从数据搜索到空间搜索 2022机器视觉传感器发展趋势

相较于关注线上数据搜索的传统互联网，人工智能时代更加聚焦线下空间中的“搜索”。视觉作为人工智能中举足轻重的一环，一定程度上决定了未来的可能性。随着各类AI设备中搭载视觉传感器的数量逐代提升、视觉感知硬件出货量逐年提升，机器传感器通过感知实体在复杂空间中的变化情况，实现线下智能化赋能实体产业生产效率提升，最终反哺实体经济的繁荣。

从移动互联网到人工智能时代的“范式变轨”

当前的人工智能正如2012年的云计算市场一样，基建先行、创新提速、前景广阔。

移动互联网时代最关注“人的数据”，人人有手机（生产力工具），激活海量商品交易规模（例如双11、618等），进而倒逼出高并发、低成本、长尾商品供需匹配的云计算基础设施。

而人工智能时代最关注“空间的变化规律”（空间含人、物、交互），物物有感知（智能生产力工具），数字孪生科研、智能制造、智慧农业、元宇宙生活等新业态，推动空间感知建模、算法模拟加速实验时间、产业大脑与知识图谱构建，通过时空大数据训练出基础大模型，并加速生产长尾场景定制的小模型，于是AI时代的“空间搜索引擎”驱动万物服务、虚实融合、产业智能化决策。因此“人-物”匹配的电子商务公司诞生了强大的云计算，而“空间-人-物”动态感知的智慧城市诞生了颠覆式创新的AI智能计算中心。

机器视觉十大趋势

详细来看，机器视觉的未来发展将会呈现以下十大趋势：

趋势一：“感知革命”，智能传感器让算法“看见”世界

视觉感知作为当下最重要的感知网络渠道，主要有两方面原因：

1）  视觉是所有感官中承载最大数据量的感知方式；

2）  智能手机的快速发展带来视觉传感器成本大幅下降，因手机带来的传感器红利逐渐向其他AIoT/VIoT领域拓展。

正是因为视觉感知在人工智能技术中扮演举足轻重的角色，当下机器视觉的发展趋势也正呈现出以下特点：单个硬件搭载的视觉传感器数量逐代提升、视觉感知硬件出货量逐年提升、机器视觉应用范围更加广泛。

趋势二：“空间搜索革命”，从“数据互联网”进入“空间互联网”

相较于关注线上数据搜索的传统互联网，人工智能时代更加聚焦线下空间中的“搜索”，机器视觉通过感知实体在复杂空间中的变化情况，实现线下智能化赋能实体产业生产效率提升，最终反哺实体经济的繁荣。

通过空间元宇宙，一方面将线下实体及其实时变化情况进行数字孪生和感知模拟，另一方面，将在线数据在实体空间层面搜索，从脱实向虚到脱虚向实，再到虚实无界，助力提升商业决策效率。例如上海商汤总部大楼通过数字孪生搭建上海商汤“方舟数字孪生大厦”，利用空间感知进行实时分析，将人员密集的区域动态调高新风挡位等，通过搭建一站式数字化平台为企业降本增效。

图：上海商汤“方舟数字孪生大厦”

趋势三：“芯片加速革命”，应用场景孕育DSA定制架构芯片

图灵奖获得者John Hennessy和David Patterson在其《计算机架构的新黄金时代》中提到：“未来十年，将会有一场新计算机架构的寒武纪爆炸，这对业界和学界的架构师们来说将是激动人心的时刻。”当前芯片技术发展，呈现从通用芯片向专用芯片发展的大趋势，无论是自动驾驶汽车行业逐渐成熟的专用芯片，还是摄影领域越来越多的专用芯片，芯片行业的发展都在从“通”向“专”转变。

同时，国内芯片市场也呈现出“国产化”的趋势。数据中心芯片领域、汽车芯片领域、家电芯片领域等各行业的芯片都在朝着国产化迈进。2021年9月22日，中国电子技术标准化研究院（工业和信息化部电子第四研究院）与商汤科技共同宣布成立“人工智能算力及芯片评测联合实验室”，基于商汤在AI芯片、AI传感器及AI算力基础设施在内的关键研发能力，共同开展一系列相关领域的合作创新。

趋势四：“智能算力革命”，AIDC替代IDC

近年来，中国超级计算机算力增长飞速。无论是超算芯片，还是全栈式人工智能引擎，都将是未来科技的关键要素。根据中国计算机算力发展增长趋势图，中国计算机算力在近10年内发生了跨越式发展。其中，将于2022年初投入运营的商汤临港AI超算中心在项目全部建成后的AI计算峰值速度将达到每秒3.74百亿亿次浮点运算。

相比于传统IDC以计算为中心，AIDC是以数据为中心，让计算跟着数据走，呈现出“大数据+大模型+大计算”的特点，以此赋能千行百业，用于包括自动驾驶研发、极端天气预测、癌症病例分析等各类高算力需求场景。

从目前全球超算中心情况来看，算力排名世界前十的超算中心中，有六家使用GPU作为其算力核心。从全球前500名看，GPU在全球超算中心的比例也在逐年提升。同时，AI超算的比例也在逐年上涨。

