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智慧城市撬动千亿级产业,这些应用场景前景无限……

IDC预计,到2026年,这一数字将达到389亿元人民币,年均复合增长率为17.1%。其中,数字孪生城市、城市人工智能、智慧园区、城市智能交通是中国智慧城市重点关注的技术和场景。

根据2023年1月发布的《IDC中国智慧城市建设情况及趋势分析(2022-2026)》报告,2022年中国政府主导的智慧城市ICT市场投资规模为214亿美元,IDC预计,到2026年,这一数字将达到389亿元人民币,年均复合增长率为17.1%。其中,数字孪生城市、城市人工智能、智慧园区、城市智能交通是中国智慧城市重点关注的技术和场景。4KYesmc

智慧城市的本质是建设全新的城市“大脑”系统,具有更透彻的感知、更广泛的互联、以及更高度的智能这三大基本特征。龚健雅院士在其文章《从数字城市到智慧城市:地理信息技术面临的挑战》中曾指出,与常见的“数字城市”概念相比,“智慧城市”有着更为进阶的表现:4KYesmc

  • 1. 由数字城市时代静态信息的获取为主转变为智慧城市时代实时动态信息获取、实时监控;
  • 2. 由数字城市时代的“物理城市”与“数字城市”的相对独立转变为智慧城市时代的两者紧密互联、城市状态的实时映射;
  • 3. 数字城市的重点在城市信息的数字化,智慧城市的重点是信息的分析、知识的生成、事件的预测与决策。

您眼中的“智慧城市”是什么?

在东芯半导体副总经理陈磊看来,智慧城市是运用信息通信技术,通过大数据、物联网、云计算等前沿技术,实现对城市各种资源、设施的智能化管理,有效整合各类城市管理系统,实现城市各系统间信息资源共享和业务协同,推动城市管理和服务智慧化,提升城市运行管理和公共服务水平,提高城市居民幸福感和满意度,实现可持续发展的一种创新型城市。4KYesmc

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东芯半导体副总经理陈磊4KYesmc

他表示,智慧城市建设涵盖各个行业领域,涉及各个职能部门,城市治理、惠民服务、生态宜居、产业发展、区域协通等都是智慧城市服务场景之一。东芯半导体聚焦于存储芯片的研发与设计,作为通用性产品,存储芯片覆盖了网络通信、监控安防、消费类电子、工业与医疗等多个领域,与智慧城市间存在着紧密的关联。4KYesmc

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Imagination公司产品市场副总裁Jake Kochnowicz4KYesmc

Imagination公司产品市场副总裁Jake Kochnowicz表达了类似的看法。他指出,智慧城市的概念是利用技术提高城市居民的生活质量,无论是通过新体验愉悦他们,还是节省他们的时间和金钱,或者是让他们的环境更加安全和健康,它有可能涵盖从交通控制到能源管理等数百种市政功能,比如许多城市已经建立的跟踪空气质量或提供公共交通准点率实时更新的系统。4KYesmc

近年来,5G的推广与大规模数据采集、云计算的普及和人工智能的新发展相结合,为智慧城市创造了新的机遇。这其中,大规模的数据收集和处理是智慧城市成功的基础——在人工智能和数字孪生等其他技术的支持下,智慧城市能够做出有价值的决策,并对不断变化的情况做出实时响应。不过,在许多领域,相应的政治、法律、金融和社会框架还需要进一步发展,以帮助新的智慧城市应用实现其潜力。4KYesmc

“人工智能则是智慧城市管理的基础。”Kochnowicz强调称,在宏观层面,面对城市一级的数据生成,基于云的人工智能是唯一能够分析所有可用信息、识别相关模式并生成综合决策的工具;在微观层面上,嵌入到单个设备中的智能技术将支持为居民带来令人愉悦的实时响应体验。例如,广告牌可以利用本地机器视觉来识别在场的人,并根据个人的人口统计学特征来定制广告。4KYesmc

智慧城市,从探索到融合

我国的智慧城市发展按照发展进程,基本分为四个阶段:探索期、调整期、突破期和融合期。目前来看,我国的智慧城市已经处于融合期阶段,智慧城市涵盖生活和工作的方方面面,数据驱动发展,引进并不断加强物联网、5G、大数据、云计算等新兴技术,涉及各领域服务,不断强化智慧城市建设的核心要素市场。未来,将会有更大的空间为智慧城市建设带来更多的市场需求。4KYesmc

