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中国工程院院士邬贺铨在第五届中国智能建筑节上的演讲

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2020-06-11 14:08

6月6日，“产业在线·数字经济”第五届中国智能建筑节于云端隆重举办，聚焦智能建筑、数字经济、新基建、人工智能等前沿话题，更多角度、更高层次、更多方面的关注智能建筑行业各个领域。当日，吸引了来自全国各地数十万智建行业专业观众。

关于新基建的解读，5G信息技术在智能建筑领域中起哪些作用？智能建筑有哪些具体的应用场景？中国工程院院士邬贺铨以“布局新基建，建筑新体验”主题进行演讲。干货满满，在此为大家整理邬贺铨院士的演讲实录。

<以下文字根据邬贺铨院士演讲内容整理而成>

邬贺铨：布局新基建，建筑新体验

参加智能建筑节的各位线上的嘉宾，大家好，很高兴来做一个关于布局新基建，建筑新体验的介绍。

解读“新基建”

从2018年12月，中央经济工作会议首次提出新基建以来，到这次疫情防控期间，中央多次会议都强调了加快推进信息网络等新型基础设施建设。

2020年4月，总书记在浙江考察时，也提出要加快5G网络数据中心等新型基础设施的建设。

在刚刚结束的两会政府工作报告里面，也提出了发展新一代新生·网络和拓展5G运用、建设充电桩，推广新能源汽车。

新基建主要是起什么作用呢？在中央的精神上面强调了新基建是着力壮大新增长点,形成发展新动能,激发新消费需求,助力产业升级。发展工业互联网，推进智能制造，新基建与传统基建是并行的。

政府工作报告提出了“两新一重”。

一个新是新型基础设施建设。加强新型设施的建设，发展新一代信息网络，拓展5G应用，建设充电桩，推广能源汽车，激发新消费需求，助力产业升级。

一个新是新型城镇化建设。加强新型城镇化建设，大力提升县城公共设施和服务能力，以适应农民日益增加的到县城就业安家需求。

一个重是指加强交通、水利等重大工程建设。

后两项实际上就是传统的基础设施建设。

目前各个省出台的未来几年投资的项目规划中，新基建的项目占比还很少。新基建与传统基建不同的是，传统基建主要是财政投入，新基建主要是企业进行投资。

新基建与传统基建的发展是相辅相成的，新基建的通用技术能够支撑传统基建的绿色节能、提质增效，成为数字转型升级的新引擎。

新基建的内涵：新基建本身是节约高效、经济适用，智能绿色、安全可靠的现代化基础设施体系。按照国家发改委的说明，新基建可以分成三部分，第一是新一代实施基础设施，第二是融合基础设施，第三是创新基础设施。

其中新一代实施基础设施又可以分为三部分，通信网络基础设施、新技术基础设施、算力基础设施。

国家发改委对新基建内涵的解释，强调新基建是以新设网络为基础的，所以我们可以理解为，新一代信息基础设施，它领跑新基建，是新基建的重要支柱。

数字基础设施涵盖领域：整个数字基础设施包括什么呢？最底层是电信运营商提供的5G、4G，上一代互联网、光纤传输系统、网络安全设施等等，这些都是基础设施里最底层的，基础设施不限于这些。

比如还有企业自建和租用第三方的数据中心，它们有虚拟化的网络计算存储的资源、有安全接入的管理负载均衡、机房的安防监控、供电智能等系统，这些构成了云服务里面的基础设施服务阶层。

云服务还需要有提供云服务的基础核心的部分，一部分叫PaaS(平台即服务)，提供了大量的工具软件，包括大数据分析软件、人工智能分析软件。还有一层叫SaaS(软件即服务)，这里边有各种各样的用户应用软件，PLM产品寿命管理，SCM供应链管理。有了这些，可以支持很多的数字化应用，但是这些都是通用的。

对于工业互联网、产业互联网而言，还需要有一个提供各种工业互联网应用的核心平台，这里包括具体的行业应用操作系统、企业的数据、行业的数据、社会的数据，以及各个适应行业的数据挖掘和分析的工具。

在全社会上很少的企业可以成为工业互联网的平台供应商，而大多数企业都是工业互联网的应用企业。作为应用企业可以调用、借用平台供应商的能力，但是应用企业本身也需要有一些工业互联网的能力，比如说企业的外网、内网、物联网边缘计算，网络安全系统、工控软件、数据库大数据等，具有企业特点的大数据、人工智能算法、开发工具等等。整个数字基础设施，包括了云计算里，从底层到高层的所有部分。

