数字城市场景AI解决方案行业现状调查及投资策略报告

数字城市场景AI解决方案行业现状调查及投资策略报告

建设以太阳能、风能等可再生能源为主体的多能源协调互补的能源互联网。突破分布式发电、储能、智能微网、主动配电网等关键技术，构建智能化电力运行监测、管理技术平台，使电力设备和用电终端基于互联网进行双向通信和智能调控，实现分布式电源的及时有效接入，逐步建成开放共享的能源网络。发展目标（一）经济发展进一步提质增效互联网在促进制造业、农业、能源、环保等产业转型升级方面取得积极成效，劳动生产率进一步提高。基于互联网的新兴业态不断涌现，电子商务、互联网金融快速发展，对经济提质增效的促进作用更加凸显。（二）社会服务进一步便捷普惠健康医疗、教育、交通等民生领域互联网应用更加丰富，公共服务更加多元，线上线下结合更加紧密。社会服务资源配置不断优化，公众享受到更加公平、高效、优质、便捷的服务。（三）基础支撑进一步夯实提升网络设施和产业基础得到有效巩固加强，应用支撑和安全保障能力明显增强。固定宽带网络、新一代移动通信网和下一代互联网加快发展，物联网、云计算等新型基础设施更加完备。人工智能等技术及其产业化能力显著增强。（四）发展环境进一步开放包容全社会对互联网融合创新的认识不断深入，互联网融合发展面临的体制机制障碍有效破除，公共数据资源开放取得实质性进展，相关标准规范、信用体系和法律法规逐步完善。到2025年，网络化、智能化、服务化、协同化的互联网+产业生态体系基本完善，互联网+新经济形态初步形成，互联网+成为经济社会创新发展的重要驱动力量。互联网+益民服务（一）发展便民服务新业态发展体验经济，支持实体零售商综合利用网上商店、移动支付、智能试衣等新技术，打造体验式购物模式。发展社区经济，在餐饮、娱乐、家政等领域培育线上线下结合的社区服务新模式。发展共享经济，规范发展网络约租车，积极推广在线租房等新业态，着力破除准入门槛高、服务规范难、个人征信缺失等瓶颈制约。发展基于互联网的文化、媒体和旅游等服务，培育形式多样的新型业态。积极推广基于移动互联网入口的城市服务，开展网上社保办理、个人社保权益查询、跨地区医保结算等互联网应用，让老百姓足不出户享受便捷高效的服务。（二）推广在线医疗卫生新模式发展基于互联网的医疗卫生服务，支持第三方机构构建医学影像、健康档案、检验报告、电子病历等医疗信息共享服务平台，逐步建立跨医院的医疗数据共享交换标准体系。积极利用移动互联网提供在线预约诊疗、候诊提醒、划价缴费、诊疗报告查询、药品配送等便捷服务。引导医疗机构面向中小城市和农村地区开展基层检查、上级诊断等远程医疗服务。鼓励互联网企业与医疗机构合作建立医疗网络信息平台，加强区域医疗卫生服务资源整合，充分利用互联网、大数据等手段，提高重大疾病和突发公共卫生事件防控能力。积极探索互联网延伸医嘱、电子处方等网络医疗健康服务应用。鼓励有资质的医学检验机构、医疗服务机构联合互联网企业，发展基因检测、疾病预防等健康服务模式。（三）促进智慧健康养老产业发展支持智能健康产品创新和应用，推广全面量化健康生活新方式。鼓励健康服务机构利用云计算、大数据等技术搭建公共信息平台，提供长期跟踪、预测预警的个性化健康管理服务。发展第三方在线健康市场调查、咨询评价、预防管理等应用服务，提升规范化和专业化运营水平。依托现有互联网资源和社会力量，以社区为基础，搭建养老信息服务网络平台，提供护理看护、健康管理、康复照料等居家养老服务。鼓励养老服务机构应用基于移动互联网的便携式体检、紧急呼叫监控等设备，提高养老服务水平。（四）探索新型教育服务供给方式鼓励互联网企业与社会教育机构根据市场需求开发数字教育资源，提供网络化教育服务。鼓励学校利用数字教育资源及教育服务平台，逐步探索网络化教育新模式，扩大优质教育资源覆盖面，促进教育公平。鼓励学校通过与互联网企业合作等方式，对接线上线下教育资源，探索基础教育、职业教育等教育公共服务提供新方式。推动开展学历教育在线课程资源共享，推广大规模在线开放课程等网络学习模式，探索建立网络学习学分认定与学分转换等制度，加快推动高等教育服务模式变革。