“云智一体”技术与应用解析白皮书——智能物联网篇.pdf
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1、03目 录CONTENS一、云智一体,促进数字化转型与智能化升级一步到位二、端边云全面智能化,驱动物联网应用创新三、百度智能云天工AIoT平台的数据智能技术四、百度智能云天工AIoT平台的语音智能技术五、百度智能云天工AIoT平台的视觉智能技术1.1 产业智能化,数字经济发展新阶段1.2 百度智能云战略升级1.3 云智一体的百度智能云架构2.0,加速产业智能化2.1 物联网演进的必然趋势 2.1.1 物联网发展趋势 2.1.2 智能物联网特点2.2 传统物联网平台的转型困局2.3 智能物联网的核心能力2.4 全面智能化的百度智能云天工AIoT平台2.0全景图3.1 科技改变世界的三元素3.2
2、数据智能的技术创新 3.2.1 数据能力 3.2.2 算法能力 3.2.3 端边云一体化的基础设施 3.2.4 数字单元4.1 语音语义一体化发展趋势与技术变革 4.1.1 语音技术 4.1.2 语义技术4.2 语音语义一体化平台度家 4.2.1 语音能力 4.2.2 语义能力 4.2.3 开源框架 4.2.4 订制开发板 5.1 视觉智能发展趋势5.2 视觉智能的端到端产品解决方案 5.2.1 AI中台 5.2.2 百度智能云天工AIoT智能边缘平台 5.2.3 边缘智能硬件02051118240303040606070709101212131415161919202020212223252
3、5262627六、VR,AIoT进化的下一个奇点七、产业实践加速工业互联网发展八、产业实践促进企业用能变革九、更多行业案例参考十、关于本报告6.1 百度VR,信息三维化时代的平台构建者&生态运营者6.2 百度智能云VR 2.0全景架构图 6.2.1 三大特点 6.2.2 技术维度解读 6.2.3 平台维度解读 6.2.4 场景维度解读7.1 百度智能云开物工业互联网平台7.2 百度智能云开物的点线面体7.3 百度智能云开物的设备智能场景实践7.4 百度智能云开物的产线智能场景实践 7.4.1 工艺调参 7.4.2 质量检测 7.4.3 安全巡检7.5 百度智能云开物的企业智能场景实践7.6 百
4、度智能云开物的产业智能场景实践8.1 度能2.0平台概述8.2 度能2.0平台的三大特性 8.2.1 开放共创 8.2.2 全面支持双碳业务 8.2.3 AIoT能力深度集成8.3案例分享5.3 应用案例 5.3.1 案例一-AIoT视觉智能赋能工业质检 5.3.2 案例二-生产安全行为识别3039486061282829313232333536404142434344454647495151525457云智一体,促进数字化转型与智能化升级一步到位“云智一体”技术与应用解析 智能物联网篇0202“云智一体”技术与应用解析 智能物联网篇1.1 产业智能化,数字经济发展新阶段当前,我们正处在科技创
5、新和产业发展最好的时代,以人工智能、大数据、云计算、5G等为代表的新一代信息技术蓬勃发展,驱动新一轮科技革命和产业变革。在产业应用新兴技术和数据资源转型升级的过程中,数字化是基础;而随着人工智能等新一代信息技术的发展,以及数据的爆发式增长,产业加快应用智能技术,从海量数据中发现规律、训练模型、提炼知识,促进产出增加和效率提升,实现企业生产经营的智能化,进而实现整个产业的智能化升级。因此,数字经济既包括数字化转型,也包括智能化升级,产业智能化是数字经济发展的新阶段。1.2 百度智能云战略升级百度是拥有强大互联网基础的领先AI公司。从成立的第一天起,百度搜索引擎就与人工智能、云计算等技术息息相关。
