北邮教授马华东：物联网+人工智能

在第三届未来网络发展大会网络人工智能分论坛上，北京邮电大学教授马华东给大家带来了《物联网+人工智能》的主题演讲。

物联网在这10年的时间里一直是一个热点，物联网最关键、最核心的还是它的感知网络。马华东教授认为物联网目前可以分成三个阶段，第一个阶段是感知系统，无线传感网再加IFID实现了感知化。以万物互联为牵引提出了第二代传感网，突出特点就是对多媒体的感知。把1.0和2.0来做一个比较，无论是感知节点设备、能力、数据类型，还有传输带宽这方面都有一个本质的变化，这是第二代传感网。马华东和其团队在第二代传感网方面做了一系列工作。

四个挑战

感知

到这个阶段又经过十年多的发展，物联网目前面临什么问题呢？从物联网四个层面来看，首先从感知层面，第一个就是感知手段泛在化。物联网的代表应用是智慧城市之类，要求感知能力强、成本低、透彻感知。现在感知能力有限，多种感知手段缺乏配合，再一个发展趋势不光做感知，最好网络还能做认知，所以到后来动作识别、身份识别，需求越来越强，面临挑战就是如何解决这种泛在低质感知手段与高质量智慧城市感知需求的矛盾。

组网

第二个组网方面，物联网一个特点就是组网方式动态化，物联网很多节点是动态部署，网络变化的识别性比较强，在这种情况下，希望对城市感知这样一个网络做一个整体能够掌控动态演化的规律，实现按需部署、在线优化、及时预测、发现和填补感知盲目。物联网都是以单位建设的，互通性差、数据共享难、整体规划和优化也不易。面对的第二个挑战就是如何解决智能化组网的需求与感知网络分隔低效的之间的矛盾。

信息处理

第三个层面就是信息处理层面，总结下来就是数据涌现持续化，现在通过物联网感知的数据源源不断的大规模的涌现出来，这种数据是大数据一个非常重要的来源。IPO报告，2020年每个人通过自己的穿戴设备可以产生每秒钟1.7个兆的数据，所以针对这些不断涌现的数据，需要一个大规模的新的处理架构，形成一种在线处理的机制和方法。现在普遍流行的云计算、深度学习不太适合，对于实时性处理要求也不太适合。因此第三个挑战就是如何来解决这种感知大数据，高计算复杂度与需求之间的矛盾。

网络服务

第四个层面网络服务层面，物联网网络服务有一个特点就是碎片化，表现为范围非常广，缺乏共性服务，如果能够探索一些比较好的共性服务模式对物联网还是有很大的推动作用。这也解决了在智慧城市这样一个背景里面如何解决服务整合问题。在互联网里面有通过电子商务等其他互联网应用的服务逐渐形成共性服务的模式，在物联网是否也存在这样一个共性服务平台？马华东教授认为这是有可能的。第四个挑战就是如何解决共性物联网服务模式与个性化服务需求的矛盾。

针对这四个方面的问题，人工智能提供了一个前所未有的机会，这个机会也是共识性的，都认为物联网和人工智能结合起来是未来一个发展趋势。马华东及其团队最近几年也在研究物联网怎么和人工智能结合起来，最后在城市物联网系统里面进行应用。

群智感知模式

马华东教授接下来汇报了他们进行的一些探索，首先从智能感知层面做了两个方面的工作。一个方面工作针对传统的感知网固定部署的模式，成本高、系统维护难、服务不灵活，马华东及其团队研究新的模式叫群智感知模式，把移动终端的感知能力用到物联网里面，以人为中心的感知，发挥全体的智慧，简单来说就是把群体智能和物联网的移动感知能力结合起来形成一种移动群智感知。详细的定义为普通用户使用移动感知设备作为基本感知单元，有意识无意识结合，实现感知任务。

举一个例子，比如说在北京做的一个PM2.5细粒监测系统。做这个系统之前要经过大量的数据训练，这个数据训练至少有5万多张照片，动员了很多学校学生来参与收集这些数据，然后进行训练，包括天气的数据。最后这样一个系统得出来的指数比一般的手持式设备精度要更高一些。另外在理论研究方面，群智感知质量时空度量模型以及数据机会时效转发方法，个性化用户参与激励和隐私保护，也取得了一定的成果。

智能感知

另外一个就是智能感知，现在要做身份的感知和类型的感知，这是国际和国内现在比较热的一个点，马华东表示他们团队和别人做的稍微不一样，他们针对未来，研究毫米波环境重构与动作识别。第二个方面从智能组网这个方面，这个网络是一个动态的，通过智能算法进行路径的规划以及在线学习的网络净化设计。这方面做的工作主要是对群智网络中人类移动模型进行了建模，这是通过大量实验数据得出来相关的结论。然后在这个基础上可以计算感知的质量，然后他们对优化部署提供一些指导。

智能计算

第三个方面智能计算，大家需要一些新的架构，新的架构是什么？就是把云计算+边缘计算+智能，有一个问题就是智能怎么在这个云边端架构里面合理分布、调度。这方面工作马华东团队研究的时间比较长，他们一直围绕着大规模设计监控在做工作，最后和企业合作做了很多的应用。

智能服务

第四个方面就是智能服务，他们判断未来物联网共性服务就是搜索，搜索模式怎么实现？最近几年马华东及其团队提出了一个叫做“渐进式搜索”的搜索模式，这种搜索模式来源于人对认知过程的理解，受毛主席的《实践论》启发他们提出渐进索模式，融合多模态感知信息，实现逐步求精物体搜索。这样缩小搜索空间，对计算要求比较高，所以在计算复杂性时效性方面提出了一种综合搜索模式，这种搜索模式在国际上比较受认可，拿了两个比较比较重要的奖。

最后，在人工智能这个浪潮下，物联网实际上存在着很多的挑战和机会。现在智能化会催生一些新兴颠覆性的技术和应用，在催生这些技术和应用本身会推动物联网的进一步发展。