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近年来大数据、云计算等信息技术飞速发展,人工智能在一些特殊领域(如图像识别、语音识别、自然语言等)不断取得突破性进展。人工智能作为新的技术驱动力正引发第四次工业革命,为医疗、教育、能源、环境等关键领域带来新的发展机遇。人工智能专家预测,人工智能在通用技术领域可能尚不能替代人类,但在一些特殊领域,人工智能将会淘汰现有的劳动力。在国外,许多国家纷纷把人工智能作为国家发展的重要竞争战略,我国学者也密切关注着人工智能的最新理论进展和实践应用,国务院于2017年7月颁布《新一代人工智能发展规划》,明确人工智能发展的重点策略。“人工智能变革教育”的潮流,引发了教育研究领域的“人工智能热”。当前全球范围内,人工智能在教育领域的大量研究和应用催发形成了教育人工智能概念。目前梳理学术上关于研究人工智能与教育的文献主要集中于:
(一)教育理念的革新。“人机一体”将成为未来新的教育方式[1],由新技术和新手段的出现所应运而生的智慧教育[2],将对原有教育进行改进和完善。智能技术在改变教育的手段和环境的同时,还有利于构建出系统解决教育问题的教育新体系,从而真正触及教育的根本[3]。
(二)关注技术的革新。机器深度学习、智能学习的算法、视觉识别以及智能语言识别这些基础技术的突破,为人工智能的教育应用奠定了坚实的基础[4]。
(三)探究教育的应用。人工智能在学校教育中的学业测评、交叉学科、角色变化等应用领域具有巨大潜力,教师角色内涵也将在与人工智能的协同共存中发生改变。AI监课系统能够数据化、可视化评估教师的授课情况,将人工智能技术的运用渗透到整个教学过程中,教师可以根据评分实时调整授课内容,以促进个性化学习,从而提升教学效果。教育深受技术发展的影响,新技术融入教育并促进教育方式的转变已成为必然趋势。一方面技术为教育提供了新的、更加广阔的可能性;另一方面技术具有变革人类的教育方式与学习方式的能力。然而,技术是一把“双刃剑”,如何获取或实现以人工智能为代表的新兴信息技术所拥有的特征、优势与功能,使其在教育中最大限度地发挥其应有的价值呢?人工智能技术如何继续被安全使用到教育领域?如何通过教育变革来促进新兴信息技术在教育教学中的广泛与深入应用,实现教育深层次革命等问题,是目前需要关注和探讨的主要问题。
1人工智能时代下教育变革的背景
1.1人工智能的内涵及具备的强大能力
人工智能最早由美国达特茅斯学院于1956年提出,其研究主要包括机器人、图像识别、自然语言处理、语音识别等,实质是一种自动感知、学习思考并做出判断的程序。人工智能具有自主学习、推断与革新的能力,推动了图像识别、自然语言处理等方面的技术突破。人工智能同时具有理性判断力、超强的工作力,只要电力供应不断,几乎可以无限制地工作下去,而且适应不需要情感投入的工作。它的超强能力,源于三个重要的技术:深度学习、大数据和强算力。
1.2人工智能时代的机遇和挑战
人工智能在精力、记忆力、计算力、感知力以及进化力等方面与人类相比,具有突出优势。在医药领域,人工智能的出现使普通民众可以享受更为高效、稀缺的医疗资源,解决医疗诊断领域诊断质量不均衡、医生资源不足等问题。在教育领域,人工智能促进教学质量进一步提升、教师角色多样化、学生学习能力的提升;为教育研究提供新技术和数据支撑;极大拓展了教育研究新视域;使教育在立德树人方面、教育方法创新方面、教育手段和环境方面以及教育服务供给方式方面均发生改变。然而,看到人工智能以其强大的处理能力带来机遇的同时,也需要正视人工智能带来的新挑战。在人工智能浪潮冲击下,如何借助人工智能发展的机遇推进教育的变革与创新?人工智能技术如何继续被安全使用?首先,人工智能专家大都认为,人工智能将会淘汰大量现有的依靠非脑力劳动为生的劳动力,需要培养人工智能时代的新型劳动力。而且,人工智能技术本身的不太成熟使很多人工智能技术只是应用在儿童教育领域,再者,人工智能潜在的道德伦理问题缺乏法律制度规范。除此之外,人工智能时代将对社会结构以及人的地位构成挑战。综上所述,人工智能时代所带来的机遇是大于挑战的。教育需适应人工智能技术所带来的突破和飞跃,不断调整和更新教育的方向和目标,实现育人成人的发展目标。
2人工智能与教育变革
2.1人工智能与教育目的的变革
人工智能带来的巨变不仅影响人类未来如何发展,而且极大释放了人类的生产力,这些在一定程度上使得人类需要重新思考教育是何目的。人工智能影响教育目的的变革主要表现在:第一,人工智能可能会使人类陷入精神危机。这源于两方面的结果:一方面,人工智能将取代大部分人的工作岗位,工作的丧失将会导致人的价值和尊严丧失。另一方面,人工智能技术的发展将可能导致所有基于自由主义的想法破产,转而人类所拥有的价值和尊严可能转化为一种“算法”,人工智能带来的职业替代风险在教育领域同样存在,主要是对教师角色的挑战。第二,人工智能有利于培养人的学习能力。从某种角度上讲,人工智能剥夺人的就业机会,但同时,人工智能助教机器人将协助教师实现个性化指导,从而有利于将学习的过程视为寻求自我价值和意义的过程。除此之外,人工智能有利于使教育注重培养人的精神能力,这种精神能力大致包括实践动手能力、价值追求能力以及创造能力,从而有利于学生知识以便于更好地完善自我、丰富自我,使教育跳脱“知识为本”的陷阱,发挥“立德树人”的正向作用。
2.2人工智能与学习方式的变革
第一,深度学习。深度学习也称为深度结构学习或者深度机器学习,是一类算法的集合。深度学习概念的提出,一方面尊重了教学规律,另一方面也是应对人工智能时代下的挑战。深度学习在机器学习、专家系统、信息处理等领域取得了显著成就,提倡学教并重、认知重构、反思教学过程,进而达到解决问题的目的。第二,个性化学习。个性化学习区别以往传统班级课堂授课,尊重学生的个性发展,因材施教。人工智能技术与大数据的应用有利于学生享受个性化的学习服务,可提供个性化的学习内容,可视化分析学生的学习数据,快速提高学生的学习效率。第三,自适应学习。自适应学习是指人工智能基于对个体学习进行快速反馈的基础上,根据学习者特征,为其推荐个性化的学习资源和学习路径,从而最大程度上适应学生的学习状态,是实现个性化学习的重要手段。人工智能技术有利于快捷、科学地判断学生的学习状态,进行学习反馈;持续收集学生的学习数据,其中包括学习目标、学习内容;高效地为学生提供海量的学习资源。
2.3人工智能与学习环境的变革
首先,有利于搭建灵活创新的学校环境。不仅可以使空间规划更具弹性,而且可以调节性增强物理环境。其次,人工智能时代的教育区别于以往传统教育强调的统一秩序,更注重个体的用户体验。创客空间、创新实验室等学习环境的不断增加以及人工智能技术的不断发展,个性化的空间环境与学习支持将改变目前学习的学习空间环境。除此之外,随着对话交互技术的逐渐成熟与不断普及,有利于实现虚实结合的立体化实时交互。VR、AR等技术的同步协作也有利于搭建新的学习环境,满足学习者的一系列要求。脑机互动技术的突破有利于实现将人工智能植入人脑,从而改变人类自然语言的交流方式。最后,人工智能通过即时、准确、高效的大数据分析有利于进行精准且个性的学习评价与反馈。人工智能将综合收集所有同学的学习记录,互相比对、优化,从而进行综合提升。更为重要的是,人工智能的人脸识别以及语音识别技术可以运用到教师的教学过程中,进行学生的学习情绪感知,学习状况的了解,从而促进学生学习的科学化;智慧校园、智慧图书馆等的出现,为教学环境的建设提供重要参考。
3人工智能在教育领域的应用
人工智能被认为是最有潜力和影响力的教育信息化技术,将通过人工智能数据挖掘分析、3D打印、模拟仿真等技术的应用,实现人工智能与教育的深度融合,对计算机辅助教学、个性化教育服务、教育人工智能生态环境等产生根本影响。2018年《地平线报告》(高等教育版本)指出了教育领域的信息化发展,未来一段时间内将通过人工智能与信息技术的结合,进而影响教育阶段的不同过程。具体见表1所示。
点评:上市公司中,立昂技术日前在互动平台表示,与商汤科技合资成立的公司定位为提供人工智能产品和集成解决方案的科技型公司,初期以拓展安防市场为重点;云赛智联(是智慧城市综合解决方案提供商,实控人为上海仪电集团。北部湾旅去年上半年已纳入上市公司体内的新智认知掌握人工智能和大数据两项核心技术,在智慧安全、智慧交通两大细分领域经营多年,多次参与国家级重大事件(世博会、93阅兵、G20),公司探索博康智能在智慧城市、智慧交通大数据分析和图像识别领域有雄厚实力,近期订单显著增加。
无屏电视 | 据媒体报道,无屏电视开创者极米科技今日宣布获百度等8家机构的联合投资。本次D轮投资金额超6亿元,增资后百度成为除创始团队外最大股东。投资将主要用于极米无屏电视和激光电视的研发。极米科技成立于2013年,无屏电视产品市占率位居市场首位。自成立以来,极米科技已获得芒果传媒、中南文化等机构的多轮投资,2017年营收超13亿元。
点评:利达光电是投影显示领域光学元件配套最齐全公司。暴风集团积极布局无屏电视领域,旗下有Max6等多款无屏电视产品。
