這是我的第326篇專欄文章。
在人工智能的領(lǐng)域里，有一個概念正悄然崛起，它被稱為“空間智能”。最近，一位人工智能界的傳奇人物將它推到了聚光燈下。這個人就是李飛飛，她曾發(fā)起了里程碑式的ImageNet項目，催生了深度學習的革命。如今，她宣布以“空間智能”為核心，開啟全新創(chuàng)業(yè)征程。
李飛飛在TED大會上娓娓道來，人類的視覺智能，源自數(shù)億年的進化歷程。起初，生物僅能感知光線；漸漸地，它們進化出深度感知、空間推理和主動探索的本領(lǐng)。是視覺，驅(qū)動了智能物種的演化。今天，我們希冀人工智能能像人類那般理解世界，但單靠“看”是遠遠不夠的。真正的智能，還需要在三維空間中移動、行動、學習。
這正是“空間智能”的內(nèi)涵所在。李飛飛舉了一個生動的例子：當一只調(diào)皮的貓咪將玻璃杯推向桌沿，我們的大腦瞬間就能分析出杯子的形狀、位置，以及它與桌面、貓咪的空間關(guān)系，預(yù)判可能的危險，并驅(qū)動我們及時采取行動。感知、思考、行動，在空間智能的加持下，形成了一個緊密相連、互為因果的有效閉環(huán)。
盡管讓AI具備空間智能殊為不易，但李飛飛堅信，隨著研究的深入，終有一天，AI也能擁有獨立感知、思考、行動的能力，成為人類值得信賴的助手和伙伴，用更加智能的方式，創(chuàng)造更加美好的世界。
從空間計算到空間智能，AIoT將扮演重要角色。近日，歐盟物聯(lián)網(wǎng)和邊緣計算創(chuàng)新聯(lián)盟(AIOTI)發(fā)布了一份關(guān)于空間計算的前瞻性白皮書《邊緣物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)元宇宙技術(shù)和空間計算連續(xù)體》，提出了邊緣空間計算(ESC)這一嶄新的計算范式，引發(fā)業(yè)界廣泛關(guān)注。
那么，何謂空間計算？它與AIoT之間又有怎樣的關(guān)聯(lián)？空間計算將在AIoT各領(lǐng)域激蕩起怎樣的變革浪潮？而DePIN又將如何破解空間計算這個全新賽道上的核心難題？讓我們跟隨文章的脈絡(luò)，一探究竟。
從空間計算到空間智能，AIoT將扮演重要角色
什么是空間計算？
簡言之，它是一種涉及機器、人、物體及其環(huán)境互動的數(shù)字化技術(shù)，旨在優(yōu)化操作和交互。
這一概念最早由麻省理工學院媒體實驗室校友西蒙·格林沃爾德在2003年提出，當時尚停留在理論層面。
而近年來，人工智能(AI)、攝像頭傳感器、計算機視覺、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和增強現(xiàn)實(AR)等技術(shù)的長足進步，讓空間計算從概念走進現(xiàn)實，為我們優(yōu)化工作方式、分析數(shù)據(jù)路徑、改進業(yè)務(wù)流程提供了全新可能。
尤其是在工業(yè)領(lǐng)域，空間計算有望徹底重塑企業(yè)管理工廠、工作場所和倉庫一線員工的方式，為各項業(yè)務(wù)活動提供數(shù)字化增強的多維環(huán)境。
2023年6月，蘋果公司發(fā)布了首個空間計算設(shè)備Apple Vision Pro，宣告著這項技術(shù)正式進入大眾視野。
正如蒂姆·庫克所言：“如同Mac開啟了個人計算時代，iPhone開創(chuàng)了移動計算紀元，Apple Vision Pro將引領(lǐng)我們步入空間計算新時代。”
隨著知名人工智能科學家李飛飛宣布以“空間智能”為核心開啟創(chuàng)業(yè)新征程，空間計算的內(nèi)涵正在進一步延展。
要實現(xiàn)空間智能，離不開AIoT、數(shù)字孿生、增強現(xiàn)實等關(guān)鍵技術(shù)的有機融合。通過這些技術(shù)，我們可以采集、處理、分析空間數(shù)據(jù)，并將其可視化，從而為空間計算的各類應(yīng)用提供堅實支撐。
舉例而言，數(shù)字孿生技術(shù)可以對實際環(huán)境進行精準建模和仿真，為空間計算提供高度匹配的數(shù)字底座；AIoT技術(shù)則能實時獲取各種傳感器數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)決策提供依據(jù)；VR/AR技術(shù)則能將數(shù)據(jù)形象化，帶來身臨其境的沉浸式體驗。
可以說，AIoT為空間計算注入了“智慧”，而空間計算則為AIoT插上了“翅膀”。
就AIoT和空間計算而言，他們以兩種關(guān)鍵方式相互作用。
首先，AIoT傳感器為空間計算應(yīng)用程序提供必要的數(shù)據(jù)。
空間計算本質(zhì)上創(chuàng)建了一個實時更新的現(xiàn)實世界數(shù)字孿生，需要有關(guān)物理世界的實時數(shù)據(jù)，AIoT設(shè)備可以收集和傳輸該信息。
