《圣經(jīng)·舊約·創(chuàng)世紀(jì)》里記載，有河從伊甸流出，滋潤(rùn)那園子，從那里分為四道。

第一道河名叫比遜，環(huán)繞著由金子的哈腓拉全地；第二道河名為基訓(xùn)；第三道河名叫希底結(jié)，有供給棕櫚之意；第四道河是伯拉河，寓意生長(zhǎng)。這四道河有山和高地環(huán)繞成谷，向東流出，滋養(yǎng)著沿岸萬物靈長(zhǎng)。

當(dāng)時(shí)間邁進(jìn)智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）技術(shù)賦能的、各行各業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型并高速發(fā)展的今天，人們?cè)谔剿?AIoT 技術(shù)和應(yīng)用的征程中也要跨越四條河：

首先是數(shù)據(jù)之河，基于物聯(lián)網(wǎng)信息基礎(chǔ)設(shè)施完成海量數(shù)據(jù)的高質(zhì)量采集；其次是算力之河，基于云網(wǎng)邊端多層協(xié)作的核心系統(tǒng)架構(gòu)；再者是算法之河，基于物理模型和 AI 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源的優(yōu)化配置；最后是服務(wù)之河，基于以上三者在物理和數(shù)字世界中提供個(gè)性化、定制化的智能服務(wù)。

經(jīng)過漫長(zhǎng)的蓄力期，AIoT 成為人們邁進(jìn)數(shù)字世界的關(guān)鍵入口，一眾科學(xué)家和工業(yè)界學(xué)者投身其中，共同描繪著一個(gè)“普惠智能和泛在計(jì)算”的未來智慧城市藍(lán)圖。楊旸正是其中之一。

楊旸很早就開始從事物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的研究，曾任國(guó)家科技重大專項(xiàng)“新一代寬帶無線移動(dòng)通信網(wǎng)”總體組專家、科技部創(chuàng)新人才推進(jìn)計(jì)劃“寬帶無線傳感網(wǎng)”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人等。2018 年，因其在無線接入和網(wǎng)絡(luò)方面的杰出成就和領(lǐng)導(dǎo)力，楊旸當(dāng)選 IEEE Fellow。

楊旸

今年 4 月，楊旸投身工業(yè)界，加入特斯聯(lián)擔(dān)任首席科學(xué)家。在近日同AI 科技評(píng)論的交談中，他坦言，加入特斯聯(lián)更像是“創(chuàng)業(yè)”，在合適的時(shí)間做一件有意思的事情，“能看見自己的想法慢慢變成現(xiàn)實(shí)，這是最令人興奮的事情?！?/p>

「笨鳥」多飛

楊旸最早對(duì)無線電的啟蒙，來自父親。

他的父親是一名無線電研究從業(yè)者。從幼時(shí)開始，楊旸就經(jīng)?？匆姼赣H在家搗鼓些電子產(chǎn)品，比如，有時(shí)在客廳調(diào)試電視機(jī)，把電視機(jī)的天線稍微調(diào)轉(zhuǎn)一下朝向、接受信號(hào)，原本滿是雪花的電視屏幕逐漸就有了清晰畫面......父親組裝時(shí)，楊旸就在一邊搞破壞，以檢驗(yàn)父親的技術(shù)有沒有過關(guān)。

那是上世紀(jì)70年代，移動(dòng)通信都還未出現(xiàn)，但一顆種子已經(jīng)在楊旸的心中埋下。

1991 年，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）的概念開始出現(xiàn)，西方已經(jīng)使用了近 20 年的 BP 機(jī)在國(guó)內(nèi)掀起熱潮，又大又厚重的“大哥大”被人們視為身份的象征，移動(dòng)通信系統(tǒng)首次在中國(guó)迎來大規(guī)模應(yīng)用，有關(guān)無線移動(dòng)通信的研究也開始崛起。

受到移動(dòng)通信熱潮的影響，1992年參加高考的楊旸在填報(bào)大學(xué)志愿時(shí)，將視線投向了無線電。

楊旸告訴 AI 科技評(píng)論，事實(shí)上，他起初是打算從事人文相關(guān)的研究的，也看了一些學(xué)校與專業(yè)，但那顆小時(shí)候埋下的種子突然破土萌芽，讓他覺得在未來，無線電研究一定是一個(gè)潛力無限的發(fā)展方向。在父親的影響下，楊旸沒有猶豫太久，很快選擇了報(bào)考東南大學(xué)的無線電工程系。