近日,国内创业公司商汤科技宣布获得4.1亿美元B轮融资,这是截至目前为止全球范围内人工智能领域单轮最高融资。至此,这家成立仅三年的公司累计融资额达4.5亿美元,估值超过15亿美元,成为全球融资额最高的人工智能独角兽企业。当前,人工智能发展势头良好,技术和产品研发能力大幅提升,市场空间逐步拓展,社会关注与投资力度持续加大,技术创新驱动的人工智能企业正成为资本青睐的热点。
一、商汤融资背景分析
人工智能迎来估值猛涨期。自2014年起,人工智能领域一直都是全球投资热点。近年来,技术与产品的迅速成长带动国内创业热情高q,也引发了资本的高度关注。据统计,截至2017年5月31日,我国人工智能类创业公司已超过650家,产业规模较2016年同期增长达到51.2%,投融资事件超过430起,融资总额达340亿元。科技巨头加大在人工智能领域的布局,投资案例不断涌现。同时,社会资本竞相追逐人工智能领域的优质项目,整体行业获投率偏高,超过一半的人工智能公司成立时间在两年之内,可见资本市场对人工智能产业发展的信心。
计算机视觉领域成为热点聚焦。在大数据、深度学习等新技术推动下,以计算机视觉和语音识别为代表的感知智能正呈现出高速演进态势。目前我国计算机视觉技术水平已达到全球领先水平,并在安防、汽车、金融等领域取得了显著的应用成效。在安防领域,智能技术如人脸识别、图形识别应用场景众多,如车牌识别、车辆视觉特征识别、被动人像卡口、身份证比对等应用。在汽车领域,围绕智能驾驶汽车人工智能在环境感知、路径规划与决策等关键环节均有所应用和体现,在该领域百度、乐视等企业已开展卓有成效的实践。广泛的商业化渠道和技术基础推动计算机视觉成为创投热门领域,据数据显示,中国人工智能创业公司所属领域分布中,计算机视觉领域拥有最多创业公司。2016年,人脸识别服务开发商旷视科技完成至少1亿美元融资,估值超过20亿美元,专注图像识别的图普科技获得千万美元A轮融资。
商汤科技技术实力领先,发展潜力巨大。商汤科技主攻人脸识别、视频监控识别算法、增强现实、文字识别、自动驾驶识别算法和医疗影像识别算法等技术,基础研究实力强大,高质量专利数量、专业学术数量均保持全国领先水平。在2015年ImageNet大规模视觉识别竞赛中,商汤科技获得视频识别冠军,次年在该竞赛中,商汤科技凭借原创深度神经网络平台,获得3个项目的冠军。商汤科技主要业务范围是将计算机视觉技术赋能给安防、金融、机器人、政府大数据分析以及虚拟增强现实等行业。
二、由商汤融资带来的两点思考
依靠强大运算能力取胜
作为旁观者,我们对阿尔法狗的最大好奇心莫过于为什么它能战胜这么多的围棋顶尖高手?而所谓的人工智能又是什么?
人工智能(Artificial Intelligence)的英文缩写为AI。综合各类百科网站对它的定义,我们可以得知,人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新型技术。它是计算机学科的一个分支,意在了解人类智能的实质,制造出一种能以与人类智能相似的方式对外界做出反应的智能机器人。
慧晨咨询TMT互联网研究部高级研究经理林仁翔在接受《经济》记者采访时指出,人工智能的定义比较复杂,一方面,研究机构或人员对这一概念见仁见智,各不相同;另一方面,大家对“人工”的认识比较统一,但“智能”到底是什么却难有定论。
“‘智能’通常涉及意识、自我、思维等,可是人类对智能的了解往往限于自身。虽然人工智能的研究也包括动物或者其他人造系统,但目前看来,还是人的智能更胜一筹。”林仁翔说。他认为,人工智能可以简单地总结为“用机器替代人类完成复杂工作的研究”,其核心是利用计算机或者自动机器模拟甚至代替人类的部分功能。例如,现在很多大型会议都有一两名速记员,待在会场角落里默不做声,手指飞快地打字。如果有一种机器可以在会场将演讲人员的声音转换为大屏幕上的文字或者直接变成办公文档,那么速记员将不再被需要。这其中就需要人工智能对语音的识别功能。实际上,在2016年11月17日于乌镇举办的第三届世界互联网大会上,搜狗高层在发表题为《人工智能的未来之路》的演讲时,中文讲话内容就在同步语音识别的基础上被实时翻译为英文并显示在大屏上,一度引起全体与会人员的轰动。
当然,语音识别只是人工智能诸多功能中的一种。据林仁翔的介绍,人工智能目前取得明显进展的还有自然语言理解功能(典型的应用是各种输入法与机器翻译)、数据挖掘功能(涉及大数据和数据运算等)和计算机视觉(比如虚拟现实,即VR,还有自动驾驶等)功能。
“阿尔法狗之所以能战胜人类围棋手,是因为它拥有强大的运算功能,也就是数据挖掘功能。可以说,围棋之战实际上是运算智能的胜利。”林仁翔对《经济》记者表示。他同时指出,不少观点认为人工智能或许很快就能取代人类的部分职业,但人工智能在图像理解、语言理解以及知识理解等感知与认知能力上,远不如人类。当然,上述欠缺,也恰恰是人工智能在未来的发展空间。
持有类似观点的还有中国国家“863”类人智能项目首席科学家胡郁博士。在他看来,阿尔法狗只是人工智能研究中初级层面的应用,而高级层面的应用是对人脑智能的模拟。想要达到这一步,人类首先需要弄清楚大脑的工作模式。不过,人类的“脑科学”研究目前还只是处于探索阶段。此外,尽管计算机科学发展迅速,但在算法和数学上的突破还有待时日。而要使人工智能像人类一样学习知识,实现产品和产业的结合,人类还需要提供大量数据让人工智能掌握。
从深度技术革命走向初级产业革命
谈到人工智能的产业化,不得不提到2016年一部广受中国观众欢迎的美剧――《西部世界》。在这一系列剧集中,人工智能得到极致体现,剧中的机器人全部由大型公司通过标准流程制作,拥有人类的生理机能和认知功能,最终发展出同人类一样的记忆与情感,甚至学会拿起武器反抗人类的压迫。
现实社会中,人工智能的发展虽然距离上述情节还太过遥远,但仍然在一些领域取得了产业化进展。上海交通大学机器人研究所副教授栾楠在接受《经济》记者采访时指出,2016年是人工智能诞生60周年,它同时被业内人士称为“人工智能元年”,原因就在于,刚刚过去的一年见证了AI在不同领域产生的多种变化。
“当前,AI技术在无人驾驶、语音识别、VR以及智慧医疗等多个领域取得商业化进展,速度较快。比如百度无人车已经在乌镇进行了开放城市道路运营,而广州市交警‘互联网+信号灯’控制优化平台也引入了阿里云ET,大幅度降低当地拥堵指数,VR产品也从开发阶段走向了商场柜台。”栾楠这样说。
不过,他同时表示,上述成果并不意味着人工智能的全面发展。
2016年6月16日,俄罗斯彼尔姆的一家机器人实验室“逃出”一个机器人,名为Promobot IR77。当时因为工程师忘记关门,机器人自己跑到大街上,最终因耗尽电力停在马路中央。工程师们两次试图重新编程以阻止其擅自出走,均以失败告终。由于无法阻挡其“看看世界”的冲动,最终只能将Promobot IR77拆解。而该机器人之所以能够“逃跑”,是因为它被赋予了自动绕开障碍物的功能。
栾楠认为,尽管机器人在2016年全年占据人工智能中热门话题的位置,但它在产业上的变化却并不值得赞扬。“Promobot IR77只是一个例子,设计初衷和现实有差距是人工智能产业化的普遍问题。如何能够从深度技术革命走向初级产业革命进而完成深度产业革命,是人工智能需要面临的考验。”
2019年7月1日至7月5日,东西部协作2019年大通县信息技术骨干教师能力提升培训在南京市雨花台区教师发展中心进行。信息技术素养观转变。从技术应用能力转向信息素养能力,我们不仅要利用技术,更要利用信息素养和信息技术合作。
人工智能时代的教育变革
一、人工智能驱动智慧教育
当前,以人工智能为代表的技术创新进入到一个前所未有的活跃期。当人类社会迈进信息时代的新阶段——人工智能时代,这种工业化的教育体系已经无法满足未来社会对人才的需求,时展迫切需要一场教育变革。换句话说,教育不是由外而内传递知识,而是由内而外觉悟智慧。这就要求,我们必须打破整齐划一的传统教育形态,构建与人工智能时代相适应的智慧教育体系,利用智能技术对学习环境、学习内容、教学方式、管理模式进行系统化改造,为学生提供富有选择、更有个性、更加精准的智慧教育。
二、智慧教育的理念内涵
综合已有研究,我们认为,智慧教育是指以“人的智慧成长”为导向,运用人工智能技术促进学习环境、教学方式和教育管理的智慧转型,在普及化的学校教育中提供适切的学习机会,形成精准、个性、灵活的教育服务体系,最大限度地满足学生的成长需要。只有把“人”置于教育的最高关注,发掘人的潜能,唤醒人的价值,启发人的智慧,才能从容应对人工智能时代带来的挑战。智慧教育不仅是教育基础设施的信息化、智能化,而且是教育理念与教育方式的转型升级,从注重“物”的建设向满足“人”的多样化需求和服务转变。
智慧教育包括三个组成部分:一是相互融通的学习场景,利用智能技术打通物理空间与网络空间之间的壁垒,让万物互联,让世界互通,所有学生都可以在任何地方、任何时刻获取所需的任何信息;二是灵活多元的学习方式,注重学习的社会性、参与性和实践性,打破学科之间的界限,开展面向真实情境和丰富技术支持的深度学习;三是富有弹性的组织管理,破除效率至上的发展理念,释放学校的自主办学活力,利用人工智能提高教育治理的现代化水平,让学生站在教育的正中央。
