分析師將人工智能物聯網 (AIoT) 大致定義為人工智能 (AI) 與物聯網(IoT)的融合，利用AI讓物聯網設備變得更智能、更具自主性。但這是一個以設備為中心的“小數據”的定義。從戰略層面的“大數據”視角來看，AIoT是機器智能與現實世界之間的連接。

用于AI訓練和推理的大數據最初是由網絡邊緣與事物和人交互的設備所采集的小數據。這些IoT傳感器和人類輸入設備是真實數據的來源，它們讓AI變得實用且有價值。換言之，互聯設備構成了神經系統，并將AI與我們的世界相連。AIoT讓AI變得真實且有意義。

本文節選自《AIoT：將人工智能與現實世界相連》白皮書

AIoT與設備連接的價值

AI對可靠的、現實世界的數據有著無盡的需求，以此來推動訓練和推理。因此，AI的快速發展需要大量關于我們所處世界的準確數據，而這種依賴從根本上改變了設備連接的經濟價值。過去，評估一個聯網設備的價值往往基于其功能的內在價值，比如恒溫器能夠測量溫度并控制HVAC系統。但如今，AI拓展了設備的價值主張，使其價值還包括對能源管理等更高級別系統的貢獻。

設備總價值 = 功能價值 + AI貢獻價值 - 設備成本

基于AI的生態系統能從互聯的傳感器和控制器中提取更多信息，有可能使每個參與設備的價值大幅超越其基本功能。然而，每個設備的AI貢獻價值會因使用案例和解決方案規模而異，所以AI并不能成為隨意提高設備價格的理由。功能價值仍然設定了客戶對成本的基本預期，因此，開發盈利的AIoT設備的關鍵在于盡可能高效地添加AI功能和生態系統連接——而具有成本效益的連接正是本文的重點。

AIoT重新定義設備連接性

AI的爆發式增長促使聯網設備制造商來滿足IoT產品快速增長的需求，這些產品能為基于AI的生態系統提供現實世界的輸入。從連接的角度來看，這需要：

1

標準的、廣泛可用的基于IP的網絡；

2

一個軟件應用層，能在設備和應用之間實現直接、安全的多廠商通信。

這種對設備連接的新定義在垂直領域內將消息分發與消息內容相結合。連接的標準化可加速產品開發、簡化設備安裝并降低產品總成本。消息內容的標準化則通過實現與多個應用和生態系統的有效連接，進一步提升了設備的價值。

接下來兩個部分將探討利用極少的IP網絡以及特定領域應用層來打造面向大眾市場的AIoT產品的可行性。

標準設備網絡

全球有數百種各具特色的設備網絡——有線、無線、基于IP、非IP、全棧式、LAN、PAN、 LP-WAN、蜂窩網絡、衛星網絡等等，連接著數十億臺設備。這些網絡在過去30年中不斷發展演變，每一種都有其令人信服的應用場景和商業模式。

起初，網絡的快速創新讓嵌入式設備制造商能夠基于能效、覆蓋范圍、mesh網絡技術、安全性、易用性、設備功能、成本和產品兼容性等方面來打造差異化產品，而無需等待繁瑣復雜的全行業標準化流程。然而等待是值得的。如今，少數幾個行業標準網絡涵蓋了所有相關的設備聯網特性和功能。設備連接的快速創新階段已經結束。我們現在處于融合階段，而且已經到了這樣一個階段:大多數專用網絡技術已無明顯差異，只會增加市場阻力和成本，卻無法帶來競爭優勢。

產品公司現在可以從極少的關鍵設備網絡中進行選擇。四種局域網加上蜂窩網絡、衛星網絡和LP-WAN就能滿足大多數應用場景。其他專用網絡則用于填補空白。

標準應用層

互聯網協議 (IP) 使消息能夠在承載IP的網絡上傳輸，而無需經過集線器、網關或協議轉換器。因此，應用可以使用相同 (或相似) 的消息有效負載與通過Wi-Fi、Thread、衛星或蜂 窩網絡連接的IoT設備進行通信?；贗P的通信鏈路是實現設備連接標準化的首要條件。第二個條件是一個應用層—同一種通用語言—同一種設備語言，用于IP網絡上傳輸的消息有效負載內容的標準化。

Matter為智能家居領域定義了一個應用層。而商業建筑、醫療保健、零售、農業或智慧城市等其他領域的應用層則有獨特的設備定義、屬性和安全架構。下面我們先介紹一下Matter，然后再看看如何將相同的概念應用到其他領域。

