阿里云龍一民：阿里云IoT喚醒邊緣計算 | CCF-GAIR 2018

雷鋒網按：當前萬物互聯大潮洶涌而來，IoT行業極速發展，與之相對應的是邊緣處理需求的極速膨脹。數據統計，2018年將會有40%的數據需要在網絡邊緣側分析、處理與存儲。每個物聯網節點都會產生大量的實時數據，這意味著云服務商要在邊緣端布局40%左右的計算能力，投入規模和時間周期都是巨大的挑戰。

作為中國頭部云計算廠商，阿里云在物聯網、云計算等領域布局深廣，如何看待邊緣計算在未來的價值以及如何做出不同的打法？在近日的CCF-GAIR|2018大會“IoT專場”上，阿里巴巴IoT事業部高級技術專家龍一民分享了他的觀點。龍一民研究生畢業于香港中文大學信息工程系，是目前阿里巴巴IoT事業部AI邊緣計算的負責人，從事視頻流媒體、圖像和語音等邊緣計算的技術研發，致力于推廣IoT邊緣計算智能化的行業解決方案。

阿里巴巴IoT事業部高級技術專家 龍一民

以下是他在現場的演講，雷鋒網做了不改變原意的編輯整理：

大家好，今天跟大家分享一下阿里云IoT過去幾年的探索。首先談一下阿里云IoT的使命：IoT是非常碎片化的世界，我們的使命是將整個物理世界數字化，再通過數字世界重新認識物理世界。物理世界被數字化后，會改變人類的生產實踐活動。

過去20年的互聯網主要是“人聯網”，未來20年的互聯網是“物聯網”。這張圖是阿里云IoT的整體定位：在最基礎的層面，我們提供開放、普惠的IoT連接的使能平臺。在這個基礎的PaaS平臺上，我們沉淀了豐富的物的模型。在物聯網的時代，我們要使能物與物的之間的互聯、互通，并達到互動、互懂，物的模型是基礎。在物的模型之上有很多面向物聯網的應用和解決方案，我們也會抽象化應用和解決方案的模型以及他們之間的接口。中間這一層是云計算、人工智能，等通用核心技術和行業應用技術。其中人工智能包括：圖像數字信號處理、目標檢測、目標跟蹤、物體分割、圖像分析、語音識別等AI能力。最上層是我們的開發者生態和合作伙伴，其中合作伙伴包括：芯片、模組和行業的合作伙伴。

阿里云云邊一體化   賦能智能城市等四大領域

阿里云IoT擁有云端一體的連接管理平臺（CMP），兼容95%的通信協議，包括近場（WIFI、BT、BLE、ZigBee等）、廣域（2G/3G/4G、LoRa、NB-IoT、Sigfox、eMTC等），同時擁有自主可控、低功耗廣域網平臺LINK WAN，并與運營商在杭州、寧波等地試點城域級覆蓋LoRa網絡。在基礎物聯網平臺之上，阿里云會提供強大的AI能力，包括數據智能、視頻流媒體分析、語音識別等AI能力。

實現云、邊一體化協同計算。我們的整體策略和做法可以用“1234”布局來概括表示，即1朵云、2兩個端、3類伙伴、4大領域。1朵云就是阿里云物理網平臺，2個端是指設備端、邊緣端分別部署了AliOS Things嵌入式操作系統和物聯網邊緣計算，3類伙伴是指開發者、芯片模組開發商、以及行業的合作伙伴，4大領域是指城市、汽車、生活、制造物聯網核心領域。物聯網是一個高度碎片化的行業，我們要做很多基礎設施建設。在物聯網蓬勃發展的大背景下，我們將開發者分為兩種：互聯網開發者和嵌入式開發者。我們需要打通二者，讓互聯網開發者可以容易地開發物聯網嵌入式應用，同時讓嵌入式開發者也能夠輕松地開發云端和移動端應用。因此，我們提供一站式開發者平臺Link-Develop，來使能這兩類開發者。我們會為開發者生態提供經過阿里云IoT認證的模組和開發板，我們平臺也已經沉淀了很多基礎應用開發的原子能力，開發者可以利用這些原子能力，來更加方便地研發適合自己場景的物聯網應用。

