2019年，中國在14.3萬公里的高速公路上，大力推動ETC技術(shù)，共取消了487個高速公路省界收費站，建成24588套ETC門架系統(tǒng)，改造48211條ETC車道，ETC累計用戶達(dá)到2.04億。

　　所謂ETC，就是電子不停車收費系統(tǒng)（Electronic Toll Collection）的縮寫。ETC能使車輛快速通過收費站，避免了車輛因排隊繳費而頻繁進(jìn)行啟動、剎車，有助于在交通收費環(huán)節(jié)節(jié)約耗油、減少污染物的排放。有實驗證明，平均每輛車通過ETC車道比通過人工收費車道的油耗節(jié)省量為0.0314升/車次，CH、CO、NO化合物排放量分別降低約0.7、4.7、0.3克/車次。

　　近幾年中國高速公路收費站大量安裝的ETC門架系統(tǒng)就具有邊緣計算能力。站點的路側(cè)邊緣計算單元能夠支持費率計算、離線收費、車牌識別后驗證等業(yè)務(wù)，其AI算力能夠提供對運行車輛的實時視頻訓(xùn)練分析能力，支持實時車輛收費稽查和車路協(xié)同V2X系統(tǒng)中的“云-邊”協(xié)同架構(gòu)技術(shù)?，F(xiàn)有ETC技術(shù)還具有云計算、大數(shù)據(jù)分析能力，在后端構(gòu)建高速公路聯(lián)網(wǎng)收費云中心、大數(shù)據(jù)平臺，能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)共享、人工智能四層功能。

　　實際上，ETC只是智慧交通領(lǐng)域中的一個具體的應(yīng)用場景。包括智慧交通在內(nèi)的通過邊緣計算方式實現(xiàn)智慧互聯(lián)的項目在近幾年得到了快速發(fā)展。今年年初，中國科技部就曾發(fā)函支持濟南、西安、成都、重慶建設(shè)國家新一代人工智能創(chuàng)新發(fā)展試驗區(qū)。其中，要求重慶開展的4個應(yīng)用示范中的一項，就是“智慧交通”。

　　實際上，智慧交通只是物聯(lián)網(wǎng)以及智能邊緣計算領(lǐng)域的其中一個具有代表性的應(yīng)用場景。我們可以看到這張圖，上邊是互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)，下邊是物聯(lián)網(wǎng)。我們?nèi)绻獙崿F(xiàn)智慧的互聯(lián)，其實是可以應(yīng)用在很多場景下進(jìn)行的，比如智慧出行，車聯(lián)網(wǎng)，還有可以監(jiān)控和管理大樓能源消耗的智慧樓宇。還有很多智能的產(chǎn)品，包括智慧工廠，智慧工廠里面實現(xiàn)智慧的生產(chǎn)，當(dāng)然還有智慧物流，還有我們的智慧醫(yī)療、智慧電網(wǎng)。那么關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的智能產(chǎn)品又有哪些？智慧物聯(lián)又是怎樣通過邊緣計算來實現(xiàn)智慧互聯(lián)的呢？

　　想你所想的智能產(chǎn)品

　　我們看到所有的這些應(yīng)用其實主要是由于智慧互聯(lián)來實現(xiàn)的，怎樣實現(xiàn)這種智慧互聯(lián)呢？其實是通過這些一個個的智慧產(chǎn)品。身處于智能智慧產(chǎn)品快速發(fā)展迭代的階段，身邊到處都是這樣的產(chǎn)品，我們可以看到，這其中其實是有這樣一個大的趨勢，即數(shù)字化的趨勢。這樣的一個數(shù)字化的趨勢也被稱作是這一次工業(yè)的第二波潮流。

　　一些傳統(tǒng)的需求以用戶為中心，傾向于定制化的需求，或者可以對應(yīng)被稱作是擁有某些混合功能的產(chǎn)品。目前在這一類混合型的功能產(chǎn)品里多多少少都會有一些智能的功能，還有以IT為基礎(chǔ)的服務(wù)化，每一種產(chǎn)品都隸屬于某一種服務(wù)。

　　此外我們現(xiàn)在經(jīng)常會提到的平臺經(jīng)濟也與這一類產(chǎn)品關(guān)系密切。平臺經(jīng)濟的出現(xiàn)完全改變了市場的動態(tài)，而且可以說是釋放了以往那些沒能被運用到的資產(chǎn)。最后，不得不提到近些年才剛剛繁榮起來的共享經(jīng)濟。我們看到一些新的技術(shù)，特別是關(guān)于人工智能的技術(shù)，一般首先都是通過智能產(chǎn)品，也就是都是通過數(shù)字化的方式來得到功能的提升，以滿足越來越具體和多樣的用戶需求。