趋势五：“模型流水线革命”，人工智能模型工厂

未来，中国将从算力强国发展为科研强国和产业强国。超算中心作为重要基础建设赋能人工智能模型的自动化生产，就像当年福特汽车流水化生产线一样，人工智能也在打造AI模型自动生产线，快速打造出大批次、低成本、高效率、长尾场景规模化的AI模型。

商汤科技目前以AIDC智算中心、AI芯片和传感器及边缘设备为算力基础设施，在此基础上，融入AI训练平台SenseParrots、数据平台和AI模型工厂组成的平台层，搭建开源社区OpenMMLab和OpenDILab等算法层，共同组成SenseCore商汤AI大装置。

在智慧城市、智慧商业、智慧生活、智能汽车的产业创新实战中，SenseCore商汤AI大装置赋能人工智能模型生产的全流程。相对于行业耗时数周的模型生产时长，我们的研发与工程团队将开发时长缩短至数小时。商汤科研人员每人年均生产效率提升逾12倍，从0.44个/年提高到5.24个/年。

从边缘端到云端，商汤科技在基础设施之上根据不同行业应用打造定制化的小模型，为客户提供模块化、灵活性高的AI标准软件创新平台，逐步孵化出方舟企业开放平台（智慧商业）、方舟城市开放平台（智慧城市）、元宇宙基础设施开放平台、绝影智能汽车平台。

通过这种“基础模型+行业创新应用”的长尾场景普及模式，截止2021年6月30日，已开发超过2.2万个不同应用的商用AI模型，堪称智能产业时代的“T型车生产线”。在商汤AI大装置生态圈中，“人工智能算力产业生态联盟”、“中国人工智能算力及芯片评测联合实验室”等科研与产业创新群落层出不穷，成为中国人工智能创新的肥沃土壤。

趋势六：“AI+”赋能百业，感知万物

从基础科研，到各类生产制造产业，再到广泛的社会治理、社会发展等领域，利用“AI+ ”赋能各行各业，视觉感知万物，虚实融合一方面推动实体产业创新增速，另一方面反向助力AI技术创新进一步满足实体产业最真实的痛点需求。

在“AI+医疗”领域，针对“老药新用”临床前研究，商汤开发出了一种全新的混合图卷积网络模型 DeepCDR，该模型可以自动挖掘和建立药物化学结构特征，并高效处理细胞系里的基因组学、转录组学、表观基因组学等多组学数据，在覆盖238种药物和561种细胞系的公开数据集上，实现了对抗癌药在临床前试验环境下测试药物敏感性、寻找肿瘤中调节药物反应的新基因等的精准预测。

在“AI+工业”领域，商汤科技利用安装在巡检车上的高清摄像头，拍摄架空电缆接触网的照片，针对514个零部件的2160种缺陷进行AR巡检。传统模式耗费大量人力检查照片中的细节缺陷，1天平均检查2.5公里电缆，而AI算法检测同等时间能检查50公里，运营效率提升20倍，全球领先的智能巡检模式已经累计检测9000多公里的电缆隐患。

在“AI+城市治理”领域，青岛西海岸政府针对城管执法、环保监测、河道治理等城市治理工作，基于0.5米高分辨率卫星影像，从耗时长、精度低、共享难、决策慢的传统人工模式（逐张比对卫星照片），升级到AI智能识别与提取，数秒内即能全方位掌握大区域空间地理信息要素变化，将解译效率提升数十倍，1天内完成2000多平方公里所有建筑物、、河道的变化监测工作，提升了区域用地规划、环境综治能力。

图：AI+医疗科研，AI+高铁巡检，AI+城市治理

趋势七：“视觉开源革命”，缩短创新路径

2018年开始，商汤联合创始人林达华老师团队研发OpenMMLab算法开放体系（开源算法库）。历经3年成长，在1个统一的训练框架下沉淀出200多种基础算法、1800多种预训练模型（含数据集），共赢得4.3万个星标、750位全球代码贡献者与团队、1.2万个forks，遥遥领先于业界平均水平。

这个国产AI开源社区用户遍及全球110个国家和地区，包括微软、谷歌、Intel、Salesfore、BAT、华为、字节跳动、牛津大学、新加坡国立大学、悉尼大学、南洋理工大学、清华大学等。

一方面，商汤将大量自研的新算法成果贡献到代码库中，开源分享给学术界和产业界；另一方面，商汤也从全球学术同仁贡献的算法中汲取养分，加快自身创新步伐。OpenMMLab已成为迄今最完备的计算机视觉算法体系和框架，也是中国科研团队对世界开源世界的重要贡献。

趋势八：“媒介革命”，万物“元”化

随着产业元宇宙的兴起，产业元宇宙将会“元”化万物，将现实世界中的万物元宇宙化，虚实结合，消除边界。

“元”化不只是将现实世界的实体在虚拟世界中数字孪生，同时，也将数字孪生的模型与现实实体结合，建立链接，现实和虚拟共同构成完整的元宇宙。

一方面，当把线下工厂数字孪生到产业元宇宙中后，需要保证数字孪生的实时同步，即线下工厂的任何变化都要实时同步到线上数字孪生模型中，并在全球范围内实时保持一致。另一方面，也需要保证高精度的厘米级同步，实现线上和线下的完美复刻，打破物理空间和数字空间壁垒，推动数字经济与实体经济深度融合。