6、经过多年的技术积累和产业实践,百度已形成了全面布局,从基础的算力和数据技术、深度学习算法及框架,到语音、视觉、自然语言处理等感知、认知技术,以及飞桨深度学习开源开放平台等,具备云智一体的独特优势。基于百度的技术优势和对产业发展的洞察,经过跟合作伙伴的共同成长与产业实践,百度智能云的战略升级为:以“云计算为基础”支撑企业数字化转型,以“人工智能为引擎”加速产业智能化升级,云智一体“赋能千行百业”,促进经济高质量发展。云智一体的“云”为数字化转型提供安全、稳定、灵活的数字化底座,“智能化引擎”为智能化升级提供领先的创新技术和平台。我们推荐客户数字化转型与智能化升级一起做,一步到位,这样效率更高,效
7、果更好。同时,如果客户只做数字化转型,我们有丰富的云计算产品可以支持;或者客户已经有了数字化基础,我们的智能化引擎也可以助力智能化应用。百度智能云的“云”,不仅为数字化转型提供安全稳定、弹性灵活的云计算服务,同时也是适合跑AI的云,我们称之为“AI原生云”,继承云原生的优势,面向AI场景,提供极致弹性的高性能异构算力,打造简洁、高效的AI应用开发架构。“云智一体”的智,是百度将深耕十余年的AI技术,以及AI赋能产业的实践经验,沉淀为助力产业智能化升级的技术、平台及方法论,是以加速产业智能化升级为己任、懂场景的AI。031.3 云智一体的百度智能云架构2.0,加速产业智能化基于百度智能云的战略升
8、级,云智一体的百度智能云架构2.0同时发布,包含数字化底座、智能化引擎和全场景应用(如图1.3-1所示)。数字化底座,包括基础云、数据库、物联网、边缘计算、区块链等基础平台,以及视频云、大数据、云原生开发和地图服务等;同时还有安全模块,为技术创新和产业转型升级保驾护航。在数字化底座之上是智能化引擎,百度自主研发的飞桨深度学习平台为核心,软硬一体AI大生产平台-百度大脑为支撑,包括AI中台和知识中台等。智能化引擎与行业深度融合,帮助企业建设自己的智能化中台,助力智能化升级。基于数字化底座和智能化引擎,百度智能云深入行业场景,打造智能应用,同时与生态伙伴一起,在制造、能源、城市、金融、医疗、媒体等
9、领域,助力数字化转型和智能化升级一步到位。我们希望以百度智能云为纽带,联合技术和产业生态伙伴,通过开源开放平台降低AI 开发的门槛,加快人工智能融入传统产业,帮助越来越多的行业大步快跑,加入产业智能化的大潮。(图1.3-1)百度智能云全新架构2.0智能化引擎全场景应用智能客服企业搜索智能办公智能推荐工业质检智能创作智慧城市智慧交通智慧金融智能制造智慧能源智慧媒体智慧医疗数字化底座云为底座 飞桨为核 生态为翼AI中台知识中台软硬一体AI大生产平台产业级深度学习开源开放平台存储网络大数据服务视频云云原生开发服务区块链数据库物联网边缘计算基础云安全地图服务计算“云智一体”技术与应用解析 智能物联网篇
10、04端边云全面智能化,驱动物联网应用创新 05052.1 物联网演进的必然趋势物联网产业经历了十几年的发展,大家对它的共识是下一代网络,用有线/无线等方式,让人与物、物与物进行数字化连接。而随着AI技术的逐步成熟和落地应用,我们正站在IoT和AI融合的关键路口。物联网是产业互联网的重要基础,IoT的网联化和智能化,为IoT发展注入新动力,进一步释放了物联网的底层能量,打开了物联网在各行业中的创新应用空间。AI与IoT这两类技术有天然的互补性:一方面,AI寻求IoT来拓展应用场景和数据养料;另一方面,IoT寻求AI来赋能并提升应用价值。2.1.1 物联网发展趋势有了AI能力,IoT扩大了应用边界
