這是我的第326篇專欄文章。
在人工智能的領(lǐng)域里，有一個(gè)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(gè)人就是李飛飛，她曾發(fā)起了里程碑式的ImageNet項(xiàng)目，催生了深度學(xué)習(xí)的革命。如今，她宣布以“空間智能”為核心，開(kāi)啟全新創(chuàng)業(yè)征程。
李飛飛在TED大會(huì)上娓娓道來(lái)，人類(lèi)的視覺(jué)智能，源自數(shù)億年的進(jìn)化歷程。起初，生物僅能感知光線；漸漸地，它們進(jìn)化出深度感知、空間推理和主動(dòng)探索的本領(lǐng)。是視覺(jué)，驅(qū)動(dòng)了智能物種的演化。今天，我們希冀人工智能能像人類(lèi)那般理解世界，但單靠“看”是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。真正的智能，還需要在三維空間中移動(dòng)、行動(dòng)、學(xué)習(xí)。
這正是“空間智能”的內(nèi)涵所在。李飛飛舉了一個(gè)生動(dòng)的例子：當(dāng)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(xiǎn)，并驅(qū)動(dòng)我們及時(shí)采取行動(dòng)。感知、思考、行動(dòng)，在空間智能的加持下，形成了一個(gè)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(jiān)信，隨著研究的深入，終有一天，AI也能擁有獨(dú)立感知、思考、行動(dòng)的能力，成為人類(lèi)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(jì)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(jì)算創(chuàng)新聯(lián)盟(AIOTI)發(fā)布了一份關(guān)于空間計(jì)算的前瞻性白皮書(shū)《邊緣物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)元宇宙技術(shù)和空間計(jì)算連續(xù)體》，提出了邊緣空間計(jì)算(ESC)這一嶄新的計(jì)算范式，引發(fā)業(yè)界廣泛關(guān)注。
那么，何謂空間計(jì)算？它與AIoT之間又有怎樣的關(guān)聯(lián)？空間計(jì)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(jì)算這個(gè)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(jì)算到空間智能，AIoT將扮演重要角色
什么是空間計(jì)算？
簡(jiǎn)言之，它是一種涉及機(jī)器、人、物體及其環(huán)境互動(dòng)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(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室校友西蒙·格林沃爾德在2003年提出，當(dāng)時(shí)尚停留在理論層面。
而近年來(lái)，人工智能(AI)、攝像頭傳感器、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)等技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步，讓空間計(jì)算從概念走進(jìn)現(xiàn)實(shí)，為我們優(yōu)化工作方式、分析數(shù)據(jù)路徑、改進(jìn)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(jì)算有望徹底重塑企業(yè)管理工廠、工作場(chǎng)所和倉(cāng)庫(kù)一線員工的方式，為各項(xiàng)業(yè)務(wù)活動(dòng)提供數(shù)字化增強(qiáng)的多維環(huán)境。
2023年6月，蘋(píng)果公司發(fā)布了首個(gè)空間計(jì)算設(shè)備Apple Vision Pro，宣告著這項(xiàng)技術(shù)正式進(jìn)入大眾視野。
正如蒂姆·庫(kù)克所言：“如同Mac開(kāi)啟了個(gè)人計(jì)算時(shí)代，iPhone開(kāi)創(chuàng)了移動(dòng)計(jì)算紀(jì)元，Apple Vision Pro將引領(lǐng)我們步入空間計(jì)算新時(shí)代?！?/p>
隨著知名人工智能科學(xué)家李飛飛宣布以“空間智能”為核心開(kāi)啟創(chuàng)業(yè)新征程，空間計(jì)算的內(nèi)涵正在進(jìn)一步延展。
要實(shí)現(xiàn)空間智能，離不開(kāi)AIoT、數(shù)字孿生、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等關(guān)鍵技術(shù)的有機(jī)融合。通過(guò)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(jì)算的各類(lèi)應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)支撐。
舉例而言，數(shù)字孿生技術(shù)可以對(duì)實(shí)際環(huán)境進(jìn)行精準(zhǔn)建模和仿真，為空間計(jì)算提供高度匹配的數(shù)字底座；AIoT技術(shù)則能實(shí)時(shí)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(lái)身臨其境的沉浸式體驗(yàn)。
可以說(shuō)，AIoT為空間計(jì)算注入了“智慧”，而空間計(jì)算則為AIoT插上了“翅膀”。