其次，空間計算服務(wù)可以指導(dǎo)AIoT設(shè)備，引導(dǎo)它們或激發(fā)某些動作以響應(yīng)給定空間中發(fā)生的事情。
比如，在消費類應(yīng)用中，可以體現(xiàn)為像鋼鐵俠的主角托尼·斯塔克那樣，通過手勢和語音就能對人工智能賈維斯進行操作指揮。
在企業(yè)類應(yīng)用中，場景則更加廣泛。比如倉庫自動化、自動駕駛汽車和供應(yīng)鏈自動化中的自主計算應(yīng)用程序，可能會需要對空間數(shù)據(jù)進行處理和分析，以實現(xiàn)更加智能化的決策和支持。
未來，AIoT將不再局限于簡單的連接和數(shù)據(jù)采集，而是在空間智能的加持下，成為賦能產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵力量。
邊緣空間計算是工業(yè)元宇宙的技術(shù)支點
在白皮書《邊緣物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)元宇宙技術(shù)和空間計算連續(xù)體》中提出的邊緣空間計算(Edge Spatial Computing，ESC)，是一種嶄新的計算范式，它聚焦于在靠近數(shù)據(jù)源頭的三維空間中理解和交互物理世界。
通過一系列專門的流程和工具，ESC能夠捕獲、處理三維數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)人機交互，打破了傳統(tǒng)的屏幕和機器的局限，讓交互如同在真實的物理環(huán)境中進行一般自然。
ESC集成了虛擬現(xiàn)實(VR)、增強現(xiàn)實(AR)、混合現(xiàn)實(MR)、擴展現(xiàn)實(XR)、自然用戶界面、上下文計算、情感計算和普適計算等前沿技術(shù)，并借助計算機視覺和機器視覺(AI、ML、DL)來理解現(xiàn)實世界的場景。
通過將數(shù)字虛擬信息與用戶(人或機器)的物理環(huán)境無縫融合，ESC營造出身臨其境的沉浸式交互體驗。
在工業(yè)元宇宙的語境下，ESC無疑是重要的技術(shù)支柱之一。
它與其他關(guān)鍵技術(shù)(如人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等)深度融合，共同打造出一個沉浸式、交互式、高效率的工業(yè)數(shù)字孿生世界。在這個世界里，邊緣計算扮演著至關(guān)重要的角色。它通過將數(shù)據(jù)處理和分析前移到靠近數(shù)據(jù)源頭的位置，并應(yīng)用AI/ML等技術(shù)，重塑了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的格局。
得益于其分布式的處理機制和強大的嵌入式安全保障，邊緣計算使實時應(yīng)用的高效部署成為可能。同時，由于具備本地存儲和計算能力，邊緣計算還大幅降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)量級。相比原始的海量數(shù)據(jù)，邊緣只需發(fā)送經(jīng)過處理后的少量關(guān)鍵數(shù)據(jù)，極大提升了效率。
邊緣計算的種種優(yōu)勢，為空間計算在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。事實上，空間計算與IIoT可謂是“珠聯(lián)璧合”，相輔相成。一方面，IIoT提供了豐富的數(shù)據(jù)來源和應(yīng)用場景，為空間計算的落地實施提供了廣闊空間；另一方面，空間計算則以其強大的環(huán)境感知和數(shù)據(jù)處理能力，為IIoT賦能，推動其向更高階的智能化、精細化方向發(fā)展。
下面，我們將具體探討空間計算在IIoT領(lǐng)域的應(yīng)用價值和實踐案例。
空間計算賦能工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
有研究預(yù)測，到2030年，依托精準定位和三維建模技術(shù)的空間計算應(yīng)用將無處不在。它能顯著改善各領(lǐng)域的運營效率，并最大化人、機、物、環(huán)境之間的交互價值。
回顧過去十年，制造業(yè)通過推行工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)實現(xiàn)了效率的躍升。IIoT在創(chuàng)建和利用大規(guī)模數(shù)據(jù)的同時，也帶來了降本增效的可觀收益。然而，由于缺乏空間信息，傳統(tǒng)的IIoT往往對周圍的環(huán)境是“盲、啞”的。這種感知能力的缺失，可能導(dǎo)致實際物理操作與其數(shù)字化表征之間存在巨大的鴻溝。
而空間計算的引入，則可以有效彌合這一鴻溝。通過對整個生產(chǎn)線實施數(shù)字化監(jiān)控，空間計算不僅能實時匯聚各類數(shù)據(jù)，還能交叉比對，識別瓶頸，輔助管理決策。
