物聯(lián)網(wǎng)與人工智能關(guān)鍵技術(shù)

方小祥

摘 要 本文對物聯(lián)網(wǎng)與人工智能關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，解析了物聯(lián)網(wǎng)的含義，指出了物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的契合處，概述了行業(yè)內(nèi)的研發(fā)成果，具有一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 人工智能 技術(shù)研究 研發(fā)成果

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)正以科技革命的姿態(tài)向我們緩緩走來，世界將逐步發(fā)展成為一個(gè)智能的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。伴隨著業(yè)界領(lǐng)先公司逐步進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，國內(nèi)外專家、學(xué)者對物聯(lián)網(wǎng)與人工智能關(guān)鍵技術(shù)的重視程度也越來越高。購標(biāo)志著軟銀的一次“范式轉(zhuǎn)變”——投資物聯(lián)網(wǎng)。誠然，ARM作為壟斷了智能手機(jī)業(yè)的芯片設(shè)計(jì)公司，最近一兩年來正積極向物聯(lián)網(wǎng)拓展。然而，ARM僅僅提供物聯(lián)網(wǎng)芯片的設(shè)計(jì)，即便真如Gartner所預(yù)測在2020年將有260億物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，但這也只是物聯(lián)網(wǎng)的物理基礎(chǔ)。如何利用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)提高物聯(lián)網(wǎng)智能化水平，如何增強(qiáng)智能物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用性并提高其影響力必將成為未來科學(xué)研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。

1 何為物聯(lián)網(wǎng)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)簡介

所謂物聯(lián)網(wǎng)即基于互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立尋址的普通物理對象互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)具有普通對象設(shè)備化、普適服務(wù)智能化以及自治終端互聯(lián)化的特點(diǎn)。

1.2 人工智能簡介

不同種類的物品接入網(wǎng)絡(luò)，其本身的信息在物聯(lián)網(wǎng)的智能作用下被識別，并在受到相關(guān)的分析、處理等之后反饋到相關(guān)設(shè)備上，或是在智能識別的基礎(chǔ)上設(shè)備發(fā)出指令使目標(biāo)物品做出相應(yīng)變動(dòng)的系統(tǒng)即為人工智能。

2 物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的契合

2.1 物聯(lián)網(wǎng)專家系統(tǒng)

在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中存在一種計(jì)算機(jī)智能程序或是一種智能機(jī)器設(shè)備（服務(wù)器），其具有專門的知識以及經(jīng)驗(yàn)，可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)化部署的專家系統(tǒng)，對物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的處理，這就是物聯(lián)網(wǎng)專家系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)專家系統(tǒng)給物聯(lián)網(wǎng)用戶提供了有效的智能化專家服務(wù)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對多用戶進(jìn)行的專家服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)專家功能的實(shí)現(xiàn)主要依賴于物聯(lián)網(wǎng)智能終端所采集的數(shù)據(jù)。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)智能控制

控制是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的主要環(huán)節(jié)，因此，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵之一在于實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能控制。為了解決此問題，可以將智能控制技術(shù)有效移植于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，以此來最大限度的擴(kuò)充與豐富物聯(lián)網(wǎng)所具備的應(yīng)用價(jià)值。所接入的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以接收到物聯(lián)網(wǎng)發(fā)出的操作指令，從而實(shí)現(xiàn)無人參與的自我管理與自動(dòng)操作。在物聯(lián)網(wǎng)智能控制的應(yīng)用過程中，其接受的智能控制命令基本上來源于所接入物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)或者是一類用戶，物聯(lián)網(wǎng)智能控制則會(huì)在此基礎(chǔ)上完成相應(yīng)用戶的無人值守作業(yè)。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)智能化模塊

智能物聯(lián)網(wǎng)主要包括機(jī)器感知交互層、通信層、數(shù)據(jù)層、智能處理層以及人機(jī)交互層五個(gè)層次，各層次概況如下：

2.3.1 機(jī)器感知交互層

該層是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，包括不同類型的傳感器、PLC以及數(shù)據(jù)接口等，能夠從設(shè)備物品中獲得數(shù)據(jù)。