趋势九：“产业链革命”，康波周期的“链主级科技”

人类文明的发展是非匀速、非线性的，科技成为人类进化的“梯子”。在最近250年中，人均生产力产生了指数级增长，背后的原因是蒸汽革命、电气革命、信息革命等一系列科学发现与技术创新，为人类架起了“科技梯子”翻越了决定生死的进化墙。

人类进化依靠的“科技梯子”有四个维度，即在100-150年内同时实现“能源变轨”（能量状态改变）、“制造变轨”（物体形态改变）、“交通变轨”（空间位置改变）、“通讯变轨”（信息位置改变），才能顺利翻越进化墙，支撑人类下个百年的生存繁衍。具体到每个时代而言：

1） 蒸汽时代的“科技梯子”（18世纪）：能源从烧木材转为煤炭，煤炭驱动的蒸汽机被用在煤矿抽水运煤、冶金、面粉、铸币、纺织（珍妮纺织机）等行业，汽缸镗床（蒸汽机床）取代水轮机床，人们通信依靠信件（快马驿站、飞鸽传书等）、通信塔等，英国为人类贡献了第一次工业革命的科技基础设施。

2） 电力时代的“科技梯子”（19世纪）：石油炼制技术、内燃机（烧煤气和汽油）、柴油机、发电机相继诞生，卧式铣床与万能外圆磨床诞生在美国，柴油机（从石油中分离柴油）取代煤炭驱动新型车船，火车提升货运与客运效率，电报、电话解决远距离信息传输，欧美贡献了第二次工业革命基础设施。

3） 计算机时代的“科技梯子”（20世纪）：石油危机推动核电站快速建设，计算机体系架构、大规模集成电路、数控机床、汽车自动化生产线（福特T型车）、民用航空客机、互联网都诞生在美国，电话、个人电脑成为通信终端，美国为人类贡献了信息时代的基础设施。

4） 人工智能时代的“科技梯子”（21世纪）：化石能源与气候危机推动光伏、风电等清洁能源兴起，微型核（裂变）反应堆逐步成熟，人工智能、仿真测试、3D打印、柔性机器人等技术重构智能制造，量子计算机加速认知智能与基础科研，自动驾驶的电气化车船普及，卫星互联网、卫星手机、脑机通讯技术涌现，中美两国为人类建设人工智能时代基础设施。

5） 航天时代的“科技梯子”（22世纪）：可控核聚变全面解决地球能源瓶颈，支撑人类进入太空基建时期，用戴森球等技术全面开采太阳系能源与矿藏，纳米科技、生物制造即实现高精度增材制造，又延长人类寿命，民用小型航天器成为星际供应链的载具，通过量子通讯等技术实现太阳系内的星际互联网，全人类迈入“星际大航海”时代。

从最近500年的历史中我们发现，人类用新科技提升时间效率、用新能源改变空间状态，而新制造、新交通、新通讯成为每一代人的“进化工具箱”。

煤炭与蒸汽机成就了英国，石油与计算机成就了美国，电能与人工智能正在成就中国。目前中国科技创新企业已经为人类贡献了最高效的汽车电池、海陆光伏与风电系统，而一系列基础科研与基础应用研究不断取得进展，如通用人工智能、光芯片、量子计算机、纳米催化剂、磁控冶金、软体机器人、液氢、自动驾驶等将在本世纪到来，为22世纪的人类升级为太阳系文明进行全面科研技术准备。

趋势十：“国家竞争战略”，数字经济与数字技术发展提振国家竞争力

根据《 中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议 》指出，中国将瞄准人工智能、量子信息、集成电路、生命健康、脑科学、生物育种、空天科技、深地深海等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。从数字经济与数字技术两方面具体而言：

1） 数字经济：事关国家发展大局，是把握新一轮科技革命和产业变革新机遇的战略选择

高创新性、强渗透性、广覆盖性，跨界发展，打破时空限制，即是新经济增长点，又是改造提升传统产业的支点，构筑国家竞争新优势。数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深前所未有，正在成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。

2） 数字技术：与实体经济深度融合，赋能传统产业转型升级，催生新产业新业态新模式

“牛鼻子”技术：加强关键核心技术攻关，牵住自主创新这个“牛鼻子”。互联网、大数据、云计算、人工智能、区块链等技术加速创新，日益融入经济社会发展各领域全过程。

“大动脉”技术：加快新型基础设施建设，加强战略布局，加快建设高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施，打通经济社会发展的信息“大动脉”。要全面推进产业化、规模化应用，重点突破关键软件，推动软件产业做大做强，提升关键软件技术创新和供给能力。

“融合倍增”技术：要推动数字经济和实体经济融合发展，把握数字化、网络化、智能化方向，推动制造业、服务业、农业等产业数字化，利用互联网新技术对传统产业进行全方位、全链条的改造，提高全要素生产率，发挥数字技术对经济发展的放大、叠加、倍增作用。