東南大學(xué)無線電工程系的前身是國(guó)立中央大學(xué)電機(jī)工程系，1932年由著名電子學(xué)家、教育家陳章先生任系主任，期間開創(chuàng)了我國(guó)無線電教育的先河。2006年，無線電工程系更名為信息與工程學(xué)院，到今天，該系仍是全國(guó)無線電領(lǐng)域的學(xué)術(shù)重鎮(zhèn)之一。

剛進(jìn)入大學(xué)楊旸就發(fā)現(xiàn)，無線電研究與記憶中父親許多極具趣味性的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)不同，有很多數(shù)學(xué)和理論知識(shí)，例如使用麥克斯韋方程理解無線電波現(xiàn)象等，這都是他此前從未接觸過的。要啃下這許多數(shù)學(xué)研究、深入到理論中去，對(duì)當(dāng)時(shí)的楊旸來說是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。

楊旸回憶，除了日常的課程安排，他本科大部分時(shí)間都是在實(shí)驗(yàn)室里度過，遇到不懂的就追著師兄師姐詢問，甚至到臨近畢業(yè)時(shí)，身邊有不少同學(xué)已經(jīng)有了很好的工作機(jī)會(huì)，他還后知后覺，整天泡在實(shí)驗(yàn)室里。楊旸笑言自己是“笨鳥多飛”，“那時(shí)候沒有游戲機(jī)這么多的誘惑，也沒有看到那么多工作的機(jī)會(huì)，所以主要任務(wù)就是好好學(xué)習(xí)?！?/p>

也正是得益于自己的刻苦學(xué)習(xí)，1996 年，楊旸保送東南大學(xué)無線電系碩士，跟隨尤肖虎教授從事無線移動(dòng)通信研究。尤肖虎教授是通信學(xué)領(lǐng)域的著名專家，長(zhǎng)期從事移動(dòng)通信與信號(hào)處理方面的研究工作，2011 年當(dāng)選 IEEE Fellow。

尤肖虎

楊旸碩士階段的研究工作都是在尤肖虎擔(dān)任主任的移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中完成。在那里，他第一次接觸到了移動(dòng)通訊領(lǐng)域最先進(jìn)的科技和知識(shí)。當(dāng)時(shí) CDMA （Code Division Multiple Access，碼分多址）技術(shù)剛剛興起，楊旸加入后首次參與的，就是 IS-95 標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)工作?？蒲兄?，他也收獲了許多在后來對(duì)他產(chǎn)生重大影響的良師益友。

1999 年楊旸碩士畢業(yè)，但是出來社會(huì)找工作、還是追求更高的學(xué)術(shù)造詣？他很徘徊。彼時(shí)，實(shí)驗(yàn)室的沈連豐老師向楊旸推薦了香港中文大學(xué)的任德盛教授。任德盛教授博士畢業(yè)于哥倫比亞大學(xué)，曾在 AT&T 任職多年，有著豐富的產(chǎn)學(xué)研經(jīng)驗(yàn)，這與東南大學(xué)無線電系學(xué)以致用的學(xué)風(fēng)非常一致。

對(duì)楊旸來說，沈老師的提議給當(dāng)時(shí)正處于迷茫狀態(tài)的他指明了方向。楊旸告訴 AI 科技評(píng)論：“我覺得在不同的人生階段，可能就是這么一個(gè)貴人或?qū)熃o你的建議，在某個(gè)點(diǎn)上突然就打動(dòng)你了。”楊旸很快辦好了申學(xué)手續(xù)，1999 年 8 月赴港中文讀博深造。

起初，楊旸非常不適應(yīng)。團(tuán)隊(duì)每周都會(huì)跟導(dǎo)師開一次會(huì)，導(dǎo)師會(huì)要求學(xué)生閱讀大量的英文文獻(xiàn)、并用英語在會(huì)上講出來。那時(shí)候內(nèi)地學(xué)生能接觸到英文文獻(xiàn)的機(jī)會(huì)較少，不僅要把文章讀完、讀懂，還要用英文表達(dá)出來，對(duì)于剛到香港的楊旸和其他幾位內(nèi)地學(xué)子來說，都是個(gè)蠻大的挑戰(zhàn)。

