谭建荣院士：5G&AIoT新基建：关键技术与发展趋势 | CCF-GAIR 2020

雷锋网按：2020年8月7日，全球人工智能和机器人峰会（CCF-GAIR 2020）正式开幕。CCF-GAIR 2020 峰会由中国计算机学会（CCF）主办，香港中文大学（深圳）、雷锋网(公众号：雷锋网)联合承办，鹏城实验室、深圳市人工智能与机器人研究院协办。从 2016 年的学产结合，2017 年的产业落地，2018 年的垂直细分，2019 年的人工智能 40 周年，峰会一直致力于打造国内人工智能和机器人领域规模最大、规格最高、跨界最广的学术、工业和投资平台。

8月8日下午，在CCF-GAIR 2020「AIoT专场」论坛上，中国工程院院士谭建荣做了主题为「5G&AIoT新基建：关键技术与发展趋势」的报告分享。

到2025年，65%以上中国家庭将拥有智能音箱、智能机器人、智能面板等形态的AI管家。而今年年初提出的新基建，或将加快这一进程。

“短期来说，新基建要提振当下国民经济，使经济尽快复苏；长期来说，新基建是我们国家的一个长期发展战略。”谭建荣院士在CCF-GAIR 2020「AIoT专场」论坛开场报告中提到。

当下新基建要以新一代通信技术、无线网络技术、工业互联技术为重要基础，为企业实现数字转型、智能升级、融合创新提供基础设施体系。其中，新基建与新一代通讯技术、人工智能、物联网等新兴产业紧密关联。

作为新基建中关键技术，谭建荣院士提到，5G&智能物联网又有六项关键技术：超密集异构网络、自组织网络、内容分发网络、D2D（设备到设备通信）、M2M（机器到机器通信）、信息中心网络。

5G与物联网正处于连接设备量高速增长阶段，未来将会产生数百亿设备并发联网产生交互需求、数据分析需求，这将和AIoT更加深度融合。AIoT对实体经济的融合赋能将使得AIoT业务量享有十万亿市场空间。2019年，受益于城市端AIoT业务规模化落地及边缘计算的初步普及，中国AIoT市场规模突破3000亿大关直指4000亿量级。

以下为谭院士在CCF-GAIR 2020「AIoT专场」论坛上的报告原文，雷锋网做了不改变原意的编辑整理：

各位领导、各位专家，大家下午好！

根据会务组的安排，我把最近学习、研究的，在企业应用、5G、AIoT与新基建的有关技术、体会向各位领导、专家及来宾作交流汇报。

新一代信息技术发展很快，目前发展比较前沿的是5G、AIoT技术。

新一代信息技术发展非常迅速，影响着我们整个社会的生产方式、生活方式和学习方式，具有四个显著的特点：

1、互联网技术发展到物联网技术；

2、由虚拟现实技术发展到增强现实技术；

3、由网格计算技术发展到云计算技术；

4、由机器学习技术发展到深度学习技术。

产生了几个典型的交叉领域，如智能制造、混合现实、大数据、人工智能，而5G&AIoT是重要的技术基础。

5G&AIoT关键技术发展

5G是第五代通信技术，是最新一代分布式蜂窝式移动通信，经历了1G、2G、3G，目前发展到4G和5G。

5G的关键性能是高速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。

峰值速率达到1Gbit/s，以满足搞清视频、虚拟现实等大数据量传输；

空中接口时延水平在1ms左右，满足自动驾驶、远程医疗等实时应用；

超大网络容量，提供千亿设备的连接能力，满足物联网通信；

频谱效率比LTE提升10倍以上；

连续广域覆盖和高移动性下，用户体验速率达到100Mbit/s；

流量密度和连接密度都是大幅度提高；

系统协同化、智能化水平提升，表现为多用户、多接点、多天线、多社区的协同组网。

5G网络关键技术之一是超密集异构网络。

目前正在朝着多元化、宽带化、综合化、智能化方向发展。在未来的5G网络中，减小区域半径，增加低功率密度的节点数量，保证未来5G支持1000倍以上的流量的核心技术之一。

