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從ChatGPT和《流浪地球2》看安防智能化的發(fā)展趨勢

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

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。

THE END
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