現在AI邊緣計算行業有一個趨勢是『算力下沉』，這一點無論是視覺相關的應用還是語音相關的應用都存在這個現象。『算力下沉』是指算力從原來的云端逐漸前移到邊緣端、設備端，并形成一套異構的網絡拓撲結構。以視覺應用為例，隨著AI芯片在攝像機上的廣泛應用，在很多單一化應用場景，如：人臉抓拍、車牌抓拍、小規模人臉識別等，現在在設備端側都是可以實現的。在智能樓宇、社區、園區以及城市等跟視覺應用相關的場景，我們需要提供異構網絡的分布式邊緣計算的能力。這里要考慮如何平衡算力分布，哪些算力應該放在云側，哪些算力應該放在邊緣側和設備側；哪些算力應該在CPU上執行、哪些算力在VPU或者GPU上執行。基于AI視覺分析的分布式邊緣計算的場景非常典型，它會直接推動邊緣計算行業的發展。在這個場景中，數據流的流向是三角型或者說是冰山型的，視頻流媒體數據采集的口子在邊緣側打開。由于對于人、車、物分析的視頻流直接上云的帶寬成本很大，所以在過去兩年內，行業在廣泛探索視頻領域的邊緣計算，并出現了很多嵌入式VPU、GPU等邊緣計算的能力，對人、車、客流、車流分析后的結構化數據再上到云端。整體來說，數據量在邊緣端最大，慢慢收攏，向云端進行匯集。

邊緣計算會涉及到兩個方向的通信，一是東西向，二是南北向。東西向的通信是指在邊緣端這一側，邊緣網關節點和計算節點之間，以及邊緣網關節點和傳感器數據采集節點之間的通信。南北向的通信，是指邊緣端的數據如何匯總并傳輸到云端，運營管理者如何通過云端來管理邊緣端的應用，來查看來自邊緣端的數據。南北向的通信也包括開發者如何通過云端來分發、部署、升級和運維邊緣端的應用和容器鏡像。比如：在人臉識別應用的場景，待識別的樣本庫在第一次初始化時候需要從云端集中下發到邊緣側，在生產環境中更新后的單個人臉樣本會再反向從邊緣側回到云端做數據融合。再比如：在語音交互的場景，過去的兩年，大家主要的做法是端側的語音數據流上云做識別和理解，端側只會做喚醒和聲學處理。未來的技術演進方式：首先，快捷詞和指令詞的識別會下放到端側執行，以及考慮到保護用戶的隱私，未來會演進到邊緣側進行自然語言理解，只有邊緣側覆蓋不到的內容服務，才會通過云端來獲取信息；另外，邊緣側也會演進到易安裝、易部署的分布式麥克風節點，這些節點之間會相互通信并最終由邊緣網關進行統一的仲裁和執行。

喚醒沉睡邊緣計算能力  兩個端助力“快跑”

阿里云IoT的兩個端是指：

第一，AliOS Things操作系統

我們提供面向物聯網應用的新一代物聯網操作系統AliOS Things, 包含面向輕量級終端設備，基于自主研發的實時操作系統內核的RTOS Edition，和面向高性能終端和邊緣設備，基于自控安全增強的Linux內核的Linux Edition。通過對主要物聯網芯片廠商的產品線的全覆蓋， 為所有物聯網設備廠商和開發者提供快速可用、可靠、面向物聯網場景高度優化的操作系統選項。AliOS Things提供云端連接，安全設備和應用管理升級，傳感器、語音、視頻快速接入和數據分析，高精度定位，本地物-物協同等針對物聯網應用有高度附加價值的通用組件，以及面向典型業務場景的功能Profile。同時通過提供基于Web的集成開發環境和增值工具集合，支持多種形態的部署方式，支撐物聯網設備軟件系統和應用的線上一站式開發和部署。

第二，Link-Edge邊緣計算服務

邊緣計算技術服務提供安全防護下的設備接入、數據清洗、數據分析、業務執行等本地能力，把云端的安全、存儲、計算、人工智能優勢延伸到物聯網現場，構建云、邊緣、端一體的物聯網協同系統。Link-Edge在云側提供場景系統、調度系統、運維系統，以及IFTTT系統，支持函數計算、流計算任務的在線編排和邊緣分發。Link-Edge在邊緣網關提供基于容器及運行時的基礎服務，包含通用連接驅動、協議轉換框架、消息及服務總線、安全存儲、系統升級、系統遠程調試等。通過Link-Edge，在邊緣快速連接各種設備及系統，形成云邊一體的有機系統；開發者基于Link-Develop一站式開發平臺能夠實現應用的快速開發，并通過邊緣一體的應用同步框架，快速部署到邊緣系統，實現邊緣業務可靠運行；依靠Link-Edge集成的函數計算、流計算、人工智能，可以提高邊緣系統執行效率及可靠性，有效防止運行故障。

四大業務方向探索   未來生活凸顯智能與智慧

阿里云IoT正在四個業務方向進行探索：智能城市、智能生活、智能制造和創新業務，創新業務包括新商業、紙筆交互等。

智能城市：我們在無錫建立鴻山物聯網小鎮，從物聯網的角度出發，智能城市要先解決基礎設施連接的問題。把城市的基礎組件，小到道路、河流、路燈、垃圾桶、水表，等連接到平臺。同時，在城市運營管理平臺上提供生活、水務、消防、防洪、城管等城市運營管理相關的應用和服務。比如，當水務或者消防有告警時，可以立即聯動城市運營管理部門，快速響應為大家解決民生問題。

