3.2 高速移动互联的智能系统
当前，以5G为代表的高速移动互联技术加速成熟，与人工智能正在交汇、融合，形成重塑产业结构和生活方式的主要驱动力量。科技部副部长李萌表示，高速移动互联+人工智能，两者的深度融合将成为未来世界主流的社会图景，重塑产业结构和社会生活，全面展现在我们的经济、社会和生活之中(1)。
回顾移动通信技术发展，快速迭代的移动互联技术给人工智能发展带来深刻影响。从第一代移动通信技术到第五代移动通信技术，从模拟信号到数字信号，移动通信系统的每一次升级都在网络结构、传输能力、连接覆盖规模和内容载体等方面带来新的突破。
1G（第一代移动通信技术）是以模拟技术为基础的蜂窝无线电话系统，历史上首次实现了移动语音通信。2G使用数字信号技术取代模拟技术，短信和彩信开始流行。3G的高速IP数据网络实现了更快数据传输以及视频通话和移动互联网，但还需依靠基站控制连接无线资源管理器再连接核心网。4G基站直连核心网，整个网络更加扁平化，可实现以更低时延更快传输数据，随时随地自由享受高质量音频、视频及现场直播。在4G移动通信技术支撑下，智能手机、智能终端数量快速增长，同时移动支付、共享经济等移动互联网新应用层出不穷，人类步入了人与人连接的消费互联社会。2019年，移动互联网接入流量消费达1220亿GB，比上年增长71.6%。
移动互联技术快速迭代也开启高速移动通信赋能人工智能之路，成为人工智能发展的重要驱动因素。
5G具有大带宽、低时延、广覆盖的特点，能够实现更大连接、更强并发下的人与物、物与物的通信，将给人工智能的性能、形态带来深刻影响，提升现有智能产品的性能，创新更加丰富的智能产品，一些原来难以实现的人工智能技术将迎来新生，从而加快人工智能技术迭代速度。
5G对智能系统发展的影响主要表现在：（1）高通量的移动宽带。5G提供高达10GB的峰值数据下载速率，相比4G的100MB，5G的速度提升了100倍，能够有效解决现有移动通信网络拥堵和承载能力不足问题，对于当前高度依赖与云端大脑通信的人脸识别、无人机、虚拟现实等智能应用系统将带来显著的性能提升。（2）高并发量的机器通信。5G网络可以连接的设备数比4G增加1000倍，每平方公里可连接设备数量达100万台，支撑大规模物联网设备连接，有助于解决目前人工智能在智能城市、智能家居场景下通信能力不足的问题。（3）高可靠低时延通信。4G网络延迟大概为50毫秒，5G网络有望降低至1毫秒的端到端响应延迟，并且兼顾移动性和低时延，可在500公里／小时移动速率下保证通信质量，为自动驾驶、远程控制、工业自动化等高精度低延迟智能系统提供了可靠通信支撑。
比如人在驾驶汽车时，由于脑神经系统信息传递时滞，驾驶员对突发事件的反应是有延迟的。人体神经系统延迟平均150毫秒，最短的眼—脑神经回路需要30～50毫秒，但大脑决策后要通过手或脚采取响应措施，脑到手需要100毫秒，到脚是最长的，需要300毫秒。从驾驶员发现危险，到汽车开始减速，加上控制机构机械传动的响应时间，通常情况下所需总时间为0.5～0.6秒。所以我们驾驶汽车必须保持足够的刹车安全距离，比如在80公里／小时的时速下，安全距离需要在50米以上。
自动驾驶汽车在4G网络条件下需要20毫秒传输信息，而在5G网络下只需要1～4毫秒，大大提高自动驾驶汽车响应速度，结合高速雷达、车—车交互等技术，可在80公里／小时的速度下将跟车距离控制在米级，这样即便在车流量负载很高的情况下，也能够实现大通量高速通过，减少堵车，并为无人驾驶提供更高的安全性保障。
