從CES技術(shù)應(yīng)用看未來智慧城市的發(fā)展趨勢

文/夏連鯤，程星華（中國電子工程設(shè)計院有限公司；世源科技工程有限公司）

1 引言

縱觀人類文明史，就是一部技術(shù)演變史。從農(nóng)業(yè)革命到工業(yè)革命，再到信息革命，每一次社會的里程碑式變革都源自產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命。工業(yè)革命將傳統(tǒng)手工業(yè)升級到流水線工廠，吸引人們向城市集聚，從而大大推動了城鎮(zhèn)化進(jìn)程。然而快速城鎮(zhèn)化也帶來交通擁堵、環(huán)境污染等諸多“城市病”。在人們反思和尋求緩解或避免“城市病”的當(dāng)下，我們悄然迎來了信息時代的革命。從數(shù)十年前的互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)，到智能手機普及，再到物聯(lián)網(wǎng)、AI、5G等技術(shù)的日趨成熟，一代代的信息技術(shù)創(chuàng)新，正讓我們的世界、我們的城市、我們的生活產(chǎn)生深刻的變革。梳理前沿的創(chuàng)新技術(shù)，我們可以預(yù)見，未來的城市將是基于信息技術(shù)的智慧城市。

2 從CES看信息技術(shù)帶來的變化

國際消費類電子產(chǎn)品展覽會（International Consumer Electronics Show，簡稱“CES”），是當(dāng)今世界最大、影響最為廣泛的消費類電子技術(shù)年展，也是全球最大的消費技術(shù)產(chǎn)業(yè)盛會，每年1月在美國舉辦。展會云集全球最優(yōu)秀的傳統(tǒng)消費類電子廠商和IT核心廠商，展示最先進(jìn)的技術(shù)理念和產(chǎn)品。消費電子產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣泛，是電子信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新最活躍、應(yīng)用轉(zhuǎn)化最快的領(lǐng)域，CES 2019吸引了全球4500余家企業(yè)參展，展會上呈現(xiàn)的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新應(yīng)用涉及衣、食、住、行、娛樂、社交等各個終端消費領(lǐng)域。作為全球消費電子市場的風(fēng)向標(biāo)，其科技成果對未來行業(yè)發(fā)展將會產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

圖1 CES 2019 主題內(nèi)容

1）5G支持海量數(shù)據(jù)高速傳輸，將萬物互聯(lián)變成可能

根據(jù)CES預(yù)測，2020年全球?qū)⑷孢M(jìn)入數(shù)據(jù)時代，其重點關(guān)注的科技范疇集中在語音識別計算、機器人、5G、生物識別、人工智能等領(lǐng)域。

5G即第五代移動通信技術(shù)，已成為當(dāng)下科技領(lǐng)域最為熱門的話題之一。5G不僅限于技術(shù)層面通信制式等相關(guān)內(nèi)容，其應(yīng)用場景更加備受關(guān)注，在CES 2019，5G呈現(xiàn)了在VR/AR、高清視頻、云存儲、車聯(lián)網(wǎng)、智慧家居等領(lǐng)域的應(yīng)用。在技術(shù)方面：高通宣布2019年將發(fā)布30款以上搭載驍龍X850 5G基帶的設(shè)備，英特爾發(fā)布了基于10nm工藝的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)芯片“Snow Ridge”。在硬件方面：摩托羅拉發(fā)布了全球首款支持5G網(wǎng)絡(luò)的智能手機Motorola Z3，全球多家運營商和手機廠商均表示將于2019年推出5G終端產(chǎn)品。2019年，5G將正式投入商用，預(yù)計到2020年，5G將會連接500億臺智能設(shè)備和77億人，到2025年，全球?qū)⒂?10個市場部署5G。促進(jìn)對視頻內(nèi)容提供服務(wù)的大量需求，同時催生AR、VR、無人駕駛、車聯(lián)網(wǎng)、智能家居等新的應(yīng)用需求，重塑消費者的日常生活模式。

