英特爾張宇：基于OpenVINO的英特爾智慧社區(qū)參考架構

今天我將向大家介紹英特爾對智慧社區(qū)的理解以及我們對賦能智慧社區(qū)所提供的技術。智慧社區(qū)是社區(qū)建設的一種思考理念，也是新形勢下社區(qū)公共服務的新模式，智慧社區(qū)以智慧、人文、服務為理念，以治理精細化、服務人文化、手段信息化、運營智能化為建設思路，以信息化的技術手段為支撐構建智慧的新型現(xiàn)代社區(qū)。

英特爾智慧社區(qū)的愿景是以人為本，運用云計算、人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術打造一個平安便民智慧的社區(qū)管理。智慧社區(qū)將我們生活中的居民提供多樣化的服務能力，我們將這些總結為八個場景，分別是未來的服務場景、鄰里場景、環(huán)境場景、健康場景、教育場景、建筑場景、交通場景、創(chuàng)業(yè)場景。

首先看一下未來的服務場景。未來服務場景是圍繞社區(qū)居民24小時的生活需求打造一個優(yōu)質生活無距離的未來服務場景，解決老舊小區(qū)物業(yè)服務不足、物業(yè)收費與服務品質不匹配，便民惠民服務設施覆蓋不全的痛點，打造提供一個平臺+管家的智慧服務，打造社區(qū)安全防護，實現(xiàn)社區(qū)智能管理。同時還能打造集社區(qū)服務清單、社區(qū)服務空間、社區(qū)服務商的遴選、培育等各種便民惠民為一體的社區(qū)服務體系，提高生活的品質。

未來的鄰里場景，目的是營造交往交融交心的人文氛圍，構建遠親不如近鄰的場景。為解決現(xiàn)代城市中鄰里關系淡漠、缺少文化交流載體的痛點，通過鄰里公共空間、開放式形態(tài)、城市文化公園建設，為居民提供一個鄰里交流空間，營造出和諧溫暖的生活氛圍。

未來環(huán)境場景聚焦功能集成、節(jié)約高效、供需協(xié)同、互利共贏，構建一個循環(huán)無廢的未來低碳場景，解決能源供給單一，綜合利用效率不高的痛點，打造多元協(xié)同的能源供應、降本增效的智能節(jié)能、數(shù)字化的綜合能源系統(tǒng)，打造綜合的能源智能服務平臺，形成綜合能源資源的服務商業(yè)模式。

未來健康場景，主要面向全人群與全生命健康，構建全民康養(yǎng)的未來健康場景，解決社區(qū)醫(yī)療看得起但看不好、養(yǎng)老設施與服務缺失、健康多元化需求難以滿足的痛點，來提升社區(qū)醫(yī)療，完善社區(qū)養(yǎng)老，實現(xiàn)家門口養(yǎng)老、智慧養(yǎng)老的幸福養(yǎng)老模式。

未來教育場景，主要是服務社區(qū)全人群教育需求，構建終身學習的未來教育場景，解決優(yōu)質教育資源稀缺等等問題。

未來建筑場景，運用創(chuàng)新的空間集約及功能集成打造藝術與風貌交融的未來建筑場景，解決土地集約利用效率低、建筑品質不高、建筑風貌缺失的問題，運用標準化的建筑技術集成信息化數(shù)字技術支撐，實現(xiàn)建筑標準化、信息化。

未來交通場景，將打造社區(qū)內部的街道路網(wǎng)布局、人車分流的社區(qū)交通管控、智慧共享停車、新能源汽車的功能保證。對機動車管理實現(xiàn)車暢其道，同時還能提供物流配送服務，實現(xiàn)物暢其流。

創(chuàng)業(yè)場景，將順應未來生活與就業(yè)融合的新趨勢，構建一個大眾創(chuàng)新的創(chuàng)業(yè)場景，解決缺乏就業(yè)的辦公設施與環(huán)境、人才公寓供給不足的問題，打造一個小成本、大創(chuàng)業(yè)的全要素共享，實現(xiàn)創(chuàng)業(yè)生活的連接。