就AIoT和空間計(jì)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(jì)算應(yīng)用程序提供必要的數(shù)據(jù)。
空間計(jì)算本質(zhì)上創(chuàng)建了一個(gè)實(shí)時(shí)更新的現(xiàn)實(shí)世界數(shù)字孿生，需要有關(guān)物理世界的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，AIoT設(shè)備可以收集和傳輸該信息。
其次，空間計(jì)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(dòng)作以響應(yīng)給定空間中發(fā)生的事情。
比如，在消費(fèi)類(lèi)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(guò)手勢(shì)和語(yǔ)音就能對(duì)人工智能賈維斯進(jìn)行操作指揮。
在企業(yè)類(lèi)應(yīng)用中，場(chǎng)景則更加廣泛。比如倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化、自動(dòng)駕駛汽車(chē)和供應(yīng)鏈自動(dòng)化中的自主計(jì)算應(yīng)用程序，可能會(huì)需要對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，以實(shí)現(xiàn)更加智能化的決策和支持。
未來(lái)，AIoT將不再局限于簡(jiǎn)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(jì)算是工業(yè)元宇宙的技術(shù)支點(diǎn)
在白皮書(shū)《邊緣物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)元宇宙技術(shù)和空間計(jì)算連續(xù)體》中提出的邊緣空間計(jì)算(Edge Spatial Computing，ESC)，是一種嶄新的計(jì)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(guò)一系列專門(mén)的流程和工具，ESC能夠捕獲、處理三維數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，打破了傳統(tǒng)的屏幕和機(jī)器的局限，讓交互如同在真實(shí)的物理環(huán)境中進(jìn)行一般自然。
ESC集成了虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)、混合現(xiàn)實(shí)(MR)、擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)(XR)、自然用戶界面、上下文計(jì)算、情感計(jì)算和普適計(jì)算等前沿技術(shù)，并借助計(jì)算機(jī)視覺(jué)和機(jī)器視覺(jué)(AI、ML、DL)來(lái)理解現(xiàn)實(shí)世界的場(chǎng)景。
通過(guò)將數(shù)字虛擬信息與用戶(人或機(jī)器)的物理環(huán)境無(wú)縫融合，ESC營(yíng)造出身臨其境的沉浸式交互體驗(yàn)。
在工業(yè)元宇宙的語(yǔ)境下，ESC無(wú)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(gè)沉浸式、交互式、高效率的工業(yè)數(shù)字孿生世界。在這個(gè)世界里，邊緣計(jì)算扮演著至關(guān)重要的角色。它通過(guò)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(jī)制和強(qiáng)大的嵌入式安全保障，邊緣計(jì)算使實(shí)時(shí)應(yīng)用的高效部署成為可能。同時(shí)，由于具備本地存儲(chǔ)和計(jì)算能力，邊緣計(jì)算還大幅降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)量級(jí)。相比原始的海量數(shù)據(jù)，邊緣只需發(fā)送經(jīng)過(guò)處理后的少量關(guān)鍵數(shù)據(jù)，極大提升了效率。
邊緣計(jì)算的種種優(yōu)勢(shì)，為空間計(jì)算在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。事實(shí)上，空間計(jì)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(lái)源和應(yīng)用場(chǎng)景，為空間計(jì)算的落地實(shí)施提供了廣闊空間；另一方面，空間計(jì)算則以其強(qiáng)大的環(huán)境感知和數(shù)據(jù)處理能力，為IIoT賦能，推動(dòng)其向更高階的智能化、精細(xì)化方向發(fā)展。
下面，我們將具體探討空間計(jì)算在IIoT領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值和實(shí)踐案例。
空間計(jì)算賦能工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
有研究預(yù)測(cè)，到2030年，依托精準(zhǔn)定位和三維建模技術(shù)的空間計(jì)算應(yīng)用將無(wú)處不在。它能顯著改善各領(lǐng)域的運(yùn)營(yíng)效率，并最大化人、機(jī)、物、環(huán)境之間的交互價(jià)值。