“幸運(yùn)的是，我的導(dǎo)師任教授是個(gè)很隨和的人。”楊旸回憶。任德盛是上海人，即使輾轉(zhuǎn)海外、回國(guó)后在香港多年，他對(duì)內(nèi)地學(xué)子也很是照顧，非常愿意給他們成長(zhǎng)的時(shí)間與空間。

當(dāng)時(shí)，楊旸的首個(gè)工作是通訊網(wǎng)絡(luò)中的接入?yún)f(xié)議，需要運(yùn)用數(shù)學(xué)工具來分析無線通信系統(tǒng)的接入?yún)f(xié)議和系統(tǒng)性能，楊旸經(jīng)常會(huì)找導(dǎo)師討論問題。在楊旸的第一篇論文中，任德盛更是改了有十六次，他們才將論文投出去。這種認(rèn)真、細(xì)致的態(tài)度一直影響著楊旸。

任德盛

楊旸也沒有辜負(fù)導(dǎo)師的這份“等待”。2002 年，楊旸的博士畢業(yè)論文拿下了當(dāng)年港中文工程學(xué)院唯一一個(gè)最佳論文獎(jiǎng)，同年他參選了香港科學(xué)院評(píng)比，獲得青年科學(xué)家獎(jiǎng)。

在香港讀博期間，楊旸的另一個(gè)直觀體會(huì)是，港中文的學(xué)習(xí)和交流氛圍非常好：任何學(xué)校的借書證在所有大學(xué)圖書館都通用，不僅如此， 許多學(xué)校每周還會(huì)有各種各樣的學(xué)術(shù)報(bào)告，趁著這種資源開放共享的便利，楊旸基本跑遍了香港所有的大學(xué)，去現(xiàn)場(chǎng)向相關(guān)領(lǐng)域的不同學(xué)者學(xué)習(xí)和請(qǐng)教。

站在中國(guó)通信事業(yè)騰飛的路口，當(dāng)外界紛紛將目光投注到信息化建設(shè)和移動(dòng)通信應(yīng)用中，楊旸度過了三年充實(shí)又純粹的科研時(shí)光。

邁進(jìn)工業(yè)界的第一只腳

博士畢業(yè)后，楊旸被港中文聘為助理教授留任一年。

此前，香港高校普遍不招聘內(nèi)地背景的博士畢業(yè)生。但在楊旸博士畢業(yè)的那一年、也就是2003年，香港提出輸入內(nèi)地人才計(jì)劃和非本地畢業(yè)生留港／回港就業(yè)安排。楊旸幸運(yùn)地踩在了對(duì)的時(shí)間點(diǎn)上，享受到了政策紅利：

“學(xué)校也希望給我一個(gè)不錯(cuò)的教學(xué)經(jīng)歷，之后也能找到更好的工作?！睏顣D對(duì)此很是感激。

這份助理教授的經(jīng)歷也的確為他提供了事業(yè)上的助力。一年后，楊旸收到了來自新加坡、倫敦等幾所高校的邀約，他很快敲定了英國(guó)布魯內(nèi)爾大學(xué) （Brunel University)的 Offer，原因很簡(jiǎn)單，“我就想著趁年輕還能跑得遠(yuǎn)的時(shí)候，可以體驗(yàn)多一點(diǎn)不同的文化?！?/p>

2003 年，楊旸飛往布魯內(nèi)爾大學(xué)任教，2005 年 3 月又轉(zhuǎn)到英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）任教。

楊旸在英國(guó)任教時(shí)

在英國(guó)，楊旸延續(xù)了博士階段的研究方向，聚焦在無線通信領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)接入?yún)f(xié)議和資源分配兩個(gè)重要環(huán)節(jié)中。當(dāng)時(shí)，Internet of Things （物聯(lián)網(wǎng)）的概念在歐洲掀起了一陣熱潮，吸引了許多科學(xué)家和工業(yè)界人士投身其中。也是在這個(gè)時(shí)候，楊旸的研究興趣逐漸轉(zhuǎn)向了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）。

與傳統(tǒng)的集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不同，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是分布式的，其末梢是可以感知外部環(huán)境的的傳感器。二者存在明顯的不同：集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)等閉源商用系統(tǒng)，在銀行、電信等傳統(tǒng)行業(yè)中應(yīng)用較多；分布式架構(gòu)的靈活性更高，易于擴(kuò)充，可以自主研發(fā)和靈活兼容，因此受到許多互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的關(guān)注，但其在運(yùn)維上也更復(fù)雜。

