AI新技術(shù)在智慧武漢建設(shè)應(yīng)用中的展望

□文/任少卿

“智慧城市”的提出

2010年，IBM正式提出了“智慧的城市”愿景，希望為世界和中國(guó)的城市發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。IBM經(jīng)過(guò)研究認(rèn)為，城市由關(guān)系到城市主要功能的不同類型的網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境六個(gè)核心系統(tǒng)組成：組織（人）、業(yè)務(wù)/政務(wù)、交通、通訊、水和能源。這些系統(tǒng)不是零散的，而是以一種協(xié)作的方式相互銜接。而城市本身，則是由這些系統(tǒng)所組成的宏觀系統(tǒng)。

21世紀(jì)的“智慧城市”，能夠充分運(yùn)用信息和通信技術(shù)手段感測(cè)、分析、整合城市運(yùn)行核心系統(tǒng)的各項(xiàng)關(guān)鍵信息，從而對(duì)于包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動(dòng)在內(nèi)的各種需求做出智能的響應(yīng)，為人類創(chuàng)造更美好的城市生活。

武漢“智慧城市”的建設(shè)原則和目標(biāo)

武漢位于中國(guó)中部，是湖北省省會(huì)和政治、經(jīng)濟(jì)及文化中心。世界第三大河長(zhǎng)江及其最大的支流漢水在此相匯，市區(qū)由隔江鼎立的武昌、漢口、漢陽(yáng)三部分組成，通稱武漢三鎮(zhèn)。武漢的可持續(xù)發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)。通過(guò)新一代信息技術(shù)改變?nèi)藗兘换サ姆绞?，提高?shí)時(shí)信息處理能力及感應(yīng)與響應(yīng)速度，增強(qiáng)業(yè)務(wù)彈性和連續(xù)性，促進(jìn)社會(huì)各項(xiàng)事業(yè)的全面和諧發(fā)展。

建設(shè)原則

建設(shè)“智慧武漢”，必須遵循以下原則：

(1) 頂層規(guī)劃，統(tǒng)籌建設(shè)。采用先進(jìn)適用的信息技術(shù)，高標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃和統(tǒng)籌建設(shè)各領(lǐng)域的智慧項(xiàng)目，有計(jì)劃、分層次地協(xié)調(diào)推進(jìn)。。

(2) 需求主導(dǎo)，市場(chǎng)運(yùn)作。以需求為主導(dǎo)，充分發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制配置資源的基礎(chǔ)性作用，探索低成本、實(shí)效好的信息化發(fā)展模式。

(3) 基礎(chǔ)共建，資源共享。加快信息化基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和信息交換共享平臺(tái)的建設(shè)，通過(guò)政府的引導(dǎo)作用，推動(dòng)集約化建設(shè)，加快信息資源的有效整合與共享交換。

(4) 立足產(chǎn)業(yè)，拓展應(yīng)用。把培育智慧產(chǎn)業(yè)作為建設(shè)智慧城市的立足點(diǎn)，以智慧應(yīng)用帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)智慧應(yīng)用。

(5) 重點(diǎn)突破，示范帶動(dòng)。抓住國(guó)家賦予我市創(chuàng)新試點(diǎn)的機(jī)遇，找準(zhǔn)突破口，先行先試，著力推進(jìn)智慧產(chǎn)業(yè)和重點(diǎn)領(lǐng)域智慧應(yīng)用建設(shè)，以示范和試點(diǎn)帶動(dòng)“智慧武漢”建設(shè)整體工作。

(6) 開(kāi)放合作，安全高效。加強(qiáng)對(duì)外交與合作，匯聚全球智慧和資源，更好地為“智慧武漢”建設(shè)服務(wù)。要高度重視信息安全，以安全保發(fā)展，在發(fā)展中求安全。

建設(shè)目標(biāo)

經(jīng)過(guò)努力，進(jìn)一步提升完善“三類基礎(chǔ)設(shè)施”（網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、云平臺(tái)和公共數(shù)據(jù)中心、信息安全），發(fā)展壯大“三大支撐體系”（應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)、運(yùn)行），建設(shè)實(shí)施“五領(lǐng)域智慧應(yīng)用體系”（基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、資源環(huán)境服務(wù)、社會(huì)民生服務(wù)、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)服務(wù)和城市管理服務(wù)），加快提升城市綜合競(jìng)爭(zhēng)力，保民生、保穩(wěn)定同時(shí)要保增長(zhǎng)，具體將達(dá)到如下幾個(gè)方面的主要目標(biāo)：

