（廣東省機(jī)械技師學(xué)院 廣東·廣州 510000）

0 引言

5G作為通信工具，是一種接入方式，它具有速度快，容量大，時(shí)延低的特點(diǎn)；如果4G的速度是汽車，5G相當(dāng)飛機(jī)；5G+AI相當(dāng)于給人工智能插上了飛翔的翅膀，5G使萬(wàn)物互聯(lián)成為可能，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算更上一臺(tái)階；人工智能在5G的應(yīng)用下，應(yīng)用場(chǎng)景更加廣闊，更加智能化；加速舊產(chǎn)業(yè)升級(jí)、新產(chǎn)業(yè)的形成。

1 人工智能產(chǎn)業(yè)鏈

根據(jù)人工智能大生態(tài)中不同企業(yè)提供的技術(shù)、產(chǎn)品與服務(wù)側(cè)重點(diǎn)的不同，將人工智能產(chǎn)業(yè)鏈大致分為基礎(chǔ)層、技術(shù)層和應(yīng)用層三個(gè)環(huán)節(jié)。

基礎(chǔ)層：為人工智能產(chǎn)業(yè)提供基礎(chǔ)的軟硬件和數(shù)據(jù)支撐，包括技術(shù)平臺(tái)（云平臺(tái)、開(kāi)源框架、開(kāi)發(fā)工具等）、基礎(chǔ)硬件（芯片、激光雷達(dá)、傳感器、服務(wù)器等）、數(shù)據(jù)及相關(guān)管理技術(shù)、通信設(shè)備等。

技術(shù)層：包括以計(jì)算機(jī)視覺(jué)、自然語(yǔ)言處理、生物識(shí)別、人機(jī)交互、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)圖譜、AR/VR等人工智能核心技術(shù)為驅(qū)動(dòng)的算法和解決方案提供商及相關(guān)技術(shù)平臺(tái)。技術(shù)層是目前人工智能商業(yè)化的主力，大量“AI+”方向的人工智能應(yīng)用場(chǎng)景由技術(shù)層企業(yè)來(lái)推動(dòng)落地。

應(yīng)用層：是從具體場(chǎng)景來(lái)看人工智能，既包括人工智能技術(shù)廠商主導(dǎo)推出的各種“AI+”的解決方案，也包括由傳統(tǒng)行業(yè)或當(dāng)前較為成熟的商業(yè)主動(dòng)地引入人工智能技術(shù)來(lái)為產(chǎn)業(yè)賦能的“+AI”。從應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，人工智能應(yīng)用層的跨度非常大，幾乎滲透到各個(gè)產(chǎn)業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

具體應(yīng)用層包括智慧安防（智慧城市、智慧校園、智慧社區(qū)等）；

智慧金融（身份認(rèn)證、智能風(fēng)控、智能客服、識(shí)別支付、智能監(jiān)管等）；

智慧教育（AI輔助教學(xué)工具、智能學(xué)科教育、自適應(yīng)教育等）；智慧醫(yī)療（醫(yī)學(xué)影像分析、智能診療、健康管理、醫(yī)療機(jī)器人等）；智慧交通（自動(dòng)駕駛、智慧交通系統(tǒng)等）；智慧營(yíng)銷（AI創(chuàng)意營(yíng)銷、大數(shù)據(jù)營(yíng)銷、文娛電商等）；機(jī)器人（工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人等）；

智慧農(nóng)業(yè)（精準(zhǔn)施肥與病蟲(chóng)防治、科學(xué)農(nóng)業(yè)管理等）。

2 5G+AI應(yīng)用場(chǎng)景

下面列舉5G+的應(yīng)用場(chǎng)景，描述了AI+的應(yīng)用場(chǎng)景，以及新一代信息技術(shù)。（見(jiàn)表1）

表1：5G+AI應(yīng)用場(chǎng)景分析

根據(jù)表1（5G+AI應(yīng)用場(chǎng)景分析）和人工智能產(chǎn)業(yè)鏈，選擇各個(gè)層級(jí)典型應(yīng)用場(chǎng)景。（見(jiàn)表2）

表2：人工智能應(yīng)用場(chǎng)景

3 典型應(yīng)用場(chǎng)景分析

3.1 自動(dòng)駕駛汽車

自動(dòng)駕駛汽車又稱無(wú)人駕駛汽車、電腦駕駛汽車、或出行機(jī)器人，是一種通過(guò)電腦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的智能網(wǎng)聯(lián)汽車。它依靠人工智能、視覺(jué)計(jì)算、智能傳感器、車聯(lián)網(wǎng)和全球定位系統(tǒng)協(xié)同合作，讓電腦可以在沒(méi)有任何人類主動(dòng)的操作下，自動(dòng)安全地操作機(jī)動(dòng)車輛。根據(jù)系統(tǒng)對(duì)駕駛狀態(tài)的干擾程度，SAE（美國(guó)機(jī)動(dòng)車工程學(xué)會(huì)）將智能輔助駕駛分為1-5五個(gè)等級(jí)。（見(jiàn)表3）