虚拟和增强现实(VR/AR)技术在教学中的应用与前景展望
一、虚拟现实和增强现实技术的起源、概念和应用领域
(一)虚拟现实和增强现实技术的起源
虚拟现实(VirtualReality,简称VR)技术描述的就是我们现在熟悉的“虚拟现实”。增强现实(Augmented Reality,简称AR)是指在真实环境之上提供信息性和娱乐性的覆盖。
我国虚拟现实技术的研究起步于20 世纪90 年代初。随着计算机图形学、计算机系统工程等的高速发展,虚拟现实技术得到相当的重视。2016 年3 月17 日全国两会授权的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中指出:“大力推进先进半导体、机器人、增材制造、智能系统、新一代航空装备、空间技术综合服务系统、智能交通、精准医疗、高效储能与分布式能源系统、智能材料、高效节能环保、虚拟现实与互动影视等新兴前沿领域创新和产业化,形成一批新增长点。”
(二)虚拟现实和增强现实的概念、特征和应用领域
1. 虚拟现实技术
虚拟现实,是一种基于多媒体计算机技术、传感技术、仿真技术的沉浸式交互环境。具体地说,就是采用计算机技术生成逼真的视觉、听觉、触觉一体化的特定范围的虚拟环境,用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响,从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。
虚拟现实具有特性,即沉浸性(Immersion)、交互性(Interaction)、构想性(Imagination),是一个学科高度综合交叉的科学技术领域。虚拟现实与人工智能 (AI) 技术及其他相关领域技术结合,将会使其还具有智能(Intelligent) 和自我演进演化(Evolution) 特征。头戴式虚拟现实设备,即可观看虚拟现实视频介绍。
虚拟现实涉及门类众多的学科,整合了很多相关技术。虚拟现实是未来科技发展的方向之一,它可以从人的感觉系统上改变现有的空间感。虚拟现实现有的产业链大致可分为硬件设计开发、软件设计开发、资源设计开发和资源运营平台等几种类别。通过虚拟现实关键技术的突破以及“虚拟现实+”的带动,会产生大量行业和领域的虚拟现实应用系统,为网络与移动终端应用带来全新发展,将会推动许多行业实现升级换代式的发展。虚拟现实可以应用于国防军事、航空航天、智慧城市、装备制造、教育培训、医疗健康、商务消费、文化娱乐、公共安全、社交生活、休闲旅游、电视直播等领域中。
2. 增强现实技术
增强现实是在虚拟现实的基础上发展起来的一种新兴技术。增强现实技术基于计算机的显示与交互、网络的跟踪与定位等技术,将计算机形成的虚拟信息叠加到现实中的真实场景,以对现实世界进行补充,使人们在视觉、听觉、触觉等方面增强对现实世界的体验。
增强现实具有三大特点,即虚实结合、实时交互和三维配准。
增强现实具有三种呈现显示方式,按距离眼睛由近到远划分分别为头戴式(head-attached)、手持式(hand-held)、空间展示(spatial)。增强现实智能眼镜,扫描二维码可以观看Magic Leap 增强现实演示视频。
增强现实的应用领域非常广泛。如在教育领域增强现实可以为学生呈现全息图像、虚拟实验、虚拟环境等;在旅游业增强现实可以帮助游客自助游玩景区,以虚拟影像的形式为游客讲解景区概况、发展历史、人文景观等内容;在零售业中增强现实技术可以实现一键试穿,在网上销售中具有极大的应用空间。增强现实在工业、医疗、军事、市政、电视、游戏、展览等领域都表现出了良好的应用前景。
二、虚拟现实和增强现实技术在教学中的具体应用
虚拟现实和增强现实技术在教学中的应用潜力巨大、前景广阔,主要体现在运用虚拟现实和增强现实技术具有激发学习动机、创设学习情境、增强学习体验、感受心理沉浸、跨越时空界限、动感交互穿越和跨界知识融合等多方面的优势。虚拟现实和增强现实技术的应用,能够为教育工作者提供全新的教学工具,同时,能激发学生学习新知识的兴趣,让学生在动手体验中迸发出创新的火花。因此虚拟现实和增强现实技术应用于教育行业是教育技术发展的一个新的飞跃, 它营造了自主学习的环境,由传统的“以教促学”的学习方式演变为学生通过新型信息化环境和工具来获取知识和技能的新型学习方式,符合新一轮教学改革的教育理念,有助于学生核心素养的培养。虚拟现实和增强现实设备有多种,这里分别介绍各种设备在教学中的具体应用。
(一)头戴式虚拟现实和增强现实设备在教学中的应用
头戴式虚拟现实设备一般包含头戴式显示器、位置跟踪器、数据手套和其他设备等,分为移动虚拟现实头盔和分体式虚拟现实头盔。国外有脸谱、谷歌、微软、三星等公司的虚拟现实头盔产品,国内有微视酷、蚁视、暴风魔镜、中兴、乐视、华为、小米等100 多种虚拟现实头盔产品。结合国内外的研究报告以及目前虚拟现实教育实践情况,虚拟现实和增强现实技术在生物、物理、化学、工程技术、工艺加工、飞行驾驶、语言、历史、人文地理、文化习俗等教学中均可应用。
学生使用头戴式虚拟现实设备体验学习时具有置身真实情境的沉浸式感觉,能给学生以绝佳的真实体验, 使人如身临其境,让书本中的内容可触摸、可互动、可感知。例如地理学科讲述关于宇宙太空星际运行的课程时,在现实生活中学生无法遨游太空,如果戴上头戴式虚拟现实设备,就可以让学生从各个角度近距离观察行星、恒星和卫星的运行轨迹,观察每个星球的地表形状和内部结构,甚至能够降落在火星或月球上进行“实地” 考察、体验星际之旅等。虚拟现实头戴设备, 手机扫描二维码观可看虚拟现实效果视频。
(三)手持式虚拟现实与增强现实设备在教学中的应用
手持式增强现实设备多采用移动设备与APP 软件相结合的方式。APP 有视+AR、AR、4D 书城、幻视、视AR、尼奥照照等,另外有多种增强现实图书都有相配套的APP,如《机器人跑出来了》《实验跑出来了》《恐龙争霸赛来了》这套“科学跑出来”系列增强现实科普读物有iRobotAR、iScienceAR、恐龙争霸赛来了等多个APP,它们的原理都是采用手机摄像头获取现实世界影像,通过手机在现实世界上叠加虚拟形象的形式,实现增强现实的特殊显示效果。有的APP 中提供了丰富的教育资源,如安全教育、科普读物、识字卡片、益智游戏等,特别适合儿童教育。使用方法有两种:一种是手机APP 与相配套的纸质图书一起使用,用手机摄像头扫描图书上的图片,在手机屏幕上即可呈现出演示效果;另一种使用方法是运用APP 下载增强现实资源并与外界实景叠加即可呈现出演示效果。增强现实特效非常逼真,利用这些APP 进行学习,学习过程具有真实感、体验感、沉浸感,增强了学生学习知识的兴趣,可以达到寓教于乐的教学效果。
三、虚拟现实与增强现实技术在教学中应用的优势分析
(一)虚拟现实与增强现实技术为学生自主学习提供了有利条件
虚拟现实和增强现实教学资源存在形式多种多样, 根据采用的设备不同,可以将教学资源保存在网络运营平台、桌面式设备、移动设备和纸质图书里,学生可以在不同的地方采用不同的设备调用虚拟现实和增强现实教学资源进行随时随地的自主学习。如果学生在课堂上有些知识点未能掌握,可以重新学习一遍,增加对知识的巩固和理解,有时学生因为特殊原因未能在课堂上学习,也可以课后弥补,同时可以将虚拟现实和增强现实设备作为载体采用“翻转课堂”或“微课导学”教学模式组织教学,为学生提供自主学习条件,教师也可以从繁重的重复性讲解中解脱出来,有针对性地为学生答疑解惑,有助于传统教学方式的变革。
(二)虚拟现实与增强现实技术为学生提供更加真实的情景
在传统的教学课堂上,知识的传输主要通过文字、图片、声音、动画和视频的形式呈现。遇到比较复杂的情况,比如数学课的立体几何、地理课的天体运动、物理课的磁力线和电力线、化学课的微观粒子结构、生物课的细胞结构等,教师用语言很难把这些知识点表达得非常清晰,同时由于每个学生的理解力不同,教学效果也会因人而异,甚至初次学习这些知识的学生会得到“盲人摸象”般的感受。而采用虚拟现实和增强现实技术组织教学,三维立体效果的呈现可以弥补这样的缺憾,能够把知识立体化,把难以想象的东西直接以三维形式呈现出来,让学生直观感受到文字所表达不出来的知识,真实的情景可以帮助学生对知识的理解和记忆,使学生的想象变得更加丰富。
(三)虚拟现实和增强现实技术能提高学生的学习兴趣
由于虚拟现实和增强现实技术具有视觉、听觉和触觉一体化的感知效果,学生具有真实情境体验、跨越时空界限、动感交互穿越的感受,能身临其境般在书海里遨游,让书本中的内容可触摸、可互动、可感知。身临其境的感受和自然丰富的交互体验不仅极大地激发了学习者的学习动机,更给学习者提供了大量亲身观察、操作以及与他人合作学习的机会,促进了学生的认知加工过程及知识建构过程,有利于实现深层次理解。传统的学习方式让很多学生觉得枯燥乏味, 为了应付考试不得不去死记硬背,但很多知识学生考完之后很快会忘得一干二净,而采用虚拟现实和增强现实技术组织教学,新颖的学习方式和丰富多彩的学习内容能够极大地提升课堂教学的趣味性,生动形象的场景会加强学生的记忆,激发学生的学习兴趣。“兴趣是最好的老师”,兴趣也是学生学习新知识的不竭动力。