第二个关键技术是自组织网络。

5G网络有自组织特性，未来将来面临网络部署、运营及维护的挑战，主要是由于网络存在各种无线接入技术，且网络节点覆盖能力各不相同，它们之间的关系错综复杂。

第三个关键技术是内容分发网络。

5G面向大规模用户的音频、视频、图像等业务急剧增长，网络流量爆炸式增长会影响用户访问互联网的数量，需要有效的分发大流量的业务内容，降低用户获取信息的时延。

第四个关键技术是D2D（设备到设备通信）。

5G网络中网络的流量、频谱的效率需要进一步提升，设备的通信、D2D具有潜在的提升性能，增强用户体验，减轻基站压力，提高频谱应用率等前景。

第五个关键技术是M2M（机器到机器通信）。

作为物联网最常见的应用形式，在智能电网、安全监测、城市信息化、环境监测等领域实现商业化的应用。

第六个关键技术是信息中心网络。

随着实时音频、高清视频等服务的日益激增，基于传统TCP/IP网络无法满足数据流量分发的要求，网络呈现以信息为中心的发展趋势。

5G&AIoT新基建

大家都知道，现在新基建也是中央提出的重大部署措施，宏观经济发生深刻变化，需求、生产、投资、消费、出口等受到一定冲击。

今年新冠病毒以来，我们在做好常规性的防控同时，还要做到复工复产、工人返城，这样就要通过投资、消费、出口三架马车重新拉动GDP。

特别是现在外部环境也发生了深刻的变化，中美贸易摩擦愈演愈烈，对餐饮、旅游、电影、交运、教学培训等中观行业冲击比较大，对民营企业、中小微企业等冲击非常大。

新基建，短期而言是要提振国民经济，使经济尽快复苏；而长期来说，新基建也是我们长期的战略。

以技术为驱动的新基建与老基建有什么不同呢？

我们要以新的发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础。过去的基建投入基本上还是土木工程，是以“硬”件为主；现在的新基建要以现代通信技术、无线网络技术、工业互联技术为重要基础，为企业实现数字化转型、智能升级、融合创新提供基础设施体系。

主要包括七大领域，特高压、新能源汽车、新一代通讯技术、大数据中心、人工智能、工业互联网、城际高铁以及轨道交通。

新基建包括新一代通讯技术、人工智能、物联网等新兴产业紧密关联。

通讯技术也是物联网的重要基础，我们经历了第一代、第二代、第三代，目前正在第四代和第五代之间。

与4G相比，新一代通讯技术在用户体验和连接设备数量、时延等方面有明显优势。主要有三大应用场景：

一是增强移动应用宽带；

二是大规模物联网，也是今天的会议主题，AIoT；

三是超高可控低时延的通信。

这三大应用场景和物联网技术、智能物联网技术息息相关。包括基础设施的建设、运营服务的开拓以及终端及行业的应用，涉及到上、中、下游等环节，形成完整的产业链。

新基建的其他内容由于时间关系就不再展开。

5G&AIoT的典型应用

技术层面，人工智能使物联网获取感知与识别的能力，为人工智能的训练提供数据。

万物互联以后，可以说物联网到智能物联网中间的桥梁是大数据，有了万物互联、5G通信，数据量极大增长，形成了大数据，而大数据又为人工智能的算法训练提供了数据的基础。

在商业层面，作用于实体经济，促使产业升级、体验优化。主要包括感知交互能力的智能互联网，通过机器学习的设备资产管理，拥有联网设备和AI能力的系统性解决方案三大类。这三种类型具体包括智慧人居、智慧建设、智慧交通、智慧停车场、智能电控系统、设备健康管理、设备智能维修等场景。

AIoT体系结构如下图。

智能物联网有消费级、人居、城市、物流、交通、零售。从体系结构看有智能设备的解决方案，包括操作系统、设备连接控制、数据服务、智能分析服务、核心化模块等等；基础设施层面包括服务器、存储、网络、数据中心、AI训练与部署平台。这张PPT是AIoT的体系架构。

第一，面向智能家居的场景应用。

到2025年，中国家庭有65%以上的中国家庭能够用AI、AIoT来进行居家管理、家务管理、舒适生活管理，用户使用偏好的信息、日常时许的数据汇聚和智能化大脑，包括电视剧、灯光、照明、窗帘、冰箱、电饭煲等，能够实现智能网联，通过人工智能技术把这些家电、居家环境管理得更加宜人、更加智能化、更加具有舒适性。