　　所以我們平常所說的智能產(chǎn)品一般都具有以下幾項功能。首先是感應(yīng)能力，商家可以給這些產(chǎn)品的內(nèi)部裝上非常便宜的傳感器，在使用過程中那些傳感器里面就會記錄很多的信息，我們可以對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

　　除此之外，我們還可以通過這些智慧產(chǎn)品所收集到的信息來進(jìn)行規(guī)劃。因為這里運用到了人工智能技術(shù)，所以我們還可以在規(guī)劃之后根據(jù)結(jié)果讓這些智能產(chǎn)品進(jìn)行行動。這種情形下機器人就可以派上用場了。當(dāng)然在這整個過程當(dāng)中，其實研發(fā)人員們可以讓這些機器或者這些產(chǎn)品有一個自我學(xué)習(xí)的過程和不斷學(xué)習(xí)的過程。這就涉及到深度學(xué)習(xí)還有機器學(xué)習(xí)這兩項技術(shù)了。

　　萬物互聯(lián)

　　再來看一下物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)?，F(xiàn)在有這樣一個概念，叫做無處不在的互聯(lián)，還有傳感器的數(shù)據(jù)融合。研發(fā)人員們可以通過一些程序讓這些產(chǎn)品進(jìn)行自我監(jiān)控以及自我優(yōu)化，當(dāng)然還可以進(jìn)行一個自我修復(fù)。最后可以讓智能產(chǎn)品有一個預(yù)防性的維護(hù)，也就是出現(xiàn)故障之前就已經(jīng)維護(hù)好了。

　　我們再來看一下物聯(lián)網(wǎng)。這里所提到的物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感器、射頻識別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等各種裝置與技術(shù)，實時采集任何需要監(jiān)控、 連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化 學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，通過各類可能的網(wǎng)絡(luò)接入，實現(xiàn)物與物、物與人的泛在連接，實現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理。

　　其實這里展示的是一個技術(shù)的路線圖，我們看到其實有可能20年前也就是2000年的時候物聯(lián)網(wǎng)就已經(jīng)誕生了。那個時候人們因為經(jīng)濟發(fā)展程度提高所以在物聯(lián)領(lǐng)域產(chǎn)生了相應(yīng)的需求。當(dāng)時以射頻技術(shù)為主滿足供應(yīng)鏈管理，比如在服裝標(biāo)簽上面可以進(jìn)行射頻就能夠?qū)Ψb或者其他物品進(jìn)行庫存盤點，可以防止這些產(chǎn)品丟失。這樣的一個應(yīng)用看起來簡單，但其實它需要有一個強大的供應(yīng)鏈來支持。之后隨著此類技術(shù)的普遍應(yīng)用，大面積應(yīng)用就帶來了降低成本的需求，所以就帶動著第二輪應(yīng)用開始興起，此后開始主要在監(jiān)測、安保、醫(yī)療、交通、食品安全、文件管理等方面也應(yīng)用到了物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)。

　　然后就是定位的問題，可以通過某個設(shè)備在室內(nèi)接收到相應(yīng)的地理信號。定位系統(tǒng)可以幫助人們快速了解到人和物處于哪一個位置。除此之外還有微型化以及高效的電子化，在這個環(huán)節(jié)用戶可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程的操控，人們可以通過一個智能產(chǎn)品，來遠(yuǎn)程控制另外一個智能產(chǎn)品，對它進(jìn)行實時監(jiān)控和控制。

　　當(dāng)然了，對于智能的產(chǎn)品來說，在現(xiàn)實物聯(lián)網(wǎng)世界里面，不同的智聯(lián)智能產(chǎn)品表現(xiàn)和應(yīng)用都千差萬別。最底層的應(yīng)該是傳感器，向上一層是人們對于這些物體和環(huán)境條件進(jìn)行識別的需求，所以這項智聯(lián)智能是非常重要的。第三點就是具有定位功能的產(chǎn)品。第四是通信功能，不同設(shè)備和不同產(chǎn)品之間可以進(jìn)行通信，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。最后是對數(shù)據(jù)的處理能力，可以說如果能夠滿足這幾大功能性的需求之后，就可以實現(xiàn)全智能的生產(chǎn)過程和生產(chǎn)智能產(chǎn)品了。

