年终盘点 · 新年展望

年终岁末，本刊主编何立民教授对2019年的产业发展作了盘点，并展望了2020年的十大热点，让我们一起期待嵌入式系统的下一个十年！

2019年是国际环境异常严峻的一年。美国挑起贸易战，继而对我国高科技产业全面围剿，全球化遭遇严重挫折。在这样的大环境下，国内企业逐步进入舞台中央，互联网大佬脱虚向实卓有成效，一批有实力的民营企业兴起。2020年这一趋势还将继续下去，不可逆转。

 

过去的一年，AI芯片、机器学习、边缘计算、工业互联网、云计算等，这些原来的热点经历调整、去泡沫，在舆论热潮过后，转入常态化建设。开源模式、平台战略已开始

成为AI芯片、物联网操作系统基础应用的潮流。无人驾驶、电动汽车在起起伏伏后，转向自动驾驶与新能源车的更广阔舞台。

2019年的最大热点，莫过于5G 与区块链。5G 全年高烧不退，从美国对华为的围剿、人工智能对5G 的热切期望到5G的商业执照发放、前所未有的6G提前布局，引发人们无限遐想，与之对应的是未来对5G 的审视。区块链则是继2018年首次进入人们视野后，于2019年下半年突然爆发的热点。

2019年的最大变化，是在严酷环境下中国高科技自主产业的兴起。在几十年改革开放的顺境中，得益于全球化效应，无论是基础产业还是高科技领域，我国都获得了前所未有的成绩，以至于人们逐渐淡化了“自力更生”的传统意识。2018年来自美国凶猛的贸易战，迅速延伸到高科技领域。从扼杀中兴开始到全面围剿华为，人们最终看清了全球化背后美国国家利益至上的疯狂，提升了国人的自力更生意识。

2020年的最大期许，2019年5G 掀起了物联网应用热潮。当人们畅想5G巨大的商业应用前景时，却发现了诸多问题尚待解决。另外，人们在区块链、无人驾驶、远程医疗等取得突破性进展的同时，遭遇了网络安全、信息安全的严重障碍。人们开始意识到从科技创新到科技应用还有诸多制约因素。也许人们2020年的最大期许是“5G后”的网络完善与网络安全两大课题的突破。

展望2020年人工智能的10个议题，可以发现有些领域从热点转向常态化发展，有些领域则刚刚起步。影响深远、关乎全局的“5G后”、“网络安全”两大热点课题，有望在2020年有一个良好开端。

1 5G 试水与6G 争夺战

早在21世纪之初，物联网就开始形成，逐渐在一些非实时要求的领域中获得应用，但在众多有实时性要求的领域(如工业互联网、无人驾驶、远程医疗等)，物联网应用一直踟蹰不前。5G诞生，其网速突破带来的低时延效应，有望掀起新一轮物联网应用高潮，一些5G物联网应用案例初显。但新兴的5G网络尚待完善，5G物联网应用标准、空天地一体化网络连接、高频段的基站建设与入室问题，以及工业应用的运营方式等尚待解决，这些都是当前5G物联网应用中无法逾越的障碍，人们寄希望于6G 的到来。

2 网络安全形势严峻

物联网应用的安全问题源于嵌入式系统与互联网的开放性。物联网诞生前，嵌入式系统是一个封闭系统，软件固化其中，是一个不可介入的本质安全性系统。互联网则是一个开放系统，盛行隐匿入侵，终生都在与入侵博弈，是一个本质不安全系统。当嵌入式系统接入互联网后，嵌入式系统不再封闭，与网络交互的软件可以篡改，物联网应用系统不再是一个本质安全的智能系统。物联网的本质非安性问题导致在物联网应用中安全问题是贯彻始终、决定成败的关键因素。

从非安全的互联网到有高度安全要求的物联网，面临网络安全的重大挑战。随着5G 的商业应用、区块链的金融科技时代、物联网多种场景的实时应用时代到来，人工智能将进入深水区。在人工智能的所有领域中，随着技术性问题逐一化解后，网络安全成为最后的挑战。

