构建系统的智能物联架构
2024-11-21 00:00董云庭
财经 2024年23期
2022年，杭州市委、市政府提出了五大产业生态圈战略，其中智能物联产业列在首位。今年八九月间《财经智库》组织相关专家在杭州调研60余家重点企业，听取了杭州市政府和滨江、萧山、西湖、钱塘、余杭等区的介绍，历时一个月。本文对智能物联系统的构建进行了必要性和可行性分析，梳理其基本框架，列出了一些拟解决的问题，进而提出若干建议。
一、构建智能物联系统的必要性
首先，这是推进新质生产力的战略举措，智能物联需要通过高技术、高效能、高质量的产业发展，不断推出新制造、新服务和新业态，“三高三新”是新质生产力的核心。其次，大数据、云计算、5.5G、物联网、人工智能等全联接和新技术协同应用已成趋势，而智能物联是其集中体现。三是智能物联是保障产业安全的重要抓手，旨在顺应国内国际发展环境的急剧变化，重振杭州主导产业（视觉智能）的可持续发展。四是加快产业经济数字化、智能化、高端化的必由之路，而杭州产业的特点是民企为主，主导产业分散，终端产品不多，集成六条产业链（视觉智能、集成电路、高端软件和人工智能、云计算大数据、网络通信、智能仪表）的不同优势，有效合作，优势互补，实现融通发展。五是做大做强“中国视谷”的重要路径，智能物联将为视觉智能提供更多更优的应用场景。
二、构建智能物联系统的可行性
一是杭州智能物联产业已具规模优势。2023年，杭州市智能物联产业规模超过8000亿元。就六条相关产业链而言，主导产业视觉智能规模最大；高技术支撑产业包括集成电路、高端软件和人工智能，人工智能基础设施的云计算和大数据、网络通信，作为智能物联重要节点的智能仪表规模均在千亿级。
二是六条产业链关联度高。如士兰微的芯片可供海康威视、大华和宇视等企业，也是白电、汽车行业应用芯片的主要供应商；阿里云的大模型、大算力可为系统优化提供有效算法；之江实验室的人工智能、智能计算以及西湖大学的多模态大模型已进入应用阶段；浙江中控的工业软件也已广泛应用于企业的生产管理系统。
三是领军企业已具国际竞争优势。如阿里云已成为亚洲第一、全球领先的云计算公司；海康威视、大华股份、宇视科技是中国视觉智能排名前三的龙头企业，并具有全球品牌影响力。此外，在《财经智库》调研的企业中，国际化经营已成主流，如海康威视海外业务占26.8%、大华股份占50%、海兴电力占70%等。
四是创新体系日臻完善。在所调研的企业中，绝大多数的研发投入占营收的比例都超过10%：海康15%、大华10%、网易15%、长川28%、虹软30%、恒生电子36%等；其次是研发人员占比高：如海康和大华均超过50%、长川60%、蚂蚁70%；第三是高度重视知识产权的积累，如蚂蚁集团已拥有国际国内标准195项，授权专利22100多件。
五是市属各区已就智能物联产业作为未来发展重点战略达成共识，思想上高度重视，行动上全力推进，政策上有力支持。如滨江区正在构建智能物联产业体系，核心是建设中国视谷，产业规模将从目前的3500多亿元增加到三年后的5000多亿元；萧山区以创新引领，重点打造智能物联科技平台；西湖区则重在智能计算操作系统、云操作系统和数据库等基础软件领域。
六是产业生态不断完善。如蚂蚁集团提供数字金融服务，在人机交互、AI、分布式计算、安全可信计算等领域推动开放共享；集成电路创新平台倡导中试共享、设计制造一体化、产数融合、技术共享，为全市的集成电路产业提供全方位的技术支持和公共服务，可以覆盖设计、材料、流片、设备、封测等各个环节。
三、智能物联构建框架
杭州智能物联产业是一项系统工程，需要做好顶层设计，解决目的性、整体性、层次性、协同性和生态性等问题。
1.顶层设计
构建智能物联，需要应用系统工程的耗散结构论（系统整体的熵最小、本质是系统整体的提质、降本和增效）、协同论（融合发展）和灾变论（风险管控），统筹部署智能物联的构建目标、技术路线、实施方案、投资策略、相关主体和有效政策。拟按照市场化、法治化原则制定相关法规和标准，优化智能物联基础设施建设，构建必要的共享平台，设计各个子系统，制定可行的先进技术路线。
智能物联产业的发展路径与传统产业并不一样。传统产业一般是由小到大，再由大到强，而智能物联具有人才高度密集、技术高度密集、资金高度密集的特征，需要先做好顶层设计、构建平台，再布局各个子系统。因此，不仅需要由下而上的创新，也需要政府主管部门的系统布局和统筹推进。