　　智能產(chǎn)品的使命：滿足越來越具體的需求

　　再來看一下消費者們一般對智能產(chǎn)品有哪些需求。首先一點，智能產(chǎn)品肯定要有可以與周邊環(huán)境進(jìn)行交流的能力，并且可以自動的適應(yīng)不同的周邊環(huán)境。這一點我們一般稱之為“適應(yīng)性”。第二點是文件性，智能產(chǎn)品需要具備可以適應(yīng)一些沒有預(yù)期到的情形的能力，并且要能夠在一個動態(tài)的環(huán)境下進(jìn)行決策。第三點是預(yù)期性，機器和設(shè)備要盡量充分地預(yù)計到在未來某一個時候可能會發(fā)生的事情，基于現(xiàn)有經(jīng)驗和知識來做出預(yù)測。第四點是可以做規(guī)劃， 為未來可能會出現(xiàn)的某些種情況提前做出應(yīng)對的規(guī)劃，最后一個特點是必須要是用戶友好型，也就是考慮到用戶的使用行為和習(xí)慣，操作和使用方法不能太復(fù)雜，要有最簡便易懂的使用路徑。

　　在這些要求提出之后，我們要怎樣去執(zhí)行呢？其實現(xiàn)在有很多的技術(shù)，其中一項技術(shù)叫做多代理系統(tǒng)技術(shù)。多代理系統(tǒng)技術(shù)是應(yīng)用在智能設(shè)備和“數(shù)字雙胞胎”上的。

　　多代理系統(tǒng)技術(shù)是非常成熟的人工智能延伸技術(shù)，而且是基于設(shè)備的一項技術(shù)，可以幫助我們更好的實現(xiàn)智能設(shè)備執(zhí)行。多代理系統(tǒng)我們又把它簡稱MAS，這個系統(tǒng)可以在我們的制造領(lǐng)域發(fā)揮非常大的作用。比如說可以實現(xiàn)系統(tǒng)的自我優(yōu)化過程，而且可以基于先前的知識來做出相應(yīng)的預(yù)測，并且系統(tǒng)本身具有高度的擴展性，因此可以實現(xiàn)規(guī)劃和控制，對于未預(yù)料的事件和未預(yù)料的情況具有非常好的應(yīng)對能力。因此，我們把這種多代理系統(tǒng)的技術(shù)執(zhí)行數(shù)字雙胞胎的功能。

　　數(shù)字雙胞胎則是指真實系統(tǒng)的虛擬化展現(xiàn)，以數(shù)字化方式拷貝一個物理對象，模擬對象在現(xiàn)實環(huán)境中的行為，對產(chǎn)品、制造過程乃至整個工廠進(jìn)行虛擬仿真，從而提高制造企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、制造的生產(chǎn)效率?；谝陨项愋偷募夹g(shù)，再通過一個叫做“邊緣計算”的技術(shù)，就能夠讓這些智能設(shè)備實現(xiàn)更加智能互聯(lián)的過程了。

　　邊緣計算

　　實現(xiàn)智能的互聯(lián)，需要利用到邊緣計算的技術(shù)。首先需要看一下對于一些工業(yè)應(yīng)用，在網(wǎng)絡(luò)方面有什么樣的具體需求。在這里我們提到相關(guān)幾大網(wǎng)絡(luò)需求，包括網(wǎng)絡(luò)延遲性，它的決定性以及它的時間同步性，可靠性及移動性等等。

　　針對不同的應(yīng)用對于網(wǎng)絡(luò)的需求是不一樣的。對于環(huán)境和條件的監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)的延遲性要求控制在20-100毫秒，如果是動作控制的話那就是0.1-1毫秒。如果是自動駕駛汽車的話，對于網(wǎng)絡(luò)延遲要求是10-20毫秒，流程的自動化為50毫秒的延遲要求。對于增強現(xiàn)實的話就是10毫秒，對于功能安全也是10毫秒的要求。在環(huán)境和條件的監(jiān)控方面，它的可靠度需要達(dá)到99.99%峰值數(shù)據(jù)率小于1Mbps，電池電量應(yīng)該是達(dá)到10年以上。

　　還有一點是連接的密度。在條件監(jiān)控方面密度達(dá)到了1000，也就是說每1000平方米需要1000個設(shè)備，這樣才能夠完成我們所說的智能互聯(lián)。所以在談?wù)摴I(yè)物聯(lián)網(wǎng)的時候，其實屬于對互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的擴展和延伸。在這里我們可以看到，傳感器是通過網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行互聯(lián)的，用到的網(wǎng)絡(luò)可能會是無線網(wǎng)絡(luò)、5G網(wǎng)絡(luò)或者局域網(wǎng)，這些都可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互相傳輸和儲存。有時候一些傳感器可能是用來管理數(shù)據(jù)的，一些傳感器是用來傳輸數(shù)據(jù)，而其他一些是用來儲存數(shù)據(jù)的。