物联网应用安全是全局性的安全要求。其中，嵌入式系统安全性因其软件的封闭性与长期的可靠性设计历程，已有基本保证。因此，物联网应用的安全问题主要表现为黑客入侵、勒索软件、数据窃取、非正常介入与恶意控制等网络安全性问题。

为了应对网络安全问题，5G 构建中的安全技术有网络功能虚拟化、网络切片的隔离防御机制与智能终端接入认证协议等。在切片隔离及接入安全认证中，密码准入是关键环节。当前，传统密码学面临量子计算的威胁，各种物理加密技术开始进入视野，量子密码出现了越来越多的实用化可能。

3 区块链进入金融科技时代

2018年最大的热点技术是区块链，随后意外地沉寂下来，从2019年下半年开始，区块链再度火了起来。其原因有二:一是数字货币Libra发行，二是央行准备发行国家主权数字货币，从而开启了区块链金融科技时代。

区块链源于比特币。从源头上看，区块链似乎是一个突然降临的飞来之物，但从互联网视角看来，区块链应是互联网演化的必然产物。区块链的去中心化、分布式记账、智能合约为实现数字货币交易提供了一个理想化的生态体系。如果推而广之，将“数字货币”交易推衍到“社会资产”交易领域，那么区块链便是一个实现社会资产交易的互联网，简称为“资产网”。如果说互联网1.0是用于信息交互的“信息网”，互联网2.0是实现万物互联的“物联网”，互联网3.0便是一个万资(资产)互联的“资产网”或以数字货币对价的“价值网”。

从2008年比特币诞生到2018年区块链概念形成，是区块链1.0 时代。经过2019 年深化、普及、去泡沫后，2020年应该是区块链2.0金融科技时代的元年。区块链2.0将会是一个漫长的发展时期，主权数字货币、数字化金融，以及全面诚信体系建设、无偏见人工智能的普及应用等，将为区块链的最终完善做准备;未来的区块链3.0，将是在社会资源、社会资产全面数字化基础上，一个惠及全体百姓，去中心化、公平公正交易的社会体系，一个没有交易欺诈的人类理想社会的建设时期。

4 从无人驾驶到自动驾驶

无论是科技还是产业试水，无人驾驶都是人工智能的先行领域。在众多特殊应用场合，如有宽泛空间、有特定路径的空中飞机、港口的卸货车、仓储场地物流运输车、农田自动化收耕作业车等领域中，无人驾驶逐渐成为主流技术。

家用无人驾驶汽车无疑是无人驾驶技术上的皇冠，近期难以企及。有资料预测:2020年，驾驶员可不必再为汽车追尾而烦恼;到了2030年，驾驶员有望在较复杂路况下只控制方向盘或只踩油门和刹车。当然，这还不是真正的无人驾驶。无人驾驶汽车的最终突破，寄希望于6G 空天地一体化的车联网、成熟的传感与探测技术，精细的定位技术与公路的现代化管理。

2020年或许是无人驾驶汽车回归理性的一年。公路无人驾驶将顺应自动驾驶L2到L4的成熟，水到渠成。即便是无人驾驶汽车技术发展成熟，也有别于无人乘坐的无人车。目前，从全球范围来看，产业重点在L1、L2级别的自动驾驶， L3处于探索之中。从L2到L3是自动驾驶的巨大变革，即驾驶责任从“人”到“车”的变革，在L2部分自动驾驶向L3有条件自动驾驶转换的过程中，会遇到前所未有的挑战，需要克服的困难远比想象的多。这不仅是在技术上对可靠性、安全性提出了更为严苛的要求，还带来了交通规则、保险、人文、法律等方面的新问题与新课题。

5 从电动汽车到新能源车

由于政府提倡与贴补政策，从2017年起掀起了一股电动汽车热。然而，难以突破的电池技术，里程焦虑、充电焦虑、电池焦虑，一直困扰着电动汽车的发展，单纯补贴难以为继。在面临诸多挑战后，电动汽车产业发展思路开始清晰起来，不再死守纯电动汽车，而向新能源车的多维模式发展。电池技术、多种能源、多种场景应对、多样化的政策贴补，2020年新能源汽车产业将面临更多挑战，迎来更多机遇。

