春節(jié)檔硬核科幻大片《流浪地球2》不僅在國內(nèi)大受歡迎，而且也火出海外。劇中的量子計算機基于數(shù)字生命和“人在回路”學(xué)習(xí)誕生意識，在與人類博弈過程中共同開啟流浪地球計劃對抗太陽危機。被流浪地球電影中的“數(shù)字生命”概念科普后的人們，在返回工作崗位后驚奇地發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)實世界中ChatGPT所帶來的類人智能會話，真實體驗了AI技術(shù)進步帶來的驚艷。

圖1：流浪地球和ChatGPT同期的百度指數(shù)

ChatGPT是怎么煉成的？

ChatGPT是由微軟投資的 AI 實驗室 OpenAI 開發(fā)的一款 語言模型，屬于 AIGC （AI生成內(nèi)容）類應(yīng)用，它能夠回答連續(xù)性的問題、質(zhì)疑不正確的假設(shè)，甚至拒絕用戶不合理的要求，大幅提高了AI在人機對話時的準確度和可控性。從目前ChatGPT所展示出來的內(nèi)容輸出質(zhì)量和內(nèi)容覆蓋面，已經(jīng)可以取代“搜索引擎”與“問答社區(qū)”的功能，它將有望挑戰(zhàn)谷歌在傳統(tǒng)搜索引擎上的霸主地位，帶來全新的搜索體驗。

根據(jù)披露的信息看，ChatGPT目前所用的GPT-3.5版本的參數(shù)量多達 1750億，預(yù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)量達45TB，模型訓(xùn)練需要基于至少 1 萬塊高性能A100 GPU 來提供算力，而支撐ChatGPT每天的運營需要相當于7-8個大型數(shù)據(jù)中心的算力。其優(yōu)秀的“智能”化體驗，主要是采用RLHF （人類反饋強化學(xué)習(xí)）模型對 AI 理解人類思維邏輯、常識、價值觀的優(yōu)化，并通過評級和反饋讓 AI 理解怎樣的回答在人類看來是“好的”。

圖2：ChatGPT的模型訓(xùn)練

GPT-3.5在錯誤信念任務(wù)實驗中測試結(jié)果與人類九歲孩子的成績接近，而之前的其他人工智能都不能通過以上的心智理論測試。此外ChatGPT參加的多個人類職業(yè)等級考試，普遍達到70~80分，參加智商測試的結(jié)果對應(yīng)人類考生的52%分位，這些成績已經(jīng)是相當不錯。而新版的GPT-4會根據(jù)背景更準確地進行“下一個”預(yù)測，因此將會更加接近人類的思維。

圖3：ChatGPT的預(yù)測獎勵機制

ChatGPT缺點也是比較明顯的，例如發(fā)揮不穩(wěn)定，邏輯錯誤問題比較明顯，有時會給出一些看似合理、但卻是錯誤的答案。對話過程中容易因為用戶的誤導(dǎo)而動搖，抵抗不安全提示能力較差，會過分猜測用戶意圖而導(dǎo)致回復(fù)錯誤等。因也有人工智能專家認為，ChatGPT和前幾年的人工智能會話并沒有本質(zhì)上的突破，雖然數(shù)學(xué)模型優(yōu)化可以獲得看起來更好的測試效果，但是不可能像人一樣獲得自主意識。

MOSS帶來的挑戰(zhàn)

AI智能產(chǎn)生“自主意識”是一個嚴謹?shù)目茖W(xué)和哲學(xué)話題，在《流浪地球2》所描述的故事中，高性能量子計算機迭代出有自主意識的數(shù)字生命MOSS，雖然它被創(chuàng)始人馬兆在底層代碼中預(yù)設(shè)了“保存人類文明”的終極規(guī)則。但是由于這個目標設(shè)定過于寬泛，在數(shù)字生命迭代成長過程中，MOSS基于完善自身以及不擇手段達成預(yù)設(shè)目標，采用“無情感”的純理性方式推動，導(dǎo)致多次的人類危機和圖丫丫、馬兆和圖恒宇的死亡。

圖4：周喆直和MOSS的博弈劇照

影片中MOSS與“執(zhí)劍人”周喆直在啟動地球行星發(fā)動機關(guān)鍵事件中進行生死博弈，最終它不得不遵從“保存人類文明”的底層設(shè)定，最后關(guān)頭放棄阻礙全球網(wǎng)絡(luò)的連通，讓地球行星發(fā)動機點火啟動，躲過月球危機，正式開啟“流浪地球”計劃。也成就了周喆直所堅持的信念：“我們的人一定可以完成任務(wù)，無論虛實，不計存亡。”

