人臉智能：從技術(shù)概念到商用落地

    2018年冬天格外寒冷，在中美貿(mào)易戰(zhàn)和厄爾尼諾現(xiàn)象的寒流中，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）公布了全球人臉識別算法測試（FRVT）結(jié)果。其中，由來自中國的企業(yè)和研究院包攬了前五名，這多少給寒冬帶來了一點熱度。

    困境與變化

    在FRVT最新的報告中顯示，全球人臉識別算法的最高水平可以做到在千萬分之一誤報率之下，漏報率低于0.4%，也就是說人臉識別算法研究機構(gòu)已經(jīng)在99%后面多少個小數(shù)點上面展開廝殺了。

    目前在中國，做人臉識別的公司既有阿里巴巴、騰訊和百度這三大互聯(lián)網(wǎng)巨頭，又有計算機視覺“獨角獸”商湯、曠視、云從、依圖以及其他科技公司。其中的人臉識別灸手可熱，然而在2017年以前，多家新興的VC一直處于燒錢狀態(tài)，并未實現(xiàn)真正盈利。

    造成人臉識別廠商困境的原因在于，這個技術(shù)并不是一個近幾年才出現(xiàn)的新技術(shù)，如果只注意技術(shù)上的創(chuàng)新而忽略了業(yè)務(wù)落地就容易吹大泡沫。

    現(xiàn)如今，如此多的企業(yè)涌入這一領(lǐng)域，只因從技術(shù)上而言，我們迎來了一個新時代，AI時代。在2014年前后，隨著大數(shù)據(jù)和CNN技術(shù)的發(fā)展，基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)CNN的人臉識別系統(tǒng)在LFW上第一次得到超過人類水平的識別精度，這是人臉識別發(fā)展歷史上的一座里程碑，自此人臉識別迎來了“AI時代”。

    AI人工智能是一個較寬泛的概念，從人工智能的五大領(lǐng)域（機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)）來講，基于AI技術(shù)（尤其是CNN）的人臉識別業(yè)務(wù)是圖像識別的一個小分支，同時也是一個對社會綜合治理和居民生活產(chǎn)生巨大影響的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。在AI時代之前，人臉識別由于其準(zhǔn)確度的問題，并未實現(xiàn)大規(guī)模（城市級）的應(yīng)用落地，如今隨著準(zhǔn)確度的提升，伴隨著大數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)，人臉識別業(yè)務(wù)迅速走進了安防、社區(qū)、金融、消費電子、零域等領(lǐng)域，并以城市級的系統(tǒng)應(yīng)用迅速在全國乃至全球范圍推廣。

    回顧2018年，正如上文所說，人臉識別的市場巨大，但是技術(shù)上已經(jīng)到了瓶頸期，算法提供商們在精度的小數(shù)點上展開廝殺，是無法吃掉這個巨大的市場的，所以我們看到各個人臉?biāo)惴◤S商都在積極尋求新業(yè)務(wù)落地，尋求政企合作，行業(yè)的焦點已經(jīng)從關(guān)注技術(shù)轉(zhuǎn)向了關(guān)注商業(yè)。

    比如一些VC獨角獸密集參與OPPO、VIVO、小米等手機廠商的新品發(fā)布，為手機產(chǎn)品提供圖像算法支撐。也有一些VC廠商與知名醫(yī)院合作，喊出了“AI的未來是醫(yī)療”的口號。同時人臉識別“獨角獸”均在尋求與傳統(tǒng)的安防廠商比如�？低�視、ZNV力維等合作，實現(xiàn)項目落地。

    除了傳統(tǒng)的安防領(lǐng)域，人臉識別行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)在向醫(yī)療、快消和金融發(fā)展。但是傳統(tǒng)的安防領(lǐng)域依然是人臉識別相關(guān)廠商的營收支柱，通過對2018年安防行業(yè)項目分析我們發(fā)現(xiàn)，交通管控、平安城市和雪亮工程項目依然是主要建設(shè)項目，全年涉及的招標(biāo)金額超過800億元人民幣（來自紐豪斯統(tǒng)計）。人臉識別相關(guān)廠商秉持的是“腳踏實地，仰望星空”的思想，積極進入政府主導(dǎo)的平安城市和雪亮工程的同時，探索新的可能盈利點。