互联网+绿色生态推动互联网与生态文明建设深度融合，完善污染物监测及信息发布系统，形成覆盖主要生态要素的资源环境承载能力动态监测网络，实现生态环境数据互联互通和开放共享。充分发挥互联网在逆向物流回收体系中的平台作用，促进再生资源交易利用便捷化、互动化、透明化，促进生产生活方式绿色化。人工智能整体市场未来发展趋势（一）人工智能端侧与云侧的融合与协作是大势所趋中国物联网市场在未来三年预计将保持20%以上的增长速度，在2021年达到26，251亿元的市场规模，而物联网应用的渗透将带动对物联网芯片的需求。据MarketsandMarkets预计，2020年全球物联网芯片市场规模将达109．41亿美元，对云侧和端侧的要求将更加全面，在云侧寻求算力、响应时间、成本等因素的最优配置，在端侧提升算力和让数据尽可能实现本地处理。一方面，物联网将有更多的应用场景对延时更为敏感，例如智能家居、智能工业、智能医疗需要端侧设备的实时响应。另一方面，5G时代的无线网络将具有更低的时延性，大规模的数据流动将增加传输和云端的压力，这同样需要云侧和端侧的密切配合。目前云侧和端侧的配合主要体现在云端训练神经网络，再由终端或边缘端设备进行推理。未来，随着端侧设备的进一步迭代，设备能负载更多的计算分析工作，甚至可以承担部分的训练过程。另一方面，计算力的前置是行业发展的重要趋势，未来云侧的边界也会逐渐向终端和数据源头推进，整合云侧和端侧的架构，将AI处理分布在各个网络设备中。随着云侧和端侧的技术走向成熟，其协作的适应性和灵活性将成为下一阶段的竞争重点。未来云端和终端设备及其连接网络可能会构成一个庞大的AI处理网络，云端能够实时控制、调整终端的算法，重新定义、迭代硬件；而终端也能将数据及时反哺给云端进行自适应优化；训练和推理的相互协作、互补整合也将成为技术的一大探索方向，形成完整协同的智能生态。（二）视觉人工智能行业的竞争维度逐步从单一技术领先性竞争转向综合服务能力竞争AI芯片与算法都是人工智能行业的关键底层技术，两者的发展彼此交互、相互融合、相互促进，共同助推终端智能和AI生态的发展。以安防行业为例，前端采集设备和云端软件的协调、优化能有效提升整体方案运行的稳定性和效率。随着AI算法技术的不断进步，视觉人工智能企业技术成熟度均已达到较高水平，同行业企业间的技术差异正在逐渐缩小，行业技术进步所带来的边际改善效应正在衰减。在更多场景下，竞争者之间的技术水平都已经可以较好地满足用户的需求。故而，视觉人工智能领先企业间的竞争正从过往的以技术领先性为核心的技术研发竞争逐步转向以用户需求理解和应用场景落地为核心的技术应用竞争。以上变化也对企业的技术研发能力和综合服务能力提出了新的要求，过去在产业链单一环节的专业化优势正趋于弱化，而如何基于场景需要，打通底层的算法、芯片等核心技术，如何为客户提供全面、综合、成本更优、体验更好的方案和服务正成为未来行业竞争的关键因素。（三）核心城市日渐成为视觉人工智能技术等AI技术创新和应用的重要载体和试验地随着人工智能技术的发展和城市治理水平的内在需求趋强，城市日益成为人工智能技术创新融合应用的重要载体和试验地。在全球范围内，包括旧金山、纽约、伦敦、新加坡、东京、北京、上海、深圳等核心城市都在形成人工智能技术创新和应用的集聚。而中国政府正在大力推动的新型基础设施建设，核心城市也是建设的主战场和示范基地。未来，能抢占核心城市市场的人工智能企业也将拥有更丰富的技术落地场景，进而拥有更强的竞争优势。视觉人工智能技术作为目前应用最成熟的AI技术之一，未来将不仅局限在与公共安全相关的领域，有望在城市的发展和治理中发挥更加重要的作用。人工智能芯片行业人工智能芯片指应用在人工智能算法加速，主要实现大规模并行计算的芯片。而在更广泛的概念下，任何应用在人工智能领域的芯片都可被称为人工智能芯片。（一）人工智能芯片以技术路线分类深度学习架构下的人工智能芯片以技术路线进行划分，主要包括GPU、FPGA、ASIC、ASIP等类别。GPU使用SIMD让多个执行单元同时处理不同的数据，其离散化和分布式的特征，以及用矩阵运算替代布尔运算的设计使之适合处理深度学习所需要的非线性离散数据。