圖2 CES 2019 5G部分應(yīng)用

5G峰值速率可達(dá)到20Gbps，每平方公里可鏈接數(shù)超過100萬，鏈接延時僅1ms，5G網(wǎng)絡(luò)將人與人的通信向人與物、物與物、萬物互聯(lián)、萬物智聯(lián)方向發(fā)展。5G時代的城市生活、家居及辦公環(huán)境里各種設(shè)備都將是高度智能化、自動化的，各種服務(wù)可以根據(jù)使用者的喜好個性化定制，同時，在出行等很多方面的協(xié)同化程度更高。此外，5G將促進(jìn)邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)和云計算等技術(shù)的深度發(fā)展及普及。

2）AI+5G、物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動智能時代產(chǎn)業(yè)多元發(fā)展，生活更加智慧便捷

作為基礎(chǔ)通用性技術(shù)，5G和AI將催生新的產(chǎn)品、模式和業(yè)態(tài)，支撐推動美好智慧生活構(gòu)建。CES 2019，AI無處不在，與家電、汽車、VR等應(yīng)用深度融合。語音/數(shù)字助手產(chǎn)品正在改變?nèi)藗兊纳罘绞剑_始支持包括手機、平板電腦、家用電器、汽車等多種設(shè)備，兼容性更強；語音技術(shù)迅速成為主流接口，對智能家居、A/V音視頻技術(shù)產(chǎn)生主要影響；數(shù)字助手正在逐漸轉(zhuǎn)變消費者行為。語音/數(shù)字助手能理解人們的所說內(nèi)容，并且有多種表達(dá)方式，目前，已有超過20000個智能設(shè)備兼容亞馬遜Alexa，超過10000個智能設(shè)備可兼容Google Assistant。未來，圍繞語音助手的競爭將上升至新高度，語音界面將成為互聯(lián)生活的中心。

CES 2019，各大廠商紛紛推出全套智慧家庭解決方案，隨處可見搭載AI功能的智能家電，以AI電視或手機為中控，實現(xiàn)交互和和服務(wù)的無縫切換，對冰箱、洗衣機、空氣凈化器、凈水器、空調(diào)、窗簾、照明、吸油煙機、電扇、加濕器等全家電品類實現(xiàn)全方位的控制。LG在智能手機、冰箱、洗衣機、電視機在內(nèi)的各大產(chǎn)品上內(nèi)置了ThinQ智能系統(tǒng)；三星推出的Family Hub4.0 智能冰箱、洗衣機中也都內(nèi)置了Bixby AI助手，通過語音助手實現(xiàn)家庭中各家電家居的互聯(lián)互通。此外，如安全攝像頭、門窗傳感器、移動偵測傳感器等具備語音圖像、人臉、語音識別和多場景感知的家庭安防監(jiān)控裝置和無人機安保監(jiān)控系統(tǒng)亮相CES。智能家居的新概念、新系統(tǒng)和新技術(shù)，越來越多的消費者正在享受智能家居帶來的便利性和智能化，通過將人工智能和語音控制技術(shù)進(jìn)行集成，可在客廳、廚房、浴室和其他任何地方操控智能家居設(shè)備，它們變得更加智能、更加互聯(lián)、更加個性化。

圖3 智慧家庭解決方案

在用戶體驗方面，8K超高清、柔性顯示引領(lǐng)顯示技術(shù)發(fā)展。8K分辨率為7680x4320，是繼4K之后又一大分水嶺。眾多8K產(chǎn)品亮相CES，三星展示了應(yīng)用量子點技術(shù)的98英寸QLED 8K電視，采用基于AI技術(shù)的量子處理器8K芯片，可以對播放內(nèi)容、播放場景進(jìn)行智能識別和優(yōu)化；LG推出88英寸8K OLED超薄電視，并帶來65英寸可卷曲4K OLED電視，可實現(xiàn)電視和音響裝置的自由靈活轉(zhuǎn)換；三星、LG分別展示了Micro LED電視，小于100μm的微型LED顯示單元可實現(xiàn)產(chǎn)品的無限擴展，具有更高的對比度、更低的功耗和更快的響應(yīng)速度，也是未來重要的顯示技術(shù)；柔宇推出的全球首款可折疊柔性屏手機FlexPai柔派也是本次CES的一大亮點，其既擁有智能手機的便攜，又兼具平板電腦的高清大屏，自由折疊、展開，輕松裝入口袋，顛覆了人們對傳統(tǒng)手機的認(rèn)知，帶來更友好更強大的視覺體驗，革命性地構(gòu)建了全新的人機交互方式。

