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    什麼是智能技術?

    內容
    -從第一個連接到互聯網的“東西”到2025年的750億個物聯網設備
    -智能技術如何工作?
    -個人智能科技的例子
    -工業智能技術
    -醫療保健領域的智能技術
    ——智慧科技服務社會——智慧城市
    似乎現在每個人都有智能手表和智能手機,生活在一個智能城市的智能家庭。其他所有的服務和產品都是“智能”或“智能”的,它們已經開始充斥我們的生活——毫無疑問,“智能”這個標簽在很大程度上被濫用了。
    什麼是智能設備沒有明確的定義;這絕對不是一個專業術語。大量的營銷炒作導致了錯誤的觀念,認為任何包含計算機芯片或一些預先編程的功能的東西都是智能的。
    一般來說,智能技術分為三個領域:
    物聯網(物聯網)設備。
    聰明的連接設備。例如智能安全攝像頭、智能燈泡和智能手機。
    無關的智能設備。在這裏,“智能”隻是指這些設備可以被編程來執行某些任務,就像咖啡機在早上7點開始衝泡你最喜歡的咖啡。
    同樣重要的是要注意,智能不是一種技術的絕對屬性,因為智能有不同的級別。它取決於編入係統的自由度和周圍環境的複雜性。自動駕駛和完全自動駕駛汽車的成長之痛證明了實現智能物體的難度有多大。
    另一個關鍵的區別涉及術語自動化自治.一個簡單的恒溫器和一個智能恒溫器都顯示自動化,但它們的自主水平不同——智能恒溫器有更廣泛的目標導向行為調色板,因為它的學習能力。
    自動化(不意味著代理)和自主(意味著代理)之間的區別通常在於係統以一種能夠維持自身持久性並防止或修複故障模式的方式響應環境的能力,尤其是在麵對不確定性時。
    最初,smart這個詞是smart的縮寫年代精靈,通過一個分析和ReportingT工藝參數.它的實際含義是“聰明的”或“智能的”,用來描述任何一種能夠與互聯網網絡連接,從而與其他設備或遠程數據庫連接的設備。但一個設備連接到互聯網或可以發送和接收信息的簡單事實還不能使它智能。

    從第一個連接到互聯網的“東西”到2025年將達到750億個物聯網設備

    在我們深入研究智能技術之前,我們需要解決另一個大的流行詞:物聯網或物聯網。(閱讀我們關於物聯網的解釋在這裏
    互聯網上的第一個“東西”誕生於1982年卡耐基梅隆大學的汽水機賓夕法尼亞州匹茲堡市的一項研究報告了飲料的數量和溫度。
    1999年,英國技術專家凱文·阿什頓提出了這個術語物聯網定義一個網絡,不僅連接人,也連接他們周圍的物體——就像CMU的可樂機。當時,大多數人認為這是科幻電影的情節。如今,由於通信技術的發展,物聯網已經成為現實,大數據分析以及越來越複雜的算法。
    2015-2025年物聯網設備的安裝數量
    2015-2025年物聯網設備的安裝數量。(數據來源:statista.com)
    在2008年或2009年的某個時候,連接到互聯網的事物數量超過了世界人口。從那時起,物聯網已經成為一個連接對象的巨大網絡,收集和分析大量數據,並自主執行任務。據估計,到2021年底,全球將有超過350億件設備連接到這個數據網絡,包括傳感器、家用電器、機器、風力渦輪機、醫療設備、電視、手表、汽車等。
    根據預測在美國,物聯網連接設備的數量將在2025年大幅增長至750億部,到2030年將達到驚人的1250億部。到那時,地球上每個人將有近15件東西連接到互聯網上。
    2030年人均物聯網設備安裝數量
    (來源:reply.com)
    然而,這種增長的主要因素不是世界人口,而是連接設備的爆炸式增長。
    成功的物聯網設備將無縫地融入我們的生活和家庭,直到我們忘記它們的存在,忘記我們曾經手動完成這些任務。機會來自於那些可以自動工作、自動調整設置或通過語音控製直觀工作的隱形硬件。

    智能科技如何運作?

    智能技術依賴於智能設備它們配備了一個或幾個傳感器,這些傳感器提供數據,用於分析和推斷,從預先編程的規則中得出結論,與其他智能設備協商,並據此采取行動。要做到這一點,它們還需要一定的計算能力、一個或多個執行器和通信能力(如藍牙或Wi-Fi)。
    一些智能設備也能夠學習通過使用經驗來提高表現,預測,思考和推理下一步要做什麼。
    智能設備可以配備的傳感器可以執行各種測量——溫度、加速度、輻射(如光強)、濕度、運動(如心跳、壓力等),所以它們可以使用的應用領域確實沒有限製。
    這種傳感器數據、互聯和學習的結合賦予了智能設備一定程度的自主權——與非智能設備相比,這提高了它們的性能。
    許多智能設備中常見的另一個組件是一個應用程序,允許用戶通過語音或在觸摸屏上輕按手指來控製它們。通常情況下,這些應用程序都與外部服務提供商相關聯。這類服務提供商的一個例子就是使用Amazon的服務時的Amazon回聲家助理在HomePod上使用Siri時,你可以選擇蘋果或蘋果。
    當智能設備與網絡中的其他智能設備組合在一起時,你也會聽到這個術語智能網絡智能電網.這些合作設備可以檢查係統狀態和任何影響整個係統的環境參數的變化,並決定是否采取行動(例如,如果檢測到泄漏,關閉管道;或者,如果電網某處的電力需求高於預期,就使用備用發電機)。
    下麵我們將介紹一些智能技術的例子。