我们说工业互联网是平台供应商，它本身也是工业互联网应用企业，但它本身可以租用公有云服务提供商的PaaS服务和SaaS服务。也可以自建SaaS服务，PaaS服务，自己有自己的私有云，云服务公司可以把它的网络计算存储资源外包给互联网数据中心，也可以自己包含互联网数据中心。

所以，整个数字基础设施，它覆盖了所有支撑新一代形式技术，它也可以分解到不同的企业去提供。

布局新基建，5G发展及应用场景

我们经历了第一代移动通信，它是一个蜂窝模拟小区，靠频率的不同区分用户；以GS·M为代表的2G是数字的，以习性的不同区分用户；3G是CDMA，以码道的不同区分用户；4G把频率、时间码道多重因素都用上，所以峰值速率能做到100兆；5G是4G的多种方式的改进。

不同的是1G到4G是面向个人的，5G扩展到产业互联网和智慧城市的应用，5G的三大应用场景，增强移动宽带、高可靠低时延和广覆盖大连接、与边缘计算的结合。

5G在无线技术上利用了通信的基本原理：

1、把基站做的更多，超密集组网；

2、把天线做的更多，把空分的技术利用上来；

3、把频率展的更宽，还有物理层的改进；

5G跟4G比，5G的峰值速率比4G提高了30倍，用户平均体验数据率提高了10倍，频谱效率提高3倍，能支持500公里时速的高铁，接口延时减少了90%。连接密度做到一平方公里能有100万个传感器连到一个网上，能效提高100倍，流量密度提高100倍。4G的时候峰值速率只有600多兆，平均速率只有10兆，而5G峰值速率做到20G，平均速率做到100兆。空中接口只有一毫秒，它实现了超可靠低时延；它的连接密度提高了10倍，做到一平方公里100万个传感器联网，能效流量密度可提高100倍，更好的支撑了广覆盖、大连接。

另外，5G把物联网、大数据、云计算结合起来了。传统的物联网我们是感知数据，要传到后台进行大数据分析和人工智能的决策。由于过去的网络带宽不够，时间比较大，传到后台再分析决策后已经失去了实时的控制了，因此效果不好。现在5G来了，它在大连接，每平方公里100万个传感器，5G的低时延，端到端时间不超过10秒，丢包率不高于1%，无形之中5G把物联网和人工智能无缝的融合。

AI在IOT演变成AIOT智联网，更进一步运用在某些应用上。我们可以把人工智能的芯片和软件操作系统，直接嵌入到物联网的模块，组成一个AIOT的终端，它适用于一些复杂的物联网终端。比如说超高清摄像头，现在街上的摄像头拍什么传什么，没有处理能力。未来，智能化处理后，摄像头将会有一定的人工智能处理能力。

更进一步，还可以把区块链的能力嵌入到物联网终端，保证了物联网设备的接入，硬件数据加密和安全，能解决基于数据的确权和数据资产化的问题。过去我们在开视频会议、玩游戏、做工业协同设计，需要一个高端的本地终端，把核心程序下载到终端，利用终端的通信和计算能力，以及终端强大的内存……这个成本比较高，对使用者的要求、技术也有一定的门槛。当普通的终端，通过5G直接连接云端，云端的计算能力普通终端可直接使用，不需要下载程序，即插即用，更好的流畅体验。

如今，云办公、云课堂，云视频、云商贸、云招聘，云签约的现象已经流行起来了，即便疫情过后，这些方式仍然会受到大家的喜爱，因为节约了出行成本和时间。有咨询公司预见到，到2023年中国的云游戏市场接近1000亿，云教育市场2022年就能超过了3000亿，这是一个很好的应用。

5G手机有比较好的带宽，但未来要看更高清就希望屏幕更大一点，所以现在通过节点把屏幕展成平板那么宽，同时又可以揣到口袋里，但是清晰度还是不够的，所以现在智能屏出来了，看上去是个电视屏，实际上是个放大的手机屏，它可以跟手机连动，能看到高清的电视，那么更进一步我们还可以说，利用5G我们可以看裸眼的三维，将来这些都是要求高带宽的应用场景。

另外，VR、AR虚拟现实增强技术，对带宽要求高，时间要求短，所以在4G时代很难用，戴上时间长会头晕。随着5G的到来，将来VR、AR也都会有很广阔的应用前景。

以上这些是一般的通用技术。

数字化场景中,智能建筑新体验

关于智慧城市与建筑，首先要使用城市的大数据，从数据获取数据，再根据实际的情景进行分析，得出我们需要的一些大数据分析的结果。实现最终的决策目的。通过大数据分析，可以有很多实际应用。