楊旸研究的，就是分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)里面的接入?yún)f(xié)議和資源分配。雖然在應(yīng)用場(chǎng)景上發(fā)生了很大的變化，但總的來說，解決的還是“為誰服務(wù)”、“提供怎樣的服務(wù)”這兩個(gè)問題。

那時(shí)候，楊旸正經(jīng)歷著“青椒”的焦慮。作為一個(gè)此前同英國(guó)完全沒有交集的空降兵，他不僅要花最短的時(shí)間跟產(chǎn)、學(xué)、研不同領(lǐng)域的同事充分交流，還要面臨申請(qǐng)研究經(jīng)費(fèi)的壓力。工作之余，楊旸經(jīng)常利用空閑時(shí)間去參加各種會(huì)議，希望能多認(rèn)識(shí)一些人。

一次偶然的交流中，一位從事空氣學(xué)動(dòng)力研究的專家跟楊旸提到了噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)里的數(shù)據(jù)收集難題：在制造噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的過程中，技術(shù)人員需要連接超過 2000 個(gè)傳感器，但連接以后無法復(fù)查，所有的傳感信號(hào)是否能夠準(zhǔn)時(shí)接入分析系統(tǒng)卻無法保證。

楊旸聽完十分感興趣，隨即與對(duì)方討論起來，提出了將 WSN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)用到噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)搜集的想法。得知楊旸正巧在做網(wǎng)絡(luò)接入?yún)f(xié)議的工作，兩人一拍即合，對(duì)方很快邀請(qǐng)他加入到自己的研究項(xiàng)目中。

2008 年，楊旸團(tuán)隊(duì)與羅爾斯·羅伊斯公司（Rolls-Royce）合作，獲得了“WIDAGATE: Wireless Data Acquisition in Gas Turbine Engine Testing”項(xiàng)目。該項(xiàng)目是由英國(guó)技術(shù)戰(zhàn)略委員會(huì)（Technology Strategy Board，TSB）評(píng)審和資助。

在這次合作中，楊旸團(tuán)隊(duì)遇到的第一個(gè)難題，就是無線傳感器部署面臨的惡劣通信環(huán)境。噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，由于其有線通信系統(tǒng)涉及到大量的線束，因此設(shè)置過程冗長(zhǎng)、復(fù)雜且昂貴。但此前在權(quán)威研究中，有關(guān)惡劣通信環(huán)境對(duì) WSN 性能影響的研究工作很少，因此 WSN 在安全敏感型工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中遇到了很大的部署困難和應(yīng)用障礙。

為此，楊旸和團(tuán)隊(duì)根據(jù)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)在測(cè)試期間受到工業(yè)環(huán)境影響的物理層（無線電信道）狀態(tài)，搭建了一個(gè)用于開發(fā)真實(shí)無線網(wǎng)絡(luò)模擬器的 3D 物理模型。他們基于現(xiàn)實(shí)物理層模型的測(cè)試數(shù)據(jù)，模擬不同的WSN應(yīng)用中的媒體訪問控制協(xié)議，展示了如何選擇和優(yōu)化合適的接入控制協(xié)議，相關(guān)工作發(fā)表在“Development and validation of a simulator for wireless data acquisition in gas turbine engine testing”一文中。

論文地址：https://doi.org/10.1049/iet-wss.2012.0064

在生產(chǎn)過程中，如何利用實(shí)時(shí)采集的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)來保證產(chǎn)品的高質(zhì)量和可靠性，解決制造過程中的質(zhì)量監(jiān)控問題，這令楊旸感到非常有意思?！艾F(xiàn)在想來，這就是智能制造和工業(yè)4.0的雛形?！?/p>

在英國(guó)期間，楊旸雖然身處校園，但他和工業(yè)界保持著緊密的合作。除了羅爾斯·羅伊斯公司，楊旸還跟許多國(guó)際機(jī)構(gòu)和企業(yè)有過合作：

在與 Airbus 合作研發(fā)主動(dòng)型飛行器（Active Aircraft）的關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目中，楊旸負(fù)責(zé) WSN 接入控制和路由協(xié)議設(shè)計(jì)，并協(xié)助實(shí)現(xiàn) WSN 在飛機(jī)中的部署，從而降低了飛行過程中的機(jī)身抖動(dòng)和燃油消耗；