随着高速移动通信技术的进一步发展，未来卫星、高空通信气球等新型移动通信模式应用，基于毫米波、太赫兹传输、可见光等传输模式的6G高速移动互联技术有望出现，将实现智能体的高速、精准通信和交互，对人工智能计算架构形态格局产生深层次变革，持续推动万智互联图景实现。
比如远距离全覆盖宽泛网络。未来移动通信网络有望实现全球无缝地空全覆盖，包括地面无线网络、卫星链及高空通信气球等高空平台电信系统，以及水下海洋网络，宽泛的覆盖网络将更好支撑远距离控制的智能船只、无人机、自动驾驶车辆的实时通信与控制，保障各类智能设施在偏远地区服务、灾情检测及应急通信等场景的智能化应用。
再比如极速高通量低延时网络。美军捕食者无人机从地面操控者发出指令到收到响应之间有1.8秒的时滞。其中，指令通过空间卫星跨越半个地球传送时间大约需要0.5秒，剩余的时滞是视频压缩工具、路由器以及处理数据的其他设备造成的。基于太赫兹频率6G技术，其网络延迟也可能从毫秒级降到微秒级，有望为异地协同工作、实时远程触控机器人等分布式智能系统的落地提供有力支撑。
未来新通信模式将带来人工智能架构形态的深层次变革。数以千万的智能终端高速连通云端获得强大智能体验，云端大脑拓展丰富的神经末梢具备实时感知能力。高速移动通信能够提供匹敌光纤的带宽、低于工业总线的时延，以及无处不在的连接，将开启从万物互联到万智互联，从人机交互到人、机、物即时交互的智联网新时代。
随着5G等基础设施的普及和技术的进一步成熟，未来大量智能系统都将构建在高速移动通信网络基础之上。高速移动互联+人工智能深度融合将全面展现在经济、社会和每个人的生活之中，将移动生态系统拓展到工业制造、智能汽车、健康医疗、智慧教育、智慧城市等各垂直领域，深刻影响其智能化形态。
（1）多维实时感知的协同工作。高速移动通信技术的发展正在推动信息通信网络从基本的信息传输网络进一步演进为感知传输网络，由连接世界到感知世界。通过精密传感器感知实现视觉、听觉和触觉的数据整合，融合虚拟现实、增强现实技术，为人们提供一种全新的人机交互方式，使用户可以用更真实、更自然的方式与虚拟环境进行交互操作，高速移动互联网络功能也将由信息交互向场景融合拓展。未来工作环境中，异地协同工作、实时远程触控机器人、虚拟教育等分布式协同将成为普遍形态，时空距离大幅度压缩。
（2）全天时陪伴的智慧生活。家庭中各种电器开始连通移动网络，未来高速移动通信和人工智能技术的融合，将为用户提供更加智能化的生活体验。比如图3-1是微软设计的智能厨房示范，看起来也跟平常的厨房没有不一样。但是，当你想要做任意一道菜时，吧台就能显示这道菜的食谱以及烹饪的方法步骤，不管这道菜有多稀奇小众，也不管是哪国风味的，拥有强大云端大脑的虚拟大厨都会声图并茂地全程指导你完成烹饪。把一瓶红酒放在吧台上，就能清楚显示其产地、口味甚至特色酒文化。与互联网联通的冰箱会自动检测各种不同食品储量，能及时按你喜欢的口味选择价廉物美的商家下单。有些食物快到保质期了，冰箱也会提前提醒你。
图3-1 微软智能厨房
在家庭健康方面，无线血压设备、睡眠跟踪器、数字心情戒指等智能可穿戴设备，将持续监测并实时传输使用者的皮肤电反应和心率变化，感知人的心理压力和情绪状况，对身体实现实时观察和监测预警。可摄取的胶囊机器人、智能手表可以诊断和预测疾病发作，提前警示。大多数曾需要在医院才能完成的程序，可以在病人家里完成，大大缓解医疗资源短缺和就诊困难等情况。在未来“高速移动通信+人工智能”技术下，我们每个人的健康都将有医学知识水平很高的虚拟助手24小时悉心观察呵护。