为此,我们也特意选取了一些代表性的应用场景,希望通过对相关方案的梳理和解读,一起感受一个能够自主感知、广泛互联、高度智能的智慧城市形态。4KYesmc

·缓解“9073”现象背后的焦虑

所谓“9073”现象,特指目前我国“90%左右的老年人居家养老,7%左右的老年人依托社区支持养老,3%的老年人入住机构养老。”的现象,是中国加速进入老龄化社会的现实反映。4KYesmc

为了更好的解决老年人健康养老问题,近两年来,不少科技厂商加大了对智慧养老、居家健康管理、医疗监护类产品市场的投入。ABI Research的调研数据显示,未来十年内,居家场景下健康管理(Home Healthcare)产品的安装量将由2022年的2000万台增长至2023年的1.8亿台。这其中,以毫米波雷达为代表的各类传感器扮演着关键角色。4KYesmc

将传统用于汽车、工业领域的毫米波雷达传感器产品应用于居家监测场景,是近几年才出现的新事物。根据相关报道,跌倒死亡是中国65岁以上老年人群因伤害致死的首要原因,平均每10个人有3-4人发生过摔倒,髋关节摔伤致死率20%-30%,致残率超过70%。理想情况下,如果了解跌倒或其他与健康相关的事件何时发生,并能够快速做出反应,将有助于确保患者得到所需的护理。4KYesmc

但目前的实际情况是,老年人身体状况监测主要来自两条技术路线:一类是以摄像头为主的视频监控;另一类是通过佩戴智能手环、睡眠腕带等可穿戴设备,识别诸如跌倒等宏观运动,并使用连接节点联系家人或护理人员。同时,配合其他传感器(如心电图或脉搏血氧计)提供健康参数的连续视图(如生命体征或睡眠质量)。4KYesmc

可是,许多老年人对于直接佩戴的智能设备会存在一定的抵触心理,因为这可能会影响舒适性或可行性,而且由于记忆力的衰退,忘记佩戴或充电也是常有的事;有些型号需要患者在发生健康事件时按下按钮,但如果患者无行为能力时,便无法发挥作用;而如果采用视频监控的方式,老人又会觉得隐私受到了侵犯,也会产生抵触情绪;最后,传感器需要非常准确,以便区分跌倒事件和日常活动,比如当一个人快速坐下或拍手时,传感器不能产生误判。4KYesmc

相比之下,毫米波雷达本质上是一种基于射频的传感器,可在不接触身体的情况下进行感应。应用时无需摄像头,也不需要佩戴传统的智能手环类设备,就可以实现对老年人呼吸、心跳、睡姿等多个生命体征的监测,在应用层面将这些功能结合在一起后,有助于通过家庭监控系统获取家人的安全和健康信息,从而让亲人和护理人员放心。同时,毫米波雷达对于一些材料有很好的穿透性,不容易受客观环境如灯光、粉尘等的影响,可以更精确的识别手掌的运动和追踪,并且在外观设计更加灵活、美观。4KYesmc

例如,在华为全屋智能AI超感传感器中,通过搭载24G毫米波技术,不但弥补了红外传感器感知能力的缺陷,还支持与华为智能家居互联。其微动感知触发场景面积可达16m2,高精度静止感知率高达99.9%,可以精准识别老人摔倒发送警报;实时识别人体活动轨迹,让空调风避人行;监测到静卧时,避免声光干扰等。4KYesmc

此外,一些智慧康养生命支持系统可面向康养机构、社区养老、居家养老、医疗机构等多种应用场景,提供危险信息及时告警,包括离床告警、跌倒告警、呼吸急促或心跳过缓告警、呼吸暂停告警等。同时,它还能实现潜在风险提前预测,包括睡眠质量分析、跌倒风险预测、生命活力评估、呼吸慢病AI辅助诊疗等功能。4KYesmc

·“智慧灯杆”提升未来智慧城市建设

公共街道照明是每个城市必不可少的基础设施,但在“智慧城市”大潮驱使下,人们还希望最大限度地发挥这些街道随处可见的设施的潜力,将其作为智慧城市的基石——通过为广泛存在的路灯基础设施增加连接性和计算能力,让路灯变得更加智能,而不仅仅是用来照明。4KYesmc