智能生活：我們分為室內、小區和社區，即室內和室外的概念。剛才行業同仁小米、科大訊飛的嘉賓已經跟大家分享了智能家居行業所做的室內的很多工作。在小區和社區層面，我們會把常住用戶、車輛、訪客和物業服務連接起來，提供統一解決方案。典型的例子是無卡化通行：小區的常住人口分布在不同的單元樓中，物業有一整套系統管理花名冊，我們知道哪些單元有哪些常住戶。當錄入照片以后，業主進門或者單元時可以做到無卡化通行。以前可能要帶一張卡，以后無卡化通行的解決方案會提升居民在社區內通行的效率。安防監控系統和物業系統也需要打通，未來會有許多的社區應用之間都需要相互打通。要做到這一點，首先，我們要有統一的物的模型，在此之上會有應用之間標準化的接口。比如人臉注冊可以是由物業系統發起的，閘機、單元樓門口機人臉比對的邊緣計算應用需要實時增刪改查和同步這些人臉比對的樣本庫。像是惠州龍光城這樣超大規模的社區，可以容納幾萬常住戶，并且會分在不同的區域，每個區域有十幾棟物業的規模，在這樣大規模的體量下，如何打通當中的不同種類的社區服務應用，如何提升居民的生活質量和滿意度，是我們要來解決的問題。

智能制造：在工業互聯網的場景，我們通過人工智能的方法來量化和提升制造環節的效能和效率，最終實現精益生產。我們對設備和生產過程建模，來提升設備的在線率以及生產的良品率，進而提升工廠的效能。可以通過視覺分析的方法對生產出來的部件進行瑕疵檢測，也可以通過聲音分析的方法來監測設備是否發生異響。當設備震動頻率變化導致聲音振幅或者頻率變化的時候很可能設備的運轉狀況出現了某種問題。也有工廠的某些區域不允許人員侵入，攝像頭需要實時監測危險區域是否有人員入侵的情況。在這些場景，邊緣計算和人工智能都起到了積極的作用。

創新業務：去年馬老師提出新零售的戰略。盒馬鮮生是阿里巴巴對線下超市完全重構的新零售業態。盒馬是超市，是餐飲店，也是菜市場。消費者可到店購買，也可以在盒馬App下單。而盒馬最大的特點之一就是快速配送：門店附近3公里范圍內，30分鐘送貨上門。我們在盒馬鮮生店里可以看到有許多錯綜復雜軌道，用戶在盒馬鮮生App下單商品后，這些軌道系統會快速完成揀貨，并直接對接物流系統再由騎手送到您家中。到店的用戶也可以通過自助式結賬設備，自助式掃碼并完成付款。新商業的場景里我們提供的電子價簽，把商品價格通過物聯網連接在一起，可以動態調配貨架上的商品和價格。每天每個時段，上班、下班、晚上宵夜時，到店客戶群是不一樣的，我們需要優化商品的供應配置，動態地改變貨架上商品和價格，來提升客戶的轉化率。

魔筆新品做數字化嘗試   ICA聯盟標準推進正加速

我們的新產品魔筆，實現了人類書寫過程數字化，當前重點用于解決遠程教學和雙師講堂的場景。留守兒童的教育問題一直是馬老師關注的，教育資源不均衡是其中的一個痛點。通過物聯網技術的使能，可以對社會的教育資源進行優化配置。雙師課堂的方式，可以把一線城市的優秀外教資源共享給偏遠山區的留守兒童，實現互動教學。

Link-Market市場，在這里客戶和需求方可以找到適合自己的物聯網應用和解決方案；同時，模組、芯片、解決方案合作伙伴可以快速找到自己的客戶。開發者生態可以基于我們的一站式開發的平臺Link-Develop為客戶快速開發出客戶定制化的物聯網應用和服務。在此之外我們還組建了ICA聯盟（雷鋒網注：ICA即IoT Connectivity Alliance），截止到2018年5月，已經有包括芯片、模組、傳感器、家電、工業、地產、物業、加工制造、人工智能行業，等在內近300家公司加入。

我們會跟合作伙伴一起來制定行業的標準，通過這樣的方式來更有效的推動物聯網行業的發展。這是整體行業的細分圖，大家可以看到我們已經在城市、工業、邊緣計算、AI應用、低功耗廣域網、安全、數據，等諸多方向積極推進ICA聯盟和標準的發展。

我的分享到此結束，謝謝大家！

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