纯电与燃油之争一直是挥之不去的话题，2018年在纯电动汽车最热时期甚至出现了禁售燃油车的时间表。2019年纯电动车向氢动力、混合动力突围，禁燃声开始沉寂下来。2020年新能源车有望进入理性发展时代，人们将全面审视新能源车的发展思路，在肯定电动汽车未来应用前景的同时，也充分认识到电池技术的挑战与难度，以全局观念布局新能源车的发展方向与发展模式。今后相当长的时间里纯锂与燃油呈互补状态，纯电动汽车是公交车、出租车(换电模式)、专用车，以及日行驶里程在110公里以内的私人乘用车等优势领域。燃油动力、混合动力、氢动力、高能量密度电池技术都是新能源车的主攻方向，其中氢动力和高能量密度电池技术难度不小，短期难有产业化的突破性进展。

6 从物联网到泛在电力物联网

智能电网是21世纪世界各国的重大国家战略性建设项目。“智能电网”(Intelligrid)的概念最早由美国电力研究协会(EPRI)于2001年提出并开始研究，2005年欧洲成立了“智能电网(SmartGrids)欧洲技术论坛”，将“智能电网”上升到战略地位展开研究。后来成为世界各国的国家战略工程，其核心内涵是实现电网的信息化、数字化、自动化和互动化。2009年，我国国家电网首次公布了“智能电网”发展计划，总投资超过4万亿，计划在2020年前完成智能电网改造。早期是供电侧(发电、变电、输电、电力调度)的自动化、智能化建设，被称为“电网2.0”。如今，智能电网已从供电侧建设跨入供电侧信息化、数字化、自动化和互动化的建设时代。

智能电网的电力光纤互联网是万物互连的物理基础，智能电网从供电侧向用电侧延伸，必然诞生出智能电网基础上的泛在电力物联网。未来WiFi智能电表将是一个电力物联网的信息交互平台、用电设备的测控中心。电力物联网将用电设备一网打尽，将供电/用电智能管理、大数据采集、万物智能控制等纳入麾下。2019年我国智能电网改造提前完成，2020年则是我国泛在电力物联网的建设元年。

2019年6月，天津国家电网推出了智慧路灯。智慧路灯以路灯杆为载体，构建一个泛在物联感知体系，促进智慧城市和泛在电力物联网的末端感知融合，为市民提供高速无线网络接入、信息交互查询等多元化的便捷服务。相信2020年将是电力物联网的大发展年。

7 物联网应用的平台与开源战略

物联网时代是人工智能进入广泛普及应用的时代。物联网应用的空前规模、无限多的应用场景、无限广阔的领域应用，要求各行各业各领域人士广泛参与。群众性的开发应用、产品的不断更新，都要求在芯片、操作系统、物联网应用领域实施开源、平台的应用战略。

在芯片领域，早期是半导体厂家的MCU 芯片方式，后来是ARM 的授权方式，从来没有开源过。2010 年RISC V诞生，RISC V 的开源战略吸引了不少用户参与二次开发，大力推动了RISC V 的生态建设。RISC-V指令集完全开源，吸引了众多IP供应商，IP供应商将提供不同程度的开源IP产品。2018年10月，中国RISC-V产业联盟成立，吸引了千余家用户参与AI芯片开发。

华米科技的AI 神经网络模块、睿思芯科的64位可编程终端AI芯片、兆易创新的通用MCU 系列、阿里平头哥的玄铁910都是RISC V 开源的代表性成果。预计5年之内在应用量上会有突破性进展。

物联网操作系统是运行在终端应用层上，对终端进行控制和管理并提供统一编程接口的操作系统软件。国内外各大公司(如谷歌、微软、阿里、华为、腾讯、百度等)都参与了开源物联网操作系统开发。为了建立良好的生态体系，绝大多数为开源或不同程度开源。物联网终端数量庞大、功能与性能各异、应用极其广泛，形成了物联网操作系统的多样化特征。如何满足海量终端的多样化需求，是物联网时代给操作系统带来的机遇和挑战。