11、,“物联网”正在由狭义的“万物互联”,向更广阔的应用场景迅速扩展:人与物、物与物之间可以进行更复杂、更智能化的交互,进而改变了物理世界与数字世界融合交互的方式,也带来社会运行模式与商业形态的变化。变化趋势如下:从连接万物到唤醒万物。连接是第一步,相当于给万物分配了一个地址,更需关注的是“互联”之后的“互通”,通过唤醒万物形成大规模的智能协作是未来。从中心化到端边云协同。“智力形态”由云上中枢向边缘延伸,部署在边缘及终端上的算力开始参与决策,大大提升响应速度与决策效能,让“无处不计算”、“无处不智能”真正成为可能。从技术革新到产业革命。云服务商、智能终端厂商等技术革新方,从不同维度切入并赋能产业
12、,驱动产业形态及商业模式的变革。从物联网思维到智联网思维。当AI+IoT协同渗透到行业,赋能企业核心业务,产业物联网转向智联网转型,加速智能经济的发展和智能社会的到来。物联网演进的必然趋势(图2.1-1)AI技术的成熟,催生“网联化”+“智能化”交叉融合,为loT注入新的价值空间AI:寻求loT来拓展新的应用场景和数据养料loT:寻求AI来增强网联化及数据价值“云智一体”技术与应用解析 智能物联网篇062.1.2 智能物联网特点连接万物。这是物联网平台最基础特点。与泛在IoT设备连接,把海量设备管起来,高效传输和感知数据,通过平台连接万物,跨时空、多维度打通设备、数据与算力。亿级规模设备的连接
13、能力,已成为领域主要玩家的重要门槛;而低延时连接技术,在无人车、远程驾驶等新场景下,需要面对的新的技术挑战。对话万物。赋予万物对话能力,是智能物联网最核心的特点。用AI与泛在IoT设备智能交互,通过数字化控制、语音、视觉和虚拟现实等技术,为IoT提供更自然的多维交互服务,能让人和机器进行更好的互动,赋予机器更“拟人化个性化”的特点。智慧万物。用AI和云赋能IoT的智慧应用。有了连接能力、对话式交互等各种手段后,将AI、大数据分析等技术,深入融合到各行业的应用场景中,形成先进生产力,使得智能物联网无处不在,助力产业发展和消费升级,实现新的社会价值。智能物联网三大特点(图2.1.2-1)连接万物跨
14、越时空多维度,链接亿级泛loT设备,数据与算力对话万物提供领先的AI视觉、语音、数据分析等服务,赋予万物对话能力聚焦AloT智慧应用场景为资源和能力有限的loT设备提供无限的可能性AI技术的成熟,催生“网联化”+“智能化”交叉融合,为loT注入新的价值空间AI:寻求loT来拓展新的应用场景和数据养料loT:寻求AI来增强网联化及数据价值智慧万物基于AI技术及海量数据,打造产业、消费双端智慧应用,助力行业升级2.2 传统物联网平台的转型困局基于连接为主的传统物联网平台,更多是聚焦在连接本身,即终端连接数规模及增速越来越快,连接的质量如稳定性、延时等越来越好,但实现这些是远远不够的。随着规模和连接
15、场景的增多,如何更好的运用技术来支撑起更细颗粒度的应用场景落地、挖掘海量异构数据的价值,成为了物联网进一步发展的核心命题。而在数据流传过程中,对于数据形态及中间过程来讲,需求不仅只是停留在数据分析层面,而是要基于多模数据交互来催生新的应用场景,这极大扩展了物联网应用领域,智能化成为物联网平台发展的必然趋势。07(图2.2-2)端边云协同趋势演变在AI与传统物联网场景结合的智能物联网转变过程中,也面临着新的技术挑战,即从设备上云连接向边云协同的转型,这是因为在整个连接过程中,对连接时效性、数据私密性等都提出了新的要求,因而提出了边云协同的概念。而在诸如基于语音智能的家电场景中,对端提出了更高的要