表3：自動(dòng)駕駛等級(jí)情況

2015年在《中國(guó)制造2025》中第一次提到要將無(wú)人駕駛作為汽車產(chǎn)業(yè)未來(lái)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要方向之一。2017年12月14日，國(guó)家工信部為落實(shí)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，正式發(fā)布了《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃》（2018-2020），在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展的文件中提到：要建設(shè)支持車輛智能計(jì)算平臺(tái)體系架構(gòu)、車載智能芯片、自動(dòng)駕駛操作系統(tǒng)、車輛智能算法等關(guān)鍵技術(shù)、產(chǎn)品研發(fā)，構(gòu)建軟件、硬件、算法一體化的車輛智能化平臺(tái)。到2020年，建立可靠、安全、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車智能化平臺(tái)，形成平臺(tái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，支撐高度自動(dòng)駕駛（HA級(jí)）。那么，到2020年，我國(guó)要達(dá)到HA級(jí)（L3）的自動(dòng)駕駛，2020年將成為自動(dòng)駕駛元年。

自動(dòng)駕駛是如果工作的呢？自動(dòng)駕駛是通過(guò)傳感器收集全面的環(huán)境信息，再對(duì)信息融合處理，并作出接近100%安全性決策。自動(dòng)駕駛的傳感器有以下幾種。

（1）攝像頭；它是自動(dòng)駕駛必備的傳感器，包括前視、后視和360度攝像系統(tǒng)，后視和360度攝像頭主要提供360度外部環(huán)境呈現(xiàn)，前視攝像頭主要用于識(shí)別行人、車輛、道路、交通標(biāo)志等。

（2）雷達(dá)；其功能是無(wú)線探測(cè)和測(cè)距，主要用于盲點(diǎn)檢測(cè)、防碰撞、自動(dòng)泊車、制動(dòng)輔助、緊急制動(dòng)和自動(dòng)距離控制等應(yīng)用。

（3）激光雷達(dá)；它是一種基于激光的系統(tǒng)，除發(fā)射器（激光器）外，系統(tǒng)還具備高靈敏度的接收器。車頂?shù)摹八啊毙窝b置是自動(dòng)駕駛汽車的激光雷達(dá)，它能對(duì)半徑60米的周圍環(huán)境進(jìn)行掃描，并將結(jié)果以3D地圖的方式呈現(xiàn)出來(lái)，給予計(jì)算機(jī)最初步的判斷依據(jù)。

自動(dòng)駕駛的數(shù)據(jù)融合就是將不同傳感器（如雷達(dá)、攝像頭和激光雷達(dá)）數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化合成，實(shí)現(xiàn)不同信息源的互補(bǔ)性、冗余性和合作性，從而做出更好、更安全的決策。比如攝像頭具有分辨顏色（識(shí)別指示牌和路標(biāo)）的優(yōu)勢(shì)，可易受惡劣天氣環(huán)境和光線的影響，但雷達(dá)在測(cè)距、穿透雨霧等有優(yōu)勢(shì)，兩者互補(bǔ)融合可作出更精確、更可靠的評(píng)估和判斷。

自動(dòng)駕駛對(duì)技術(shù)安全的要求相當(dāng)苛刻，需實(shí)現(xiàn)接近100%的安全性。但這種單憑本地端實(shí)現(xiàn)的方式存在一些局限性。比如當(dāng)汽車橫穿十字路口時(shí)，自動(dòng)駕駛能預(yù)知從左側(cè)高速駛來(lái)的大卡車？由于易受雨、雪、霧、強(qiáng)光等環(huán)境影響，攝像頭能始終準(zhǔn)確識(shí)別指示牌和紅綠燈？要實(shí)現(xiàn)100%安全性，自動(dòng)駕駛需要彌補(bǔ)本地傳感器所欠缺的感知能力。本地傳感系統(tǒng)讓汽車實(shí)現(xiàn)了“眼觀六路”，但自動(dòng)駕駛還需要“耳聽(tīng)八方”。要實(shí)現(xiàn)“耳聽(tīng)八方”就需要“基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”（CV2X）。

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（C-V2X）與雷達(dá)、激光雷達(dá)等傳感器不同，我們可以把V2X視為一種無(wú)線傳感器系統(tǒng)的解決方案，它允許車輛通過(guò)通信信道彼此共享信息，它可檢測(cè)隱藏的威脅，擴(kuò)大自動(dòng)駕駛感知范圍，能預(yù)見(jiàn)接下來(lái)會(huì)發(fā)生什么，從而進(jìn)一步提升自動(dòng)駕駛的安全性、效率和舒適性。C-V2X被認(rèn)為是自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵推動(dòng)因素之一。