此外，楊旸與東芝歐洲研究實(shí)驗(yàn)室合作了“Cognitive Network”項(xiàng)目，首次將認(rèn)知無線電擴(kuò)展到認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了感知和通信技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的融合……

一只腳邁進(jìn)工業(yè)界的楊旸看到了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的巨大潛力。那時(shí)候?qū)?AI 應(yīng)用到通訊協(xié)議、物聯(lián)網(wǎng)的研究并不多，但物聯(lián)網(wǎng)可以深入很多行業(yè)、發(fā)揮重大的作用，楊旸深感這個(gè)方向或能給未來帶來巨變，便將自己的研究重心也逐漸轉(zhuǎn)移到智能物聯(lián)網(wǎng)上。

物聯(lián)網(wǎng)的早班車

2009 年，楊旸有了回國(guó)的念頭，當(dāng)時(shí)的他已經(jīng)拿到 UCL 的終身教職，“但還是希望把我在英國(guó)學(xué)到的知識(shí)、以及科研成果在國(guó)內(nèi)落地應(yīng)用?！?/p>

楊旸在 UCL 時(shí)與學(xué)生的合照

當(dāng)時(shí)有多所高校向楊旸拋出了橄欖枝，中國(guó)科學(xué)院也是其中之一。最終，他選擇了中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所，這也是國(guó)內(nèi)最早提出和倡導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)研究的團(tuán)隊(duì)之一，楊旸加入了無線通信研究中心，之后還擔(dān)任了中科院無線傳感網(wǎng)與通信重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的主任。

2012 年，楊旸迎來了他回國(guó)以來首個(gè)大型的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目——南水北調(diào)中線干線工程。

南水北調(diào)是將長(zhǎng)江流域的水資源自其上、游、下游，結(jié)合地域特點(diǎn)分東、中、西三線進(jìn)行抽調(diào)，每條長(zhǎng)度超過 1000 公里，輸送至華北、淮海平原和西北地區(qū)等水資源短缺地區(qū)。數(shù)據(jù)顯示，每年從中國(guó)南部的河流轉(zhuǎn)移至北方地區(qū)的水量達(dá)到 448 億立方米，運(yùn)河支撐著近年來北部省份人口和經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)。

南水北調(diào)中線工程

而因其涉及地區(qū)廣，地理環(huán)境復(fù)雜，物聯(lián)網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要支持對(duì)地質(zhì)、氣象、水質(zhì)、水文、工程、入侵、災(zāi)害和突發(fā)事件等的全面監(jiān)測(cè)和分析，覆蓋多類型海量傳感數(shù)據(jù)的感知、融合、傳輸與處理。面對(duì)著龐雜繁復(fù)的數(shù)據(jù)，要搭建起一個(gè)全面的傳感器網(wǎng)絡(luò)，這對(duì)楊旸和團(tuán)隊(duì)來說無疑是個(gè)巨大的難題。

“當(dāng)時(shí)有位負(fù)責(zé)人說了句話讓我印象非常深刻，他說，世界一流的水利工程值得世界一流的信息化工程來服務(wù)它?！睏顣D告訴 AI 科技評(píng)論。難題梗塞在前，但楊旸充滿了迎接挑戰(zhàn)的興奮。

解決問題的第一步是先了解問題。楊旸團(tuán)隊(duì)花了一個(gè)月時(shí)間跑遍了中線干線工程全段，當(dāng)時(shí)沿線還未通車，團(tuán)隊(duì)成員經(jīng)常坐著越野車進(jìn)到各個(gè)節(jié)點(diǎn)部署地勘查，要是遇上雨天，地面被車輪軋過帶著泥土留下兩道深深的痕跡，一不小心就打滑。

僅沿線實(shí)地調(diào)研過程中，他們就發(fā)現(xiàn)了不少嚴(yán)峻的問題：工程流經(jīng)地區(qū)屬地震多發(fā)地，還有如泥石流等多種自然災(zāi)害都可能對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施帶來損害；需要定期進(jìn)行水質(zhì)檢查，以免城市水源出現(xiàn)污染物或其他毒素侵入；需要人工化控制水流，以減少和避免水資源等浪費(fèi)......楊旸團(tuán)隊(duì)所發(fā)現(xiàn)的問題達(dá)到了50多項(xiàng)，可劃分為基礎(chǔ)設(shè)施安全、水質(zhì)安全和人身安全三個(gè)大類。