与同样基于冯•诺依曼架构的CPU不同的是，在传统的冯•诺依曼结构中，CPU每执行一条指令都需要存储读取、指令分析、分支跳转才能进行运算，从而限制了处理器的性能；而GPU大部分的晶体管可以组成各类专用电路、多条流水线，运算单元明显增多，适合大规模的并行计算。GPU拥有更多的ALU用于数据处理，这样的结构适合对密集型数据进行并行处理，获得高于CPU几十倍甚至上千倍的运行速度。在云端，通用GPU，被广泛应用于深度神经网络训练和推理。但是，GPU并非专门针对AI算法，在执行算法中能耗相对较高、效率相对较低，有一定的时延问题。FPGA利用门电路直接运算，而用户可以自由定义这些门电路和存储器之间的布线，改变执行方案。其基本原理是集成大量的基本门电路以及存储器，通过大量的可编程逻辑单元实现针对性的算法设计，即实现以硬件定义软件。FPGA通过可编程逻辑综合，在并行计算上能够获得和GPU接近的并行计算性能，相比CPU，有明显的性能提升，同时在功耗上优势明显在深度学习算法仍处于高速迭代的状态下，FPGA因其可重构特性而具有显著优势。FPGA市场化的阻碍主要在于高昂的硬件和开发成本，编程相对复杂，为实现重构而降低了计算资源占比，整体运算能力受到影响。ASIC则为专用定制芯片的统称，在架构、设计、成本等方面存在更大的多样性，其中VPU是为图像处理和视觉处理设计的定制芯片。ASIC的架构相对简单，性能和功耗与通用型产品相比更低。由于不需要包含FPGA用于实现重构的可配置片上路由与连线，相同工艺的ASIC计算芯片可以拥有FPGA5-10倍的运算速度，实现PPA最优化设计。ASIC针对场景的定制化设计使其更适合终端推理场景，而如今它的主要劣势在于初期设计的资金投入和研发周期，且针对性设计限制了芯片的通用性。ASIP是一种新型的定制化指令集的处理器芯片，它为某个或某一类型应用而专门设计，通过权衡速度、功耗、成本、灵活性等多个方面的设计约束，设计者可以定制ASIP以达到最好的平衡点，从而适应嵌入式系统的需要。ASIP集合了FPGA和ASIC各自的优点，不仅可以提供ASIC级别的高性能和低功耗，还能提供处理器级别的指令集灵活性，实现可重新编程，更适用于需求尚未被明确定义、需要芯片具备一定通用性和可编程性的应用场景，从而满足AI算法快速更新迭代的需求，并延长芯片的使用生命周期。相对GPUCPU具备同等的指令集灵活性，执行效率、功耗、能量效率方面相比CPU、GPU有1-2个数量级的优势。相对DSP在视觉人工智能算法上的执行效率上高2-5倍，功耗只有其1/2-1/3。相对ASIC具有后向算法可编程的灵活性，更适合深度学习AI算法的演进和迭代部署。相对FPGA具有高性能、低成本的优势，成本方面有百倍级的成本优势。未来，类脑芯片的神经拟态计算将带来更大的想象空间，其内存、CPU和通信部件将集成为一体，信息处理可以在本地进行。类脑芯片的设计目的也将不局限于加速深度学习算法，而是在芯片结构甚至器件层面上改变设计，开发出全新的类脑计算机体系结构。目前此项技术还尚未得到大规模应用，但很有可能成为行业内长期发展的路径和方向。（二）人工智能芯片行业市场规模与行业构成市场规模方面，AI芯片的需求正在快速扩大，根据艾媒咨询的预测，全球AI芯片市场规模将在未来五年内飙升，预计将从2019年的110亿美元增长至2025年的726亿美元。赛迪顾问则预测中国AI芯片市场规模将从2019年的124．1亿元增长至2021年的305．7亿元，预计未来几年仍将以超过50%的速度快速增长。根据赛迪数据报告，从行业结构分布来看，在2021年安防行业是AI芯片落地应用的最大市场，市场规模达到51．1亿元，占比16．72%。其余用途比较广泛的场景还包括零售、医疗、教育、制造、金融、物流、交通等领域。根据应用场景，AI芯片可分为云端芯片、边缘端芯片和终端芯片，再根据功能可分为训练芯片和推断芯片。近年来，宏观政策的大力支持和人工智能的普遍应用促进了AI芯片市场的高速扩张。