這是總結出來的未來社區(qū)所提供的主要功能場景。隨著城市化進程加快，人口社區(qū)化在不斷提速，現(xiàn)在的普通社區(qū)已經(jīng)在諸多方面難以滿足居民需求，比如社區(qū)安全防御，隨著訪客與外來人員各車輛逐漸增多，識別越來越困難，造成了社區(qū)安全隱患的發(fā)生，人口信息采集難度大，流動人口管理難，人房車數(shù)據(jù)不全，這些都造成了治安案件的居高不下。我們看到社區(qū)服務效率比較低，由于要服務的業(yè)主比較多，而且沒有有效的服務管理安排機制，導致了效率低下，很多報修的投訴建議不能很暢通的執(zhí)行，不能令業(yè)主滿意。領導經(jīng)驗物業(yè)管理成本在不斷增加，安保、維修、保潔、服務等需求不斷增長，用工成本在不斷提高。同時看到信息采集和傳達不能很及時的溝通，社區(qū)數(shù)據(jù)不全、出租房治理難、消防隱患多，這些信息往往是不能共享的。信息的傳達延后，傳統(tǒng)的物業(yè)通知一般是通過張貼紙質通告來通知，信息管理非常不及時，經(jīng)常還需要工作人員打電話通知業(yè)主或者上門來告知，并且物業(yè)和業(yè)主之間的互動往往很少。再一方面物業(yè)費收繳困難，業(yè)主對于繳納物業(yè)費存在誤區(qū)，很多物業(yè)服務與業(yè)主需求不相符，導致物業(yè)費難以收取。我們認為智慧社區(qū)為解決上面這些問題提供了新思路。但是智慧社區(qū)并不是將若干智能功能簡單進行疊加，不應該采取頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳的思路，而是應該基于以云計算智慧社區(qū)綜合管理平臺為基礎，通過數(shù)據(jù)融合、智慧化分析實現(xiàn)社區(qū)智能化運營，向社區(qū)居民提供全面便捷開放的服務。今后衍生出智慧養(yǎng)老、智慧家庭等服務。

當下正處于人工智能、5G、邊緣計算等技術快速發(fā)展的新時代，這些技術已經(jīng)開始深刻的影響我們的日常生活，并將大大推動社區(qū)智能化發(fā)展，比如社區(qū)管理方面，人工智能技術已經(jīng)融入到居民的日常生活中，比如基于特征識別的門禁系統(tǒng)，通過特征比對可以將進入小區(qū)人員與已經(jīng)采集的小區(qū)業(yè)主信息進行比對，保證小區(qū)住戶人身財產安全。小區(qū)居民出入不需要帶門禁卡了。物業(yè)管理方面，運用移動物聯(lián)網(wǎng)技術可以提高小區(qū)通知公告的及時性和覆蓋面，減少物業(yè)人員成本。幫助物業(yè)提供增值效率。智慧社區(qū)建設能夠為硬件開發(fā)商創(chuàng)造價值，提升房地產開發(fā)后期的附加值，智慧生活服務可以讓開發(fā)商進入到地產后市場經(jīng)營模式，為小區(qū)業(yè)主提供線上線下一體化的全方位的商簽服務平臺。智慧社區(qū)的建設能讓物管更科學，有效的減少社會矛盾發(fā)生。小區(qū)的海量信息采集，不但能夠助力智慧城市建設，而且為政府管理和普查提供數(shù)據(jù)基礎。小區(qū)用戶行為可以得到精準分析與挖掘，從而提升社會生產效率。