Matter：智能家居的標準應用層

Matter是連接標準聯盟 (CSA) 推出的全新智能家居連接標準。它是一種典型的應用層例子，能在以太網、Wi-Fi和Thread等IP LAN網絡上實現設備安全、隱私和消息語義的標準化。

Matter的主要目標是統一消費類設備網絡和協議，這樣任何制造商生產的認證產品都能通過現有的網絡基礎設施實現無縫互操作。這需要網絡標準化，但這其實相對容易做到；真正的難點在于對應用層進行標準化，從而讓設備和應用程序能夠在任何IP網絡上實現互操作。

如需詳細了解Matter標準

請參考恩智浦Matter系列研究報告

Matter研究報告

Matter——讓智能家居更智能

深入探討了Matter的技術細節，以及Matter在從智能家居向自動化家居過渡中所起的推動作用。，點擊下載>>

Matter——讓智能家居更安全

介紹了Matter基于信息安全和隱私的基礎，以及恩智浦如何讓Matter的開發變得更輕松、更快速、更安全，點擊下載>>

面向消費電子產品制造商的MATTER標準

從消費電子產品制造商的角度對Matter在整個行業的影響進行戰略分析，點擊下載>>

Matter作為AIoT應用層

Matter定義了一個應用層——位于網絡層傳輸之上的一種連接“fabric”。Matter fabric有兩個獨特的組成部分：

1

安全和隱私——用于確保設備可信、管理安全的設備連接，以及對所有消息進行端到端加密的方法

2

語義(數據模型)——一種在該fabric上實現高效設備通信的通用語言

Matter是一種虛擬的設備連接延伸——構建于基于物理IP的網絡之上的fabric。Matter協議對網絡節點進行身份驗證和授權，創建并管理安全fabric，同時定義在該fabric內傳輸的消息的結構和語義。

借助Matter，制造商可以任意組合使用標準化且廣泛普及的IP網絡，如以太網、Wi-Fi和Thread，還能利用低功耗藍牙進行設備設置。其他IP網絡 (如蜂窩網絡和衛星網絡) 能夠為家庭以外的場景以及其他垂直領域提供新的應用場景支持。不過，采用新的網絡就需要新的設備配置和安全流程。

Matter定義了一個應用層，旨在為智能家居應用實現協議、安全和語義的標準化，相同的理念也可應用于其他領域。

Matter垂直市場：家庭之外的應用

連接標準聯盟 (CSA) 開發了Matter作為應用層，旨在為住宅環境中的CE產品實現網絡、安全和語義的標準化。然而，在多戶住宅、小型企業、醫療保健和其他垂直領域等，對類似Matter應用層的需求正在不斷增加。Matter適用于哪些場景?哪些場景又不適用?應用層將如何發展以滿足其他垂直市場的需求?本節將從產品開發者的角度探討這些問題。

Matter在非住宅應用場景中的應用

作為一項智能家居標準，Matter并未直接涵蓋商業建筑、零售、制造、醫療保健和農業等其他產品領域。但對于一些具有類似住宅特征的商業應用場景，Matter產品已然適用。例如，對于使用住宅類設備的中小型企業來說，Matter非常適合用于照明和HVAC控制。不過，至少就目前而言，大型商業和工業應用超出了Matter的適用范圍。

我們預計Matter的應用范圍有可能會擴展到某些商業應用場景。隨著Matter的應用加速普及，我們預計CSA將繼續聚焦于住宅應用場景。然而，就像當初促使企業采用Wi-Fi的市場驅動力一樣，如今這些相同的市場力量也會促使商業客戶在那些Matter可能適用的非住宅垂直領域部署Matter或其變體標準。

連接性考量：家庭和小型企業與大型企業

本文闡述在AI的推動下，制造數十億臺AIoT設備蘊含著巨大的商業機遇。這些設備能在免授權頻譜的標準LAN網絡中運行，并能與支持AI的應用生態系統自然連接。所有硬件、網絡和軟件組件都基于標準，而且是現成的，幾乎不需要進行系統定制，因此規模經濟效益顯著。

Matter就是一個典型例子，它適用于智能家居領域以及其他類似的行業。隨著Matter (和Thread) 技術的成熟，適用的“類似特征”范圍也在擴大。不過，LAN網絡的可擴展性以及類似Matter的應用層存在一些根本局限，到了一定程度，企業就無法使用這些技術進行部署，只能轉而選擇需要授權的連接解決方案。