回顧過(guò)去十年，制造業(yè)通過(guò)推行工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)實(shí)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(shí)，也帶來(lái)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(duì)周?chē)沫h(huán)境是“盲、啞”的。這種感知能力的缺失，可能導(dǎo)致實(shí)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(jì)算的引入，則可以有效彌合這一鴻溝。通過(guò)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線實(shí)施數(shù)字化監(jiān)控，空間計(jì)算不僅能實(shí)時(shí)匯聚各類(lèi)數(shù)據(jù)，還能交叉比對(duì)，識(shí)別瓶頸，輔助管理決策。
同時(shí)，借助影像識(shí)別技術(shù)，空間計(jì)算可以分析每位員工的工作動(dòng)作，給出個(gè)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(kāi)展針對(duì)性培訓(xùn)，提高員工技能。
此外，空間計(jì)算還能促進(jìn)人機(jī)協(xié)作的個(gè)性化。基于人員位置的動(dòng)態(tài)感知，機(jī)器可以實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)更加高效、和諧的人機(jī)互動(dòng)。更進(jìn)一步，空間計(jì)算甚至可以持續(xù)優(yōu)化整個(gè)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(jì)算技術(shù)日趨成熟，它必將為傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)革命性的變革。通過(guò)整合人、機(jī)、物、環(huán)境的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，空間計(jì)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(jí)和模式創(chuàng)新。
具體而言，空間計(jì)算可以在工廠中實(shí)現(xiàn)三大核心功能：一是發(fā)現(xiàn)，即將人、機(jī)、物、環(huán)境的活動(dòng)數(shù)字化，以識(shí)別有價(jià)值的交互模式；二是互動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)各要素之間的無(wú)縫對(duì)接與數(shù)字協(xié)同；三是優(yōu)化，即運(yùn)用數(shù)據(jù)分析持續(xù)動(dòng)態(tài)地改進(jìn)各要素的互動(dòng)流程。
空間計(jì)算與數(shù)字孿生
如果說(shuō)數(shù)字孿生是通過(guò)數(shù)字化手段對(duì)物理實(shí)體進(jìn)行建模和仿真，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)實(shí)融合、虛實(shí)互動(dòng)，那么空間計(jì)算無(wú)疑是其得力助手。
兩者如同一對(duì)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(jì)算與數(shù)字孿生的結(jié)合大放異彩。
通過(guò)引入先進(jìn)的空間計(jì)算技術(shù)，數(shù)字孿生城市能夠?qū)崿F(xiàn)更加精細(xì)化、個(gè)性化的智能應(yīng)用和管理。從城市交通、水務(wù)、文體等各個(gè)領(lǐng)域，到工業(yè)園區(qū)、自然保護(hù)區(qū)等特定區(qū)域，空間計(jì)算和數(shù)字孿生正在創(chuàng)造一個(gè)個(gè)生動(dòng)的應(yīng)用案例。
空間計(jì)算的典型應(yīng)用
空間計(jì)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(dòng)駕駛領(lǐng)域，汽車(chē)?yán)肎PS、激光雷達(dá)、體積相機(jī)等傳感器實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，并測(cè)量與周?chē)矬w的距離，感知行駛環(huán)境。
在工業(yè)場(chǎng)景中，空間計(jì)算讓遠(yuǎn)程專家能夠身臨其境地察看問(wèn)題，并與現(xiàn)場(chǎng)工作人員協(xié)同排障。
在數(shù)字孿生工廠中，空間計(jì)算整合多源數(shù)據(jù)，為用戶提供全局概覽和細(xì)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(jiàn)和價(jià)值。
DePIN是破解空間計(jì)算“最后一米”難題的鑰匙
在前文中，我們探討了空間計(jì)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(jì)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(dòng)多方力量協(xié)同建設(shè)和維護(hù)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(yùn)營(yíng)、維護(hù)提供了一套激勵(lì)和治理機(jī)制。