基于大數(shù)據(jù)這樣一些技術，應用可擴展的基礎設施可以輕松實現(xiàn)物業(yè)人員的日常管理，為社區(qū)的擴展增值服務涵蓋周邊便民服務、社區(qū)活動、健康養(yǎng)老等等，為小區(qū)居民提供更加便捷、安全、舒適的社區(qū)環(huán)境。智慧社區(qū)是構建在數(shù)據(jù)之上的，英特爾作為一家數(shù)據(jù)公司提供的產品涵蓋計算、通訊、存儲各個方面，幫助用戶實現(xiàn)從云到端的智能部署，在人工智能計算方面我們提供了CPU、GPU、FPGA和人工智能加速芯片等多種選擇。在去年，英特爾公司發(fā)布了第三代英特爾至強可擴展處理器，第三代的至強可擴展處理器能夠幫助圖像分類、推薦引擎、語音識別和語言建模等AI的推理和訓練，可以更便捷的部署在通用CPU平臺上。通訊方面，從3G開始英特爾積極參與了通訊制定標準，在4G和5G標準制定過程中英特爾也深度參與。去年2月，英特爾面向5G網(wǎng)絡基礎設施發(fā)布了一系列硬件和軟件產品，其中包括最新發(fā)布的首款面向無線基站的基于英特爾架構的10納米SoC。借助從核心邊緣的架構，客戶得以在整個網(wǎng)絡中使用間縮短時間，減少研發(fā)成本。英特爾致力于幫助用戶構建具有人工智能的端到端解決方案，通過AI、5G和智能邊緣三者交織來推動智能云的新的發(fā)展拐點。

在邊緣人工智能方面，英特爾提供了各種軟件和硬件產品，這些產品不僅僅提供了能夠人工智能所需要的算力，同時還提供功能安全、虛擬化等多樣能力。我們所提供的是云可擴展的解決方案，英特爾提供的用于人工智能處理的芯片和應用于構建從智能網(wǎng)絡攝像機、智能的視頻服務器等各種設備中。邊緣設備多是低功耗設備，這些設備對于人工智能處理芯片的性能功耗比往往有更高要求，以智能攝像機為例，智能攝像機的總功耗大概是10-15W，分給人工智能加速芯片的功耗大概只有2W，如何在2W左右的功耗下提供人工智能推理所需要的算力，這是當下業(yè)界面臨的挑戰(zhàn)。英特爾第二代Movidius設計加速芯片MyriadX功耗是2W，能夠提供1T的計算能力，實現(xiàn)對卷積神經(jīng)網(wǎng)絡中的卷積層、全鏈接層和基波函數(shù)的全面加速。MyriadX的算力足以滿足處理1路高清視頻的需求，同時功耗也比較低，因此可以構建智能攝像機等這樣的產品。為幫助開發(fā)者設計人工智能的應用，英特爾和合作伙伴一道為大家提供了各種計算規(guī)格和尺寸的開發(fā)平臺，最小開發(fā)平臺像U盤，它里面集成了英特爾Movidius MyriadX芯片提供了一些算力，大家如果把這些計算棒插在自己的筆記本安裝相應軟件就可以進行人工智能應用開發(fā)。

曾經(jīng)有開發(fā)者利用基于MyriadX芯片的計算平臺設計諸如智能門鎖等這樣的產品。去年我們還向業(yè)界推出了最新的AI智能盒的參考設計，這個設計整合了英特爾最新的通用計算平臺和專用的人工智能加速芯片的模塊化的異構計算平臺，能夠支持高并發(fā)的邊緣媒體和智能推理應用。

我們同時看到光有一個硬件是不夠的，如果沒有一個方便使用的工具，開發(fā)者無法將好設計轉變成產品，為幫助開發(fā)者進行邊緣人工智能應用的開發(fā)，我們提供了豐富的軟件庫，優(yōu)化的人工智能框架以及各種的參考事例。例如為幫助開發(fā)者進行機器視覺和深度學習應用開發(fā)，英特爾開發(fā)了OpenVINO的工具套件，開發(fā)者可以方便使用英特爾不同產品提供的算力進行視覺應用開發(fā)。目前OpenVINO已經(jīng)支持了CPU集成顯卡、GPU、FPGA以及VPU等等。當今的計算機視覺領域傳統(tǒng)的計算機視覺處理方法和最新的深度學習方法都在廣泛使用。深度學習和機器學習并不能完全取代傳統(tǒng)的計算機視覺方法，因為深度學習是以卷積神經(jīng)網(wǎng)絡為基礎，主要用于實現(xiàn)目標檢測與目標識別。而傳統(tǒng)的視覺處理方法，在諸如像邊緣計算、圖象增強方面仍然是十分有效的。因此可以看到OpenVINO這個工具套件對這兩類方法都有很好的支持。