▲表1：消費者與企業設備連接

（資料來源:Moor Insights & Strategy）

企業通常不愿考慮使用免授權頻譜的無線設備連接方案，這是因為他們對技術限制存在先入為主的觀念，同時也考慮到是否有辦法克服這些限制、平臺的可用性以及成本等因素。表1對比了消費者和企業在連接IoT設備時所考慮的八個方面。前五個方面 (綠色高亮) 有切實可行的解決辦法，但后三點 (橙色高亮) 則沒有。

無論應用領域如何，還有另外兩種部署情況對于免授權頻譜網絡來說是無法克服的障礙，即移動性和偏遠地區。這兩種情況需要使用蜂窩網絡、衛星網絡或LP-WAN網絡。從理論上講，類Matter應用層在蜂窩網絡或衛星網絡上也能正常工作，但Matter的配置和部署功能需要進行大幅修改。

像LoRaWAN這樣的LP-WAN網絡在設備層面上沒有足夠的帶寬來支持Matter。不過，LoRaWAN網關可以像Matter橋接器支持舊協議那樣支持Matter，但這一想法還需要驗證。

本文小結

IP網絡讓計算機走出了機房，蜂窩服務賦予了我們移動性，如今衛星星座又有望實現全球覆蓋。不過，大部分無線互聯網流量仍通過免授權無線電頻譜傳輸，尤其是Wi-Fi，而且這種情況不太可能改變。隨著Wi-Fi 6和Wi-Fi 7性能的提升，以及低功耗設備向Thread靠攏，免授權網絡的發展有望進一步加速。

IP網絡協議使產品開發者能夠任意組合使用無線電技術，無論是免授權的 (Wi-Fi、Thread、低功耗藍牙和LP-WAN) 還是需要授權的 (蜂窩網絡或衛星網絡)。為特定垂直行業標準化基于IP的互操作性協議是下一步的發展方向，消費電子制造商正憑借Matter標準引領這一潮流。

對于大多數產品而言，免授權網絡是成本最低且應用最廣泛的選擇，將Wi-Fi、Thread和低 功耗藍牙集成到IoT設備中也變得非常容易。

例如，恩智浦的三頻無線芯片簡化了無線硬件和軟件開發流程，讓開發者能夠指定與現成平臺軟件無縫適配的芯片和芯片組—認證簡便、無需頻譜授權、無需服務提供商且性能可預測。更低的成本、更好的性能以及基于IP的通用設備連接性，使產品公司能夠在AI發展對現實世界數據產生大量需求時實現快速擴張。

多模態AI、通用設備連接性和互操作性標準的綜合效應形成了強大的數據引力，為IoT發展創造了前所未有的有利環境。這種相輔相成的局面產生了飛輪效應，將IoT的發展與AI的擴張緊密聯系在一起。

▲圖1：AI-IoT飛輪

（資料來源:Moor Insights & Strategy）

圖1展示了AI和IoT之間的關系。多模態AI應用對來自聯網設備的數據量需求不斷增加。產品公司通過最大限度地提升設備的連接性和互操作性來滿足這一需求，而數據可用性的提高又會加速AI的發展。隨著這個“飛輪”加速運轉，規模經濟效應會降低設備成本，進而進一步推動發展。

這是一場完美的“風暴”。基于IP的通用連接是AI的中樞神經系統，是用于訓練和推理的唯一直接且未篩選的真實數據源?；贏I且對數據需求極大的應用、低成本的聯網設備以及基于標準的互操作性相結合，從根本上改變了嵌入式計算的經濟模式，其帶來的經濟和社會效益遠遠超過單個聯網設備價值的總和。

?

?

本文節選自白皮書《AIoT：連接AI與現實世界》，討論了連接如何助力實現AIoT，并詳細回顧了AIoT部署的考慮要素。白皮書中還特別提到了恩智浦三頻技術的重要性，該技術有助于簡化無線硬件和軟件的開發，使產品生產企業能夠在AIoT不斷擴展的過程中快速擴大規模。

本文作者

Bill Curtis是Moor Insights & Strategy公司負責大型物聯網系統的駐場分析師。他幫助企業設計分布式解決方案，整合了從現實世界設備到分析的完整端到端物聯網協議棧。他憑借在各種大眾市場計算平臺上的芯片和軟件方面的行業知識和經驗，致力于克服阻礙物聯網部署發展的根本問題。