在物联网应用领域，最显著的特点是基于云计算的平台开发模式，是国内众多互联网脱虚向实的主攻方向。由于物联网应用的多样性、复杂性，各大互联网公司根据本身特点与优势，为我国物联网应用创建了不同领域、各具特色的物联网应用平台，如腾讯的QQ物联智能硬件开放平台与微信硬件接入平台、阿里云IoT 的城市物联网平台，以及百度云天工一站式全托管的物联网云平台。2019年，物联网应用的平台与开源战略初步形成，2020年会更加清晰。

8 物联网时代嵌入式系统巨大变革

从MCU 诞生到物联网形成的几十年间，嵌入式系统一直是一个独立的产业领域。物联网诞生后，嵌入式系统进入到为物联网应用服务的时代。从独立时代到服务时代，嵌入式系统经历了巨大的变革。这些变革集中在从独立到融合的变革、从MCU 到AI芯片的变革、从硬件为主到软件为主的变革、从本质安全到本质非安全的变革。

从独立到融合的变革后，嵌入式系统融合成物联网应用的底层技术;从MCU到AI芯片的变革后，AI芯片从控制为主到突出计算能力，以满足机器学习、智力升级、边缘计算的需求;从硬件为主到软件为主的变革后，可以看出嵌入式系统应用中明显的平台与开源的开发模式;从本质安全到本质非安全的变革，是指嵌入式系统在接入互联网前是一个不可入侵的本质安全系统，在接入互联网后，由于网络接口开放，变成了一个可入侵的本质非安全系统。

几十年来嵌入式系统出现了巨大变化，在物联网时代的深度融合后，嵌入式系统已面目全非，因此，2020年，应充分回顾嵌入式系统发展史，讲好那些已被遗忘的嵌入式系统故事。

9 人工智能的伦理时代

2019年是人工智能开始进入深水区的一年，大数据信息采集的泛滥与监管不力，区块链无中心化与无偏见人工智能的希望，无人驾驶、服务机器人的社会介入、人脑功能外部介入与脑意识的外部监测，以及机器人撰稿、绘画、写作等领域的巨大突破，人们普遍认为人工智能开始进入伦理时代，已从经济基础进入到上层建筑领域。

人工智能从静态信息到动态信息的全面采集，大数据采集无所不在、APP泛滥的用户隐私捆绑的授权应用、猖獗的地下私人信息交易、被滥用的人脸识别等，人们意识到一个没有隐私的时代已经到来。隐私信息滥用引发的社会安全问题令人担忧。

2019年，区块链开始进入金融科技领域。政府主导、上层建筑领域色彩日益明显，个人诚信、集团诚信、产品诚信的全面征信诚信体系建设日益迫切。2020年，人们期望政府在人工智能伦理时代的社会安全治理中取得有效成果。

10 国产化技术任重道远

由于历史原因，我国嵌入式系统领域的基础技术(芯片、操作系统、集成开发环境)一直依靠国外厂商。加入WTO后，我们一直相信全球化可靠的分工。外国企业看重中国市场，我们与国外厂商合作一路通畅。2018年，中美贸易战开始，改变了一切。

2019年美国在人工智能前沿科技领域全面围剿中国，全球化不再可靠，中国科技产业形势严峻。好在几十年改革开放积累了雄厚的产业基础。在很短的时间里，政府引导，众多民营企业积极参与，互联网巨头脱虚向实，科技国产化效果显著，在AI芯片、云平台、物联网操作系统各个领域都取得了丰硕的成果。然而，长期专注于产业兴起、经济起飞，基础理论欠缺非一日之寒，人工智能前沿技术的国产化道路任重道远。

新中国成立后，自力更生成为国策，依靠自力更生取得了两弹一星、牛胰岛素人工合成的辉煌成果。加入WTO后，借助全球化的分工合作实现了经济起飞。中美贸易战后，全球化将会长期面临严峻局面，但全球化的客观规律不可逆转，在全球化的不断开放中，自力更生不再意味闭关自守，而是赋予自力更生更新的含义。2019年是经历巨大变化的一年，也是充满希望的一年。5G的商用推广和对6G 的期望，区块链的金融科技与主权数字货币发行，物联网应用的平台与开源战略形成与普及，无人驾驶与新能源车发展步入正轨，网络安全、个人信息安全期待有所突破。2020年将是充满更多希望与题更大挑战的一年。

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