OpenVINO包括一個深度學習的部署工具套件，可以講開發(fā)者訓練好的神經(jīng)網(wǎng)絡模型部署在目標平臺上實現(xiàn)深度學習的推理操作。這個深度學習部署工具套件包括兩個關鍵組件，一是模型優(yōu)化器、二是推理引擎。模型優(yōu)化器對開發(fā)者在開發(fā)框架上開發(fā)的神經(jīng)網(wǎng)絡模型能夠進行簡化，同時將簡化以后的模型轉變成一個中間表示文件。模型優(yōu)化器可以通過讀取配置支持基于Caffe、Tensorflow、Mxnet等等這樣的框架說所設計和訓練的模型，并將這些模型轉變成針對目標平臺進行優(yōu)化以后的目標軟件。推理引擎讀取這些中間表示文件，并通過特定的插件將中間表示文件下發(fā)部署在不同的硬件平臺上，目前我們所提供的插件包括傳統(tǒng)CPU插件、GPU插件、FPGA插件等等。OpenVINO目前每個季度一個新的版本的速度不斷地更新和迭代，不斷的提供新功能。

為幫助開發(fā)者快速定位并獲取所需要的工具，英特爾提供了一站式的邊緣軟件中心，就像具備精良的線上超市，各種軟件工具擺放在貨架上的虛擬商品，可以為智慧社區(qū)、智能機器人、智慧零售、智慧醫(yī)療、智慧城市、智慧交通等各個領域的創(chuàng)新和研發(fā)提供豐富的資源配置。英特爾邊緣軟件中心為用戶提供了一站式服務，讓用戶在面向碎片化的邊緣計算需求的時候，只需要通過統(tǒng)一的簡單的菜單選擇和配置快速獲得對應的英特爾的軟件工具，能夠快速上手使用，從而減少研發(fā)時間，方便部署與拓展?；谖覀儗χ腔凵鐓^(qū)需求的理解，結合我們在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等方面所提供的技術，我們在今天將提出智慧社區(qū)的參考架構。

這張圖就是參考架構的總體框圖。我們整合了社區(qū)對人、地、房、物、事等各個方面的信息，以智慧社區(qū)公共服務管理平臺為載體，統(tǒng)籌社區(qū)管理、社區(qū)服務、商業(yè)服務等資源，實現(xiàn)新型智慧的社區(qū)服務，智慧社區(qū)公共服務管理平臺集成了社區(qū)服務、社區(qū)綜合治理二位一體的綜合平臺，而且是今后新社區(qū)業(yè)務的中臺。社區(qū)服務平臺通過整合社區(qū)業(yè)務應用系統(tǒng)和物業(yè)數(shù)據(jù)信息建立統(tǒng)一的社區(qū)物業(yè)服務平臺，為物業(yè)、業(yè)主、商戶、政府提供統(tǒng)一的社區(qū)管理服務。同時社區(qū)服務可以通過智慧社區(qū)網(wǎng)上辦事大廳等方式實現(xiàn)線上與線下政府機構對接，為社區(qū)居民辦理政府業(yè)務過程的事前、事中、事后提供一體化支撐服務，社區(qū)綜合治理平臺可以整合社會管理方方面面的基礎數(shù)據(jù)，在此基礎上建立統(tǒng)一信息化平臺，為政府提供高效便捷的社區(qū)治理和管理服務。