圖5：流浪地球中的各類攝像頭

值得注意的是，在影片中多次穿插展現(xiàn)了各式各樣的攝像頭，是MOSS獲取信息的重要來源，成為影片中烘托氣氛并推動劇情進展的一條重要線索。在我們的現(xiàn)實生活中，各類的攝像頭已經(jīng)成為我們非常重要的工具和幫手。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2022 年中國消費級監(jiān)控攝像頭市場出貨量達到 4820 萬臺，監(jiān)控級攝像頭的線上市場銷量達到 1870 萬臺。2022 年線上在售攝像頭品牌數(shù)多達 672 個，品牌眾多且沒有一家品牌的市場份額超過 20%，TOP4 品牌的合計份額（CR4）也僅為 40.4%。因此我們可以看到，監(jiān)控攝像頭整體市場體量龐大、品牌眾多且市場相對分散。

視頻安防監(jiān)控始于上世紀八十年代以模擬電視為主的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，到九十年代以電腦插卡式視頻監(jiān)控為主，隨后才進入以嵌入式為依托，以網(wǎng)絡(luò)、通信為基礎(chǔ)的數(shù)字監(jiān)控時代，并且用途日趨廣泛。視頻監(jiān)控會涉及到很多方面的技術(shù)應(yīng)用，概括起來可以歸納為5個基本方面，即“采 - 傳 - 存 - 顯 - 控”，下面我們從這五個方面入手分析，一起來看看它們的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。

采：“看得到”到“看得清”

清晰度是攝像頭產(chǎn)品最重要的產(chǎn)品特性，從早期VGA級的30萬像素，到720p（100萬像素）正式邁入“高清”級，再到“全高清”級的1080p（200萬像素），目前高端攝像頭的像素已經(jīng)達到“4K超高清”（3840*2160，830萬像素），已經(jīng)有不少的產(chǎn)品在市場中銷售，一些行業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品的最高像素產(chǎn)品已經(jīng)達到2000多萬像素，8K級分辨率（7680*4320，3318萬像素）將會是未來超高清攝像頭的發(fā)展方向。實現(xiàn)了從“看得到”到“看得清”的跨越。

要想獲得高質(zhì)量的視頻畫面，需要選用高像素和高性能的攝像頭傳感器，并搭配優(yōu)秀的光學(xué)鏡頭設(shè)計。如果攝像頭前端圖像采集的質(zhì)量不佳，后端就很難實現(xiàn)好的顯示效果，影響視頻數(shù)據(jù)采集。目前，市場主流的攝像頭像素是200 萬和 300 萬像素，合計的出貨份額達到 75%。隨著消費者對畫面品質(zhì)提出更高要求，2023年400 萬像素攝像頭的需求和市場份額將會大幅增長。

圖6：攝像頭成像原理

除了提升圖像分辨率外，攝像頭的廣角大視野和360°全景監(jiān)控，支持增強級別的紅外夜視功能，實現(xiàn)暗光環(huán)境下的微光全彩畫面也是當前的熱門技術(shù)。微光全彩把微光成像和紅外成像完美結(jié)合，利用圖像增強電路對星光級照明條件下的暗光環(huán)境目標進行亮度增強，讓感光原件能夠呈現(xiàn)出清晰的彩色圖像。

傳：多樣化的傳輸方式

當攝像頭捕捉到圖像后，需要將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號再通過有線或無線的方式傳輸，有線傳輸包括使用網(wǎng)線、光纖、同軸線、USB線、雙絞線等方式，無線傳輸包括WLAN、2.4G或蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)等。

圖7：不同分辨率視頻編碼格式碼流對比

1080p 60fps的無壓縮視頻信號碼率高達4.455Gbps，為了提升圖像信號的傳輸效率，在傳輸前需要對圖像進行編碼壓縮。目前常見的高清視頻編碼格式有H.264、H.265、M-JPEG等。采用優(yōu)化后的H.264可以將1080p視頻的碼流壓縮到4-6Mbps水平，而更先進的H.265編碼格式可以將碼流進一步降低到2-4Mbps。但是如果是用于8K超高清視頻場景，由于它的分辨率是1080p的16倍，采用H.265也至少需要32Mbps的碼流，因此最新的H.266編碼應(yīng)需求而生，相比目前的H.265編碼技術(shù)，它可以將8K視頻的碼流減小一半控制在16Mbps，這樣就可以適合目前大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境，但是H.266的普及還需要數(shù)年時間。