（3）人—车—路高效互联的交通体系。高速移动通信和人工智能技术的融合也将深度变革城市交通体系。现在主流的自动驾驶技术路线完全依赖车辆自身的感知能力，视野盲区和其他车辆的不可预估性都意味着风险的存在。只有融合人、车、路多方信息和智能，让不同智能交通应用组件之间即时联动，才能更好突破性能提升瓶颈，提高交通系统的智能化程度及驾驶的安全性。低迟延大带宽车联网V2X技术大规模部署，将推动自动驾驶从单项感知产品向人与环境、机器高度融合的智能形态发展。通过构建高效、可靠的通信连接和实时数据传输，实现人—车—路即时通信、高速协同、高度一体化的交通模式和出行体验，见图3-2。
图3-2 人—车—路的协同互联
目前专用短程通信技术（DSRC）和融合LTE网络的车辆通信技术（LTE-V2X）是实现车路协同的两大主流技术路线。DSRC采用无线局域网通信模式，由IEEE国际电气电子工程师学会制定，适用于短距离通信，在欧美国家较早发展起来。比如，配备车载设备的汽车在中速（50～60公里／小时）情况下可与部署在路边的设备实现数据交换，目前已经成为高速公路不停车自动收费ETC技术的主要支撑技术。通过车—车通信方式DSRC技术也能够提高交通安全性，前车可以及时将障碍物或事故信息向周边车辆发送，或在路边紧急停车的车辆可以向靠近自己的车辆发送警告消息等。车—车通信在车队管理和安全借道超车等方面也有不错的应用潜力。
LTE-V2X采用蜂窝通信模式，由第三代合作伙伴计划（即3GPP）制定。相较于DSRC技术，基于4G的LTE-V2X技术可以扩大近一倍的有效通信距离，给司机或自动驾驶系统提供更长的反应时间。未来LTE-V2X将支持车辆之间的传感器数据共享、协作式驾驶、汽车编队行驶等对通信时延、带宽要求更高的场景，从而将车辆、司机、行人、交通基础设施、路边传感器、交通管理系统以及其他各类交通实体连接整合起来，为无人驾驶车辆的安全行驶提供强大信息支撑。
随着移动通信技术由4G向5G的跨越，5G-V2X车路协同技术研发正在进一步提速，相关车企和IT企业快速推进车载终端和边缘计算智能软硬件的标准化、产品化。国家发改委、工信部、公安部、交通部等11个部委联合出台《智能汽车创新发展战略》，到2025年，中国计划实现有条件自动驾驶智能汽车（L3级）规模化生产，高度自动驾驶汽车（L4级）特定环境下市场化应用。同时，车路协同（V2X）方面要实现LTE-V2X区域覆盖，5G-V2X在部分城市、高速公路逐步开展应用。
（4）端到端高速互联的智能体协同。随着卫星链及高空通讯气球等高空平台电信系统的发展，未来智能终端之间的通信有可能由“终端—基站—终端”的传输模式转变为“终端—终端”的直通模式，替代“基站”的存在。同时，智能计算前移也将推动无人机、自动驾驶等终端设备具备更强自主通信能力，通过广泛的覆盖范围、低延时、高通量和可靠的信息传输实现“终端—终端”的智能体协同，变革无人机、无人船等智能体之间的协同交互模式，提升协同效率，推动群体智能的加速发展。
（5）即时交互的人机环境融合。在新一代高速移动互联的通信支撑下，也将迎来新的人与环境交互模式。随着智能可穿戴、脑机交互技术的成熟，新型通信网络将支撑手势识别、眼球追踪、情绪识别，根据人类行为和情绪的变化对环境做出实时调整。比如，人们下班回到家中，房门自动开启，设备端根据不同主人生物身份，以及不同的情绪状态，启动适合的氛围灯光音乐等，汽车将会调整适应乘客习惯的驾驶模式。伴随高速移动互联技术的发展，通过即时感知交互为特征的人—机—环境深度融合，智能化生活将进一步体现出以人为本的发展趋势。