2.3.2 通信層

該層含有設(shè)備物品最前端一公里的接入通信以及遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)，是人與設(shè)備之間、設(shè)備物品之間以及人與人之間信息交流與溝通的基礎(chǔ)。

2.3.3 數(shù)據(jù)層

該層是智能物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)核心。模型庫、知識庫、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等都在數(shù)據(jù)層中。模型庫主要是存放處理事件所用的抽象數(shù)學(xué)模型；知識庫主要是存放對不同類型問題的判讀經(jīng)驗(yàn)；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫主要是存放設(shè)備物品的狀態(tài)參數(shù)；歷史數(shù)據(jù)庫主要是存放過去的狀態(tài)數(shù)據(jù)或是處理結(jié)果；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模仿神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的行為特征，是可以進(jìn)行分布、并行信息處理的數(shù)學(xué)模型。

2.3.4 智能處理層

該層次具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，包括：數(shù)據(jù)查詢、分析、預(yù)測以及下達(dá)指令、生成報(bào)告等。該層次的智能化程度直接影響到整個(gè)智能物聯(lián)網(wǎng)的智能化水平，其技術(shù)狀態(tài)與核心技術(shù)也直接關(guān)系著物聯(lián)網(wǎng)智能化的發(fā)展。

2.3.5 人機(jī)交互層

該層次中，人類將參與到物聯(lián)網(wǎng)的智能化處理，人類將對處理的窗口進(jìn)行監(jiān)視。該層次包括Web監(jiān)視界面、數(shù)據(jù)更新、表格查詢以及指令控制等部分。

關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)智能化模塊的研究，人臉識別、智能家居、語音識別、醫(yī)療和智能助理、智能汽車以及NLP（翻譯）都成為了人工智能當(dāng)下最熱門的應(yīng)用。

3 行業(yè)內(nèi)的研發(fā)成果

3.1 IBM

2011年在美國《危險(xiǎn)地帶》智力搶答游戲中，IBM的沃森戰(zhàn)勝了人類選手。到2012年，在歐美商業(yè)化項(xiàng)目中IBM沃森系統(tǒng)已經(jīng)逐步得到應(yīng)用。與此同時(shí)，其在金融、醫(yī)療、政府公用事業(yè)以及呼叫中心四大領(lǐng)域的應(yīng)用方向得到了明確。在沃森成功的基礎(chǔ)上，到2015年年底IBM轉(zhuǎn)型認(rèn)知計(jì)算和云平臺，而宣布放棄咨詢業(yè)務(wù)。為此，成立了相應(yīng)的沃森IoT全球總部，以實(shí)現(xiàn)用人工智能進(jìn)軍物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)。

有效利用人工智能及自然語言處理技術(shù)，對現(xiàn)實(shí)世界中的不同信息語義充分理解，從而全方位的滿足不同應(yīng)用的需求是沃森的目的。為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，IBM計(jì)劃把數(shù)據(jù)放在云平臺，希望可以充分利用認(rèn)知計(jì)算來加快物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程，進(jìn)而識別物聯(lián)網(wǎng)中所涉及到的不同設(shè)備的各類語義表達(dá)，實(shí)現(xiàn)基于語義的上下文交互。在此過程中，認(rèn)知計(jì)算可以在實(shí)時(shí)高效性能的流數(shù)據(jù)處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分融合地圖、天氣、交通以及路網(wǎng)等信息，并有效利用認(rèn)知建模、知識學(xué)習(xí)以及人機(jī)對話等不同的管理方法，為汽車、保險(xiǎn)以及交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型需求提供智能的“車聯(lián)網(wǎng)”服務(wù)解決方案。比如，可以采用車載電子監(jiān)測設(shè)備或是智能手機(jī)對車輛出行、行車情況以及駕駛數(shù)據(jù)等進(jìn)行采集。如若可以科學(xué)融合天氣、路況等相關(guān)數(shù)據(jù)，并基于地圖使用的客戶畫像，則可以發(fā)出及時(shí)的駕駛風(fēng)險(xiǎn)提醒，并給出有效的避險(xiǎn)建議，從而給車主以及保險(xiǎn)公司提供相關(guān)的參考。