從功能上來說，智慧社區(qū)的系統(tǒng)包括邊緣數(shù)據(jù)采集，基于人工智能邊緣數(shù)據(jù)處理和搭建在邊緣云平臺上的智慧社區(qū)應用。采集的數(shù)據(jù)既包括視頻數(shù)據(jù)也包括非視頻數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在邊緣應用人工智能的技術進行預處理，從中提取出特征信息。預處理不僅能提高數(shù)據(jù)處理效率，還可以降低數(shù)據(jù)傳輸所需占用的帶寬，預處理以后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接扇舾膳_服務器組成的社區(qū)邊緣云。這個云的規(guī)?？梢愿鶕?jù)服務小區(qū)的規(guī)模以及承載的服務數(shù)量的不同而不同，少則三四臺服務器，多則十幾臺。邊緣云應用云原生的技術，實現(xiàn)應用的部署。其中包括共享的基礎信息資源庫，按照國家“一數(shù)一源”、多元采集等進行建設。基礎信息資源庫是上層設計共享平臺、大數(shù)據(jù)分析平臺以及眾多業(yè)務應用子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源。

邊緣云平臺還可以提供深度的目標分析能力，是現(xiàn)在大數(shù)據(jù)庫中快速完成1：1或者1：N的比對，并為出口管理、物業(yè)管控等等智慧應用提供支撐。智慧社區(qū)系統(tǒng)是由邊緣人工智能設備和邊緣云組成的傳導關系，英特爾為邊緣運智能設備提供了完整的硬件軟件的參考試驗，可以及充分利用英特爾的處理器平臺以及OpenVINO等這樣的軟件工具在邊緣，運用人工智能技術對視頻大數(shù)據(jù)進行分析和過濾。在前端，它包括前端的視頻分析子系統(tǒng)、車輛子系統(tǒng)、人員子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)可以運用英特爾的酷睿處理器、凌動處理器所提供的靈活計算能力和出色的編解碼能力，對采集到的數(shù)據(jù)在邊緣利用人工智能的技術進行識別過濾以及數(shù)據(jù)的本地化存儲和傳輸。數(shù)據(jù)被傳到位于社區(qū)的邊緣云平臺，在這里可以進行數(shù)據(jù)的融合，搭建共享的基礎信息資源庫以及智慧社區(qū)云平臺為業(yè)主、街道、政府提供相應的服務。英特爾的至強可擴展處理器可以滿足社區(qū)邊緣云對于算力和靈活性的需求。

英特爾提出了基于云原生容器化的架構，那么以這個為基礎來構建了一個智慧社區(qū)軟件的參考架構。具體來說呢這個參考架構包含以下幾方面。首先，它是基于業(yè)界主流的K8S和容器化來進行部署的一個方案，實現(xiàn)了統(tǒng)一的部署、資源的調度和運維。這種云邊協(xié)同的架構它統(tǒng)一了端、邊和云的部署和運維，可以實現(xiàn)容器集群的自動化部署、自動的擴松容以及自動的維護等等這樣一些功能。他有很好的故障的切應能力，當某一個node節(jié)點關機或者掛掉以后呢，node節(jié)點上的服務會自動地轉移到其他的node節(jié)點之上。整個這個過程，所有的服務是不中斷的，同時還有很好的資源調度的能力，當node節(jié)點上的CPU的或者是內存不夠用的時候可以擴充，那么相應node節(jié)點并將部分的負載調度到新擴充了node節(jié)點之上。其次由于采用了基于服務網(wǎng)格的微服務架構，那么它把安全流量控制媒體人工智能大數(shù)據(jù)等等這樣一些服務邏輯從應用服務中剝離出來，構建了核心的服務層而且由框架來處理，從而大大地簡化了應用的開發(fā)。

服務網(wǎng)格的框架和應用服務它可以通過SideCar容器完全隔離，實現(xiàn)獨立的升級的框架和服務支持任何的編程語言真正實現(xiàn)了服務的開發(fā)與部署運維的分離。這樣的一個靈活的微服務的架構，可以方便各個子系統(tǒng)進行獨立的開發(fā)和部署，便于客戶進行模塊化的設計開發(fā)業(yè)務以及業(yè)務系統(tǒng)的不斷升級更新。其次由于基于服務網(wǎng)格的微服務架構把安全流量、控制媒體、人工智能、大數(shù)據(jù)等服務邏輯從應用服務中剝離出來，構建了核心服務層由框架來進行處理從而大大的簡化了應用開發(fā)。服務網(wǎng)格的框架和應用的服務他們都是通過SideCar容器完全隔離的，可以獨立的升級框架和服務，同時我們還支持任何的編程語言，真正的實現(xiàn)了服務的開和部署運維的分離。靈活的微服務架構方便了各個子系統(tǒng)的獨立的開發(fā)和部署，便于客戶模塊化的設計 和開發(fā)業(yè)務系統(tǒng)的更新。