(四)虚拟现实和增强现实技术应用能促进优质资源均衡化
我国幅员辽阔,地区之间贫富差距较大,存在教学资源分配不均的情况。经济发达地区无论是软硬件配置, 教学师资和教学资源都非常丰富,而经济落后、地域偏远的山村学校学生连接受最基本的教育都难以实现。各级政府和教育主管部门都在大力推进教育均衡发展,加大教育投资力度,而虚拟现实和增强现实技术应用将是解决城乡教育资源不均衡问题的一把金钥匙,有利于缓解教育资源两极分化,扩大优质资源的分享范围,能让教育资源不再受限于地区和学校,让教育发达地区的名教师通过虚拟现实和增强现实课堂走进山村学校,能通过整体优化教育资源配置,来缩小城乡差距,实现教育公平,同时这也是教育扶贫的较佳途径。
四、虚拟现实和增强现实技术在教学应用中存在的问题
虽然虚拟现实和增强现实技术在教学中的应用可以改变传统的教学方式、提高学习兴趣、实现教育均衡发展,但虚拟现实和增强现实技术发展还处在初级应用阶段,在技术瓶颈、资源开发、教学内容和推广普及等方面还存在很多问题。
(一)虚拟现实设备应用中的眩晕问题
人们在使用虚拟现实设备时会出现眩晕感,从硬件结构来看,由于现在的科技还无法做到高度还原真实场景,许多用户使用配置达不到要求的虚拟现实产品时会产生眩晕感;虚拟现实界面中的视觉反差较大,实际运动与大脑运动不能够正常匹配,影响大脑对所呈现影像的分析和判断,从而产生眩晕感;虚拟现实设备的内容有相当一部分资源是从PC电脑版上移植过来的,UI 界面不能很好地匹配虚拟现实设备,不同的系统处理上也无法达到协调统一,画面感光线太强或太弱都不能让用户接受;虚拟现实设备帧间延迟跟不上人的运动,会有微小的延迟感,当感官与帧率不同步时也会让使用者产生眩晕感。
(二)虚拟现实和增强现实技术在教学中资源短缺
目前虚拟现实和增强现实产业刚起步,软硬件设施不完备,开发人员技术力量不足,很多学校未配备虚拟现实和增强现实设备;中小学校的很多教师还没有接触过虚拟现实和增强现实,不知道如何在教学中应用,更谈不上如何去开发虚拟现实和增强现实教学资源。因此,针对中小学教学所开发的虚拟现实资源很少,课程资源短缺是虚拟现实和增强现实在中小学推广的最大瓶颈。但随着虚拟现实和增强现实技术的迅猛发展,将虚拟现实和增强现实技术应用于教学势在必行,未来虚拟现实和增强现实技术在教学中的应用势必带来课堂教学方式的颠覆性改变。
(三)虚拟现实和增强现实教学平台和资源的设计重形式轻内容
当前很多虚拟现实教育平台都只是在一个3D 视频或虚拟现实软件游戏的基础上构成虚拟现实教学。虽然学生在虚拟世界玩得津津有味,课堂气氛很活跃,学生互动、交流和讨论很热烈,表面上看学生得到了沉浸式的体验感,但是有些虚拟现实教育平台所提供的知识点讲解还停留在现实世界中,课本内容的单调、枯燥并没有因软件的存在而得到缓解,知识要点的讲解没有变得更加生动、有趣和有针对性,这种只重视形式而不重视内容、教与学完全脱节的虚拟现实课堂只能称为“伪虚拟现实课堂”。
(四)虚拟现实和增强现实设备价格较高和技术条件限制导致普及困难
企业的前期研发成本较高、设备销售量较少,导致多数虚拟现实和增强现实设备销售价格居高不下, 很多学校因资金问题望而却步,无力购买售价高昂的虚拟现实和增强现实设备,进而导致虚拟现实和增强现实技术在学校的推广普及步履艰难。大多数虚拟现实软件普遍存在语言专业性较强、通用性较差和易用性差等问题。受硬件局限性的影响,虚拟现实软件开发花费巨大且效果有限。另外在新型传感应用、物理建模方法、高速图形图像处理、人工智能等领域,都有很多问题亟待解决。三维建模技术也需进一步完善,大数据与人工智能技术的融合处理等都有待进一步提升。以上诸多原因的存在制约了虚拟现实和增强现实技术在中小学教学中的推广和普及。
五、虚拟现实和增强现实技术在教学应用中的前景展望
虚拟现实和增强现实技术发展对未来教学形式的影响
随着科学技术的迅猛发展,在云计算、雾计算、物联网、“互联网+”、大数据、人工智能突飞猛进的新时代背景下,虚拟现实和增强现实技术与人工智能、大数据和物联网融合,将会让虚拟现实和增强现实技术应用如虎添翼。
随着虚拟现实和增强现实软硬件设备的性能提升和价格降低,会有更多的教育投资公司开发出更加丰富多彩的教学资源,让虚拟现实和增强现实技术快速走进中小学课堂,在教学中大面积应用普及。依托其具有的沉浸性、交互性、构想性、虚实结合、实时交互和三维配准等超级体验感的优势,教师的教学方式和学生的学习方式都将会发生改变。虚拟现实和增强现实技术在教学中的应用普及将会颠覆传统的教育方法和教学形式,具有巨大的应用潜力与应用前景。
当时,1GB的存储装置耗资10万美元,而且有冰箱大小;今天它几乎不花钱,尺寸也以毫米计量。
即使取得了如此大的进步,我们仍然可以在整个星球―包括所有人和物―的联网过程中期待更快的进步。已经有50亿人使用移动设备,超过 30亿人可以接入互联网。未来若干年,500亿件物品―从灯泡到冰箱、道路、服装等诸如此类―也将连接到互联网。
每过一代人左右,新兴技术就会出现融合,某种革命性的技术因此而诞生。比方说,成熟的互联网、廉价的带宽和文件压缩,以及苹果标志性的iPhone使得像Uber(优步)、Airbnb、 YouTube、Facebook(脸书)和Twitter(推特)这样的企业重新定义移动客户体验。
现在我们正站在另一次大规模融合的风口浪尖上:大数据、机器学习和不断提高的计算能力将很快使人工智能(AI)无处不在。
人工智能符合爱因斯坦的那句格言,即天才能将复杂事物简单化。因此,在世界本身越来越复杂的同时,人工智能将成为21世纪的决定性技术,就像微处理器是20世纪的决定性技术一样。
消费者已经每天都在与人工智能打交道。谷歌利用机器学习来自动完成搜索查询,并且往往能够准确预测某个人要找什么。Facebook 和Amazon(亚马逊) 利用预测算法在用户阅读或购买经历的基础上完成推荐工作。人工智能是无人驾驶汽车的核心部件―无人驾驶技术现在可以避免碰撞和交通堵塞―人工智能也是像谷歌DeepMind AlphaGo(阿尔法狗)等游戏系统的核心部件,这台电脑年初在一场五局三胜制的比赛中击败了韩国围棋高手李世石。
鉴于人工智能的广泛应用,今天的所有企业都必须要将它们融入自己的产品和服务;否则,他们将无法与那些利用数据来改善用户体验、辅助商业决策的企业展开竞争。下一代消费者将会与数字技术共同成长,他们会期望公司预见他们的需求,并实时、个性化地提供咨询服务。
迄今为止,人工智能太过复杂昂贵,以致很多企业很难对其进行最佳应用。将其融入企业现有业务难度很大,历史上一直需要掌握复杂技术的数据学家才能完成这项任务,结果导致很多企业仍然凭直觉而不是信息作出重要决策。
今后几年这一切都将发生改变,随着人工智能越来越普及,可能使每家企业、每位员工都变得更加聪明、快速和高效。机器学习算法可以分析数以十亿计的信号,从而将客户服务电话自动转接给最合适的人,或确定最有可能购买某种特定商品的某位客户。而且人工智能的应用不仅限于在线零售:据A.T. Kearney咨询公司统计,实体商店依然在零售行业中占据90%的份额。很快,客户一进入实体店,互动式聊天机器人就会上前跟他们打招呼,机器人可以根据过往的购买历史推荐产品,提供特别折扣并处理客户服务事务。
所谓“深度学习”(模仿大脑神经网络的人工智能分支)领域的进步,可以使智能数字助理在来自社交网络和其他数据来源的数以百万计的信号基础上,以人类助理般的敏锐度来协助客户规划假期、确定客户对某个品牌的反应。在医疗保健领域,深度学习算法可以协助医生从世界的任何角落实时确定肿瘤细胞类型或颅内异常问题。
要想有效利用人工智能,企业必须对隐私和安全问题时刻保持关注。因为人工智能基于数据,机器了解的个人数据越多,代表客户预测其需求的准确度就越大。但当然,这样的个人信息大规模流动可能违反客户的信任。
企业必须公开其个人数据的使用方式。人工智能还可以检测并防御数字安全漏洞,并在保护用户隐私和建立信任时发挥关键作用。
就像过去的经济转型期一样,人工智能将释放新的生产力水平、强化个人和职业生涯并提出有关人和机器间古老关系的存在性问题,人工智能在自动完成任务时会扰乱行业和工人。但就像20年前的互联网那样,人工智能将改善现有岗位并催生新的机遇。对此我们应当保持清醒的认识,并通过为明天的岗位提供培训和给那些跟不上时代的人们建立安全网来适应明天的环境。
人工智能超越人类智慧还有很长的路要走。距离计算学家和人工智能之父约翰・麦卡锡在达特茅斯学院一次会议期间首次提出人工智能概念已经过去了60年,只有到了最近,计算机才能识别YouTube视频中的一只猫,或是确定前往机场的最佳路线。
我们可以肯定今后的技术创新速度将超过前几代人。人工智能将像电流般无形无影,但却充斥着我们的生活。从现在起30年后,没有貌似心灵感应般的数字助理我们就不知道要怎样生活,就像今天每隔几分钟不看看口袋里那台个人电脑就会令人觉得难以想象。
马克・贝尼奥夫
所谓的第四次工业革命,一定要结出实际的革命成果。广阔天地,谁能大有作为?