    個人智能技術的例子-消費物聯網

    人們接觸智能技術最常見的領域是在家裏或通過可穿戴設備。
    消費物聯網
    (來源:reply.com)

    智能家居技術

    智能家居技術大致可分為三類:安全、方便和娛樂。它們包括家庭監控和控製的許多方麵:訪問控製(智能鎖);火災、煤氣、水泄漏檢測;溫度監測;通過照明控製、暖氣和空調控製,方便和提高能源效率;自動抄表;自動控製娛樂。
    此外,智能互聯技術可以節約能源,使家庭更加安全。它能在漏水變成災難之前將其捕獲。它使廚房和打掃家務更容易。它還會根據心情改變燈光和娛樂選項。
    智能家居技術的一個很好的例子是恒溫器穀歌的巢.這是一款電子、可編程、自動學習的wi - fi恒溫器,可優化家庭和企業的供暖和製冷,以節約能源。
    該設備基於機器學習算法:在最初的幾周,用戶必須手動調節恒溫器,以提供參考數據集。恒溫器可以了解居民的日程安排,以及他們習慣的溫度和時間。通過內置傳感器和手機定位,當它意識到沒有人在家時,它可以切換到節能模式。
    Nest的基礎設施包括溫度傳感器、攝像頭、煙霧和一氧化碳探測器,還可以連接到你的熱水器和環境控製裝置,用於加熱和空調。
    然而,並非一切都是美好的。消費者購買了由一係列開發人員生產的各種不同的智能設備,當他們試圖讓這些解決方案協同工作或響應單一統一的指揮係統時,可能會麵臨問題。其他挑戰包括防範惡意黑客試圖訪問係統或兒童等個人設備的安全風險智能玩具

    智能可穿戴設備

    可穿戴設備現在幾乎是所有與物聯網(IoT)相關的討論的核心。麵向健康和健身的可穿戴設備已經可以提供心率、排汗水平、血壓等生物特征測量,甚至像血液中含氧量這樣複雜的測量。
    智能手表、健身追蹤器、智能服裝、智能醫療附件、數據手套——可穿戴電子產品市場正迅速從醫療保健、健身和健康發展到信息娛樂以及商業和工業應用領域。可穿戴電子產品包括幾個領域:傳感器、執行器、電子產品和電源或發電。
    不同類型的可穿戴技術
    不同類型的可穿戴技術。(來源:EEE Access, vol. 6, pp. 13129-13141, 2018, doi: 10.1109/ Access .2017.2789329)
    第一代智能手表主要由可拆卸部件組成,如手表、臂帶、戒指、可拆卸傳感器等,而第二代智能手表正在向嵌入紡織品的傳感器發展智能服裝、促動器和治療方案。這些才是真正的可穿戴電子產品
    智能隱形眼鏡已經在開發中。它們將實現各種護理點監測和無線生物醫學傳感,可以實時檢測淚液中的病原體、細菌、葡萄糖和傳染性角膜炎。一個例子是最近開發的診斷糖尿病和青光眼的傳感器。

    工業智能科技

    許多行業的企業——製造業、房地產、移動、農業、零售、服務和其他部門——使用物聯網實現各種各樣的目標和任務。企業正在使用傳感器來跟蹤和管理庫存。他們正在整合基於物聯網的監控以優化運營——從維護設備到重新設計流程和空間。企業正在使用物聯網來確保能源的有效利用,並監測和減輕安全風險。他們正在使用物聯網來識別對工人健康和安全的危險,並管理和提高員工的績效。

    智能工廠

    基本的智能技術使一個智能工廠傳感器、執行器、計算機處理、算法和連接都與智能家居沒有太大區別。但相似之處就到此為止了。現代工廠是高度複雜的係統,有著複雜的流程和要求。
    智能工廠代表著從更傳統的自動化向完全連接和靈活的係統的飛躍——一個可以使用來自連接的操作和生產係統的恒定數據流來學習和適應新需求的係統。
    對智能工廠的一個普遍接受的定義是一個靈活的係統,它可以在廣泛的網絡中自我優化性能,在實時或接近實時的情況下自我適應並從新的條件中學習,並自主運行整個生產流程。其好處是提高資產效率、降低成本、提高質量以及增強安全性和可持續性。
    通過傳感器、複雜的數據處理和相互連接的組件,使機器、單個模塊、整個係統、產品、材料和人類能夠自我組織,以優化吞吐量和有效的資源利用。
    智能工廠的五大特征
    智能工廠的五大特征。(點擊圖片放大)(來源:德勤大學出版社)
    智能工廠係統甚至允許產品(工件)和生產係統之間的直接通信:產品以電子形式包含所有必要的製造信息,例如,在RFID芯片上。基於這些數據,可以對產品通過完整生產鏈的方式進行跟蹤和追蹤。