这意味着,每盏路灯都有可能安装人行道监控和交通摄像头、空气质量监测、天气监测、洪水检测、信息显示、应急服务联系、公共广播,甚至是Wi-Fi热点和电动汽车(EV)充电装置。4KYesmc

Grand View Research对智慧灯杆市场的估值在2022年就已达到89.0亿美元,该机构预测从2023年到2030 年,智慧灯杆市场的复合年增长率(CAGR)将达到20.8%。而分析机构ABI research则表示,预计到2030年,全球范围智慧灯杆的数量将超过1080万根。4KYesmc

中国、韩国和印度等亚洲国家也正在实施雄心勃勃的智慧灯杆计划。2022年,中国规模化的智慧灯杆项目超过700个,涉及灯杆数量超过29万根,累计金额超过270亿元。在欧洲地区,欧盟的Humble Lamppost Project旨在升级欧盟各大城市的1,000万根灯柱,以“启动”智慧城市建设。4KYesmc

根据智慧灯杆项目中目前的功能搭载情况来看,排名前五的分别是:智慧照明、视频监控、LED信息屏、环境监测、5G基站,其次还有公共广播、公共WLAN、充电桩、气象监测、多媒体交互等。根据CTIA数据,2021年我国以智慧灯杆为入口的各种硬件及服务的市场规模或为3.7万亿元,占智慧城市市场总规模的20%,并有望在“十四五”期间呈现大幅增长。4KYesmc

例如,智能灯杆可以利用光传感器分析自然光照趋势,在不浪费电力的情况下提供必要的照明。简单而言,太阳在夏季升起早,落得晚,路灯只需要在较短的时间内开启;而在阴天或遮阳较多的地区,路灯则可以补偿较低的光照水平,并通过提前开启和延长开启时间来提高安全性。有了光线自动检测功能,路灯杆就能根据这些变化进行调整。4KYesmc

值得一提的还有5G基站。5G作为解决物联网数据传输高可靠、低时延场景需求的无线通信技术,具有频率较高、真空损耗较多、传输距离较短、穿透能力较弱等特点,需要增加的补盲点远高于4G。而智慧灯杆作为分布广泛、密集的市政设施,具有成为物联网通信连接点的天然优势。行业调研显示,目前有些城市规划的5G基站中,约有80%规划搭载在智慧灯杆上,智慧灯杆与5G基站的结合将会继续深入。4KYesmc

边缘计算方案也将依托智慧灯杆找到落地载体。不论是5G+AI的智慧灯杆网关,还是边缘计算盒,将灯杆上所有传感器数据、视频数据等在边缘端融合处理,实现灯杆所在区域的自治化,进行实时响应,直接驱动前端控制器做出调整,在技术层面上做好对接未来智慧城市的准备。4KYesmc

有产业人士直指,智慧灯杆是新基建待发掘的下一个金矿。在新基建的背景下,5G 网络建设面临大量基站建设需求,同时智慧城市的传感器建设需求也十分迫切。智慧灯杆的建设可有效实现城市整体运营的降本增效,有利于城市管理效率提升。4KYesmc

并且从新基建核心的“数据”层面来看,新国标指引下的智慧灯杆产业,将有望打通智慧城市的数据孤岛问题,带动每年千亿元级别改造投资,同时节省电信、公安、交通等部门大量的重复建设费用。4KYesmc

·把物联网用到城市停车管理中会怎样?

物联网已经深入我们生活的各个领域,如智能灯泡、共享单车、智能门锁,通过物物相连,物联网极大方便了我们的生活。而在工业领域,物联网其实也大有作为,工业控制、自动化、计量、状态监测、资产管理和跟踪,说到这里,我们不妨将脑洞开大一点:如果把物联网用到城市停车管理中会怎么样?4KYesmc

据估计,30%的城市车流量是因为驾驶者寻找泊车位而引发的。在洛杉矶一小区里进行的车流量测量研究中,研究人员发现驾驶者为了找寻停车位而行驶超过95万英里,产生的二氧化碳排放量达730吨,消耗的汽油量为47,000加仑。4KYesmc

要找到一个空的车位可谓困难重重,而且充满了随机性,因而会导致浪费时间、交通拥堵、产生路怒症和污染等问题变得愈加严重。城市停车执法也是一种低效且极其耗费人力的举措,通过这种方法来锁定违法者简直就像谚语里说的“大海捞针”。4KYesmc