很多AI创业公司在各自的领域取得了突破,但具备强大的AI技术储备,并且有能力渗透到几乎所有领域的玩家,目前来看主要还是BAT三家。
这场AI“赋能”的战争,较量的是平台、技术、场景、生态等多方面的综合实力。百度喊All in AI,腾讯喊AI in All,阿里盖起达摩院。
谁能在新革命中笑到山花烂漫?
短兵相接的前夜,我们绘制了一幅时局图。
BAT时局
为了一争高下,BAT下注或早或晚,但都离不开几件事,例如组团队、做研发、建生态等。
到现在,三大巨头在人工智能上的布局已经能看出大致轮廓。
百度
百度在AI领域的野心,最初显露于2013年1月,深度学习研究院(IDL)的创立。
后来李彦宏陆陆续续建成了五大实验室,除了深度学习实验室之外,还有硅谷人工智能实验室、大数据实验室、增强现实实验室和深度学习及应用国家工程实验室。
这些实验室的研发成果历经5年的整合,逐渐形成了一个平台体系:百度智能云和百度大脑。智能云提供计算的基础设施和数据的获取、分析、标注能力,而百度大脑,整合了机器学习、深度学习算法,再将AI对语音、图像、视频、AR/VR的感知能力和自然语言处理、知识图谱、用户画像等认知能力开放出来,就形成了百度AI开放平台。
根据百度最新公布的数据,百度大脑现在拥有80多项核心AI能力,超过37万名开发者和合作伙伴,每天被调用2.19亿次。这些调用,来自百度内外。
对内,百度将AI能力输送到百度现有的各个产品之中。主业搜索自不必说,从一开始就受惠于AI技术的进步,包括手机百度、爱奇艺等应用也在AI的驱动下不断提升,2016年推出的信息流业务也在迅速发展。对外,百度走上开放平台的道路,主推DuerOS和Apollo。
陆奇一年前降临百度后,通过多种方式对业务进行了梳理和聚焦。核心当然就是上面两个平台,他们都各自成立了新的事业部进行支撑,当然也有医疗等业务被直接砍掉。
当然,百度在其他方面也一直有尝试,比如金融、机场、新零售等场景下,百度也在不停地开拓,一步一步积聚力量,构建自己的下一个生态。
不过总体来说,无论是从“All in AI”的技术投入来看,还是从所有能力汇总于百度大脑、全力推进Apollo、DuerOS两大平台的布局来看,百度似乎在把自己的AI力量集中起来,向着最重要的行业,单点突破。
最近陆奇在CES明确表示:“我们认为自己是一家旨在加快创新的AI公司,致力于实现AI技术的产品化和商业化。我想强调的是,最重要的是将该技术商业化,否则一切都是空谈。”
阿里巴巴
众所周知,马云不喜欢“人工智能”这个说法,偏好机器智能。说辞的变化不影响本质。在整个互联网行业涌向AI的浪潮中,阿里也在2017年推出“NASA计划”和承载它的实体组织:达摩院。
达摩院的研究领域可谓广撒网,涉及量子计算、机器学习、基础算法、网络安全、视觉计算、自然语言处理、人机自然交互、芯片技术、传感器技术、嵌入式系统等,可以看出,AI在其中占据了半壁江山。达摩院的主要任务,是在全球范围内建实验室招揽人才,和高校建立合作。
实际上,阿里AI研究起步的远远早于达摩院,这家公司大部分AI基础研究成果,出自2014年成立的数据科学与技术研究院,也就是iDST。
比如最近机器阅读理解方面取得突破的阿里团队,就来自iDST。当然阿里内部体系众多,展开AI研究的部门也不少。例如在“双十一”期间,商品推荐、客服、海报宣传、运营维护等方面均有AI技术的加持。蚂蚁金服也在与金融机构的合作中,把AI技术作为一个重要的亮点。
另外,不喜欢“人工智能”这个词的阿里,还有一个以之为名的人工智能实验室:A.I. Labs,它不止是一个研究机构,还承担着基于AI技术打造平台、推出产品的职责。目前,他们除了天猫精灵智能音箱和搭载的AliGenie操作系统、AliGenie语音开放平台之外,还推出了AR开放平台和AR内容平台。
从2017年末开始,自动驾驶也成为了A.I. Labs发力的领域之一。
和自带产品开发职责的A.I. Labs不同,iDST的研究成果走进现实世界,依靠的是他们打造的一个个“大脑”。这两年来,阿里云相继推出了ET城市大脑、ET医疗大脑、ET工业大脑、ET环境大脑、ET航空大脑,将AI能力与大数据和云计算结合起来,在各个垂直市场跑马圈地。
阿里最近,在努力将这些大脑们整合为一个统一的平台:阿里云ET大脑。2017年最后一场云栖大会上,ET大脑正式,所布局的领域也不再限于原本的城市管理、医疗、工业、环保、航空,同样走上了“广撒网”之路。
腾讯
腾讯无论做什么,都不会只投入一支团队。在人工智能上也是一样。
要论基础研究,腾讯有AI Lab、优图实验室和微信AI实验室三大机构,优图专注于计算机视觉技术,而AI Lab和微信AI在研究方向上虽然叫法不同,但多有重合,都是AI实验室标配的机器学习、自然语言处理、语音识别和计算机视觉。
根据各个实验室列出的合作伙伴和案例,这些实验室的技术,大部分都输送到了腾讯各条产品线之中,成了微信里的语音转文字、视频音乐新闻的推荐和排序、QQ的高能舞室、天天P图的军装照……
但是,就算产品体量庞大如鹅厂,也承载不完“AI in All”的野心。
腾讯的AI技术也同样寻求着在更多垂直领域的落地应用,其中最引人注目的,是医疗平台腾讯觅影。在金融、安防、政府政务、智慧零售等等领域,腾讯也都将AI技术与自身的社交、支付、地图、小程序等等技术结合起来,推出了垂直解决方案。
另外,腾讯也有类似于百度大脑的“AI开放平台”,在深耕的垂直领域之外,将自己的AI技能开放出来,供应给开发者。不过,目前这个“开放平台”的用户案例,依然是以腾讯内部产品为主。
在战局最喧闹的自动驾驶和对话式AI平台上,腾讯也分别投入了不止一支团队,开始造平台、积累合作伙伴。
虽然腾讯进军AI的时间较晚,但是能明显感到动作和决心都很大。
重点战场梳理
矛盾有主有次。
虽说广阔天地大有作为,三家也各自有钦定的重点方向。但仍有一些是战场是重中之重,也是未来BAT在人工智能技术落地的过程中,有可能最早展开厮杀之地。
对话式AI
人机交互的重大革新、下一代服务入口、下一个Android、家庭的控制中心……种种期待,让用于智能设备的对话式AI成了BAT争夺最激烈的领域。
百度有DuerOS,阿里有AliGenie,腾讯则至少有两个:腾讯云小微和移动互联网事业群(MIG)的叮当。
如果我们以智能音箱销量来评判对话式AI系统的发展,很会做生意的阿里似乎冲在最前。2017年7月,阿里AI Labs初次亮相,了一款智能音箱:天猫精灵X1。这款音箱,双十一降价促销,当天卖出了100万台。
但是,卖音箱只是手段而非目的。天猫精灵背后的终极目标,还是一个关于AliGenie开放平台、生态系统的梦想。
这个生态系统的梦想,BAT都有。
百度虽然直到去年底才推出渡鸦raven H智能音箱,但最新的数据显示,DuerOS开放平台半年时间里,已新增130余家合作伙伴,落地硬件解决方案超过20个,每月新增5款以上搭载DuerOS的设备,覆盖家居、车载、移动各个场景,机顶盒、电视、冰箱、音箱、机器人、车载、手机、耳机等各类设备。
为了守住这个领域,百度除了在北京和硅谷建设AI庞大的团队之外,还收购了两家创业公司:做语音交互和自然语言理解的Kitt.ai,和后来推出了raven H音箱的渡鸦。
内部竞争还未分胜负的腾讯势头也很猛。公开亮过相的两个团队里,叮当的发展速度似乎更快一些。2017年4月,它作为一个“语音助手”以App的形态,12月20日,了首款合作硬件1More耳机。截至目前,叮当虽然没有推出名为“硬件开放平台”的东西,但他们的“生态伙伴计划”也的确很见成效,做机器人的优必选、做音箱的哈曼、造车的广汽、做手机的魅族、努比亚等二十多家硬件厂商,都在腾讯叮当的合作案例名单之上。
相比之下,腾讯云小微的硬件开放平台和技能开放平台仍处于内测状态,除了和华硕一起造的机器人之外,没有太多关于合作伙伴的声音传出。值得一提的是,他们似乎在硬件之外,开辟了一条退路:智能客服。
智能音箱先行的AliGenie同样不是天猫精灵专属,它的硬件接入平台页面上,也展示着十多家合作伙伴。另外,AliGenie还推出了垂直行业智能语音解决方案,想在家居、移动硬件之外,为对话式AI开辟出新场景。