16、求,因此边云协同再向端边云协同与整合,这也是百度智能云的物联网发展历程。现在来看,百度智能云的端边云协同框架已经发展到了成熟阶段,并在一些典型应用场景中实现了最佳落地实践。传统物联网到智能物联网(图2.2-1)loT与AI技术融合对物联网平台提出新的要求传感设备连接上云数值分析动态展示数据存储传感+音视频设备边云接入多模数据智能分析多模数据智能交互动态展示多维数据存储联网的时效性计算及交互的即时性个性化场景端侧可直接提供服务化能力更低的成本更丰富的感知设备设备上云边云融合端边云协同更高效的网络基础更强大的边端算力让端侧设备数据联网传输到云端联网的时效性数据的隐私性应用的灵活性计算前置衍生出边侧
17、设备AI时代的场景催生更复杂的“端边云”协同架构“云智一体”技术与应用解析 智能物联网篇082.3 智能物联网的核心能力数据智能、语音智能和视觉智能,是当今智能物联网驱动各类数据智能化应用的核心能力。数据智能。基于传感器数值类型数据做智能化分析及交互。比如在工厂中采集到的大量数据,直接上云产生各种智能化决策依据返回控制台,实现对工厂整体工作链条的影响,这是典型的云端智能化场景。语音智能。基于语音类型数据做语音语义理解分析及交互。语音智能对计算前置性的要求很高,数据流转上,除了端云数据交互外,云端算力也被前置。视觉智能。基于视频图片类型数据做视觉语义化理解分析及交互。在视觉智能方面,视频流推到云
18、端再处理返回,整个流程时延较长,因而在边缘上做AI视觉决策成为一个必然选择,故而在视频领域更多是做边缘智能化。(图2.3-1)AIoT的核心能力2.4 全面智能化的百度智能云天工AIoT平台2.0全景图百度智能云做物联网已有六个年头,百度有着完整的AI技术布局:世界一流的语音、视觉、自然语言处理和知识图谱等核心技术,已开放330多项AI能力,有360万开发者队伍,其强大的AI内核成为智能物联网发展的强劲动力。09数据智能基于传感器数值类型数据做智能化分析及交互语音智能基于语音类型数据做语音语义理解分析及交互AloT同时构建出驱动各类数据智能化应用的能力视觉智能基于视频图片类型数据做视觉语义化理
19、解分析及交互(图2.4-1)全面智能化的百度智能云天工AIoT平台2.0全景图自研的百度智能云天工AIoT平台2.0,是百度智能云从物联网到智能物联网探索过程中沉淀总结形成的最新技术架构,从一个仅面向设备连接管理的平台,演进到全面融合AI技术的AIOT平台。百度智能云天工AIoT平台2.0实现了端边云的全面智能化,支撑起产业物联网和消费物联网两大领域的数十个行业,去构建丰富的智能化应用,全面赋能千行百业的智能化应用创新。工业应用百度智能云开物工业互联网平台数据智能语音语义智能视觉智能能源应用度能综合能源管控平台园区安全应用数据流转&协议转换物联网可视化时空数据管理平台时序时空数据库视觉边缘盒子
20、数据边缘盒子边缘服务器通用视觉模型场景视觉模型预训练模型AI开发平台AIoT连接管理边缘计算软件框架Baetyl边缘智能硬件AIoT设备管理AIoT边云协同AIoT应用编排dCellAIoT安全管理唤醒识别语音合成智能家电智能教育营销 党建 教培 社交建筑 家居农林 交通矿业 城市水务.园区安全管控平台度家-语音语义一体化消费电子平台VR应用场景更多行业场景重点行业场景能力层平台层边缘层行业产品&方案百度智能云天工 平台智能终端AIoT2.0工业数据&视觉智能平台综合能源数据智能平台安全视觉智能平台语音语义平台VR内容生产消费平台鸿鹄语音芯片鸿鹄语音模组IoT安全接入SDK度家系列面板机摄像头