理想的解决方案当然是能够实时地从个别停车位收集数据,但这并不是一项简单的任务。要为每个停车位排布供电和通信线路根本是不可能的,要频繁更换电池同样如此。因此,解决方案需采用无线技术,而且必需能够依靠一次可运行数年之久的电池。4KYesmc

另外,城市道路也不利于无线电射频传输——汽车、货车、卡车和公交车形成了持续不断和动态的障碍物,这些障碍物会使无线电信号发生偏斜、反射和衰减。所以,解决方案必须具备很高的灵活性和可靠性,必须易于部署、易于扩展和配置简单,不需要专业技术人员的介入。4KYesmc

于是,一些智能泊车解決方案提供商选择了智能无线网络来解决上述挑战。简单而言,就是将无线网络产品与嵌入式传感器进行集成:这些传感器包含了一系列的感测组件和逻辑器件,用以管理个别泊车位上的收集数据;无线网络方案中的无线节点和网络管理器能可靠地将道路数据实时地传输至其基于网络的泊车管理应用套件。这些应用能告诉驾驶者哪里可以找到停车位,当停车记时器显示停车时间快到时可向驾驶者发送提示短信,甚至直接将停车执法人员引导至超时占用泊车位的停车处。4KYesmc

·让汽车充电不再成为“老大难”问题

市场研究机构Markets and Markets报告显示,全球电动汽车充电桩的市场规模从2017年的32.2亿美元增长至2023年的304.1亿美元,复合年均增长率为41.8%,市场潜力巨大。4KYesmc

从电动汽车充电桩的全球分布来看,中国在充电基础设施部署方面已处于世界领先地位。过去三年里,全国充电桩保有量的年均复合增长率约为50%。如今,充电基础设施已遍布全国各个角落,触角甚至扩展到了偏远的农村,一张庞大的充电设施网络在全国范围内快速铺开。4KYesmc

众所周知,充电桩的增长与电动汽车保有量增长呈正相关关系,尽管当前车桩比达到了3:1,但充电方式、支持的充电基础设施等多方面的差异正在影响普通用户的使用体验,而最大的差异在于是直流电(DC)还是交流电(AC)。4KYesmc

相比而言,直流充电通常功率更大,因为充电桩能够使用体积更大、更高效和散热更快的整流电路。除了充电速度以外,直流或交流充电的转换成本是由直流充电网络的运营商承担,还是由用交流电为电动汽车充电的车主来承担,也会影响消费者对充电方式的选择。4KYesmc

此外,连接器领域也亟需突破。在当前技术快速发展的阶段,供应商试图通过安装专有的充电器和连接器留住其客户群,而遵循通用标准则可以扩大充电网络使之惠及大众,两者之间存在着矛盾。根据过往的技术发展经验,电动汽车用户需要全面普及化的充电设施,同时消费者在购买电动汽车时也会更多地考虑充电是否方便。未来,充电设施的标准化意义重大,将改变电动汽车充电市场的竞争格局。4KYesmc

·数字人、生成式AI……开启智能医疗新范式

在这一部分,我们选取了由英特尔中国研究院、首都医科大学附属北京朝阳医院、同济大学数字创新中心、泰安市中心医院和英麒智能共同发布的新一代“无界”医疗技术创新平台,作为代表性案例。4KYesmc

从功能实现来看,该平台聚焦防诊治康能力,覆盖诊前诊中诊后多领域,在数字人、数字孪生、自由视角视频等技术支持下提供端到端系统方案,为医生和患者带来便捷、高效、沉浸式的远程沟通体验。其意义不仅仅只是多种智能技术的交融,更重要的是,它有望实现医疗资源的优化配置和高效利用,让患者可以随时随地获得优质的医疗服务。4KYesmc

该平台通过技术手段加强了医患之间的联系,使人们可以随时随地借助无界诊室触达医疗体系,进行院外咨询、随诊和初诊。此外,“无界”诊室还可以解决其他一些问题,如不方便来医院或只需要在线交流的情况,通过“无界”诊室,在病人开始出现问题的第一时间就可以进行在线咨询、问诊,到医院后可以直接开始进行各项检查。4KYesmc