    智能物流

    然後通過物流鏈、倉庫和到達最終用戶的方式進行跟蹤和跟蹤。智能物流可以定義為有效利用數據構建交通管理和引導交通,以優化交通係統和物流管理(組織、規劃、控製和執行流動貨物)。
    智能物流可以應用於公共交通網絡,如管理內城或高速公路交通。但最常見的是,它指的是提高商業運輸和倉儲效率的解決方案,以及促進不同物流網絡之間(相互)連接的解決方案,例如在不同方和/或方式之間交換運輸訂單。

    智能農業

    智能技術的一個重要領域出現了,而這個領域通常不會與前沿技術聯係在一起——農業。
    智能農業,或智能農業由物聯網傳感器的快速使用推動,物聯網傳感器將農業中的每一個元素和動作轉化為數據。這些數據可以用飛機和衛星等遠程收集的數據加以補充。傳統農業和智能農業的一個根本區別在於,除了機械化水平之外,直接從作物中收集數據。
    在傳統農場中,種植者通過視覺評估進行判斷,決策是相對的和主觀的。智能農業通過量化數據提供評估,產生客觀決策,可由田間係統和機器人自主執行(澆水、施肥、自動差別收獲等)。
    先進農業信息化管理周期
    先進農業信息化管理周期。(來源:農學2020,10,207;doi: 10.3390 / agronomy10020207)

    醫療保健領域的智能技術

    衛生服務係統是智能技術將產生重大影響的另一個領域。智能醫療利用可穿戴設備、物聯網、移動互聯網等技術,動態獲取與醫療相關的信息,連接與醫療相關的人、物、機構,以智能的方式積極管理和響應醫療生態係統需求。
    智能醫療可以促進醫療保健領域的各方(患者、醫生、醫院、保險公司、實驗室、研究機構、政府機構)之間的交互,以確保參與者獲得所需的服務,幫助各方做出明智的決策,並促進資源的合理配置。
    智能醫療包括疾病預防和監測等功能;診斷和治療;智能醫院管理(為醫護人員、患者和管理人員提供服務);病人數據管理;機構報告;衛生決策;和醫學/藥學研究。
    遠程醫療監控係統的體係結構說明
    遠程醫療保健監控係統的體係結構說明。(來源:EEE Access, vol. 6, pp. 13129-13141, 2018, doi: 10.1109/ Access .2017.2789329)

    智慧科技服務社會——智慧城市

    上麵的例子展示了個人用戶和工業使用智能設備的情況。但智能技術也在政府、基礎設施和公民環境中發揮著巨大作用——流行詞是智能城市
    利用環境傳感器、衛星數據,如GPS、電表、計數器、相機和其他連接設備,為城市提供了前所未有的廣泛數據。城市正在利用這些數據來衡量環境狀況、製定目標和管理幹預措施,從而改善居民的生活。他們正在跟蹤車隊,以優化運營並實施預防性維護。他們正在監測能源和水的使用,以提高效率。他們正在分析人流量,以便更好地規劃公共空間。
    在協作環境中使用時,智能技術允許傳感器、數據庫和無線訪問協同工作,在環境中感知、適應並為用戶提供服務。
    智慧城市是一個包含信息和通信技術的框架,用於開發、部署和促進可持續發展實踐,以應對日益增長的城市化挑戰。該框架的很大一部分是貫穿城市基礎設施和服務的傳感器和機器的物聯網網絡。
    基於雲的物聯網應用實時接收、分析和管理數據,幫助市政當局、企業和公民做出更好的決策,提高生活質量。
    市民通過智能手機、聯網汽車和他們的家,以各種方式參與到智能城市生態係統中。
    智能城市基礎設施有助於社區改善能源分配、簡化垃圾收集、減少交通擁堵和改善空氣質量等問題。例如:
    嵌入道路、路燈、紅綠燈和汽車的傳感器不斷發送數據,使監控係統能夠改變紅綠燈的節奏和時間,以響應實時交通,減少道路擁堵。
    這些傳感器網絡還能準確監測環境條件,如空氣質量、水徑流、火災,甚至野生動物數量。
    傳感器還可以對建築物、道路、水壩和橋梁等基礎設施進行結構健康監測。
    聯網的汽車可以與停車計時器和電動汽車充電座進行通信,引導司機到最近的可用地點。
    智能垃圾桶自動將數據發送到垃圾管理公司,並根據需要安排回收時間,而不是預先計劃好的時間。
    智能公用事業電網使終端用戶能夠更清楚地了解自己的能源使用情況,並允許公用事業公司隻提供所需的能源、水或天然氣。
    智能建築利用監測服務跟蹤使用情況,優化電力需求。
    市民的智能手機變成了帶有數字證書的移動駕照和身份證,這加快並簡化了獲取城市和地方政府服務的速度。
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