一是提升城市運(yùn)行效率。智慧城市應(yīng)進(jìn)一步推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)信息技術(shù)應(yīng)用與全新城市運(yùn)營(yíng)理念的融合，以更快、更好地實(shí)現(xiàn)城市政府從管理到服務(wù)，從治理到運(yùn)營(yíng)，從零碎分割的局部應(yīng)用到協(xié)同一體的平臺(tái)服務(wù)的三大跨越，提供無(wú)處不在的公共服務(wù)，讓城市更聰明、更快捷。

二是催生大規(guī)模新興產(chǎn)業(yè)。智慧城市建設(shè)離不開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)的支持，而物聯(lián)網(wǎng)涉及的技術(shù)是一個(gè)大集成，通過(guò)智慧城市建設(shè)，要帶動(dòng)包括物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與終端制造業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)業(yè)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)業(yè)、軟件開(kāi)發(fā)與應(yīng)用集成服務(wù)業(yè)，以及信息應(yīng)用服務(wù)業(yè)等大規(guī)模產(chǎn)業(yè)鏈的形成。

三是推動(dòng)新一輪科技創(chuàng)新。智慧城市建設(shè)在產(chǎn)生新興產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)人才要素、技術(shù)要素、資金要素聚集，推動(dòng)新一輪科技創(chuàng)新浪潮，以智慧技術(shù)帶動(dòng)工業(yè)化發(fā)展的升級(jí)、改造信息產(chǎn)業(yè)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、提升服務(wù)業(yè)的效率和速度，為城市提供可持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力。

四是創(chuàng)造更美好的城市生活。智慧城市建設(shè)應(yīng)改變?nèi)伺c物之間、物與物之間的聯(lián)系方式，改善人民的生存環(huán)境，深刻地影響人們的生活、娛樂(lè)、工作、社交等幾乎一切行為方式，通過(guò)一系列智慧工程，構(gòu)建和諧穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)良性發(fā)展，安全、環(huán)保、宜居的城市，營(yíng)造更加美好的城市生活。

武漢“智慧城市”建設(shè)的主要內(nèi)容

武漢“智慧城市”是以網(wǎng)絡(luò)組合為基礎(chǔ)，通過(guò)深入推進(jìn)基礎(chǔ)性建設(shè)和各類信息資源及其應(yīng)用型信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)利用，全面靈活地實(shí)現(xiàn)物與物、物與人、人與人的相互感知和互聯(lián)互通，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)社會(huì)生產(chǎn)生活各領(lǐng)域的精細(xì)化、動(dòng)態(tài)化管理，是以智慧技術(shù)、智慧產(chǎn)業(yè)、智慧人文、智慧服務(wù)、智慧管理、智慧生活等為重要內(nèi)容的城市發(fā)展新模式。

武漢“智慧城市”概念設(shè)計(jì)中包括公共服務(wù)、社會(huì)管理、市政設(shè)施、產(chǎn)業(yè)發(fā)展四大類。

智慧公共服務(wù)：建設(shè)智慧公共服務(wù)和城市管理系統(tǒng)。

智慧社會(huì)管理：完善面向公眾的公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)。

加快推進(jìn)面向企業(yè)的公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)。

智慧安居服務(wù)。使居民生活“智能化發(fā)展”。

智慧教育文化服務(wù)：積極推進(jìn)智慧教育文化體系建設(shè)。

智慧服務(wù)應(yīng)用。組織實(shí)施部分智慧服務(wù)業(yè)試點(diǎn)項(xiàng)目，通過(guò)示范帶動(dòng)，推進(jìn)傳統(tǒng)服務(wù)企業(yè)經(jīng)營(yíng)、管理和服務(wù)模式創(chuàng)新，加快向現(xiàn)代智慧服務(wù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。

智慧健康保障體系建設(shè)。重點(diǎn)推進(jìn)“數(shù)字衛(wèi)生”系統(tǒng)建設(shè)。

智慧交通。建設(shè)“數(shù)字交通”工程，通過(guò)監(jiān)控、監(jiān)測(cè)、交通流量分布優(yōu)化等技術(shù)，完善公安、城管、公路等監(jiān)控體系和信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

積極推進(jìn)智慧安全防控系統(tǒng)建設(shè)。充分利用信息技術(shù)，完善和深化“平安城市”工程，深化對(duì)社會(huì)治安監(jiān)控動(dòng)態(tài)視頻系統(tǒng)的智能化建設(shè)和數(shù)據(jù)的挖掘利用，整合公安監(jiān)控和社會(huì)監(jiān)控資源，建立基層社會(huì)治安綜合治理管理信息平臺(tái)；積極推進(jìn)市級(jí)應(yīng)急指揮系統(tǒng)、突發(fā)公共事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)、自然災(zāi)害和防汛指揮系統(tǒng)、安全生產(chǎn)重點(diǎn)領(lǐng)域防控體系等智慧安防系統(tǒng)建設(shè)；完善公共安全應(yīng)急處置機(jī)制，實(shí)現(xiàn)多個(gè)部門協(xié)同應(yīng)對(duì)的綜合指揮調(diào)度，提高對(duì)各類事故、災(zāi)害、疫情、案件和突發(fā)事件防范和應(yīng)急處理能力。