同時，借助影像識別技術(shù)，空間計算可以分析每位員工的工作動作，給出個性化的優(yōu)化建議，從而提升工作效率和安全水平。將人的行為數(shù)據(jù)與生產(chǎn)流程數(shù)據(jù)相結(jié)合，更有利于開展針對性培訓(xùn)，提高員工技能。
此外，空間計算還能促進人機協(xié)作的個性化。基于人員位置的動態(tài)感知，機器可以實時調(diào)整運行參數(shù)，實現(xiàn)更加高效、和諧的人機互動。更進一步，空間計算甚至可以持續(xù)優(yōu)化整個生產(chǎn)環(huán)境的布局，充分釋放數(shù)字化、智能化的潛力。
隨著空間計算技術(shù)日趨成熟，它必將為傳統(tǒng)制造業(yè)帶來革命性的變革。通過整合人、機、物、環(huán)境的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，空間計算將成為智能制造的關(guān)鍵推手和技術(shù)利器，助力產(chǎn)業(yè)升級和模式創(chuàng)新。
具體而言，空間計算可以在工廠中實現(xiàn)三大核心功能：一是發(fā)現(xiàn)，即將人、機、物、環(huán)境的活動數(shù)字化，以識別有價值的交互模式；二是互動，即實現(xiàn)各要素之間的無縫對接與數(shù)字協(xié)同；三是優(yōu)化，即運用數(shù)據(jù)分析持續(xù)動態(tài)地改進各要素的互動流程。
空間計算與數(shù)字孿生
如果說數(shù)字孿生是通過數(shù)字化手段對物理實體進行建模和仿真，從而實現(xiàn)數(shù)實融合、虛實互動，那么空間計算無疑是其得力助手。
兩者如同一對孿生兄弟，你中有我，我中有你。特別是在智慧城市的建設(shè)中，空間計算與數(shù)字孿生的結(jié)合大放異彩。
通過引入先進的空間計算技術(shù)，數(shù)字孿生城市能夠?qū)崿F(xiàn)更加精細化、個性化的智能應(yīng)用和管理。從城市交通、水務(wù)、文體等各個領(lǐng)域，到工業(yè)園區(qū)、自然保護區(qū)等特定區(qū)域，空間計算和數(shù)字孿生正在創(chuàng)造一個個生動的應(yīng)用案例。
空間計算的典型應(yīng)用
空間計算已經(jīng)在諸多領(lǐng)域嶄露頭角，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
在自動駕駛領(lǐng)域，汽車利用GPS、激光雷達、體積相機等傳感器實現(xiàn)精準定位，并測量與周圍物體的距離，感知行駛環(huán)境。
在工業(yè)場景中，空間計算讓遠程專家能夠身臨其境地察看問題，并與現(xiàn)場工作人員協(xié)同排障。
在數(shù)字孿生工廠中，空間計算整合多源數(shù)據(jù)，為用戶提供全局概覽和細節(jié)查詢，借助空間分析發(fā)掘不同數(shù)據(jù)流之間隱藏的關(guān)聯(lián)，創(chuàng)造新的洞見和價值。
DePIN是破解空間計算“最后一米”難題的鑰匙
在前文中，我們探討了空間計算在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、智慧城市等領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景。然而，空間計算要真正發(fā)揮威力，尚需跨越“最后一米”的鴻溝。
所謂“最后一米”，是指海量空間數(shù)據(jù)從產(chǎn)生到應(yīng)用之間的關(guān)鍵一環(huán)。它涉及兩大核心挑戰(zhàn)：一是如何搭建高效、低成本的物理基礎(chǔ)設(shè)施以支撐空間數(shù)據(jù)的采集和傳輸；二是如何調(diào)動多方力量協(xié)同建設(shè)和維護這一基礎(chǔ)設(shè)施，確保其可持續(xù)發(fā)展。
這正是去中心化物理基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)(Decentralized Physical Infrastructure Networks，DePIN)破局之處。DePIN利用區(qū)塊鏈技術(shù)，為分布式物理基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、運營、維護提供了一套激勵和治理機制。
在DePIN范式下，分散在各地的參與者(如企業(yè)、社區(qū)、個人等)可以共同出資，以去中心化的方式部署各類物理設(shè)備，如傳感器、網(wǎng)關(guān)、邊緣服務(wù)器等。這些設(shè)備及其形成的網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了支撐空間計算應(yīng)用的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。