隨著4G向5G的技術(shù)演進(jìn)，在未來(lái)自動(dòng)駕駛領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵的作用?；?G近實(shí)時(shí)的高清視頻傳輸，讓自動(dòng)駕駛不僅能“眼觀六路”，還能“耳聽(tīng)八方”，實(shí)現(xiàn)100%安全性。

3.2 機(jī)器人

機(jī)器人是一種可編程和多功能的操作機(jī)。機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用的情況，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。

機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械等組成。國(guó)際機(jī)器人協(xié)會(huì)（IFR）按照機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景將其分為工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人兩類?？紤]到機(jī)器人在高空、水下、自然災(zāi)害等特殊環(huán)境下的應(yīng)用現(xiàn)狀，我國(guó)業(yè)內(nèi)將機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人三類。具體分類及應(yīng)用如下。（見(jiàn)表4）

表4：機(jī)器人分類

下面對(duì)常見(jiàn)機(jī)器：工業(yè)機(jī)器人和移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行分析。

3.2.1 工業(yè)機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人在解決勞動(dòng)力不足、提高生產(chǎn)率、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本方面，發(fā)揮著越來(lái)越顯著的作用。從全球角度來(lái)看，歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)機(jī)器人研制與應(yīng)用已有五十余年歷史，形成了龐大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。世界著名機(jī)器人廠商包括瑞典的ABB，日本的FANUC、YASKAWA以及德國(guó)的KUKA，四大企業(yè)在全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的占有率超過(guò)50%，被稱為工業(yè)機(jī)器人“四大家族”。

在我國(guó)，50%的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于汽車制造業(yè)，其中50%以上為焊接機(jī)器人；同時(shí)也應(yīng)用于電子電氣行業(yè)；機(jī)械加工行業(yè)；食品行業(yè)；化工行業(yè)；玻璃行業(yè)；家用電器等行業(yè)；工業(yè)機(jī)器人的使用已經(jīng)深入到實(shí)體經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)中。

未來(lái)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)：

（1）工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修），單機(jī)價(jià)格不斷下降。

（2）機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)。

（3）工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見(jiàn)小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。

（4）工業(yè)機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺(jué)、力覺(jué)等新型傳感器。

（5）隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人已從當(dāng)初的柔性上、下料裝置正在成為高度柔性、高效率和可重組的裝配、制造和加工系統(tǒng)中的生產(chǎn)設(shè)備。在這樣的生產(chǎn)線上，多機(jī)器人協(xié)作，從剛性自動(dòng)化向柔性制造系統(tǒng)發(fā)展。

3.2.2 移動(dòng)機(jī)器人

移動(dòng)機(jī)器人是一個(gè)集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多功能于一體的綜合系統(tǒng)。隨著機(jī)器人性能不斷地完善，移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用范圍大為擴(kuò)展，不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，而且在城市安全、國(guó)防和空間探測(cè)領(lǐng)域等有害與危險(xiǎn)場(chǎng)合得到很好的應(yīng)用。因此，移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)得到世界各國(guó)的普遍關(guān)注。

移動(dòng)機(jī)器人根據(jù)移動(dòng)方式可分為：輪式移動(dòng)機(jī)器人、步行移動(dòng)機(jī)器人（單腿式、雙腿式和多腿式）、履帶式移動(dòng)機(jī)器人、爬行機(jī)器人、蠕動(dòng)式機(jī)器人和游動(dòng)式機(jī)器人；按工作環(huán)境可分為：室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人和室外移動(dòng)機(jī)器人；按控制體系結(jié)構(gòu)可分為：功能式（水平式）結(jié)構(gòu)機(jī)器人、行為式（垂直式）結(jié)構(gòu)機(jī)器人和混合式機(jī)器人；按功能和用途來(lái)分為：醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、助殘機(jī)器人、清潔機(jī)器人。按作業(yè)空間分為陸地移動(dòng)機(jī)器人、水下機(jī)器人、無(wú)人機(jī)和空間機(jī)器人。環(huán)境感知、自主定位和路徑規(guī)劃是移動(dòng)機(jī)器人的三大關(guān)鍵技術(shù)。

根據(jù)上述分析，機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景所涉及的技術(shù)如表5所示。

表5：機(jī)器人涉及技術(shù)列表

5G作為新一代信息通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要驅(qū)動(dòng)力量。5G既是網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)建設(shè)的重要內(nèi)容，也是制造強(qiáng)國(guó)的基礎(chǔ)性支撐。加快5G商用，對(duì)于加快“兩個(gè)強(qiáng)國(guó)”建設(shè)、加快數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。選擇典型應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)踐，推動(dòng)新一代人工智能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化與集成應(yīng)用，推動(dòng)制造強(qiáng)國(guó)，助力實(shí)體經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)。