建設(shè)信息綜合管理平臺(tái)建設(shè)。提升政府綜合管理信息化水平。

天地偉業(yè)助力智慧武漢建設(shè)

天地偉業(yè)精于產(chǎn)品、專注行業(yè)，以做“技術(shù)領(lǐng)先型”企業(yè)為定位，堅(jiān)持高清化、智能化、行業(yè)化、集成化的發(fā)展方向，利用自身強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力和多年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)不同行業(yè)的特點(diǎn)進(jìn)行深入調(diào)研和重點(diǎn)研發(fā)投入，提供能滿足智慧城市、智能交通、政法、電力、教育、金融、森林防火、環(huán)保等近二十個(gè)行業(yè)獨(dú)有需求的整體系統(tǒng)解決方案，以“術(shù)業(yè)有專攻”的姿態(tài)引領(lǐng)起新一輪安防發(fā)展浪潮。為“武漢智慧城市”的建設(shè)打下良好的基礎(chǔ)。

東湖新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)平安城市和智能交通二期成為天地偉業(yè)新技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的優(yōu)秀成果展示。

天地偉業(yè)視頻監(jiān)控、治安卡口系統(tǒng)設(shè)計(jì)全系采用全球首創(chuàng)的專業(yè)超級(jí)星光級(jí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，不選用增加曝光時(shí)間，降幀的傳統(tǒng)方法提高亮度。在參數(shù)上優(yōu)化，采用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)保證運(yùn)動(dòng)目標(biāo)不拖尾、周邊細(xì)節(jié)不丟失。通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法，全新TVP技術(shù)，優(yōu)化畫(huà)面效果。有效避免光污染、降低系統(tǒng)功耗、減少交通事故，進(jìn)一步促進(jìn)城市節(jié)能、環(huán)保，保障人身安全。前端監(jiān)控設(shè)計(jì)采用星光級(jí)產(chǎn)品：根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，設(shè)計(jì)選用星光槍機(jī)、星光球機(jī)、星光級(jí)激光夜視，系統(tǒng)組成無(wú)需補(bǔ)光燈，可在為微光下為用戶呈現(xiàn)高清彩色圖像，豐富的展現(xiàn)監(jiān)控目標(biāo)的特征，為公安視頻偵查打下基礎(chǔ)。

AI新技術(shù)應(yīng)用

經(jīng)過(guò)十多年的平安城市建設(shè)，中國(guó)已經(jīng)成為全世界最大的安防市場(chǎng)。2016年，我國(guó)安防行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到總產(chǎn)值5400億元，同比增加9%，預(yù)計(jì)2020年將增至8759億元。其中視頻監(jiān)控作為安防系統(tǒng)中不可或缺的重要組成，正日益發(fā)揮更加重要的作用，在平安城市、雪亮工程等重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目的背景下，安防已成為人工智能最為重要的落地場(chǎng)景之一。比如“圖像偵查”已經(jīng)成為刑偵、技偵、網(wǎng)偵之外的公安部門第四大技防手段。隨著平安城市建設(shè)的推進(jìn)和深化，目前新建監(jiān)控項(xiàng)目已基本實(shí)現(xiàn)高清化，傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控正逐步更新?lián)Q代，隨著建設(shè)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，將帶來(lái)存儲(chǔ)成本的大幅增長(zhǎng)。同時(shí)，各地的視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)共享等相關(guān)項(xiàng)目已開(kāi)展多年，隨著人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的興起，平安城市應(yīng)用正逐步向警務(wù)云、大數(shù)據(jù)應(yīng)用等方向轉(zhuǎn)變。而高清監(jiān)控視頻信息作為公安最重要的數(shù)據(jù)資源之一，目前還僅停留在事后查看的層面，沒(méi)有被充分利用起來(lái)。遍布城市大街小巷的攝像頭，每天都會(huì)產(chǎn)生大量視頻資料數(shù)據(jù)，不僅為社會(huì)治安穩(wěn)定發(fā)揮作用，也為智慧城市和物聯(lián)感知提供信息支撐，但這些圖像資料如何能夠被用戶快速消化使用，成為更有價(jià)值的情報(bào)數(shù)據(jù)呢？讓用戶從這些數(shù)據(jù)中自行尋找線索，不亞于大海撈針。人工的數(shù)據(jù)回溯，不僅占用了大量的人力、物力和時(shí)間，同時(shí)由于個(gè)人能力的差異也會(huì)導(dǎo)致針對(duì)視頻的認(rèn)知偏差。例如道路監(jiān)控僅針對(duì)卡口實(shí)現(xiàn)了主干道的車輛識(shí)別，覆蓋面有限，其他活動(dòng)目標(biāo)及特征無(wú)法獲取,大多依靠人工進(jìn)行收集和處理，難以結(jié)合多種時(shí)空交叉數(shù)據(jù)進(jìn)行快速檢索和研判比對(duì)。