第二，面向自动驾驶的场景应用。

自动驾驶是AIoT的一项重要应用，主要依靠人工智能、传感器、定位系统。现在中国北斗成功使用意义非常大，过去相当长时间我们只用GPS系统，包括全球定位系统，GIS全球地理系统，现在中国有了自己的北斗系统，我们可以进行定位和导航的协同操作，让计算机在没有任何人类主观操作下，自动安全地操作机动车辆，为车辆的交通安全和效率提供新的体验。

在这方面有三点技术：

第一，传感并从传感器原始数据中提取有意义的信息；

第二，感知，以定位无人车所在的位置以及感知所处的环境；

第三，决策，以可靠安全地到达目的地。是往左边打方向，还是往右边打方向，什么时候紧急刹车，什么时候加速，这一决策完全可以通过自动驾驶系统，通过智能物联网，以可靠安全抵达目的地。

自动驾驶有些场景，包括连续广域场景、热点高容量的场景、低时延的场景以及低功率的场景，能够支持车辆动态成编组行驶，半自动/全自动驾驶下的信息共享，支持远程驾驶车辆，车辆间交换传感器获得的数据、交换实时视频的录像等等。而这些都离不开5G和智能物联网系统。

摩根士丹利报告指出，未来汽车中60%的价值都是软件，而剩下40%的价值则是传统汽车部件。

第三，面向虚拟现实的场景应用。

虚拟现实是5G和智能物联网的重要应用，通过虚拟现实可以用于虚拟环境共享以及感知工况，把用户的检测、反馈、传感连在一起，从而实现智能监测系统，构建5G物联网实时检测、实时状态，实现智能化监测，其中包括数据的采集、数据的传输、数据的挖掘、数据的服务等模块。

第四，面向建筑人居的场景应用。

5G智能网在建筑人居中的应用有四个维度：

一是人的使用体验、人的行为模式；

二是安全、防灾、预警；

三是节约能耗、人力、时间、成本；

四是提高工作效率，对应不同的场景会有不同的侧重点，但内核还是给予人舒适、安全、便捷性的体验。

第五，面向工业的场景应用。

工业领域，AIoT和智能网联应用场景更加广泛，通过工业物联网平台整体输出更加明显的智能体验，包括对工业物联网的传感器感知赋能，优化OS与软件层分析决策能力和为自动化设备的执行能力更强，控制性能更好。其中包括设备管理、能源管理、工业视觉、仓储物流、安全监控等。

第六，面向智慧城市的场景应用。

AIoT与城市公共管理的结合主要在视觉设备、分析预测、调度优化，可以通过功能开发进行城市的安全防控、交通监管、公共设施网管优化、智能宣检、民生服务。

我们杭州除了阿里巴巴，还有海康威视，海康威视通过摄像头的图像分析可以实现交通安全管理，优化流控，以及公安巡检等，拓展了整个产业链。

最近阿里巴巴、海康威视、华为研究院都提出了城市大脑的概念，城市大脑就要通过5G和物联网实现城市管理的智慧化、智能化，实现智能的出行、智能交通、智能生活。

5G&AIoT的发展趋势

受益于智能家居率先爆发，而后由于5G商用、低功耗广域物联网的应用，中国物联网连接数量将在2025年增至199亿。

5G与物联网设备连接量处在高速增长的阶段，未来数百亿的设备并发联网产生交互需求、数据分析需求将和AIoT更加深度融合。

AIoT对实体经济的融合赋能使得AIoT整体业务量又享有十万亿市场空间。2019年，受益于城市端AIoT业务规模化落地及边缘计算的初步普及，中国AIoT市场规模突破3000亿大关直指4000亿量级。

2019年中国AIoT产业的图谱如下。AIoT相关产品、解决方案在众多企业、众多城市、众多产品、众多应用场景中都得到了广泛应用。

用户的管理优化、平台搭建、软件开发、施工方案、终端硬件等，这些平台、这些要素都大大拓展了现在AIoT的软件市场、硬件市场，拓宽了客户的需求，延长了产业链。

我的团队围绕着5G、AI、物联网在装备制造业当中得到很多应用，包括在超大型低能耗空分装备设计制造基础研究、高档数控机床数字化设计的关键技术、大吨位深拉伸液压装备设计制造关键技术、一类高端龙门加工中心创新设计关键技术……

我把5G、虚拟现实、物联网、人工智能体现在装备制造当中，体现在传统设备进行数字化、智能化、互联化，这些我们做了很多工作。希望在座的领导、各位专家有机会到杭州来，到浙江大学来进行技术交流、项目合作。

。