事实上,“无界”诊室还可以结合家庭仪器医疗化、医疗仪器家庭化进行基础的检查和筛选,甚至直接送药到家;也可以储存个人健康档案、查阅医疗文档和数据等,从而为医务人员的诊断提供更好的依据。未来,无差别的医疗服务有望实现,即使是位于偏远地区的患者,只要网络所及、安装软件,医疗资源发达地区的专家教授就可以为他们诊断。4KYesmc

首都医科大学急诊医学系主任、北京朝阳医院急诊中心主任郭树彬认为,未来医疗体系需要跟上科技革命的浪潮,医院面临的挑战是如何快速认识和了解科技革命对医疗的冲击,并将科技应用于临床实践。如今,科技革命正在重塑医疗结构体系,例如网络的存在让我们可以随时在线寻求健康帮助。未来,健康医疗体系需要形成连续的医疗体系构建,而新技术可以帮助医生避免重复性高体力劳动,提高效率,救治更多病人。因此,科技革命的浪潮对医院既是挑战,也是机遇和便利。4KYesmc

携手共建智慧城市生态

“Imagination相信合作的力量。“Kochnowicz以RISC-V CPU为例进一步阐述了他的理念。 4KYesmc

根据SHD集团的最新报告,到2030年,智慧城市等工业环境中超过五分之一的CPU 内核预计将基于RISC-V架构。作为一种新的开放式标准指令集,性能密集的RISC-V CPU正在改变计算市场,高效内核将成为RISC-V在智慧城市中应用的基础,Imagination 32位实时处理器IMG RTXM-2200非常适合重要的智慧城市应用,例如作为存储控制器快速高效地处理数据。4KYesmc

与此同时,Imagination还是GPU、CPU和计算领域众多标准组织的积极贡献者,包括:积极建设RISC-V生态系统,在RISC-V国际董事会、技术指导委员会及其多个SIG 中均占有席位;与合作伙伴共同确定RISC-V ISA的发展方向和路线图,同时考虑到所有市场的不同需求;在软件方面,Imagination也是RISE的创始成员之一,并与该项目中的其他公司合作,加快开放源代码软件的可用性,为其他有兴趣使用RISC-V的公司消除障碍。 4KYesmc

除此之外,Imagination还开发了市场领先的半导体IP,全球的芯片设计者都可以授权使用这些IP来创建处理器,并将其应用到智能、灵敏的设备中。例如PowerVR GPU系列包括超高效内核,非常适合对芯片面积和电池管理有要求的智慧城市环境,已在电动汽车充电站和楼宇接入解决方案等各种智慧城市相关产品中投入使用。在汽车解决方案中,过去,GPU IP的应用主要集中在驱动车载显示屏上,但现在其灵活的并行处理能力能够支持高级驾驶辅助系统中以计算为中心的工作负载。4KYesmc

当然,对于车辆自动化或交通管理等对安全至关重要的智能城市功能而言,在发生错误时 “安全防护”的能力非常重要。Imagination的开发流程已通过ASIL-D的独立认证,以确保客户能够在满足功能安全要求的同时,尽可能减少对性能或面积的影响。4KYesmc

作为本土芯片设计企业,东芯半导体目前在SLC NAND Flash、NOR Flash和DRAM三大领域展开了布局,并持续聚焦车规级存储器等高附加值产品。陈磊说,随着“智慧城市”概念的不断发展,智慧城市的应用和运营系统,需要物联感知、网络通信、安全保障、计算存储等技术要素的支撑,加之AI、大数据和云计算等更为复杂的场景的引入,更是对存储器性能提出了更高的性能要求,如何应对长时间和复杂的工作环境?如何应对海量数据存储、高传输速率?等,都是目前存储器需要迎接的挑战。4KYesmc

结语

《智慧城市:大数据、互联网时代的城市治理》一书中曾指出:“智慧城市建设是一个复杂的系统工程,智慧城市涉及的学科包括计算机科学、信息工程、地理信息系统、公共管理学、区域经济学、城市社会学等,是典型的交叉学科。”而当这种理论上的复杂落实到智慧城市的实际执行之中,产生的问题只会更多。4KYesmc

因此,未来的“智慧城市”要在现有的城市基础上,实现“数字孪生”,将城市的瞬息变幻,通过IoT设备、传感器以及AI技术,处理成为海量的数字信息,并辅助人们进行高效的决策,让城市运行中涉及到的生产、消费、运输等环节,实现资源的最优配置。4KYesmc

责编:Clover.li
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邵乐峰
ASPENCORE中国区首席分析师。
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