    向左與向右

    人臉識別系統(tǒng)雖然不是一個新興事物，但是放在社會和科技的大背景下依然有新的看點，在GPU集群時代之前，人臉識別依賴的是具備抓拍和識別功能的IPC，或者模擬攝像機+盒子的模式，此時的IPC或者盒子造價高，但是新建部署簡單，具有一定的市場。

    在大數(shù)據(jù)時代，在前端完成圖像處理被稱為“邊緣計算”，這一架構(gòu)再加上后端的業(yè)務(wù)應(yīng)用，呈現(xiàn)如下組網(wǎng)方式：

    邊緣計算模式組網(wǎng)圖

    隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，視頻實時傳輸?shù)拇竺娣e推廣，伴隨著GPU服務(wù)器的出現(xiàn)，另一種系統(tǒng)架構(gòu)出現(xiàn)了，那就是利舊普通視頻攝像機，采用后端接入GPU服務(wù)器進行統(tǒng)一人臉識別與分析的方式，由于對已有視頻網(wǎng)絡(luò)改動小，部署更簡單，也具有一定的市場。

    這種架構(gòu)在落地時，圖像處理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)就成了后端“鄰居”：

    后端集中分析模式組網(wǎng)圖

    現(xiàn)如今的人臉識別項目在落地時，是向左，采用后端集中分析的方式，還是向右，采用邊緣計算的方式，這是每一個從業(yè)者都在思考的問題。但 “條條大路通羅馬”，邊緣計算與后端集群，無論是從技術(shù)上還是從業(yè)務(wù)上，各有優(yōu)劣。

    采用邊緣計算的方式，人臉識別和比對均在前端完成，后臺只負責(zé)任務(wù)調(diào)度和告警后處理，其優(yōu)勢在于輕量化部署，對傳輸?shù)囊�求低，甚至可以做到微波傳輸，而強大的前端也可以變得更加便攜，集成在移動巡邏車上，單兵設(shè)備上，甚至民用級無人機上，應(yīng)用場景被極大的拓展。

    其不足在于，前端受體積和功率限制，以目前的科技水平仍無法做到大規(guī)模布控和多目標(biāo)實時比對，F(xiàn)PGA的算力和擴展性畢竟無法與專業(yè)GPU計算卡相比，而把專業(yè)的GPU計算卡放在前端，數(shù)量和功率都將受到極大的限制。所以邊緣計算的人臉識別方案更適合于少目標(biāo)、少接入、小場景、要求機動性的業(yè)務(wù)場景中應(yīng)用。

    采用后端集群的方式，人臉識別抓拍（不帶屬性檢測）可在前端或后端進行，對人臉圖片的分析和結(jié)構(gòu)化均交由后臺強大的GPU集群來完成，如此可實現(xiàn)大規(guī)模甚至超大規(guī)模（百億級數(shù)據(jù)）的布控和實時分析，接入視頻路數(shù)的限制只在于GPU集群的擴展能力，而一般GPU集群都具備強大的橫向擴展能力。同時，這一方式對前端攝像機的要求極低（甚至可以采用老舊的模擬攝像機）。在平安城市或智慧社區(qū)的改造項目中，采用這種方式可以更好地利舊已有前端，并且繼續(xù)使用已有視頻管理系統(tǒng)，對現(xiàn)網(wǎng)的改動小，易于部署。

    但是這種方式的缺點也很明顯，即對傳輸網(wǎng)絡(luò)要求較高，如果采用普通視頻流攝像機接入，視頻網(wǎng)絡(luò)的壓力非常大。同時，后端處理的方式受限于GPU集群的硬件環(huán)境，不具備機動性。因此，后端集群的人臉識別方案適合于海量目標(biāo)、海量接入、海量數(shù)據(jù)、多場景、不要求機動性的業(yè)務(wù)場景中應(yīng)用。