　　在這張圖中可以看到如果要打造一個智慧工廠的話網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為不同級別的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。第三級代表邊緣節(jié)點的級別，第一級別和第二級別表示可以實現(xiàn)實時控制，零級別就是智能設(shè)備級別，我們看到其實在零級別和一到二級別，在網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行方面是不一樣的。區(qū)別就在于現(xiàn)場總線和基于擬態(tài)網(wǎng)。其實問題出現(xiàn)的點很明顯是出現(xiàn)在帶寬和網(wǎng)絡(luò)延遲性。因為在零級到二級之間有帶寬和網(wǎng)絡(luò)延遲性問題，因此最好的通信目前在這里面是比較難實現(xiàn)，所以我們需要達(dá)到更高級別的互聯(lián)。比如有的時候在現(xiàn)場總線的情況下互聯(lián)網(wǎng)的速度、帶寬不夠?qū)?，可能?shù)據(jù)傳輸延時性會受到影響，不能實現(xiàn)實時傳輸。

　　簡而言之，邊緣計算實際上屬于一種分布式的計算模式，它可以讓數(shù)據(jù)的計算和數(shù)據(jù)的儲存更加靠近需要的地方，這樣的話可以提升反映的速率，而且可以節(jié)省更多的帶寬。

　　邊緣計算其實來源于數(shù)據(jù)內(nèi)容傳輸網(wǎng)絡(luò)。這其實是在1990年戴莫創(chuàng)立的概念，當(dāng)時是用來服務(wù)網(wǎng)頁和視頻內(nèi)容的。當(dāng)時從端的服務(wù)器去產(chǎn)生服務(wù)，因為這樣可以更加的靠近用戶。我們再來看一下數(shù)字雙胞胎，可以對邊緣計算進(jìn)行執(zhí)行，因為這種情況下需要實時數(shù)據(jù)，實時獲得傳感數(shù)據(jù)。

　　再來看一下智能邊緣計算的架構(gòu)，最上面應(yīng)當(dāng)是可靠性，包括安全性、韌性、隱私，可拓展性等等。而在最下方應(yīng)當(dāng)是物理的體系，經(jīng)過傳感器系統(tǒng)，控制然后再經(jīng)過執(zhí)行，形成一個循環(huán)。再回到我們剛剛所說的安全性、可靠性、韌性、隱私保護(hù)、可擴展性等等，這些都涉及架構(gòu)內(nèi)的一些橫跨功能，包括智能的控制，工業(yè)的分析，分布式的數(shù)據(jù)管理以及互聯(lián)互通性。因此我們可以說，物聯(lián)網(wǎng)與邊緣計算的連接性是非常強的。

　　而在“云-邊-端一體化“的系統(tǒng)中，最上面是云計算，包括公有云、私有云、服務(wù)器，應(yīng)用、儲存、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)庫，中間是邊緣計算，這里包括了監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、機器學(xué)習(xí)、開放的API接口，控制的功能，互聯(lián)互通性以及可視化。因此我們可以從邊緣到現(xiàn)場實現(xiàn)邊緣到現(xiàn)場的互聯(lián)。這里面可能也會運用到工業(yè)的擬態(tài)網(wǎng)，或者用大無線網(wǎng)絡(luò)。在這里還有一些現(xiàn)場的設(shè)備，包括IO、傳感器、動力機等等。

　　智慧高效的工業(yè)4.0

　　最后總結(jié)一下，智慧的互聯(lián)能夠讓我們實現(xiàn)什么呢？首先可以讓我們實現(xiàn)智能傳感器的數(shù)據(jù)融合，這種數(shù)據(jù)融合對于物聯(lián)網(wǎng)來說是非常重要的。第二點就是它的可互操作性，也就是在不同技術(shù)零件上它可以實現(xiàn)互相操作性。它會是一個共享的人工智能平臺，比如說知識庫的共享以及在網(wǎng)絡(luò)邊緣的機器學(xué)習(xí)共享，而且它可以幫助我們構(gòu)建一個開放的數(shù)字化生態(tài)體系平臺。因此，智能的互聯(lián)互通會從根本上去改變互聯(lián)網(wǎng)的一些協(xié)定，而且會改變我們行業(yè)的通信基礎(chǔ)設(shè)施。

　　因此，對于工業(yè)4.0來說，人工智能技術(shù)能夠發(fā)揮什么樣的作用呢？首先對于實時的數(shù)據(jù)詮釋來說，智能邊緣計算可以發(fā)揮非常重要的作用。因為有的時候會對成千上萬的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行實時詮釋和解釋，這種情況下智能邊緣計算是非常重要的。還有基于知識的多代理系統(tǒng)，可以讓制造業(yè)以及物流流程變得更加安全穩(wěn)健，而且可以實現(xiàn)自我監(jiān)控、自我優(yōu)化、自我修復(fù)的生產(chǎn)線。而且這些還可以讓我們的制造業(yè)、物流業(yè)以及商業(yè)流程變得更加優(yōu)化。

　　因此，我們希望能夠通過智能的邊緣計算，讓我們各個行業(yè)變得更加智慧，變得更加高效。