智能物联产业涉及各种不同类型的企业，同时又有不断涌现的新技术、新制造和新服务，而不同行业、企业的结构、业务、难点和痛点又各不相同，这样的泛在性问题拟通过分布式予以解决。
2.主要目标
智能物联产业的建设目标，首先要体现物联和智能两大特征，拟分步实现“无所不通的物联，实时实地的数据，无所不在的感知和无所不能的智慧”；其次产业链各个环节和不同产业链之间要从过去分散型的供求关系向紧密型的生态关系转型；三是智能物联绕不开终端，要不断拓展各种应用场景，并落到实处；四是系统运维要实现优质、高效、绿色；五是考虑到智能物联的普适性，最终要通过智能物联产业来推进“中国视谷”做大做强，这才是杭州最具特色和核心竞争力的城市地标；六是要以产业链为主线、供应链为纽带、价值链为方向，旨在实现产业链本土化、供应链弹性化、价值链高端化，构建自主可控的产业体系。
3.基本框架
（1）传感器是智能物联的第一道门。传感器、通信网络、计算技术是现代IT的三大基础。传感器负责收集数据，网络传输数据，计算技术处理数据。可以说，所有智能化产品都离不开传感器，如智能手机、可穿戴设备、机器人等。物联网由传感技术、设备连接、数据治理、用户界面四个要素构成，传感器是物联网的第一道门。没有传感器实时实地产生数据，物联网就成了无源之水，数据就可能碎片化甚至沙漠化，而智能物联更少不了智能传感器，如视觉传感器、触觉传感器等。此外，传感器与大数据、物联网、人工智能、区块链等新一代信息技术的结合，将产生更多的应用场景和增值服务。
（2）算力底座是智能物联的基础设施。杭州已具有强大的大数据、云计算和网络通信的能力：如阿里云计算及其飞天操作系统，新华三自主研发的网络操作系统，蚂蚁集团的人工智能，之江实验室、西湖星辰的大模型等。在网络通信领域，新华三、三维通信、富春江通信等已形成通信器件、系统整机、行业应用的一体化格局。基础设施要求高质量的网络联接、高效能多元算法的供给、海量数据的分布式并行处理，同时要求保障数据安全和物理安全。基础设施也要解决系统中各子系统的端（物联节点）、边（边缘计算）、管（综合治理）、云（计算能力）、用（应用场景）和服（高效服务）等智能物联的六大问题。此外，在基础设施层面，还需要突破各种看得见和看不见的异构问题，要通过异构GPU和普适算法打通“智算孤岛”。
（3）智能物联系统的主体是视觉智能，这是由杭州产业结构的特征决定的。视觉智能以海康威视、大华股份和宇视科技为代表。从综合实力来看，三家企业在行业中是排名前三的龙头企业，其中DVR、NVR等视觉智能产品全球市场占有率超过50%。此外，近两年企业都更新了战略定位，2022年海康威视确定了智能物联为新的战略方向，旨在引领智能物联新未来；而大华股份则聚焦城市和企业两大业务，布局AIoT和物联数智两大平台，同时构建全感知、全智能、全连接、全计算、全生态的数智能力基座。以视觉智能为主体，在于这是杭州最具特色和国际竞争力的产业地标，也是最具广泛应用场景的产业之一。
（4）集成电路、软件、人工智能是主要的技术支撑。智能物联的形态是物联、核心是智能，算法要通过软件和芯片来实现。杭州市集成电路产业基本上可以覆盖全产业链，从设计、材料、装备、流片、封测到产品均已具有一定的优势，同时有一批IDM企业（如士兰微、矽力杰等）。目前杭州已开始重点布局射频芯片、AI视觉芯片、VR/AR专用芯片、新一代光电芯片等先进领域，以支持智能物联产业的科学发展。在基础软件领域，有阿里云的飞天操作系统、蚂蚁集团的分布式数据库、恒生电子的分布式低时延中间件等。在应用软件领域，中控的工业软件、PaaS、IaaS、SaaS平台已具规模且广泛应用。
（5）智能仪表。这是智能物联中不可或缺的环节，在不同物联节点上起到测量、控制、调节和监管作用。
4.明确相关主体
将六个不同产业链纳入智能物联系统，需要在规划中明确以下主体：组织主体、设计主体、投资主体、建设主体、运维主体和监管（安全）主体。
四、需要解决的几个问题
《财经智库》专家一行在企业调研过程中，梳理了在构建智能物联系统时企业反映的共性问题。