而進(jìn)入工程階段，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的核心技術(shù)層面，楊旸主要聚焦三個(gè)關(guān)鍵性問題：海量感知數(shù)據(jù)的融合處理、異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)作傳輸架構(gòu)、以及網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)統(tǒng)一調(diào)度和實(shí)時(shí)監(jiān)控。

當(dāng)時(shí)，距離 NB-IoT 標(biāo)準(zhǔn)的提出還有四年時(shí)間，沒有統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)格式，要將上百種類型的傳感器數(shù)據(jù)集中分析，服務(wù)核心應(yīng)用十分困難。面對(duì)結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的海量感知數(shù)據(jù)，怎么能花最小的代價(jià)、把大體量的數(shù)據(jù)匯集起來，楊旸想到了 Web 技術(shù) 。

Web 是一種典型的分布式應(yīng)用結(jié)構(gòu)，利用 Web 技術(shù)對(duì)超過 130 家企業(yè)的傳感器進(jìn)行統(tǒng)一格式和集中，為傳輸架構(gòu)在數(shù)據(jù)層的融合和處理搭建設(shè)備基礎(chǔ)。這些基礎(chǔ)設(shè)施傳感器可以被嵌入到運(yùn)河沿線的土地當(dāng)中，其中還包括了用于控制水流的水壩里，可用于對(duì)振動(dòng)、位移、土壓力和滲水等參數(shù)的收集。

下一步，面對(duì)收集到的海量數(shù)據(jù)，如何進(jìn)行傳輸也是個(gè)難題。由于全線覆蓋地域廣泛，有的偏遠(yuǎn)地區(qū)并沒有光纖網(wǎng)絡(luò)和可靠的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)可供連接使用，對(duì)此，楊旸團(tuán)隊(duì)提出了智能網(wǎng)關(guān)（Smart Gateway）系統(tǒng)。

智能網(wǎng)關(guān)可以接收來自本地傳感器的數(shù)據(jù)，經(jīng)由任何信號(hào)包括 3G、4G、以太網(wǎng)、Wi-Fi 或 Zigbee 等將數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器中，隨后，這些數(shù)據(jù)或被儲(chǔ)存在云端、或被轉(zhuǎn)發(fā)到五個(gè)管理服務(wù)器（位于丹江口水庫(kù)和北京之間的幾個(gè)省級(jí)城市）中的任意一個(gè)，最終到達(dá)北京的主服務(wù)器中心。在北京的主服務(wù)器上，楊旸還設(shè)計(jì)了一個(gè)網(wǎng)頁平臺(tái)和用戶界面，工作人員可以通過這個(gè)網(wǎng)站，對(duì)其服務(wù)器內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和判斷，以便隨時(shí)了解遠(yuǎn)程站點(diǎn)的最新情況，及時(shí)進(jìn)行指揮調(diào)度。

從 2012 年到 2016 年，四年間，他們?cè)谶@條1432公里的中線干線工程上部署了近10萬個(gè)傳感器。楊旸和團(tuán)隊(duì)成員用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)編織的一條條線，連接著丹江口水庫(kù)與京津兩地，最終形成了一張巨大的網(wǎng)，牢牢包裹著干線工程沿線的人們的生活和生產(chǎn)用水的日常。

“現(xiàn)在天津90%以上、北京70%以上的水都是南水北調(diào)提供的。”楊旸告訴AI科技評(píng)論。

南水北調(diào)工程的順利完成，令世界為之驚嘆，也讓人們看到了物聯(lián)網(wǎng)無限的可能。隨著 AI 浪潮席卷而來，人工智能與物聯(lián)網(wǎng)加深融合，外界都齊刷刷將目光瞄準(zhǔn)下一個(gè)重要命題——AIoT。

簡(jiǎn)單來說，AIoT 可以理解為 AI+IoT（物聯(lián)網(wǎng)）：IoT 提供數(shù)據(jù)和硬件載體，AI 提供智能分析和決策能力，通過將 AI 能力引入物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中，實(shí)現(xiàn)設(shè)備和場(chǎng)景的互聯(lián)互通，共同推動(dòng)人類社會(huì)走向“萬物智聯(lián)”。因此，AIoT 成為近年來學(xué)術(shù)界研究和工業(yè)界追尋的一大焦點(diǎn)。