借助區(qū)塊鏈技術(shù)，所有參與者的貢獻和收益都能得到公平、透明的記錄和分配。同時，基于智能合約和DAO(去中心化自治組織)等機制，DePIN生態(tài)能實現(xiàn)自動化運維和群體治理，大大降低了基礎(chǔ)設(shè)施的運營成本。
設(shè)想一下，假如一座智慧城市需要大規(guī)模部署環(huán)境監(jiān)測傳感器。與其由政府”包打天下”，不如鼓勵更多的企業(yè)、社區(qū)加入DePIN生態(tài)。他們可以根據(jù)自身實際需求和能力，在不同區(qū)域靈活部署滿足統(tǒng)一標準的傳感器網(wǎng)絡(luò)。
一旦傳感器聯(lián)網(wǎng)并開始工作，其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將實時上鏈，并按照智能合約的約定自動向相關(guān)方進行分發(fā)和支付。在這個過程中，傳感器的維護責任也由分布式節(jié)點分擔。如果某個節(jié)點發(fā)生故障，其他節(jié)點可以迅速感知并協(xié)同執(zhí)行應(yīng)急預(yù)案。久而久之，整座城市就織就了一張高度彈性、極具生命力的物理基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，源源不斷地輸送著空間計算所需的“數(shù)字養(yǎng)料”。
再來看看自動駕駛場景。要讓無人車行穩(wěn)致遠，僅靠車載傳感器是遠遠不夠的。車輛還需要與智能道路基礎(chǔ)設(shè)施進行頻繁互動，及時獲取路況、交通等關(guān)鍵信息。
而DePIN恰恰是構(gòu)建這種車路協(xié)同基礎(chǔ)設(shè)施的理想之選。在DePIN生態(tài)中，各種參與者(如車企、路政、能源、電信等)可以共建共享一張高度開放的智能道路網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的各類物理設(shè)備既可以提供數(shù)據(jù)服務(wù)，也可消費數(shù)據(jù)服務(wù)，并通過代幣激勵機制實現(xiàn)利益的動態(tài)平衡。如此一來，海量的車路協(xié)同數(shù)據(jù)就能在確保隱私和安全的前提下，高效、低成本地流轉(zhuǎn)起來，為自動駕駛提供堅實的數(shù)據(jù)底座。
誠然，要讓DePIN真正落地，仍需在技術(shù)標準、商業(yè)模式、法律政策等方面做大量的基礎(chǔ)性工作。但DePIN所蘊含的“協(xié)同共建、共享共治”理念，無疑是破解空間計算“最后一米”難題的關(guān)鍵鑰匙。它昭示著一種全新的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)范式，一種匯聚多方力量、激發(fā)群體智慧的發(fā)展新思路。
隨著區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算等技術(shù)的日趨成熟，DePIN的應(yīng)用場景和商業(yè)潛力也在不斷擴展。在不遠的將來，每一個企業(yè)、每一個社區(qū)、每一個人，都有望成為DePIN的重要一員，以自己的獨特方式參與到新一代物理基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中來，共同分享數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的紅利。
寫在最后
空間計算正以前所未有的速度重塑我們的世界。從人工智能到物聯(lián)網(wǎng)，從數(shù)字孿生到智慧城市，空間計算技術(shù)正滲透到社會經(jīng)濟生活的方方面面，開啟數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新篇章。
要實現(xiàn)空間智能，離不開AIoT、數(shù)字孿生、增強現(xiàn)實等關(guān)鍵技術(shù)的有機融合。通過這些技術(shù)，我們可以采集、處理、分析空間數(shù)據(jù)，并將其可視化，從而為空間計算的各類應(yīng)用提供堅實支撐。可以說，AIoT為空間計算注入了“智慧”，而空間計算則為AIoT插上了“翅膀”。
然而，在這場變革的浪潮中，我們也須直面空間計算所面臨的種種挑戰(zhàn)，尤其是在海量異構(gòu)數(shù)據(jù)的高效獲取和流通方面。
DePIN的出現(xiàn)，為破解這一“最后一米”難題帶來了曙光。DePIN巧妙地利用區(qū)塊鏈技術(shù)，構(gòu)建了一個安全透明、激勵充分的空間數(shù)據(jù)交換平臺。在這個平臺上，分散的智能設(shè)備可以安全地共享彼此的感知數(shù)據(jù)，協(xié)同構(gòu)建對世界的全景式理解。這不僅大大提升了空間計算的效能，也為數(shù)據(jù)提供者創(chuàng)造了全新的價值實現(xiàn)路徑。