比如，数据验证某个路段在晚上经常发生安全事件。我们就可以用 LED的斑马线，提醒开车的司机以及行人注意交通的安全。说到智能交通，在城市里有大量的摄像头，捕捉到行人、车辆的各种数据，这些摄像头对应的电视屏放在交管中心，但是无论交管中心墙多大，也无法放下。基本10秒显示一条马路，靠人盯着效率低、不现实。这里举个例子，把一个城市十几万个摄像头，全部的视频合成为一个视频，就像是坐在直升机上，俯视这个城市一样，不同时间，用不同颜色，标注不同的路段，自动判定是交通管制，还是临时的交通事故，实时发送到行人那里，让行人和驾驶员可以选择出行路线。

还可以利用卫星来对整个城市的执法进行监管，对车流量进行实时获取。利用无人机监测城市的河道、湖水面的污染状况。利用传感器捕获的数据，用5G摄像头无人机，检测整个城市范围周边的环境、绿化、卫生等等。

建筑需要建模，我们可以利用数字化把土地空间上承建的数据收集起来，形成3D城市模型，避免空间规划上的碰撞、冲突。这种对应的模型还可以进行协同设计、虚拟生产、虚拟施工、虚拟交付，提供设计模型、商务方案等。

工地施工也是个大的场景，可以综合运用5G、大数据、云计算、物联网、人工智能等手段，采集人员、车辆、机械、物料、环境等要素，以及生产质量安全管理的数据，实现科学管理智能生产，这叫数字孪生，也叫数字双胞胎。比如，5g和传感器，传感器获取的数据传到网上的镜像，网上不断监控实物的运行，一旦实物的数据出现异常，就可以远端矫正，这叫预防性维护，这将提高企业25%的收益。

在施工现场，通过对建筑施工的数字工地、实体工地的数字孪生、对账，实现对人员、机械、材料、环境各种要素的实时感知、分析决策和智能执行，形成智慧工地，实现全产业链的协同，把整个建筑的施工提升到工业级的精细化水平。

在施工上，还会利用到各种工控软件，比如ERP批示软件，它定义了生产过程中，每一个环节、每一个工序。虽然很正确，但在实际的生产过程中，包括建筑施工过程中，总有些突发原因打断原来的计划表，一般情况下，就需要召开会议，重新定计划，这浪费大量时间。更智能的ERP，可以把工地上的物联网、大数据、人工智能，所有的检测数据通过后台分析决策，自动化在修改ERP，就能够自动调整。目前全球只有16%的企业用到了这项技术。建筑本身是个个性化的艺术创造，我们也希望建筑按工业化来批量制造来执行。所以，工程管理软件就需要根据个性化的需求，自动的生成参数，再根据现场具体的情况，进行执行调整。

接下来介绍的是生产制造环节的机器视觉。据统计，中国现在生产线上大部分是靠目测来检查产品质量的。尽管工人都很认真，但是仍然避免不了发生差错。现在可以利用5G高清摄像头，在生产线上跟着产品自动拍摄，然后把所有的影像送到后台，进行人工智能的比对，跟预存的合格照片视频来比对，就能发现哪些产品不合格，现在机器视觉的能力已经超过人类。比如，工人带上5G的眼镜，就能发现问题，避免差错，提高效率。特别是桥梁、隧道、公路、铁路、水利的重大工程，质量事关生命安全，质量检测非常重要。质量检测靠仅靠人工和经验是不够的，需要利用传感器的异常监控，还是要利用大数据分析来发现微小的变化来杜绝隐患。

作为使用者对建筑物的感受，现在国人对住房要求越来越高，关注价格、户型、地段、周边配套、小区环境等等，那么怎么办呢，可以从城市规划和政府公开的大数据给购房者一个参考。比如住的楼层，打开窗户可以感受外面的视野，日照时长，是否有楼层遮挡等。再比如装修，我们可以戴一个VR、5G眼镜，具有三维看房的功能，家居尺寸、颜色等可以自由挑选，并可以通过5G查看效果。这样卖房子及装修都可以更好的展示，购房者也有个更好的体验。

新基建营造了我国长期高质量发展的基础，先进的数字基础设施，承载了激发新消费需求、推动科技创新、助力产业转型升级、培育未来产业、改进民生服务、扩大就业机会等使命。数字技术设施作为通用技术，可以用到各行各业，在建筑业的规划、设计、生产、施工、质检、交付、维护、使用，各个环节都能提升效率与价值，给使用者带来更好的体验。而新基建的平台为更多的新应用的孕育打造了产业生态。新一代新生技术与建筑技术的结合，将开拓更多的创新空间。

谢谢大家！