在DePIN范式下，分散在各地的參與者(如企業(yè)、社區(qū)、個(gè)人等)可以共同出資，以去中心化的方式部署各類(lèi)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(jì)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(xiàn)和收益都能得到公平、透明的記錄和分配。同時(shí)，基于智能合約和DAO(去中心化自治組織)等機(jī)制，DePIN生態(tài)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)維和群體治理，大大降低了基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)營(yíng)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(cè)傳感器。與其由政府”包打天下”，不如鼓勵(lì)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(shí)際需求和能力，在不同區(qū)域靈活部署滿足統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的傳感器網(wǎng)絡(luò)。
一旦傳感器聯(lián)網(wǎng)并開(kāi)始工作，其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將實(shí)時(shí)上鏈，并按照智能合約的約定自動(dòng)向相關(guān)方進(jìn)行分發(fā)和支付。在這個(gè)過(guò)程中，傳感器的維護(hù)責(zé)任也由分布式節(jié)點(diǎn)分擔(dān)。如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，其他節(jié)點(diǎn)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(jì)算所需的“數(shù)字養(yǎng)料”。
再來(lái)看看自動(dòng)駕駛場(chǎng)景。要讓無(wú)人車(chē)行穩(wěn)致遠(yuǎn)，僅靠車(chē)載傳感器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。車(chē)輛還需要與智能道路基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行頻繁互動(dòng)，及時(shí)獲取路況、交通等關(guān)鍵信息。
而DePIN恰恰是構(gòu)建這種車(chē)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(chē)企、路政、能源、電信等)可以共建共享一張高度開(kāi)放的智能道路網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的各類(lèi)物理設(shè)備既可以提供數(shù)據(jù)服務(wù)，也可消費(fèi)數(shù)據(jù)服務(wù)，并通過(guò)代幣激勵(lì)機(jī)制實(shí)現(xiàn)利益的動(dòng)態(tài)平衡。如此一來(lái)，海量的車(chē)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(lái)，為自動(dòng)駕駛提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)底座。
誠(chéng)然，要讓DePIN真正落地，仍需在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、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(yùn)含的“協(xié)同共建、共享共治”理念，無(wú)疑是破解空間計(jì)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(jì)算等技術(shù)的日趨成熟，DePIN的應(yīng)用場(chǎng)景和商業(yè)潛力也在不斷擴(kuò)展。在不遠(yuǎn)的將來(lái)，每一個(gè)企業(yè)、每一個(gè)社區(qū)、每一個(gè)人，都有望成為DePIN的重要一員，以自己的獨(dú)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(lái)，共同分享數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的紅利。
寫(xiě)在最后
空間計(jì)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(jì)算技術(shù)正滲透到社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活的方方面面，開(kāi)啟數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新篇章。
要實(shí)現(xiàn)空間智能，離不開(kāi)AIoT、數(shù)字孿生、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等關(guān)鍵技術(shù)的有機(jī)融合。通過(guò)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(jì)算的各類(lèi)應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)支撐?？梢哉f(shuō)，AIoT為空間計(jì)算注入了“智慧”，而空間計(jì)算則為AIoT插上了“翅膀”。
然而，在這場(chǎng)變革的浪潮中，我們也須直面空間計(jì)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(lái)了曙光。DePIN巧妙地利用區(qū)塊鏈技術(shù)，構(gòu)建了一個(gè)安全透明、激勵(lì)充分的空間數(shù)據(jù)交換平臺(tái)。在這個(gè)平臺(tái)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(duì)世界的全景式理解。這不僅大大提升了空間計(jì)算的效能，也為數(shù)據(jù)提供者創(chuàng)造了全新的價(jià)值實(shí)現(xiàn)路徑。