赛迪顾问预测，2021年我国AI芯片市场规模将达到305．7亿元，2019至2021年市场规模的年化增长率均超过50%。尤其对于终端推断芯片市场，随着人工智能应用生态的逐步建立，AI应用将被更为广泛地部署在终端设备，其市场规模年化增长率将保持在60%以上。而根据甲子光年的统计，2020年中国云端AI芯片的市场规模可以达到111．7亿元，边缘与终端芯片为39亿元。但人工智能在安防、家居、商业等应用领域的大规模落地为边缘与终端芯片带来了更大的市场契机，该市场2018至2023年复合增长率将达到62．2%。互联网+智慧能源通过互联网促进能源系统扁平化，推进能源生产与消费模式革命，提高能源利用效率，推动节能减排。加强分布式能源网络建设，提高可再生能源占比，促进能源利用结构优化。加快发电设施、用电设施和电网智能化改造，提高电力系统的安全性、稳定性和可靠性。（一）推进能源生产智能化建立能源生产运行的监测、管理和调度信息公共服务网络，加强能源产业链上下游企业的信息对接和生产消费智能化，支撑电厂和电网协调运行，促进非化石能源与化石能源协同发电。鼓励能源企业运用大数据技术对设备状态、电能负载等数据进行分析挖掘与预测，开展精准调度、故障判断和预测性维护，提高能源利用效率和安全稳定运行水平。（二）建设分布式能源网络建设以太阳能、风能等可再生能源为主体的多能源协调互补的能源互联网。突破分布式发电、储能、智能微网、主动配电网等关键技术，构建智能化电力运行监测、管理技术平台，使电力设备和用电终端基于互联网进行双向通信和智能调控，实现分布式电源的及时有效接入，逐步建成开放共享的能源网络。（三）探索能源消费新模式开展绿色电力交易服务区域试点，推进以智能电网为配送平台，以电子商务为交易平台，融合储能设施、物联网、智能用电设施等硬件以及碳交易、互联网金融等衍生服务于一体的绿色能源网络发展，实现绿色电力的点到点交易及实时配送和补贴结算。进一步加强能源生产和消费协调匹配，推进电动汽车、港口岸电等电能替代技术的应用，推广电力需求侧管理，提高能源利用效率。基于分布式能源网络，发展用户端智能化用能、能源共享经济和能源自由交易，促进能源消费生态体系建设。（四）发展基于电网的通信设施和新型业务推进电力光纤到户工程，完善能源互联网信息通信系统。统筹部署电网和通信网深度融合的网络基础设施，实现同缆传输、共建共享，避免重复建设。鼓励依托智能电网发展家庭能效管理等新型业务。互联网+现代农业利用互联网提升农业生产、经营、管理和服务水平，培育一批网络化、智能化、精细化的现代种养加生态农业新模式，形成示范带动效应，加快完善新型农业生产经营体系，培育多样化农业互联网管理服务模式，逐步建立农副产品、农资质量安全追溯体系，促进农业现代化水平明显提升。（一）构建新型农业生产经营体系鼓励互联网企业建立农业服务平台，支撑专业大户、家庭农场、农民合作社、农业产业化龙头企业等新型农业生产经营主体，加强产销衔接，实现农业生产由生产导向向消费导向转变。提高农业生产经营的科技化、组织化和精细化水平，推进农业生产流通销售方式变革和农业发展方式转变，提升农业生产效率和增值空间。规范用好农村土地流转公共服务平台，提升土地流转透明度，保障农民权益。（二）发展精准化生产方式推广成熟可复制的农业物联网应用模式。在基础较好的领域和地区，普及基于环境感知、实时监测、自动控制的网络化农业环境监测系统。在大宗农产品规模生产区域，构建天地一体的农业物联网测控体系，实施智能节水灌溉、测土配方施肥、农机定位耕种等精准化作业。在畜禽标准化规模养殖基地和水产健康养殖示范基地，推动饲料精准投放、疾病自动诊断、废弃物自动回收等智能设备的应用普及和互联互通。（三）提升网络化服务水平深入推进信息进村入户试点，鼓励通过移动互联网为农民提供政策、市场、科技、保险等生产生活信息服务。支持互联网企业与农业生产经营主体合作，综合利用大数据、云计算等技术，建立农业信息监测体系，为灾害预警、耕地质量监测、重大动植物疫情防控、市场波动预测、经营科学决策等提供服务。（四）完善农副产品质量安全追溯体系充分利用现有互联网资源，构建农