自动驾驶
2亿辆汽车和200多家OEM车厂,勾画出一个有更大想象空间的产业。
BAT在出行这件事儿上向来不安分,战火从地图、打车软件一路烧到了自动驾驶。
如果我们将时间倒回一年之前,你可能会发现,“自动驾驶”这个话题,几乎还只有百度一家在谈。而2017年过完,BAT已经悉数入局。最后一个传出消息的,是阿里。
阿里的自动驾驶业务目前还处在招兵买马阶段。12月中旬开始,阿里官方网站上开始出现自动驾驶相关的人工智能实验室(A.I. Labs)岗位,另外据36氪报道,这个团队中有不少无人车创业公司nuTonomy的旧部,已经开始面向车厂做介绍。
在这之前,阿里和车厂的交集,都围绕着互联网汽车操作系统发生,最亲密的盟友可能要数上汽。阿里和上汽合作打造的斑马智行,已经推出了“全球首款互联网汽车”荣威RX5。美国大厂福特、Tier 1供应商德尔福也是阿里的合作伙伴。除了这些合作伙伴之外,阿里还投资了一家国产电动汽车厂商:小鹏。
在投资车厂这件事上,出手最阔绰的当属腾讯。除了先后入股创业公司蔚来和威马,腾讯还在二级市场投资了特斯拉5%的股权,甚至秘密在硅谷投资了一家自动驾驶公司。
而腾讯本身的自动驾驶业务,据说已经到了全面研发、多次路测的阶段。
在自动驾驶进展还不够清晰的当下,腾讯的合作伙伴,也大多与AI in Car车联网系统相关,广汽、长安、吉利、比亚迪、东风柳汽、博世都和腾讯有着或多或少的联系。
自动驾驶领域的领先者,其实已经被科技部点了名。2017年11月,科技部公布首批国家人工智能开放创新平台名单,其中自动驾驶方面依托百度公司建设自动驾驶国家新一代人工智能开放创新平台。
入局最早的百度,和阿里腾讯早已不在同一个发展阶段。百度已经围绕Apollo与博世、大陆、一汽、长安、奇瑞、北汽、金龙等90多家企业达成了合作,也探索出了一条清晰的路线——还是在这个领域打造一个Android。
Apollo,是百度2017年4月启动的自动驾驶开放平台,要为合作伙伴提供一个开放、完整、安全的软件平台,帮他们搭建完整的自动驾驶系统。到2018年初Apollo 2.0的,云端服务平台、软件平台、硬件平台、车辆平台在内的四大模块全部开放,释放了在简单城市道路上自动驾驶的能力。一切,都按照去年7月公布的路线图进行着。
按计划,2018-2020年,百度会加快开放速度,直到最后能让合作伙伴完成完全自动驾驶。
但对于Apollo来说,更重要的还是生态。所谓生态,不仅仅是被赋能的车厂,Apollo还为向产业链上下游延伸而建立了基金,要在未来3年投出100多个项目。作为一个开源系统,创业公司、高校实验室同样是Apollo的伙伴。
和腾讯一样,百度也投资了威马汽车,也投资了共享出行平台首汽约车。此前百度还投资了自动驾驶关键部件激光雷达的核心厂家Velodyne,相关技术开放商xPerception等。
金融
还有一个不可忽略的战场,是金融。
阿里旗下的金融巨头蚂蚁金服和阿里云都在尝试赋能金融机构。
2017年1月以来,蚂蚁金服开始逐渐转变自己的定位,尝试用自身积累的技术能力来赋能、服务金融机构。夏天,蚂蚁金服在理财和保险领域,向金融机构开放了“理解用户”、“优化投资策略”和“用户与金融产品匹配”三个层面的能力,后来,AI客服能力、智能图像定损技术等等也相继开放。然而这还并不是蚂蚁金服AI布局的全貌,首席数据科学家漆远说:“蚂蚁AI技术将成熟一个,开放一个。”
2017年底,阿里云又了ET金融大脑,要帮合作伙伴风控、营销和客服方面提高效率。
相比之下,腾讯向金融行业合作伙伴提供的技术就显得比较表面,没有涉及风控这样的专业垂直应用,而只是将更为通用的身份检测、客服等能力注入其中。
你可能想不到,百度,也是这个战场上的一个重要玩家。虽然百度金融这一年来在to C市场上声量不大,但这家“All in AI”的公司,在金融上也要将“智能化”坚持到底。
在11月的百度世界大会上,百度金融技术负责人许东亮说,百度金融已经赋能近400家机构,为机构客户提供解决方案,为它们提供安全防护、智能获客、大数据风控等服务。
百度金融据说还在谋划更为独立的未来。
医疗
要说AI在各行各业的应用,不少人都会第一个想到医疗影像。
在这个领域,百度在医疗事业部部分团队转入AI体系之后就悄无声息,但腾讯和阿里都在抢占布局。
首批国家新一代人工智能开放创新平台中,腾讯就以医疗影像平台“觅影”入选。腾讯觅影于2017年8月,最先推出的是早期食管癌筛查。后来,觅影又相继推出早期肺癌筛查、糖尿病性视网膜病变筛查、乳腺癌早期筛查等医疗影像技术,还基于自然语言处理推出了AI辅助诊疗、病案智能化管理产品。
腾讯觅影结合了AI lab、腾讯优图、TEG架构平台部等团队的AI技术,由互联网+合作事业部牵头建立。推出至今不到半年,腾讯觅影已经有了西门子医疗、兰州大学第二医院、深圳市南山人民医院、中山医院等十几家合作伙伴。
马化腾此前表示,医疗与AI是非常好的落脚点,未来腾讯在医疗方面会做更多的事情。
阿里入局AI医疗其实比腾讯还要早。2017年3月底,ET医疗大脑首次亮相,宣称具有虚拟助理、医学影像、精准医疗、药效挖掘、新药研发、健康管理等功能。
与腾讯思路不同的是,ET医疗大脑的技术并非都出自阿里内部,而是聚集了不少合作伙伴一起提供服务,比如做皮肤检测的宜远智能、分析病历的惠每医疗等等。
目前的阿里云ET医疗大脑,能够提供影像智能诊断、智能病历诊断、语音医嘱录入、医疗意图识别、辅助管理决策、家庭慢病管理、DNA序列分析等功能。阿里在医疗方面,还跟华大基因、上海华山医院、浙江卫计委等机构展开合作。
另外,阿里去年也在医疗方面有一些投资布局,包括嘉和美康、Prenetics等。腾讯的动作也不少,去年已经披露出来的医疗相关投资包括:VoxelCloud、Grail、企鹅医生、Practo等。
零售
不管是新零售还是旧零售,不管是线上还是线下,阿里在这个领域都有天然的优势。
先梳理一下AI给阿里自身业务带来的变化。机器人客服“阿里小蜜”,双11当天承担95%客服咨询;机器智能推荐系统,双11当天产生567亿不同的货架;AI设计师“鲁班”,双11期间,设计4.1亿张商品海报;华北数据中心运维机器人:接替运维人员30%重复性工作……
与AI之于百度的搜索业务一样,AI之于阿里的电商业务也具备天然的赋能加成。除了上面提及的进展,蚂蚁金服还基于AI技术推出客服机器人“小蚂答”,以及AI助力的车辆定损服务“定损宝”等。
阿里还搞出了无人零售咖啡店。无人商店,是一个未来非常有意思的趋势。
此外,阿里在新零售思想的指引下,还大举投资了一批线下零售相关企业,包括:企加云、大润发、东方股份、新华都、易果生鲜、银泰、bigbasket、联华超市……
可以想见,阿里在零售方面的生态布局,一定会成为其AI技术应用的重要场景。
零售不是腾讯的强项,不过腾讯也提出了“智慧零售”的概念。腾讯COO任宇昕对此解释称:腾讯希望的是通过’去中心化’的方式,把平台能力开放给广大品牌商、零售商以及商业地产等合作伙伴。
腾讯表示将提供场景、大数据、AI技术支持,以及腾讯全产品线,帮助商家量身定做解决方案,帮助线下门店实现数据化和智能化,让消费者与商品之间,实现跨场景的智慧连接。
各路诸侯狼烟四起,将这个行业衬托得格外热闹与繁荣。智能手表、智能手环等可穿戴设备成为元老级选手,VR设备、智能家居、智慧医疗、智慧交通正在成长为新的王者。然而这新老同台演绎的时代里,真正左右战役进程的已经不单单是产品的比拼了。
智能硬件走出蛮荒时代
2016年上半年一个比较明显的现象是智能硬件市场迎来了新一轮的大爆发,但是这种大爆发不同于往年如原始人一样的茹毛饮血,而是走向了精耕细作,摒除没有发展前景,不能满足用户需求的项目,开始有目的地涉足和布局。
据赛迪顾问预计,2016年中国智能硬件市场规模将达到639.8亿元,增长率将从去年的289.5%下降到48.7%;2017年和2018年市场增长率也都将维持在40%-50%之间。赛迪顾问副总裁吕萍就此认为,中国智能硬件市场规模从爆发式增长转向稳步增长。