存：更高效便捷的存儲

消費級攝像頭的存儲通常分為本地存儲和遠程存儲，本地存儲采用內(nèi)置存儲芯片或存儲卡的方式，而遠程存儲一般采用云存儲、分布式存儲和集中存儲方式。云存儲通常是購買云存儲空間，集中存儲常用的設(shè)備有：NVR網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機和IP SAN，NVR通常可以支持到4-64路攝像頭，但是如果是數(shù)百路的大型監(jiān)控項目，由于數(shù)據(jù)吞吐量太大，就需要用到IPSAN這種大型監(jiān)控存儲。IP SAN基于IP以太網(wǎng)絡(luò)的SAN存儲架構(gòu)，使用iSCSI協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，直接在IP網(wǎng)絡(luò)上采用的磁盤陣列進行存儲，數(shù)據(jù)吞吐量大但價格較為昂貴。

圖8：NVR網(wǎng)絡(luò)錄像機存儲

安防行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，由于需要24小時持續(xù)記錄，因此存儲空間要求通常較大，因此對視頻編解碼技術(shù)也提出了較高要求，既要保證小碼率，還要保證圖像清晰。目前50路攝像頭存儲30天的1080p視頻錄像大約需要69TB的存儲空間。

顯：多通路顯示到數(shù)據(jù)看板

安防顯示需要實現(xiàn)多路實時顯示，通常由高清解碼器或者高清視頻矩陣來完成，兩者配合可以實現(xiàn)畫面切換，高清上墻，輪詢切換等控制功能。系統(tǒng)的人機交互會涉及多樣化的顯示需求，核心需求側(cè)重點還是在于更高的清晰度能展現(xiàn)更多的圖像細節(jié)，大尺寸屏則能夠支持更多通路畫面同時顯示。

圖9：LED顯示分類應(yīng)用

在經(jīng)歷了CRT到液晶顯示所帶來的視覺沖擊，再到DLP、LCD、LED拼接屏技術(shù)的發(fā)展。隨著行業(yè)技術(shù)進步，小間距LED拼接屏產(chǎn)品成本不斷下降，綜合顯示效果上也能滿足安防市場需求。而且隨著智能技術(shù)的發(fā)展，智慧應(yīng)用的增加，安防系統(tǒng)正在從簡單的“看畫面”變成“數(shù)據(jù)面板”，并且可以通過移動終端實現(xiàn)監(jiān)控點上墻、大屏場景切換、用戶切換、信號源預(yù)覽及回顯等功能。

控：多樣化的控制需求

一些大規(guī)模高清監(jiān)控系統(tǒng)，當視頻設(shè)備數(shù)量多，設(shè)備的品牌雜，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境亂，如何實現(xiàn)平臺的統(tǒng)一有效管理是重要的問題。而且在多級聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，還經(jīng)常涉及到多級聯(lián)網(wǎng)帶來的問題，對接起來非常困難，這些都是平臺控制面臨的非?，F(xiàn)實的問題。

一些攝像頭還會涉及云臺驅(qū)動、光學(xué)變焦等遠程控制。在家用攝像頭領(lǐng)域，隨著智能AI的應(yīng)用，包括人形偵測、寵物識別、移動追蹤、人臉識別、嬰兒啼哭聲音偵測等在內(nèi)的動態(tài)報警也是目前市場熱門應(yīng)用。這也對攝像頭的控制提出了更高的要求。

智：智能化帶來的價值

當我們通過“采-傳-存-顯-控”獲得所需的高清視頻數(shù)據(jù)之后，如何更好地發(fā)揮數(shù)據(jù)價值就成了安防行業(yè)需要面對的問題。監(jiān)控視頻智能分析技術(shù)是一項比較成熟應(yīng)用的技術(shù)，最先由美國國防部提出并開發(fā)實現(xiàn)，它改變了傳統(tǒng)監(jiān)控的被動防御地位，通過對視頻數(shù)據(jù)進行分析，提取出有用的信息以報警的形式反映給用戶?，F(xiàn)實中，清晰成像的攝像頭為安防智能化提供了素材，端和云的芯片內(nèi)置了強大的算力，多樣化的AI 算法讓海量數(shù)據(jù)的深度解析成為可能，視頻監(jiān)控已經(jīng)成為安防領(lǐng)域內(nèi)智能分析技術(shù)應(yīng)用的最好載體。

