春節(jié)檔硬核科幻大片《流浪地球2》不僅在國(guó)內(nèi)大受歡迎，而且也火出海外。劇中的量子計(jì)算機(jī)基于數(shù)字生命和“人在回路”學(xué)習(xí)誕生意識(shí)，在與人類博弈過(guò)程中共同開(kāi)啟流浪地球計(jì)劃對(duì)抗太陽(yáng)危機(jī)。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(shí)世界中ChatGPT所帶來(lái)的類人智能會(huì)話，真實(shí)體驗(yàn)了AI技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)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(shí)驗(yàn)室 OpenAI 開(kāi)發(fā)的一款 語(yǔ)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(wèn)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(jī)對(duì)話時(shí)的準(zhǔn)確度和可控性。從目前ChatGPT所展示出來(lái)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(wèn)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(lái)全新的搜索體驗(yàn)。

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(dá) 1750億，預(yù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)量達(dá)45TB，模型訓(xùn)練需要基于至少 1 萬(wàn)塊高性能A100 GPU 來(lái)提供算力，而支撐ChatGPT每天的運(yùn)營(yíng)需要相當(dāng)于7-8個(gè)大型數(shù)據(jù)中心的算力。其優(yōu)秀的“智能”化體驗(yàn)，主要是采用RLHF （人類反饋強(qiáng)化學(xué)習(xí)）模型對(duì) AI 理解人類思維邏輯、常識(shí)、價(jià)值觀的優(yōu)化，并通過(guò)評(píng)級(jí)和反饋?zhàn)?AI 理解怎樣的回答在人類看來(lái)是“好的”。

圖2：ChatGPT的模型訓(xùn)練

GPT-3.5在錯(cuò)誤信念任務(wù)實(shí)驗(yàn)中測(cè)試結(jié)果與人類九歲孩子的成績(jī)接近，而之前的其他人工智能都不能通過(guò)以上的心智理論測(cè)試。此外ChatGPT參加的多個(gè)人類職業(yè)等級(jí)考試，普遍達(dá)到70~80分，參加智商測(cè)試的結(jié)果對(duì)應(yīng)人類考生的52%分位，這些成績(jī)已經(jīng)是相當(dāng)不錯(cuò)。而新版的GPT-4會(huì)根據(jù)背景更準(zhǔn)確地進(jìn)行“下一個(gè)”預(yù)測(cè)，因此將會(huì)更加接近人類的思維。

圖3：ChatGPT的預(yù)測(cè)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制

ChatGPT缺點(diǎn)也是比較明顯的，例如發(fā)揮不穩(wěn)定，邏輯錯(cuò)誤問(wèn)題比較明顯，有時(shí)會(huì)給出一些看似合理、但卻是錯(cuò)誤的答案。對(duì)話過(guò)程中容易因?yàn)橛脩舻恼`導(dǎo)而動(dòng)搖，抵抗不安全提示能力較差，會(huì)過(guò)分猜測(cè)用戶意圖而導(dǎo)致回復(fù)錯(cuò)誤等。因也有人工智能專家認(rèn)為，ChatGPT和前幾年的人工智能會(huì)話并沒(méi)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(lái)更好的測(cè)試效果，但是不可能像人一樣獲得自主意識(shí)。

MOSS帶來(lái)的挑戰(zhàn)

AI智能產(chǎn)生“自主意識(shí)”是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?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(jì)算機(jī)迭代出有自主意識(shí)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(gè)目標(biāo)設(shè)定過(guò)于寬泛，在數(shù)字生命迭代成長(zhǎng)過(guò)程中，MOSS基于完善自身以及不擇手段達(dá)成預(yù)設(shè)目標(biāo)，采用“無(wú)情感”的純理性方式推動(dòng)，導(dǎo)致多次的人類危機(jī)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(dòng)地球行星發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵事件中進(jìn)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(dòng)機(jī)點(diǎn)火啟動(dòng)，躲過(guò)月球危機(jī)，正式開(kāi)啟“流浪地球”計(jì)劃。也成就了周喆直所堅(jiān)持的信念：“我們的人一定可以完成任務(wù)，無(wú)論虛實(shí)，不計(jì)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(lái)源，成為影片中烘托氣氛并推動(dòng)劇情進(jìn)展的一條重要線索。在我們的現(xiàn)實(shí)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(jì)數(shù)據(jù)顯示，2022 年中國(guó)消費(fèi)級(jí)監(jiān)控?cái)z像頭市場(chǎng)出貨量達(dá)到 4820 萬(wàn)臺(tái)，監(jiān)控級(jí)攝像頭的線上市場(chǎng)銷量達(dá)到 1870 萬(wàn)臺(tái)。2022 年線上在售攝像頭品牌數(shù)多達(dá) 672 個(gè)，品牌眾多且沒(méi)有一家品牌的市場(chǎng)份額超過(guò) 20%，TOP4 品牌的合計(jì)份額（CR4）也僅為 40.4%。因此我們可以看到，監(jiān)控?cái)z像頭整體市場(chǎng)體量龐大、品牌眾多且市場(chǎng)相對(duì)分散。