與大部分人將注意力投注在 AI 算法的創(chuàng)新上不同，楊旸很早就意識(shí)到計(jì)算資源的重要性。

“我自己的興趣點(diǎn)是做 AI 算法背后的承載者和支撐者?！睏顣D告訴 AI 科技評(píng)論，“算力網(wǎng)絡(luò)上承載著各種各樣的算法，而數(shù)據(jù)分析也是數(shù)據(jù)和算法的融合，我們需要泛在的計(jì)算資源、來支撐無處不在的智能服務(wù)?！卑殡S著物聯(lián)網(wǎng)的急速發(fā)展，其底層對(duì)傳感器的數(shù)量、類型和需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。當(dāng)海量的數(shù)據(jù)通過管道被傳輸至云端，管和云在不堪重負(fù)的同時(shí)，往往還會(huì)給實(shí)時(shí)決策帶來負(fù)面影響。

有沒有什么好的計(jì)算方式，能夠更貼近用戶需求、針對(duì)服務(wù)側(cè)的計(jì)算資源提供數(shù)據(jù)處理能力？楊旸想到了“霧計(jì)算”。

“霧計(jì)算”最早是由美國(guó)思科公司于 2012 年提出的。與云計(jì)算“智能集中化”的方式不同，霧計(jì)算更像是“局部集中”的解決方案。它位于云和邊緣之間，通過其分散的多層次算力架構(gòu)，既可以完成云端集中決策，也能實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)計(jì)算和邊緣智能，在楊旸看來，這也更符合物聯(lián)網(wǎng)在多個(gè)行業(yè)廣泛應(yīng)用下的多元需求。

這個(gè)想法很快得到了上?？萍即髮W(xué)與中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所領(lǐng)導(dǎo)的支持。2018 年 3 月，世界首個(gè)“霧計(jì)算”實(shí)驗(yàn)室在上海正式成立，楊旸出任上海霧計(jì)算實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合主任。此后，該實(shí)驗(yàn)室同思科、英特爾、戴爾、普林斯頓等多個(gè)國(guó)際機(jī)構(gòu)建立了合作。

AIoT 正以更快地速度連接每一個(gè)物體、人和機(jī)器，在此基礎(chǔ)上，楊旸和團(tuán)隊(duì)又往前再走了一步，“我們認(rèn)為未來的算力資源不光是集中在云上，也不光是部署在邊緣，在網(wǎng)絡(luò)里也都會(huì)部署各種各樣的計(jì)算資源。當(dāng)前，面向 AIoT 技術(shù)和應(yīng)用需求的多層次算力網(wǎng)絡(luò)的研究和實(shí)踐才剛剛起步，但未來肯定是屬于泛在普惠智能的天下?！?/p>

AIoT，如何更好前進(jìn)？

在 AIoT  的飛速發(fā)展中，楊旸做了一個(gè)更徹底的決定：離開高校，加入企業(yè)。

今年年初，楊旸加入特斯聯(lián)擔(dān)任集團(tuán)首席科學(xué)家，負(fù)責(zé)智能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)和核心技術(shù)及產(chǎn)品的研發(fā)規(guī)劃。楊旸說，他覺得很興奮，從學(xué)術(shù)界走向工業(yè)界，令他有種“創(chuàng)業(yè)”的感覺。

特斯聯(lián)在 AIoT 的多個(gè)領(lǐng)域均有布局，在發(fā)展 AIoT 上提出了“精準(zhǔn)數(shù)據(jù)、泛在智能和 Smart Space（智能空間）”三板斧，業(yè)務(wù)線眾多。楊旸認(rèn)為，這為他鉆研技術(shù)應(yīng)用提供了豐富的落地場(chǎng)景。

在特斯聯(lián)，楊旸專注于泛在智能，正帶領(lǐng)硬件團(tuán)隊(duì)打造 mNode （multi-function Node） 系列產(chǎn)品。

楊旸分析，未來的智慧城市布滿了各種各樣的異構(gòu)計(jì)算資源，但當(dāng)下的問題是：這些算力節(jié)點(diǎn)之間并沒有形成協(xié)作，反而都是“各自為政”的狀態(tài)。

以智能社區(qū)為例。

我們可以將社區(qū)看做一張地圖上分散著的各個(gè)點(diǎn)，安防、跑道、路燈、停車、甚至是垃圾分類等等都是遍布在這張網(wǎng)上的各個(gè)“節(jié)點(diǎn)”，每個(gè)“節(jié)點(diǎn)”都會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，它們被通信網(wǎng)絡(luò)牽連著，相互之間關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜。