3.2 Google

Google在所有的人工智能技術(shù)研發(fā)公司中，其技術(shù)研發(fā)稱得上是最充分的。Google公司從建立開始便以人工智能作為其公司的核心技術(shù)。作為搜索引擎，其本質(zhì)在于將自然語言中的語義理解技術(shù)視為核心，在此基礎(chǔ)上對龐大的互聯(lián)網(wǎng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，并提供信息的相關(guān)性分析服務(wù)。目前，人類最常用的云計(jì)算以及大數(shù)據(jù)技術(shù)便是Google對搜索引擎不斷研發(fā)、改善所取得的技術(shù)成果。

在Google收購DeepMind公司以后，其更是大力發(fā)展“深度學(xué)習(xí)”相關(guān)研究，致力于把類似于人腦神經(jīng)元的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于人工智能計(jì)算機(jī)的模擬上，期望機(jī)器可以通過“深度學(xué)習(xí)”，逐步具有人類理性思維的能力。Google內(nèi)部人工智能相關(guān)項(xiàng)目在2012年已接近100個(gè)，到了2015年第三季度其人工智能相關(guān)項(xiàng)目更是突破了2700個(gè)。目前，Google在基于人腦機(jī)能模擬基礎(chǔ)上所進(jìn)行的人機(jī)交互方面的研究已經(jīng)處于業(yè)界領(lǐng)先地位。

Google另一個(gè)重要?jiǎng)酉蚴瞧溟_發(fā)了名為Brillo的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以在32MB或是64MB的內(nèi)存設(shè)備上運(yùn)行。未來Google將依靠其搜索引擎開發(fā)技術(shù)的不斷積累，并利用長年積累的人工智能技術(shù)應(yīng)用架構(gòu)，努力實(shí)現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)世界對不同信息的充分理解與應(yīng)用。而Brillo操作系統(tǒng)則可以有效發(fā)揮采集物聯(lián)網(wǎng)世界信息以及操控終端設(shè)備的作用。

3.3 百度

在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中百度也希望像Google一樣借助先進(jìn)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理技術(shù)與人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)世界信息內(nèi)容的理解及應(yīng)用。比如，在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中已經(jīng)出現(xiàn)了百度汽車來進(jìn)行路測。在百度支持的物聯(lián)網(wǎng)中，其重點(diǎn)方向是百度開放云，其目標(biāo)是為相關(guān)客戶提供數(shù)據(jù)的多協(xié)議高速接入、海量數(shù)據(jù)存儲、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流式處理、設(shè)備安全管理以及大數(shù)據(jù)分析等功能。

百度開放云的整個(gè)體系核心是百度分析引擎，百度開放云是一個(gè)整體的數(shù)據(jù)上傳、分析以及應(yīng)用支持架構(gòu)。2013年發(fā)布了百度語音識別開放平臺，該平臺共支持19個(gè)分類的語義解析，其中包括視頻、音樂、地圖以及應(yīng)用等。除此之外，百度還成立了深度學(xué)習(xí)研究院，專注于Deep Learning研究。百度堅(jiān)信這種研究方式為機(jī)器執(zhí)行人類看、聽、思考等活動(dòng)創(chuàng)造了更多的可能性。在2015年，百度推出了全新的機(jī)器人助理“度秘”，而“度秘”的實(shí)質(zhì)則是對自然語言理解、智能交互、交付能力以及服務(wù)等功能的結(jié)合。百度采用虛擬助理模式，希望讓百度真正成為一個(gè)連接人與服務(wù)的入口。

4 結(jié)語

無論從深度還是廣度的角度考慮，物聯(lián)網(wǎng)的智能性都以自身的特點(diǎn)迅速發(fā)展著。在智能物聯(lián)網(wǎng)中，其每個(gè)主體都是平等的，并且，人類的智慧都可以通過非人類物質(zhì)進(jìn)行傳遞。但是，物聯(lián)網(wǎng)世界必須嚴(yán)格遵守其自身的規(guī)律。盡管人類努力提高智能化水平，但是人類不可對其進(jìn)行完全左右。本文深入分析了業(yè)界知名公司在人工智能技術(shù)應(yīng)用研發(fā)上所做的巨大努力，在未來的工作中，應(yīng)當(dāng)充分融合物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以有效實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)世界的上下文理解。

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作者單位

中電科軟件信息服務(wù)有限公司 上海市 200233