21、抓拍机度目系列监测手环智能电表度能系列VR头显模型/全景/环物拍摄设备VR系列语义理解处理“云智一体”技术与应用解析 智能物联网篇10百度智能云天工AIoT平台的数据智能技术 11113.1 科技改变世界的三元素中国正在蓬勃发展发展,多种新技术不断涌现,无论是云计算、AI智能,还是万物互联,背后都是由三个基本元素驱动着,即数据、算法和基础设施。数据类型越来越丰富,不光要处理文本和数字、语音和图像、还要识别动作和理解意图。今天可以动用强大算法,可以使用神经网络等先进的AI模型,可以使用数字孪生和各种虚拟现实技术,让物理世界与数字世界融合在一起。同时,更多基于云原生、AI原生的先进基础设施让数据和
22、算法有了承载平台和试验场。3.2 数据智能的技术创新百度智能云天工AIoT平台是一个位于数据、算法和基础设施交汇点的PaaS平台,一方面向下充分挖掘百度智能云在IaaS、边缘和异构计算方面强大算力能力,另外一方面向上和合作伙伴一起拓展各种垂直领域解决方案。在技术上,一方面为各种物联网设备终端提供SDK,简化开发模型,另一方面提供设备互联互通中心平台,以及帮助开发者快速开发应用程序的各类中间件。其中,数据智能以数据流转与协议转换、时序时空数据库、时空数据管理平台以及物联网可视化为基础,百度智能云天工AIoT平台在数据智能方面做了大量技术创新。(图3.2-1)技术视角下的百度智能云天工AIoT平台
23、工业应用工业数据&视觉智能平台百度智能云开物工业互联网平台能源应用综合能源数据智能平台度能综合能源管控平台园区安全应用智能家电 智能教育营销 党建 教培 社交建筑家居农林交通矿业城市水务.安全视觉智能平台语音语义平台VR内容生产消费平台园区安全管控平台度家-语音语义一体化消费电子平台VR应用场景更多行业场景重点行业场景数据传感器IoT SDK图像传感器Video SDK百度智能云天工连接中心IoTCore语音传感器Voice SDK时空数据管理平台数字孪生框架dCell智能计算引擎FaaS&ML时序时空数据库TSDB虚拟现实引擎VR可视化引擎IoT-Vis云计算基础设施百度昆仑AI加速卡百度鸿
24、鹄语音芯片“云智一体”技术与应用解析 智能物联网篇123.2.1 数据能力百度智能云天工AIoT平台是国内最早实现了分布式云原生和多租户的物联网平台,每天有数千万设备连接,总连接时间每天超过100亿分钟,收发超过7亿条消息,每一条在不到10毫秒时间内得到处理。同时,百度智能云天工AIoT平台支持更多协议并拥有更强的后端处理能力,在高容灾的前提下有效降低数据传输延时。数据爆发不仅要平台先进,还要有协议先进。百度智能云天工AIoT平台不仅持续深入支持MQTT协议的5.0版,增加应用负载均衡和高可用能力。同时,还支持CoAP和HTTP协议接入系统,前者可以帮助我们连接更多轻量级的设备,后者可以帮助我
25、们连接大量的现有应用服务。协议之上还增加了对于更多数据种类的支持,不仅可以在 MQTT 里传输结构化数据,还可以在 MQTT 协议上直接传输语音、图像等二进制数据,在一个智能终端上简化网络编程接口,提升连接复用率,降低延迟及资源开销。(图3.2.1-1)百度智能云天工平台的数据能力更多的连接数千万级实时并发设备更大的吞吐量7亿/d消息,100亿分钟/d更低的处理延迟系统内端到端低于10ms更强的容灾能力抵抗100万重连风暴(图3.2.1-2)音视频数据合并单协议链路传输简化网络编程接口 提升带宽利用率 降低全链路处理延迟文本和数字音频段MQTT协议视频帧数据智能中台语音智能中台视觉智能中台13
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