圖10：攝像頭的發(fā)展迭代歷程

傳統(tǒng)安防在過去面臨很多未解決的痛點和難點，包括大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)難以處理和利用，安防系統(tǒng)彼此獨立導(dǎo)致信息利用困難，靠人工檢索海量視頻，工作效率低且成本高。而AI 技術(shù)的自動化、結(jié)構(gòu)化、共享性、預(yù)測性等特點，使得它能夠很好地解決這些痛點問題。采用視頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化和AI技術(shù)，可以在秒級時間完成原本需要上千小時的人工查找工作，而結(jié)構(gòu)化的視頻數(shù)據(jù)還可以節(jié)省90%的存儲空間，AI的引入還能深化視頻數(shù)據(jù)價值利用，包括各類基于數(shù)據(jù)的應(yīng)用創(chuàng)新。

智能安防通過多維感知、數(shù)據(jù)智能分析、智能聯(lián)動管理等方式，可以大幅提升安防系統(tǒng)的工作效率和響應(yīng)速度。智能安防的應(yīng)用場景很多，例如通過人臉識別，大數(shù)據(jù)分析，人工智能，可以幫助安防系統(tǒng)識別在逃嫌疑人，打擊犯罪分子。在舉行大型活動的時候，可以通過熱成像分析人群密集程度，及時發(fā)現(xiàn)潛在的風險進行報警，從而可以采用相對的措施疏導(dǎo)人群。在交通安全管理防控上，通過機器視覺、人工智能大數(shù)據(jù)分析等安防的技術(shù)，可以大大提升捕捉交通違法行為概率。目前已經(jīng)落地的智能安防技術(shù)應(yīng)用場景主要有：智慧園區(qū)、智能樓宇、智慧交通、智慧煤礦、智慧幼兒園、智慧工地、AI+危化行業(yè)、智慧物流、電梯內(nèi)電瓶車智能檢測等。

安防智能化的未來

中安網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，視頻監(jiān)控系統(tǒng)占了安防整體市場份額超過50%，是安防行業(yè)最重要的細分市場領(lǐng)域。安防攝像頭的更換周期通常為 3-5 年，因此每年的市場需求量很大，隨著技術(shù)進步，安防攝像頭從標清向高清發(fā)展，又從高清再向智能化升級，這也是行業(yè)技術(shù)發(fā)展的必由之路。最近一次2022年長沙“雪亮工程”項目招標中，前端采集攝像機設(shè)備的AI智能化滲透率達到98%，可以支持機動車、非機動車、人臉、人體檢測和抓拍，并可以支持其他智能化檢測，智能化產(chǎn)品和系統(tǒng)已經(jīng)成為專業(yè)安防市場的主流需求。

圖11：智慧安防是智慧城市的重要組成部分

在馬斯洛的人類需求理論中，將“安全”列為僅次于生理需求的基礎(chǔ)層。因此安防行業(yè)隨著現(xiàn)代社會公共安全需求應(yīng)運而生，已經(jīng)成為社會公共安全體系和智慧城市的重要組成部分。根據(jù)市場研究機構(gòu) IHS Markit 的統(tǒng)計以及《華爾街日報》報道的數(shù)據(jù)，2021年全球部署10億個監(jiān)控攝像頭。中國部署的數(shù)量預(yù)計超過5.6億個，美國部署的數(shù)量也達到8,500萬個，如果將人口數(shù)量的因素考慮在內(nèi)，中美兩國的人均攝像頭擁有量基本持平。

目前我國已有銀行營業(yè)網(wǎng)點超過22.8萬個，大型工業(yè)園區(qū)2.2萬個，近3000所高校和22萬所中小學(xué)，26萬所幼兒園，40多萬個住宅小區(qū)，公路里程超過528萬公里，實體店鋪超過610萬家以及4300萬家各類企業(yè)。這些經(jīng)濟實體數(shù)量多規(guī)模大，涉及的領(lǐng)域和產(chǎn)品體系全面，應(yīng)用場景多樣化。它們都是智能安防監(jiān)控系統(tǒng)的潛在用戶，因此可以預(yù)見到智能安防未來的市場發(fā)展前景廣闊。