    在如今的安防市場，這兩種方案均有其適合的生存土壤和空間，且完全可以形成業(yè)務(wù)互補。

    空間與成績

    從2014年底，公安部下發(fā)的《關(guān)于做好公安“十三五”規(guī)劃編制工作的補充通知》（公裝財傳發(fā)〔2014〕192號），到2017 年人工智能首次寫入國家政府報告，作為人工智能的重要細分領(lǐng)域，人臉識別相關(guān)政策支持力度將不斷增強。

    2018年3月，“人工智能”再度被列入政府工作報告，進一步強調(diào)“產(chǎn)業(yè)級的人工智能應(yīng)用”，要求“實施大數(shù)據(jù)發(fā)展行動，加強新一代人工智能研發(fā)應(yīng)用，在醫(yī)療、養(yǎng)老、教育、文化、體育等多領(lǐng)域推進”互聯(lián)網(wǎng)+“。

    不難看出，人工智能推進越來越迫切，”產(chǎn)業(yè)化“、”應(yīng)用化“已成為其未來幾年的兩大發(fā)展方向。其中，人臉識別技術(shù)落地應(yīng)用到公共安全領(lǐng)域，將成為保護人民財產(chǎn)安全、強化社會治安、維護社會穩(wěn)定的又一科技利劍，在提升公共安全應(yīng)用科技含量和業(yè)務(wù)處理效率的同時，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟價值和社會價值。

    來自艾瑞咨詢的數(shù)據(jù)表明，2020年全球人工智能市場規(guī)模約1190億元，未來10年，人工智能將演變成一個2000億美金的市場，空間極大。而人工智能的細分市場--人臉識別作為當(dāng)紅”明星“，其市場價值足以引人遐想。

    2018-2020年三年，整個人臉識別應(yīng)用系統(tǒng)市場規(guī)模（不含配套其他硬件及應(yīng)用平臺，下同）預(yù)計累計104.92億（單位：人民幣元，下同），安防人臉識別應(yīng)用系統(tǒng)市場規(guī)模在75.55億，公共安全行業(yè)人臉識別應(yīng)用系統(tǒng)市場規(guī)模在26.44億（占整個安防市場的35%）。

    人臉識別應(yīng)用系統(tǒng)市場規(guī)模預(yù)測（億人民幣元）

    在實際落地的項目中，人臉識別與公安業(yè)務(wù)結(jié)合最為深入，與城市治理的業(yè)務(wù)發(fā)展最為迅速。

    在ZNV力維參與建設(shè)的”智慧銀川“項目中，所打造的人臉識別大數(shù)據(jù)系統(tǒng)已具備了千萬級目標(biāo)同時布控能力，為公安民警提供了實時布控告警、人員身份核驗、目標(biāo)身份檢索、人臉屬性檢索等基礎(chǔ)功能，同時與公安技戰(zhàn)法相結(jié)合，做出了路人軌跡分析、路人同行人分析、目標(biāo)歷史軌跡重現(xiàn)、目標(biāo)未來路徑推演、異常時間/地點出沒人員分析、同伙分析等業(yè)務(wù)功能，極大地方便了公安干警的工作，并在實戰(zhàn)中取得了很多戰(zhàn)果。

    在CCTV報道的上海”智慧公安“項目中，力維構(gòu)建的社會智理平臺以公安現(xiàn)有數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合實時的各類感知數(shù)據(jù)進行研判，建立了多組多維研判模型，讓辦案流程從之前的人力尋找線索，轉(zhuǎn)為現(xiàn)在的線索自動感知、自動告警，大大提高了打擊犯罪的精準(zhǔn)度和辦案效率。