智慧社區(qū)參考架構給客戶帶來的價值是方便的，它兼顧了方案的快速開發(fā)和迭代以及快速部署和高效的運維。首先它簡化了應用的開發(fā)，由于采用的是基于服務網(wǎng)格的微服務架構，客戶可以專注于應用和業(yè)務的邏輯開發(fā)充分利用參考架構所提供的核心的功能模塊，來實現(xiàn)諸如人工智能、大數(shù)據(jù) 、媒體等等這樣的能力。同時客戶可以使用任何的編程語言來進行集成和拓展能力，那么真正的實現(xiàn)開發(fā)與運營部署分離。

另外參考架構易于實現(xiàn)今后的功能的擴展，參考架構它是以高度可擴容的人工智能大數(shù)據(jù)和存儲等核心的功能為基礎的，通過像OpenVINO?工具包能夠對英特爾所提供的不同的硬件，實現(xiàn)人工智能推理的加速，那么基于靈活的工作流引擎來處理動態(tài)的業(yè)務邏輯，通過擴展容器來實現(xiàn)新的網(wǎng)絡接口和數(shù)據(jù)的導入接口。參考架構還易于實現(xiàn)云邊協(xié)同部署，實現(xiàn)了從設備，邊緣，網(wǎng)關到云的統(tǒng)一管理，易于在云、邊緣網(wǎng)關和設備間來調度負載。參考架構它充分利用云原生的技術，同時借助云服務平臺一些成熟的技術，實現(xiàn)了諸如系統(tǒng)的管理與熱備容錯與快速的恢復軟件的遠程安裝升級等等這樣的能力，實現(xiàn)了高可用并且簡化了部署和維護。

為了方便用戶進行系統(tǒng)業(yè)務開發(fā)，參考架構還提供了豐富的功能模塊，如媒體處理模塊、AI分析模塊、大數(shù)據(jù)模塊、安全模塊、設備管理模塊。為了確保性能和可靠性最優(yōu)，功能模塊都基于英特爾硬件進行深度優(yōu)化，充分利用英特爾集成顯卡所提供的硬件功能，來實現(xiàn)媒體的邊網(wǎng)、簡網(wǎng)、和轉網(wǎng)加速，利用英特爾提供的OpenVINO工具，將人工智能網(wǎng)絡模型快速部署在異構平臺之上，實現(xiàn)人工智能推理操作。

另外，安全也是智慧社區(qū)參考架構中重要考察的內容之一，參考架構提供的全社會設計，涵蓋了從用戶訪問認證授權、服務之間的認證授權、存儲加密、校驗和系統(tǒng)配置端到端的配置。利用這些功能模塊可以幫助客戶快速發(fā)現(xiàn)關鍵的業(yè)務處理和應用，綜合以上的設計，英特爾智慧社區(qū)參考架構可以實現(xiàn)高可用、高靈活拓展的開放架構。支持客戶根據(jù)業(yè)務以及場景的快速切換不斷的擴充能力，智慧社區(qū)的發(fā)展離不開生態(tài)伙伴的共同努力，英特爾以水利萬物而不爭的態(tài)度積極創(chuàng)建智慧社區(qū)平臺，我們發(fā)布了企業(yè)戰(zhàn)略，其中涵蓋了負責任、包容性、可持續(xù)、賦能等各方面，我們將不斷推動智能科技的創(chuàng)新，持續(xù)深化產業(yè)合作，運用我們的技術與產品來助力基于邊緣智能的智慧社區(qū)發(fā)展，為人類創(chuàng)造更多的福祉。