圖4 三星量子點技術(shù)的98英寸QLED 8K電視

圖5 LG 65英寸可卷曲4K分辨率OLED電視

圖6 柔宇多款柔性顯示產(chǎn)品

3）智慧交通、智慧安防讓城市生活更加安全可靠

在智慧交通方面，CES 2019上的汽車技術(shù)主要包括未來交通方式、V2X通信技術(shù)以及電動汽車技術(shù)，所有這些都將隨著5G時代的到來而到來。

在未來交通方式方面，自動駕駛技術(shù)逐漸成熟。自動駕駛技術(shù)等級可分為L0（無自動化），L1（駕駛輔助），L2（部分自動化），L3（有條件的自動化），L4（高度自動化），L5（完全自動化），其中L0～L2是人類駕駛員來控制汽車，而L3～L5是自動駕駛系統(tǒng)來控制汽車，目前處于半自動化節(jié)點，預(yù)計到2030年將實現(xiàn)全自動化駕駛。CES 2019上，百度發(fā)布了Apollo 3.5版本以及Apollo Enterprise，利用模塊化平臺及先進(jìn)軟件技術(shù)，讓自動駕駛輕松應(yīng)對各式各樣的復(fù)雜路況。英偉達(dá)基于NVIDIA Xavier系統(tǒng)級芯片處理器的自動駕駛系統(tǒng)，采用人眼跟蹤技術(shù)，可以隨時觀察駕駛者的注意力，從而提高自動駕駛的安全系數(shù)。法雷奧發(fā)布L4級自動駕駛汽車Drive4U，車身遍布傳感器、攝像頭以及激光雷達(dá)等硬件設(shè)備和人工智能系統(tǒng)來完成自動駕駛等功能。美團攜智能配送系統(tǒng)，基于電動車自動駕駛、人機交互、云端數(shù)據(jù)分析處理等技術(shù)實現(xiàn)無人配送，通過實景搭建的城市、無人配送直播間、智慧餐廳等多個互動分區(qū)，現(xiàn)場打造了一個“智慧城市”，讓參觀者置身于未來科技世界。博士展出了無人駕駛巴士，車內(nèi)沒有方向盤，配有平板電腦，行駛過程中乘客可以通過語音或觸控和巴士進(jìn)行交互，車內(nèi)設(shè)有警示系統(tǒng)來提醒乘客物品遺落，充分展現(xiàn)了智慧座艙的未來構(gòu)想。

圖7 博士無人巴士

車聯(lián)網(wǎng)通過整合全球定位系統(tǒng)（GPS）導(dǎo)航技術(shù)、車對車交流技術(shù)、無線通信及遠(yuǎn)程感應(yīng)技術(shù)奠定了新的汽車技術(shù)發(fā)展方向，實現(xiàn)手動駕駛和自動駕駛兼容。在自動駕駛模式下，能夠通過對實時交通信息的分析，自動選擇路況最佳的行駛路線，從而大大緩解交通堵塞。通過使用車載傳感器和攝像系統(tǒng)，還可以感知周圍環(huán)境，做出迅速調(diào)整，從而實現(xiàn)“零交通事故”。

5G對于汽車網(wǎng)聯(lián)化至關(guān)重要，其低延時等特性能幫助信息及時地在交通參與者、交通設(shè)施、云端之間傳遞，是智慧交通方案中重要的信息“高速公路”。通過AI和各種傳感器實現(xiàn)駕駛過程的多重交互，代替人類判斷，實現(xiàn)無人駕駛，“城市大腦”在云端接收和處理車輛、道路設(shè)施、交通攝像頭等上傳的信息后，再下發(fā)信息或指令給到交通參與者的一個城市道路進(jìn)行“宏觀調(diào)控”，實現(xiàn)智慧交通。