当前智能硬件厂商已经开始从产品、生态两方面着手,意欲从研发单一产品到掌控产业链和生态系统转变的思路愈加明确。
首先在单一产品上,智能手表、智能手环成为从蛮荒时代优胜劣汰而留下来的少有的几种初级可穿戴设备。不过按照赛迪顾问的预测,相比智能手环,智能手表所表现出来的生命力更顽强,投资价值也更大一些。因为智能手表至少可以将智能手机的某些功能继承下来,比如语音交互、健康管理、娱乐生活等等,这些功能能够从一定程度上满足用户一部分需求,所以未来仍占据较大市场份额。
据IDC预测,智能手表占可穿戴设备市场的份额将从2016年41.0%上升至2020年的52.1%。
在可穿戴设备中,VR/AR设备正在崛起,俨然继承了智能眼镜的衣钵,且功能在此基础上有进一步提升和优化,娱乐性和实用性更胜一筹。当然在现阶段,VR/AR设备也有自己的瓶颈,比如产品质量鱼目混珠、厂商技术实力参差不齐、内容和应用场景匮乏等等,导致用户体验不佳,使用户对该类型产品的印象分不高,为以后推广类似产品与服务设置了障碍。
智能家居和智慧医疗与人们生活息息相关的应用和产品正在成为一股不可忽视的力量冲进了智能硬件的战场。智能家居是物联网应用之一,通过一张物联网可以连接起家庭任何一件家用电器,方便用户远程控制,具有一定的前瞻性;智慧医疗的目的是解决从预约、挂号、看病、愈后回访等一系列医疗流程,能够在一定程度上缓解用户看病难的问题。不过,物联网还处于初步发展阶段,医疗问题涉及到多个部门联动,因此上述两项业务还都处于探索阶段。
其次,很多巨头开始布局智能硬件产业链,意图打造一个智能硬件生态系统。吕萍认为,目前企业分布产业链主要分为网络层、终端层、接入层和感知层,其中微软、腾讯、京东、Google、阿里巴巴、百度等巨头主要涉猎网络层、终端层和接入层,而感知层主要是芯片厂商的天下。
不过值得注意的是,对于智能硬件生态系统的建设,现阶段只有Google、微软、腾讯、百度、阿里巴巴等少数科技巨头有所涉猎,尤其是对于开放平台的建设,毕竟这需要大量资金的支撑,这无形中抬高了准入门槛。
事实上,对于巨头们而言,在自建智能硬件生态系统的同时,还通过对外投资与并购来进行战略性产业布局,进一步掌控智能硬件产业链。据了解,阿里巴巴今年领投了AR创业公司Magic Leap,这轮融资总额高达7.935亿美元,不过Magic Leap至今尚未推出过正式产品;乐视网耗资20亿美元收购美国智能电视生产商Vizio,打通海外市场;日本软银更是以243亿英镑收购智能手机芯片厂商ARM,从而控制了智能硬件产业链的上游。显然,巨头们对产业链企业的并购各有侧重,但目的殊途同归,意在强化自身在产业链中的主导地位。
硬件五霸逐鹿中原
与往年相比,当前智能硬件产业的发展要更快速,这主要得益于大数据及其背后的支撑技术,还有物联网时代的到来,其中智能穿戴、智能家居、智慧健康、智能交通、智能机器人将是智能硬件产业未来最主要的发展方向。
据赛迪顾问预测,到2018年,智能家居将占智能硬件市场35.7%的份额,智能穿戴占20.8%,智能交通占15.7%,智能健康占5.5%,其他占22.3%。
智能穿戴产品种类繁多,不过从当前市场发展前景来看,智能手表和VR/AR设备是两个重要的产品门类。据IDC预计,到2016年底,全球可穿戴设备的出货量将达到1.019亿台。到2020年之前,可穿戴设备市场的年复合增长率将为20.3%,将达到2.136亿台。
另据Business Insider预测,2016年全球VR头显设备出货量将达到358万台;到2020年全球出货量达到2572万台,年复合增长率达到63.7%。其中,轻量级的手机VR眼镜未来会成为最重要的头显设备,到2020年出货量将达到1000万台的量级;其次为主机端VR头盔以及VR一体机。
“短期内手机VR头盔和头显设备市场规模将快速增长,但是长期来看VR一体机的发展潜力更大。”中国可穿戴计算产业技术创新战略联盟专家委员会委员陈雪涛表示。
智能家居产业未来五年将保持50%以上的增速。据艾媒咨询数据显示,2014年全球智能家居市场规模将达到520亿美元,同比增长55.69%。另据《2012-2020年中国智能家居市场发展趋势及投资机会分析报告》预测,我国智能家居市场在2016年将达到605.7亿元,同比增长50.15%。到2020年市场规模将达到3294亿元,年均增速将保持在50%左右。
智能机器人正在从噱头向实用性阶段发展,目前无人机和服务型机器人是其中的佼佼者。
在无人机方面,2016-2017年,伴随民用无人机产业链逐步完善,实现规模化生产,大量专业级无人机整机产品推向市场,中国民用无人机产品销售市场规模将有大幅增长。陈雪涛预计2018年,市场规模将达到110.9亿元。
之所以称之为物联网,其本质实际上是互联网的延伸,只是终端由互联网时代的PC、服务器等转向了嵌入式计算机系统及其配套的传感器。各终端之间能彼此进行数据交互,便是物联网的基本原理。
据麦肯锡最新报告估算,全球物联网市场规模将在2025年前扩大到3.9-11.1兆美元,包括设备厂商的利润、效率、新兴业务以及具有更高执行效能的商品为消费者带来的利益等。这也意味着物联网产业将有潜力在2025年达到约11%的全球经济占有率。而随着AI、大数据、云计算的加速落地,2018年,物联网将在更多领域踵事增华。
一、效率依然是物联网的最直观的体验
物联网将为你打造科技品质生活
产品革新与生态革命往往从C端开始,随着智能机以及智能穿戴的兴起,人们看到了科技为生活赋能的光明前景和更加便利的服务体验。以智能手机为例,激烈的市场竞争逐渐成型,以华为和苹果为代表的头部玩家通过推出搭载神经网络引擎的AI芯片,加速了手机AI时代的到来。
另外,以智能音箱、物联网中央空调、智能手表等为代表的智能化终端也在快速渗透,这些场景相互连接,一个充满科技感的智能化蓝图正在铺开,这不仅是生活的颠覆,更是一次企业的涅槃。
可以预见,家居相关厂商和相关企业将在2018年继续发力家庭物联网,基于标准的设备能力模型开发智能插件并加载到智能网关上,实现跨厂商多协议的智能硬件零改动快速接入,并能够通过App对硬件进行操控和状态监测调整。新型的家庭网络管理、智能家居调试等,将让用户对灯具、门锁、家电以及更多新型智能终端在“云”上进行操作。
除了消费电子外,运动健康设备、个人护理设备以及家庭安防系统都是物联网背景下“智慧生活”的重要终端资源,除了为年轻人的品质生活提供了更多选项,也为养老服务带来新的思路。随着老龄化日益加深以及用工矛盾的凸显,网联化的人工智能产品将发挥更大价值。通过NB-IoT(移动物联网的窄带大连接技术)、云计算、大数据深度对接,更细颗粒度的监测维度和情感陪护将让老年人的生活质量和尊严得到大幅提升。
物联网将化繁为整,打造有序和谐科技新城
城市是集生活、工作、娱乐为一体的综合地理区位,我国“智慧城市”建设在2016年便有了新的进展,作为阿里云ET人工智能技术集大成者——ET城市大脑,对杭州整个城市进行了全局实时分析,自动调配公共资源,修正城市运行中的Bug。在今年,杭州城市大脑项目预计将接入1700路视频,覆盖全城43%的道路范围,上线后,监控覆盖区域将无需人工巡逻。
城市转型智慧城市并没想象中简单,传统连接技术无法满足智慧城市对于覆盖率广、功耗低、成本适中的海量连接需求。而物联网的主要特征之一便是节点的海量性,人、服务器、物品、设备、传感器都是终端节点,数据流源源不断。通过广泛多样的数据收集及处理,城市将实现事故报警、交通信号灯的优化,对人、车、物、事了如指掌和优化决策,让整个城市变得可以被检索。随着城镇化进程不断加深,加之国家对城市发展提出的新要求,“智慧城市”会在未来几年呈现遍地开花的态势。
工业、制造业竞争力被重新定义
过去,制造业基于硬件资产规模建立起来的重资产模式曾被认为难以超越,但随着数字时代的到来,重资产企业“船大难掉头”的弊病逐渐凸显。另一方面,硬件产品的价值正不断向服务和软件迁移,使得硬件产品的内在价值正远远超越硬件本身。