這當(dāng)中，網(wǎng)絡(luò)是傳輸核心。但在此前的社區(qū)中，這些數(shù)據(jù)只是被簡(jiǎn)單地傳到后臺(tái)運(yùn)算、甚至還可能互相競(jìng)爭(zhēng)傳輸資源。此外，不同社區(qū)、城市的建設(shè)也有差異，在 A 小區(qū)順利實(shí)施的方案并不一定適用于 B 小區(qū)。

針對(duì)上述存在的諸多問題，楊旸帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)提出一種搭建多層次算力資源共享架構(gòu)的想法，“通過泛在計(jì)算和普惠智能架構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)越來越多的數(shù)據(jù)在本地進(jìn)行分析處理，從而讓越來越多的服務(wù)在本地完成實(shí)時(shí)響應(yīng)?！?/p>

基于算力資源共享架構(gòu)，對(duì)老舊小區(qū)實(shí)現(xiàn)智能化升級(jí)

人們期待智能網(wǎng)絡(luò)能夠連接更多的數(shù)據(jù)和資源，支持更復(fù)雜、定制化的服務(wù)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更可靠、低時(shí)延的數(shù)據(jù)連接。這時(shí)候，6G 開始出現(xiàn)在 AIoT 從業(yè)者的視野中。

“我一直在反思一個(gè)問題，就是作為一個(gè)單體用戶，我們到底需要什么樣的智能服務(wù)。”楊旸說道。

“在以往通信領(lǐng)域的研究中，我們最關(guān)注的是網(wǎng)絡(luò)側(cè)的性能指標(biāo)，比如：頻譜效率、能量效率、系統(tǒng)吞吐量、用戶容量等問題，其最終目標(biāo)在于如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能最優(yōu)化。但站在用戶的角度，我們對(duì)大部分網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)并沒有實(shí)際獲得感，用戶最在乎的還是自己的個(gè)性化需求有沒有得到最好的滿足。”

每個(gè)人的需求和服務(wù)指標(biāo)組合都是不同的，支持泛在普惠智能的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)要如何去滿足不同用戶千差萬別的服務(wù)質(zhì)量和體驗(yàn)要求？

針對(duì)這個(gè)問題，楊旸與產(chǎn)業(yè)和學(xué)術(shù)界合作者最近共同提出了“6G Network AI Architecture for Everyone-Centric Customized Services”，即以每個(gè)用戶為中心的 6G 智能內(nèi)生網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。這項(xiàng)研究成果在今年夏天被 IEEE Network Magazine錄用。

“首先，我們要理解每個(gè)用戶千差萬別的個(gè)性化需求。第二，在新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上把普惠智能和泛在計(jì)算資源部署于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的多層次架構(gòu)中，就能夠有效支持用戶千人千面的定制化服務(wù)需求?！睏顣D補(bǔ)充道。

論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9839652

加入工業(yè)界不過數(shù)月，楊旸對(duì)智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與泛在智能領(lǐng)域的認(rèn)知變得更接地氣，也取得了更豐碩的研發(fā)成果。

比如，針對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中的苛刻時(shí)延要求，通過對(duì)原始最優(yōu)化函數(shù)的解耦分析，提出了“雙層閉式反饋控制算法（TACAN）”，實(shí)現(xiàn)時(shí)延分布方差的最小化；面對(duì)復(fù)雜的無線信道環(huán)境和多層次移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)難題，提出了基于大規(guī)模多天線中繼節(jié)點(diǎn)輔助的多層次算力系統(tǒng)，以增強(qiáng)復(fù)雜用戶任務(wù)的計(jì)算能力和效率......

學(xué)以致用，一直是楊旸的研究風(fēng)范。而特斯聯(lián)這個(gè)與實(shí)際問題更接近的平臺(tái)，給了他在 AIoT 方向更大的施展機(jī)會(huì)。

像許多人一樣，楊旸相信，隨著人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的加速融合，“萬物智聯(lián)”的世界不再只是想象、或局限于電影的畫面中，人們探索如 AIoT 等更智能化手段，終會(huì)實(shí)現(xiàn)人、物、環(huán)境與社會(huì)之間的深層次鏈接。

一個(gè)概念從提出到成熟需要一個(gè)周期。而在楊旸看來，當(dāng)下正是最好的時(shí)代。

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