一是在核心技术层面，中高端传感器仍主要依赖进口，如图像传感器、视觉传感器、触觉传感器80%依赖进口，精密仪器用的传感器几乎100%需要进口；基础软件自给率过低，如有的企业数据库用的仍是Oracle的数据库，俄乌冲突一起，Oracle就撤出了俄罗斯，中国企业应有危机感；高端芯片仍是瓶颈，如可编程芯片、GPU、NPU等；关键实验设备多半仍依赖进口。
二是标准规范层面。在智能物联领域，尚无系统的标准，比如不同企业的设备来自成千上万家不同的厂家，必然导致设备异构的问题，从而App指令无法实现通用化。
三是体制机制层面。非市场化的因素依然是企业科学发展的障碍，比如有企业反映，作为央企控股的下级公司，责任和权利尚不对称，包括工资总额受限、激励机制不灵活、投资权限受制（国有大股东最终决策权），也导致决策层次过多、周期过长和决策碰撞，可能错失市场机会。还有企业反映，即使是高新技术产品，要在不同行业、不同地区推广还是很难，涉及市场化、法治化问题。
四是知识产权层面。软件企业普遍反映，卖正版软件很难，好的应用软件往往只能作为嵌入式软件安置到硬件中一起销售。此外，数据作为要素资源，当前尚难以解决质量评估、合理定价和规范流通的问题，导致数据资产缺失知识产权保护。
五是制造服务层面。发展与制造业生产流程相匹配的服务业，本质上是智能制造的一个重点方向，也是智能物联的重要环节，但目前中国生产性服务业占GDP比重过低：中国17%，德国40%，美国56%。
六是系统整体层面。当前在智能物联领域，依然存在数据碎片化、技术碎片化、标准碎片化和应用碎片化问题，或者说，我们在创新方面已有很多闪光点，但无法连接成线（链），更难构成面（系统）。
五、若干建议
1.准确理解“智能”的含义。简单地说，自动化是“通过预制软件实现自动控制”，而智能化则是“数字化的自适应控制”，后者要求物联的每个节点都具有对数据的感知、认知、学知的功能，然后作出“行知”的决策，同时要求各节点有自行纠错的能力。
2.构建智能物联命运共同体。要以系统整体目标为方向，加快六条产业链各环节和不同产业链之间从原先分散型的供求关系、服务关系向集约型、协同型的生态关系转型，实现供给侧和需求侧的动态平衡。
3.加快从产业集群向产业创新集群转型。创新主导产业发展，智能物联产业的共建性和共享性，需要政府、企业、科研院所、高等院校、金融机构、社会团体深度合作和共同努力，要求处理好六个主要环节的关系：一是创新与基础研究；二是创新与企业主体；三是创新与成果转化；四是创新与人才培养；五是创新与金融支持；六是创新与社会服务。建议重点构建智能传感器、高端芯片、基础软件、工业软件、人形机器人等产业创新集群。
4.人才引领发展。智能物联产业具有多学科、多领域合作的特征，人才是关键。智能物联的发展升级需要以下四类人才：熟知国际化大生产经营管理的职业经理人；能从事顶层设计的技术带头人；擅长国际国内资本运作的专业人才以应对高强度的持续投入；跨行业、跨领域的跨界人才以拓展更多的应用场景；同时要高度重视基础研究的导向作用。人才问题需要系统规划、运筹布局，防止无序竞争。
5.规范数据流通。要充分发挥数据要素对智能物联产业的基础性作用，必须解决数据碎片化问题。要以政府主导、用户主体、市场主流为方向，健全完善协同机制，政府应在法治化、市场化前提下，有序推进数据开放共享，包括公共数据授权运营、社会数据合规流通、要素数据有价交易，而交易的前提是数据的质量评估，合理定价和建立数据交易平台。
6.投资主体多元化，管理主体集约化。智能物联系统，物联是形态，智能是核心，而智能的关键在于技术突破。重大技术创新不能一哄而上、全面开花。近几年来，人工智能领域在美国打压和国家政策传导下，全国已有相关企业几千家，这种“小、散、乱”的模式导致行业无序竞争，内耗不断，造成资源、人才的浪费。建议在政府和行业主管部门的总体规划下，引导社会和企业推进“投资主体多元化，管理主体集约化”，提升投资的经济效益和社会效益。
7.适时出台智能物联的标准和法规。智能物联产业涉及成千上万家企业，也关联到杭州的各个行政区域、科研院所、高等院校，应以法治化、市场化为准则，尽早制定物联、智能、核心技术、应用场景等相关标准和法规，营造规范、公平、竞争、包容的创新环境，以保障智能物联产业有序构建和科学发展。
（作者为中国电子信息行业联合会专家委员会主任；编辑：张燕冬）