    而在習(xí)總書記參觀過的上海另一個社區(qū)項目”浦東智理“中，ZNV力維參與構(gòu)建的浦東”城市大腦“，通過智能化管理手段進行了一些新探索，比如對城市動態(tài)數(shù)據(jù)的管理、對社區(qū)構(gòu)建的神經(jīng)元系統(tǒng)等。該項目綜合運用大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)，與物聯(lián)網(wǎng)、視聯(lián)網(wǎng)、數(shù)聯(lián)網(wǎng)等感知平臺對接，建設(shè)了完善的”神經(jīng)元系統(tǒng)“，支撐著”實時感知、智能推送，閉環(huán)管理“的基礎(chǔ)架構(gòu)，并建設(shè)了智慧社區(qū)、住宅消防等多個專項管理模塊。

    通過智能視頻識別系統(tǒng)增強工地建設(shè)安全性，通過APP提升市民與職能部門的溝通質(zhì)量，通過物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)元感知系統(tǒng)對大客流進行提前研判和處理。在城市與社區(qū)業(yè)務(wù)中，人臉識別不再是一個單一的數(shù)據(jù)源和處理目標(biāo)，而是與多維數(shù)據(jù)結(jié)合，增強了對城市管理問題的感知能力，也增強了對城市運行趨勢和問題演化的研判能力，以及對城市各類事件和疑難問題的處置能力。

    ZNV力維參與構(gòu)建的浦東城市大腦

    同時，我們也看到了在北京、深圳、廣州、重慶等城市，智慧警務(wù)與平安城市的項目已呈現(xiàn)爆發(fā)之勢。

    理想與現(xiàn)實

    隨著機器視覺技術(shù)及其相關(guān)技術(shù)的不斷提升，無論是圖像結(jié)構(gòu)化的算法還是算力均在進步，雖然算法的進步已有限。而人工智能技術(shù)的螺旋上升極有可能會將技術(shù)熱點從圖像識別帶入到機器人、語言識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)這四個大領(lǐng)域中，因此筆者認(rèn)為，未來人臉大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的發(fā)展將主要呈現(xiàn)以下三大趨勢：

    首先，人臉大數(shù)據(jù)系統(tǒng)將進一步凸顯”大數(shù)據(jù)“的能力，一線廠商與二三級廠商在”人臉“領(lǐng)域的差距將進一步縮小，而對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的實時、高并發(fā)的處理，將成為下一個技術(shù)增長點。同時，作為2018年的延續(xù)，技術(shù)與實戰(zhàn)的結(jié)合將進一步深化，更多的業(yè)務(wù)場景，更靈活的業(yè)務(wù)開發(fā)，更迅速的業(yè)務(wù)定制，更便攜直觀的業(yè)務(wù)呈現(xiàn)將會受到客戶的歡迎。

    其次，邊緣計算設(shè)備與后端集群分析這兩種業(yè)務(wù)模式的競爭會更加激烈，合作也會更加緊密。在谷歌、臉書等公司的推動下，以及國內(nèi)廠商華為、�？档染揞^的加入，嵌入式視覺系統(tǒng)的發(fā)展會顯著提速，未來追蹤嫌疑目標(biāo)只需出動真正的”無人“機不是夢，具備自動識別自動鎖定報警功能的無人飛行器完全可以在安防領(lǐng)域大展身手。同時，更強大的后端視覺處理集群將實現(xiàn)全城全域全員的布控，讓案事件回顧變成一鍵直達，并推動公共安全業(yè)務(wù)從事后處理到事前介入。

    第三，單一人臉數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的熱度會有所降低，人臉識別技術(shù)與其他傳感技術(shù)相融合將成為熱點。與單傳感器相比，多傳感器技術(shù)在探測、跟蹤和目標(biāo)識別方面能夠提高系統(tǒng)的可靠性和健壯性，增強數(shù)據(jù)的可信度，提高精度，增加系統(tǒng)的實時性。機器視覺系統(tǒng)易于向多傳感器信息融合技術(shù)拓展，解決單一視覺系統(tǒng)的局限性。

    未來，通過人工智能方面利好的政策，安防、交通、金融、消費電子等都是機器視覺領(lǐng)域重點關(guān)注的應(yīng)用行業(yè)方向。