如何解決海量視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與人力分析瓶頸之間的矛盾是產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)的主要方向。而智能化早已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的共識(shí)，10年前安防行業(yè)就開(kāi)始向智能化發(fā)展，目的是自動(dòng)把視頻圖像里面的內(nèi)容和目標(biāo)變成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，但一直沒(méi)有令人滿意的重大突破，主要反映在識(shí)別準(zhǔn)確率低、場(chǎng)景適應(yīng)性差、識(shí)別種類少。而深度學(xué)習(xí)是通過(guò)大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練來(lái)建立輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)之間的映射，解決了之前的技術(shù)瓶頸，使得由人工智能來(lái)自動(dòng)處理海量監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)成為可能。以平安城市為例，針對(duì)道路監(jiān)控視頻特別是微卡口等相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)化分析和特征信息提取，轉(zhuǎn)化為公安實(shí)戰(zhàn)所需的情報(bào)，是“十三五”平安中國(guó)建設(shè)規(guī)劃的重要手段。

目前，安防行業(yè)中基于深度學(xué)習(xí)的人工智能產(chǎn)品，主要識(shí)別方向包括：車輛分析、人員分析、行為分析和圖像分析，產(chǎn)品形態(tài)包括前端和后端兩類。而深度學(xué)習(xí)的迅猛發(fā)展，其背后是快速發(fā)展的 GPU芯片技術(shù)，隨著人們逐漸認(rèn)識(shí)到專用計(jì)算芯片對(duì)人工智能的重要作用，圍繞 AI 任務(wù)進(jìn)行專有加速的芯片越來(lái)越多，但無(wú)論是 AlphaGo 背后的谷歌 TPU還是加入了全新 Tensor Core 結(jié)構(gòu)的英偉達(dá) Tesla V100，這些芯片都是為服務(wù)器端進(jìn)行設(shè)計(jì)的，芯片面積較大大（英偉達(dá) Volta 的 Tensor Core 面積有800 平方毫米），而針對(duì)前端/移動(dòng)端設(shè)計(jì)的芯片在功耗和性能上的不足，以及信息安全風(fēng)險(xiǎn)和缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題，使得具備智能應(yīng)用的前端產(chǎn)品和后端產(chǎn)品各有擅長(zhǎng)且長(zhǎng)期共存。

后端產(chǎn)品主要是超融合NVR和視頻結(jié)構(gòu)化服務(wù)器，前者是在集中存儲(chǔ)圖像的基礎(chǔ)上，通過(guò)集成深度學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)了針對(duì)視頻內(nèi)容的智能分析和信息提取，比如人臉/車輛/行為等，適合中小型項(xiàng)目使用。后者通過(guò)集成高性能GPU芯片和智能算法，專門對(duì)機(jī)非人等海量特征進(jìn)行快速提取和準(zhǔn)確識(shí)別比對(duì)，比如人臉識(shí)別、車輛分析等。此外，后端產(chǎn)品能根據(jù)需求靈活配置硬件資源，能夠運(yùn)行復(fù)雜，業(yè)務(wù)響應(yīng)置后的算法，且升級(jí)維護(hù)比較方便。

前端產(chǎn)品主要是AI攝像機(jī)，主要為后端提供初步結(jié)構(gòu)化的圖像數(shù)據(jù)，可以減少后端分析處理的計(jì)算資源壓力和網(wǎng)絡(luò)帶寬等系統(tǒng)造價(jià)，還可以提高一部分實(shí)時(shí)智能分析的應(yīng)用價(jià)值。缺點(diǎn)是前端設(shè)備空間有限、功耗成本較高，會(huì)導(dǎo)致有限的硬件資源只能運(yùn)行相對(duì)簡(jiǎn)單、對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的算法。

因此，前端智能和后端智能并不沖突，隨著智能的需求無(wú)所不在，未來(lái)更多數(shù)據(jù)的采集和計(jì)算都將在前端產(chǎn)品進(jìn)行邊緣計(jì)算、前端處理分析后選擇性上傳到后端，二者結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)更智能的分布式管理，根據(jù)客戶的具體需求提供差異化的智能解決方案。