随着“工业4.0”、“中国制造2025”等战略的提出,企业的竞争力正在被重新定义。由于传统制造业为客户带来的价值有限,物联网正为工业企业服务转型提供良好契机。物联网的特性使它抓取、分析数据的能力以及智能化、网联化的决策分析、执行能力空前强大,借助物联网持续感知客户需求,创造新的服务模式,推动业务增长,这便是物联网对企业的最大价值所在。
虽然几乎所有企业家都认为物联网将彻底改变行业,但制定相应策略并开始试水的先行者,大多数依然处于小规模试验中,而大规模应用的企业则处在投入初期,回报依然有限。越来越多的企业开始结合自身定位,与不同产业的外部伙伴展开合作,挖掘数据的同时,探索行业边界,打造全新的物联网生态系统。
物联网与农业的融合迫在眉睫
随着城镇化进程提速,农村劳动力大量流动,农户兼业化、村庄空心化、人口老龄化等状况越发明显。而互联网化、智慧化为农业发展打开了一扇新的大门。
农业供给侧结构性改革的背景之下,“智慧农业”将感知识别层、大数据算法等与传统农业生产过程中的管理、生产、加工、销售和服务等方面紧密结合在一起,借此改革农业生产结构,促进传统农业与物联网的融合和交流,提高农业需求与供给侧的匹配度,从而实现真正意义上的“智慧农业”。
在农服领域的主要表现以SaaS服务为主,如新农宝。资本关注的重点还有无人机植保服务,成立两年多的农田管家,一月份获得了千万美元的第四轮融资,他们试图从飞防植保(无人机喷洒农药)切入,连接农户和飞防组织,用物联网平台改造农业生产。提升工作效率,同时规避农药中毒的风险。
从行业整体角度看,诸多地区建立了囊括农业资源、技术、市场、气象等各方面的农业数据库,集约化使得单位种植养殖规模扩大,机械化、智能化的作业方式势必成为主流。同时,供应链、农村电商、土地电商等领域,近几年均有巨头出手和创业者入围。
互联网改变的是农产品流通,随着万物互联的发展,“智慧农业”正逐渐向产中、产前等领域扩展。因此,在各个垂直细分领域,尤其是在生猪、粮食、大品类经济作物、农机装备、仓储物流、农机金融等领域,将是今年物联网企业攻坚的重点方向。
物流业将百尺竿头更进一步
物流业是融合运输业、仓储业、货代业和信息业等的复合型服务产业,随着我国基础设施建设的日益完善以及
的爆发,我国物流业已经实现了从无到有和后来居上的势头。总体来看,我国物流业已进入成熟期,但随着以杭州企业为代表的自动化、网联化物流的兴起,“智慧物流”成为行业新的红帆。
2017年12月,全球最大的单体全自动化码头——上海洋山深水港四期自动化码头正式运行。与传统人工码头不同,洋山四期码头采用上港集团自主研发的全自动化码头智能生产管理控制系统(TOS系统),不仅设备先进,其智能化和无人化的大范围应用是最大亮点。另外,桥吊、轨道吊、AGV均采用电力驱动,全程零排放,同时噪音得到极大改善。
新一代物流业的发展正在解决资源利用率低下的发展瓶颈,对于大数据的应用和跨境物流标准的统一,也使得国内物流效率得以在海外复制。随着商业物流试验取得的成果不断扩大,“智慧物流”大概率会如日方升,继续巩固领先优势。同时,基于电磁导航和感知技术的AGV等终端物流工具会随着网络优化加速落地,为网联时代下的智能物流业注入更强大的动能。
物联网安全问题不容忽视
物联网为我们展示了一个万物互联的世界,如此规模的设备和数据让网络安全问题变得尤为严峻,《2017物联网安全年报》中提到,物联网的DDoS大流量攻击在未来会成为常态。基于物联网设备增多带来的规模效应,从难度、成本、风险与收益的角度看,DDoS在相当长的时间内都是一种有效的攻击形势。
物联网生态系统的构架是机遇,它是所有环节的纽带。而网络攻击带来的挑战也是基于这种中心化模式。对于物联网安全问题的解决方案,目前主流的有两种方案,一种是以阿里云为代表的对于云端安全的防护和隔离,但对于C端的指令难以保护。另一种则是则是基于区块链技术来解决物联网中的安全问题。
区块链的本质是分布式的,这意味着没有单一的主机掌控整个区块链。而区块链的优势在于它的公开性和私密性。公开性是指每个参与者都能看到区块曾经储存过的交易。私密性则是这些内容被秘钥保护着,且数据库智能被不断拓展,之前的记录很难改变。虽然有着诸多优点,但区块链的扩展性问题、处理能力、存储障碍、技术以及法律合规性等问题却为其大范围商用之路蒙上了一层阴影。
目前来看,还没有哪一种最适宜的IoT安全模式出现,这也正是我们需要去探索的星辰大海,在最佳方案出现之前,物联网参与方应根据自身特点,有针对性地部署防护措施,防范IoT原始生长期间安全问题的突然爆发。
二、诸多机遇随深挖逐一涌现
芯片之争或关乎物联网未来
ARM架构在95%智能手机、80%数码相机以及35%的电子设备中得到应用,共销售超过200亿个基于ARM构架的芯片,其移动世界规则和移动架构制定者地位可见一斑。2016年7月,日本软银集团243亿英镑(2076亿人民币)收购英国芯片设计商ARM为孙正义的物联网畅想铺平了前路。在国内物联网生态圈建设中,华为则在2016年世界移动大会上正式面向全球了端到端的NB-IoT解决方案。
众多数据显示,物联网正从硬件、传感等基础设备向软件平台和垂直行业应用升级。处理器的架构在物联网领域天然占据上风,虽然传统芯片厂商具有先发优势,但目前物联网缺乏“杀手级”应用,且少量多样的特性,这也意味着物联网芯片依然面临诸多挑战。
物联网仍处于刚起步阶段,还没有任何一家公司可以垄断该领域,随着竞争者陆续加入,物联网依然对所有人敞开怀抱。为了能提供行之有效的物联网服务和产品,必须提供覆盖感知技术、处理器和通信在内的广泛技术组合,所以合作与收购依然是当前整个产业的主流。对于芯片厂商而言,未必每家企业都能笑道最后,但只要参与便会收获相应的成长。
IPv6:为每一粒沙都分配一个IP
IPv6是互联网工程任务组(IETF)在上世纪90年代就已提出的用来取代主流IPv4的下一代互联网协议。物联网业务的扩大势必对网络产生巨大压力,在IPv4资源日益枯竭的情况下,IPv6再次进入人们的视野。
IPv6使用更小的路由表,这使得路由器能在路由表中用一条记录(Entry)表示一片子网,大大减小了路由器中路由表的长度,提高路由器转发数据包的速度。IPv6还增强了对组播及流控的支持,增加了对网络层的数据加密。
最值得关注的是,IPv6的地址长度为128b,是IPv4的4倍,号称能给世界上每粒沙子都分配一个IP,而在物联网时代,除了电脑,每一个路由器,甚至电视机、洗衣机、门锁都会占据一个IP,二者的长处和需要不谋而合。
《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》提出:到2018年末,IPv6活跃用户要达到2亿,在互联网用户中占比不低于20%。除此之外,还提出了包括准备部署IPv4向IPv6平滑演进升级的计划,将IPv6正式纳入下一代网联化发展的战略中。由此可见,IPv6的全面推进是大势所趋,随着国家计划的推动,IPv6在2018年必将迎来重大进展。
北斗商用为物联网锦上添花
据报道,北斗地图App将于5月1日上线,其导航功能可精确到1米以内,并能够清晰定位到具体车道,未来随着整体导航系统的逐步完善,定位精度有望突破厘米级,这将对物联网背景下的智慧城市、智慧交通再添一剂催化。
值得关注的是,目前无人机在专业应用领域中还需要人为遥控来实现作业,随着有源定位技术的突破,如果将北斗定位芯片嵌入无人机中,技术上的诸多难题将迎刃而解,这将拓宽无人机应用领域深度,大大降低农业植保、公安救助、物流、安防等领域的工作难度。
另外,虽然无人驾驶概念诞生,但真正落地却困难重重,以车载传感器的图像信息为主、卫星定位信息控制汽车行驶为辅的方式是一种新的尝试。随着北斗系统与GLONASS的对接,也让一个终端能接收到更精准的位置信息,加之多方筹谋推进与相关技术的继续突破,无人驾驶汽车有望在未来几年加速落地。
结语
按照应用场景划分,物联网大概分为可穿戴、医疗器械、智能家居、游戏、车载、货品溯源和智慧社区等七大类,虽然各个场景的模式不尽相同,但物联网的一部分价值来自于运营服务,而核心零部件是获得后续运营服务的保障,一级市场和物联网生态建设企业对控制芯片、传感器、通讯模块的关注不会放松,相关领域即将迎来初级红利。