視頻安防監(jiān)控始于上世紀(jì)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(jìn)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(shí)代，并且用途日趨廣泛。視頻監(jiān)控會(huì)涉及到很多方面的技術(shù)應(yīng)用，概括起來(lái)可以歸納為5個(gè)基本方面，即“采 - 傳 - 存 - 顯 - 控”，下面我們從這五個(gè)方面入手分析，一起來(lái)看看它們的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

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(jí)的30萬(wàn)像素，到720p（100萬(wàn)像素）正式邁入“高清”級(jí)，再到“全高清”級(jí)的1080p（200萬(wàn)像素），目前高端攝像頭的像素已經(jīng)達(dá)到“4K超高清”（3840*2160，830萬(wàn)像素），已經(jīng)有不少的產(chǎn)品在市場(chǎng)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(dá)到2000多萬(wàn)像素，8K級(jí)分辨率（7680*4320，3318萬(wàn)像素）將會(huì)是未來(lái)超高清攝像頭的發(fā)展方向。實(shí)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(huà)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(jì)。如果攝像頭前端圖像采集的質(zhì)量不佳，后端就很難實(shí)現(xiàn)好的顯示效果，影響視頻數(shù)據(jù)采集。目前，市場(chǎng)主流的攝像頭像素是200 萬(wàn)和 300 萬(wàn)像素，合計(jì)的出貨份額達(dá)到 75%。隨著消費(fèi)者對(duì)畫(huà)面品質(zhì)提出更高要求，2023年400 萬(wàn)像素?cái)z像頭的需求和市場(chǎng)份額將會(huì)大幅增長(zhǎng)。

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(qiáng)級(jí)別的紅外夜視功能，實(shí)現(xiàn)暗光環(huán)境下的微光全彩畫(huà)面也是當(dāng)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(qiáng)電路對(duì)星光級(jí)照明條件下的暗光環(huán)境目標(biāo)進(jìn)行亮度增強(qiáng)，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(dāng)攝像頭捕捉到圖像后，需要將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)再通過(guò)有線或無(wú)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(wú)線傳輸包括WLAN、2.4G或蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等。

圖7：不同分辨率視頻編碼格式碼流對(duì)比

1080p 60fps的無(wú)壓縮視頻信號(hào)碼率高達(dá)4.455Gbps，為了提升圖像信號(hào)的傳輸效率，在傳輸前需要對(duì)圖像進(jìn)行編碼壓縮。目前常見(jiàn)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(jìn)的H.265編碼格式可以將碼流進(jìn)一步降低到2-4Mbps。但是如果是用于8K超高清視頻場(chǎng)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(shí)間。

存：更高效便捷的存儲(chǔ)

消費(fèi)級(jí)攝像頭的存儲(chǔ)通常分為本地存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程存儲(chǔ)，本地存儲(chǔ)采用內(nèi)置存儲(chǔ)芯片或存儲(chǔ)卡的方式，而遠(yuǎn)程存儲(chǔ)一般采用云存儲(chǔ)、分布式存儲(chǔ)和集中存儲(chǔ)方式。云存儲(chǔ)通常是購(gòu)買云存儲(chǔ)空間，集中存儲(chǔ)常用的設(shè)備有：NVR網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)和IP SAN，NVR通?？梢灾С值?-64路攝像頭，但是如果是數(shù)百路的大型監(jiān)控項(xiàng)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(chǔ)。IP SAN基于IP以太網(wǎng)絡(luò)的SAN存儲(chǔ)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(jìn)行存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)吞吐量大但價(jià)格較為昂貴。

圖8：NVR網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)存儲(chǔ)

安防行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，由于需要24小時(shí)持續(xù)記錄，因此存儲(chǔ)空間要求通常較大，因此對(duì)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(chǔ)30天的1080p視頻錄像大約需要69TB的存儲(chǔ)空間。

顯：多通路顯示到數(shù)據(jù)看板

安防顯示需要實(shí)現(xiàn)多路實(shí)時(shí)顯示，通常由高清解碼器或者高清視頻矩陣來(lái)完成，兩者配合可以實(shí)現(xiàn)畫(huà)面切換，高清上墻，輪詢切換等控制功能。系統(tǒng)的人機(jī)交互會(huì)涉及多樣化的顯示需求，核心需求側(cè)重點(diǎn)還是在于更高的清晰度能展現(xiàn)更多的圖像細(xì)節(jié)，大尺寸屏則能夠支持更多通路畫(huà)面同時(shí)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(lái)的視覺(jué)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(jìn)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(chǎng)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(jiǎn)單的“看畫(huà)面”變成“數(shù)據(jù)面板”，并且可以通過(guò)移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)監(jiān)控點(diǎn)上墻、大屏場(chǎng)景切換、用戶切換、信號(hào)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(dāng)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(shí)現(xiàn)平臺(tái)的統(tǒng)一有效管理是重要的問(wèn)題。而且在多級(jí)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，還經(jīng)常涉及到多級(jí)聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的問(wèn)題，對(duì)接起來(lái)非常困難，這些都是平臺(tái)控制面臨的非?，F(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。

