用软件和系统。

所以第二点解决数据采集与利用的挑战,是很关键的一步。

第三点是安全性、隐私性方面的挑战。AIoT智联网中大量的传感器,我们都希望它们低功耗,能够长期工作,而且适应于恶劣的工况。这会导致什么?导致这些传感器轻量化,安全防御能力也没那么强。再加上智联网的终端量很大,永远在线,那就很容易成为拒绝服务攻击(DoS)的对象。
智联网的安全问题相对于一般的通信网络,还要来的更为严峻。传感器数量很大、场景很多,安全问题不容易处理。当然不能说因为保证安全,我们就把智联网系统搞得很复杂,增加成本的压力。


解决物联网的安全问题,一方面要靠终端设备自身解决,引入区块链等技术,另外还需要跨产品、跨部门之间的协同。这个问题不是单一应用、单一企业能够解决的,需要国家在整个产业链上推进联合创新来共同解决。

03.5G将会激发何种创新的商业模式?


虽然很多人说5G未来主要是以产业互联网、工业互联网的应用为主,但是在刚开始商用的时候,更多的还是在消费互联网应用,以及智慧城市的应用上面。

目前5G的商业模式,还是跟过去的移动通信一样。在3G、4G时代,我们就开启了用户流量套餐这种方式,每个月你支付一定的钱,我给你对应的一个套餐。流量套餐是一种比较简单的商业模式,但实际上并不见得是很合理的。

比如我看电影,一部高清电影可能要几个GB,甚至几百GB。如果我做远程医疗,也可能要这么大的流量,但是你说哪个价值大呢?肯定是远程医疗的价值大,对吧?所以同样的流量,不见得是同样的价值。
5G的优势是一步一步长期积累的结果,不是一次跳跃或者弯道超车,而是整个国家的科技实力确实提升到了一定水平。

再比如我下载一部高清电影,我用一个小时下载10个GB,和我用了两分钟下载10个GB,流量都一样,但是价值也是不一样的。

再或者,我下载电影的时候很顺利,看的过程也许很顺利,也许断断续续卡顿着我也看完了,两个过程流量看上去一样,实际上效果不一样。因此纯粹用流量来衡量,不是一个很合理的商业模式。

彭昭:5G建设成本更高,而且这些基础建设多由企业来承担,连接本身能直接创造的收益有限。5G会助推哪些新的商业模式诞生?带来哪些额外的价值和收益?何时才能看见这些受益?
邬院士:新基建最早是2018年中央经济工作会议的时候,当时提出来希望能够实现我们经济发展的转型,向数字化转型,保障我们能够可持续的高质量发展。
第一点,5G实现了低时延和确定性的传输。我们知道很多生产线的自动化水平越来越高,工件传送的速度越来越快,工业机器人的应用也越来越多,这就需要更多的快速实时性的响应和处理。

也就是说,商业模式的制定策略要偏向于从价值的角度来设计,这种模式特别适合于智联网。
在智联网中,除了摄像头的流量较大之外,大部分的应用都是低流量的。比如共享单车,开始启动的时候有一点点流量,停下来的时候有一点点流量,中间没有流量。水表、电表、气表的情况和共享单车类似。还有一些应用,比如车联网、智联网在金融领域的应用,虽然流量有可能不大,但涉及到更好的安全性和更高的价值。


第二点,5G满足工业互联网可靠性的需求。传统互联网使用TCP/IP协议,传输错误可以重传,这是付出了时延作为代价的。5G的可靠性可以达到99.9999%,也就是6个9,同时满足低时延和高可靠。
现在5G刚刚开始,没办法马上就探索出一个大家都觉得很合理、很公平的商业模式,还需要一个过程。不过方向是明确的,探索以价值为基础的商业模式。5G的商业模式如果那么好设计,那么5G的价值可能就没那么大了。





彭昭:5G时代可能会逐步以工业互联网的应用为主,然而中国工业自动化水平参差不齐,很多制造业自动化水平还比较初级,这些企业转型升级难在哪里?

工业1.0是简单的机械化,工业2.0是电气化,工业3.0是数字化,工业4.0是智能化。我们现在有比较多的企业,处于自动化到数字化这个阶段。
不同的起点企业能不能同时做工业互联网?我的答案是都可以。
工业互联网本身,可以几乎覆盖生产过程中的所有环节。从研发、设计、采购、供应,再到加工、制造、质量检测、售后服务、销售等等,各个步骤都包括。并不是一定要实现数字化、智能化,才能做工业互联网,也并不是一定要把所有环节都做工业互联网改造。企业可以从任何一个阶段,任何一个环节切入。
第一点是传感技术和成本的挑战。传感器我们都知道,它实际上是实现物理量、化学量各种变量的采集与转换。这里存在跨学科的技术挑战,包括我们现在对于新冠病毒的检测,本身也属于物联网的传感感知。
第二个阶段是引入5G。5G的出现,使得我们的通信传输的带宽更高了、时延更低了。这个时候,物联网的数据一样送到后台决策,而且这个决策可以第一时间反馈到我们的物联网终端上、模块上。这有什么好处呢?从非实时到实时,智能系统可以起到实时的反应控制作用。
疫情期间,因为过去建设的信息基础设施,我们能够很好的支撑1亿名同学同时网上上课,很多的企业、研究单位通过网络视频,完成1000万人在线会议,这些都是以前我们建立的基础。而一些发达国家同样也面临居家上课、在家办公的问题,网络支撑不了,可能就瘫了。加强新基建的建设,是为了更好的长期可持续性发展,为了更好的满足每个人的需求。


再看成本控制。物联网的传感和采集模块,量很大,类型很多。每种批量不大、碎片化,不容易做到成本可控。所以首先要解决传感器的技术和成本问题。
如果我们企业觉得可能设计有问题,要提升,那我们可以通过将设计外包,利用外部的能力来帮我们做。如果我们觉得对市场情况了解不够,同样可以通过相似的办法弥补我们的不足。很多企业自身的改造问题,充分利用外部资源的问题,劳动力共享和培训的问题,都是有可能通过工业互联网弥补和解决的。只要你希望往工业互联网走,你就可以推进。

当然从哪里切入工业互联网,我认为有两点是必须注意的。

第一点,你切入的环节是不是你的痛点?工厂里有设计、生产、销售很多环节,你觉得卡脖子的环节到底在哪里?如果你选择从一个不那么重要的环节切入,可能工业互联网起不到很明显的作用。你要很清楚你自己生产环节的问题在哪里。



5G的出现给我们的工业互联网发展带来了一个很好的机遇。5G、物联网和工业互联网的结合使用,是新基建的一个重要内容。


彭昭:那么5G与工业互联网结合,将会带来哪些变革性的影响?

邬院士:工业互联网和5G都是分别在前两年就提出来了。虽然没有5G也可以做工业互联网,但是为什么现在说5G对工业互联网如此重要?
第一个阶段是物联网。经过传统的通信网络,物联网将前端数据连到后台,使用大数据分析和人工智能决策。大部分物联网应用,都需要进行数据分析,所以自然会利用到人工智能,或多或少而已。这个阶段主要是处理一些非实时性的物联网应用。
第三个阶段是把人工智能的芯片和一些操作软件,集成到物联网设备上,变成一体化的AIoT终端。这个阶段赋予了前端物联网模块一种智能处理的能力。



一些数据的传输中,延时要求是毫秒级,甚至亚毫秒级。自动化水平越高,对于实时性的要求一般也越高。4G一般的时延是40毫秒左右,5G可以做到0.5~1毫秒。这是对于时延的改进。另外,跟5G共同出现的还有什么呢?边缘计算。它使得后台的决策处理转移到生产线的前端。越贴近前端,时延越短,可以做到快速响应。


做到快速响应够了吗?还不够,工厂还需要确定性。工业互联网不仅要求时延短,而且要求某些信号必须在某个时间到来,准确到微秒级,这个要求就更高了。通信系统需要进化到5G才能适应这一点。


同时5G现在和时间敏感网络相结合,让重要的数据、紧急的数据得到优先实时传输。就像北京公交车的早晚高峰期开辟专用车道一样,赋予实时数据高速快车道。这样的需求在车联网、远程医疗等领域也很需要,VR头盔、AR眼镜同样需要高可靠、低时延,5G在多种场景的探索和经验,可以助推工业互联网的发展。

第三点,5G可以很好的满足对于移动性的需求。有人问我工厂不用5G,用光纤可不可以?当然可以。光纤在工厂内已经被大量应用。不过我们生产线上的工件、物料、小车、工业机器人,这些都是移动的,很难通过光纤连接。5G作为无线通信技术,必然在工厂中有某些应用场景。
结果今年年初疫情来了,新基建正好可以对冲疫情带来的经济下行的压力。但是从根本上说,新基建并不是简单的为了眼前,更重要的还是立足长期,坚持长远发展。新基建将引发整个经济发展的质量变革、效率变革和动力变革,使得我们整个产业结构向数字化、网络化、智能化方向演进,这是一个长远的战略。
有公司调研过,中国每天在生产线上靠双眼来检测产品质量的员工总计有350万,虽然每个人工作都很认真,但仍然避免不了差错。现在我们利用工业高清摄像头,跟着产品一起走着拍,通过5G传输到后台,通过人工智能分析,快速检测出不合格的产品。还有可供工程师佩戴的可穿戴移动设备,比如AR眼镜,在5G时代可以更好的普及。

2020注定是不平凡的一年,技术轮替、新冠疫情和国际局势,让我们从全新视角复盘和审视过去那些潜藏的、被忽视的、崭新的挑战与机遇。



所以5G+工业互联网,开启了工业互联网的一个新阶段。5G是一种连接性技术,它促进把人工智能、物联网、大数据、云计算、虚拟现实等各种技术真正融合在一起,从而实现价值。

邬院士:5G在工业互联网中的应用,现在是一个热点。但是我们国家的工业状况确实比较复杂,我们的工业门类是全世界最全的,我们的工业企业也参差不齐。一方面我们进入全球500强的企业超过100家,另一方面我们还有一大批层次比较低的工业企业。

07.新基建对我们每个人意味着什么,如何把握?

邬院士:弯道超车是短道速滑的一个术语,是说一些运动员,他们在拐弯的时候技术比别人好,所以在拐弯的时候,就有可能超越别人,弯道是一个时机。




5G相对4G而言,我倒不认为是个弯道,因为什么呢?5G我们走到了引领的位置,不应该忘记4G以及3G时期打下的基础。3G我们有了突破,4G我们做到齐头并进。

对于5G而言,因为有了前面的基础,所以是顺势而为。5G时代以TDD时分双工(Time Division Duplex)为主,在3G时期TDD只占了很少的比例,4G的时候平分秋色。TDD模式的一个优点是上下行不对称,而且对频率的利用效率高,所以5G是延续了此前打下的基础,是此前将近20年的努力成果。

现在运营商也在考虑,不仅仅是流量,更要考虑用户的需求和价值。比如说你要求电影播放非常流畅,资费就要高一点;你能忍受播放卡顿,资费可以便宜一点。你提供远程医疗服务,要求高可靠、低时延,那么资费可能也要相对高一点。


彭昭:疫情之下国家提出新基建,这有可能是中国未来10年内,影响最大的刺激政策。新基建对于国家、企业、民众意味着什么?


彭昭:4G之前,中国的通信科技发展相对落后,但5G的建设中国追赶上来了,这是中国弯道超车的机会吗?

新基建一方面是加强数字基础设施的建设,一方面是打造一个实现经济、社会、产业转型的大平台。基于这个平台,我们还要促进传统产业的转型升级。通过新基建,通过数字基础设施更加广泛和深入的建设,我们会激发新的消费需求,壮大产业的增长点,创造更多的就业机会,创造更好的发展平台。

新基建无论是对国家、对企业、对个人都是一个非常积极的举措,同时也是一个瞄准长期可持续发展的战略。数字基础设施发展的越好,我们每个人所能享受到的信息化服务也就越好,这对于我们改善生活有很好的帮助。