在物聯(lián)網(wǎng)的普及帶來便利之余，也潛藏著巨大的安全隱患，而公共安全是智慧城市的重要環(huán)節(jié)。基于5G的智慧城市安防系統(tǒng)，將不僅提供高清、實時的視頻信息，甚至還可以實現(xiàn)針對罪犯和失蹤人員的自動面部識別。CES 2019上，針對物聯(lián)網(wǎng)安全現(xiàn)狀及面臨問題，多家廠商發(fā)布了智慧社區(qū)物業(yè)中心解決方案、智慧交通終端部署解決方案、智慧城市云端部署解決方案等，為智慧城市的安防問題提供了豐富的解決方案。

3 從信息技術(shù)變革看未來智慧城市

智慧城市是運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、空間地理信息集成等新一代信息技術(shù)，促進(jìn)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和服務(wù)智慧化的新理念和新模式，概念源于2008年IBM公司提出的智慧地球的理念，是數(shù)字城市與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的產(chǎn)物，被認(rèn)為是信息時代城市發(fā)展的方向，文明發(fā)展的趨勢，其實質(zhì)是運用現(xiàn)代信息技術(shù)推動城市運行系統(tǒng)的互聯(lián)、高效和智能，從而為人們創(chuàng)造更加美好的生活，使城市發(fā)展更加和諧、更具活力[1]。

從CES的展品導(dǎo)向上可以預(yù)見，未來的信息時代將是5G+AI的時代。未來的智慧城市，在萬物互聯(lián)互通上結(jié)合AI的多元應(yīng)用，將更加高效、舒適、安全。

1）未來智慧城市將更加高效、舒適

未來的智慧交通將探索基于自動駕駛的公共交通。自動駕駛將解放人們的雙手和交通時間，在交通時間人們將不再關(guān)注駕駛本身，而是進(jìn)行休閑娛樂或移動辦公；基于5G的大數(shù)據(jù)平臺下，人們甚至不用再等車，而是到站即可上車，從而大大節(jié)約人們的交通時間。

未來的智慧生活將探索AI在多元領(lǐng)域的應(yīng)用，甚至基于5G實現(xiàn)領(lǐng)域之間的數(shù)據(jù)交互，互聯(lián)互通。我們已經(jīng)實現(xiàn)回家前就放好浴缸的溫水，未來我們或許通過AI探測體溫、腦部活動等判斷應(yīng)為我們播放什么類型的音樂。AI將讓我們未來的城市生活更加舒適安全。

2）未來智慧城市將更加智慧、低碳

未來的智慧社區(qū)將探索多元數(shù)據(jù)采集、處理分析和管控。每家每戶的能源都將通過社區(qū)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)籌集輸，太陽能等分布式能源產(chǎn)生的電能將匯集到社區(qū)管理中樞，結(jié)合用戶用電的使用習(xí)慣，機動配給匯集的能源。這將讓未來的生活更加智慧低碳。

3）未來智慧城市將更具創(chuàng)新活力

城市既是美好生活的集聚地，也是問題的“發(fā)生器”，解決這些問題，讓生活更美好，成了諸多技術(shù)創(chuàng)新的目標(biāo)。比如交通擁堵的痛，讓人們意識到公共交通優(yōu)先的重要性，激發(fā)了智慧交通技術(shù)的探索；倡導(dǎo)軌道交通為主的公共交通又產(chǎn)生了人們“最后1km”之痛，正是這“最后1km”之痛，又催生了共享單車、智享生活。似乎可以看到，城市活力的關(guān)鍵在于集聚，而集聚也在導(dǎo)致“城市病”頻現(xiàn)，5G+AI引領(lǐng)下的未來城市，將涌現(xiàn)更多信息技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新，讓這種集聚帶來的問題緩解、甚至消失，讓人們的生活變得更加智慧。

4 結(jié)語

隨著5G商用布局的加快，5G與AI（人工智能）、IoT（物聯(lián)網(wǎng)）、大數(shù)據(jù)的緊密結(jié)合，豐富的應(yīng)用場景將打開萬物互聯(lián)的全新時代，通過給每個物品加裝芯片，信息將變得更易被采集，數(shù)據(jù)變成了網(wǎng)格化、平面化的信息傳輸，5G將大容量、低時延的網(wǎng)絡(luò)傳輸變?yōu)楝F(xiàn)實，為智慧城市的智慧家居、智慧交通、智慧醫(yī)療、智慧安防等提供解決方案，智慧城市建設(shè)也將步入一個嶄新階段。