一些攝像頭還會(huì)涉及云臺(tái)驅(qū)動(dòng)、光學(xué)變焦等遠(yuǎn)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(cè)、寵物識(shí)別、移動(dòng)追蹤、人臉識(shí)別、嬰兒啼哭聲音偵測(cè)等在內(nèi)的動(dòng)態(tài)報(bào)警也是目前市場(chǎng)熱門應(yīng)用。這也對(duì)攝像頭的控制提出了更高的要求。

智：智能化帶來(lái)的價(jià)值

當(dāng)我們通過(guò)“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(jià)值就成了安防行業(yè)需要面對(duì)的問(wèn)題。監(jiān)控視頻智能分析技術(shù)是一項(xiàng)比較成熟應(yīng)用的技術(shù)，最先由美國(guó)國(guó)防部提出并開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)，它改變了傳統(tǒng)監(jiān)控的被動(dòng)防御地位，通過(guò)對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提取出有用的信息以報(bào)警的形式反映給用戶?，F(xiàn)實(shí)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(qiáng)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(guò)去面臨很多未解決的痛點(diǎn)和難點(diǎn)，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(dú)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(dòng)化、結(jié)構(gòu)化、共享性、預(yù)測(cè)性等特點(diǎn)，使得它能夠很好地解決這些痛點(diǎn)問(wèn)題。采用視頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化和AI技術(shù)，可以在秒級(jí)時(shí)間完成原本需要上千小時(shí)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(chǔ)空間，AI的引入還能深化視頻數(shù)據(jù)價(jià)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(guò)多維感知、數(shù)據(jù)智能分析、智能聯(lián)動(dòng)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(chǎng)景很多，例如通過(guò)人臉識(shí)別，大數(shù)據(jù)分析，人工智能，可以幫助安防系統(tǒng)識(shí)別在逃嫌疑人，打擊犯罪分子。在舉行大型活動(dòng)的時(shí)候，可以通過(guò)熱成像分析人群密集程度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行報(bào)警，從而可以采用相對(duì)的措施疏導(dǎo)人群。在交通安全管理防控上，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)、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(chǎng)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+?；袠I(yè)、智慧物流、電梯內(nèi)電瓶車智能檢測(cè)等。

安防智能化的未來(lái)

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(chǎng)份額超過(guò)50%，是安防行業(yè)最重要的細(xì)分市場(chǎng)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(chǎng)需求量很大，隨著技術(shù)進(jìn)步，安防攝像頭從標(biāo)清向高清發(fā)展，又從高清再向智能化升級(jí)，這也是行業(yè)技術(shù)發(fā)展的必由之路。最近一次2022年長(zhǎng)沙“雪亮工程”項(xiàng)目招標(biāo)中，前端采集攝像機(jī)設(shè)備的AI智能化滲透率達(dá)到98%，可以支持機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、人臉、人體檢測(cè)和抓拍，并可以支持其他智能化檢測(cè)，智能化產(chǎn)品和系統(tǒng)已經(jīng)成為專業(yè)安防市場(chǎng)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(huì)公共安全需求應(yīng)運(yùn)而生，已經(jīng)成為社會(huì)公共安全體系和智慧城市的重要組成部分。根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu) IHS Markit 的統(tǒng)計(jì)以及《華爾街日?qǐng)?bào)》報(bào)道的數(shù)據(jù)，2021年全球部署10億個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭。中國(guó)部署的數(shù)量預(yù)計(jì)超過(guò)5.6億個(gè)，美國(guó)部署的數(shù)量也達(dá)到8,500萬(wàn)個(gè)，如果將人口數(shù)量的因素考慮在內(nèi)，中美兩國(guó)的人均攝像頭擁有量基本持平。

目前我國(guó)已有銀行營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)超過(guò)22.8萬(wàn)個(gè)，大型工業(yè)園區(qū)2.2萬(wàn)個(gè)，近3000所高校和22萬(wàn)所中小學(xué)，26萬(wàn)所幼兒園，40多萬(wàn)個(gè)住宅小區(qū)，公路里程超過(guò)528萬(wàn)公里，實(shí)體店鋪超過(guò)610萬(wàn)家以及4300萬(wàn)家各類企業(yè)。這些經(jīng)濟(jì)實(shí)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(chǎng)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(jiàn)到智能安防未來(lái)的市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊。