谈到空间与科技的结合，智慧建筑是一个相当重要的领域。一个人三分之二以上的时间都身处建筑之中，建筑的智慧程度会在很大程度上影响一个人的生存质量。
那么，究竟怎样的建筑才真正称得上“智慧”？智慧建筑的落地面临怎样的现实挑战？建筑要实现智慧化需要哪几个关键步骤？……在9月7日的新空间地产创新营科技模块，我们邀请到千兆跃科技（ExaLeap）的CEO兼CTO、前谷歌云全球CTO、前思科IOTCTO江朝晖博士，以“如何赋予建筑智慧生命”为题，为同学们做了一场生动系统的分享。
离开谷歌创业时，我就想围绕人工智能（AI，ArtificialIntelligence）做些事情。所谓“人工智能”其实就是电脑，电脑要变聪明就需要学习，学习的对象就是数据。因此，做人工智能最重要的就是找到数据。
“物联网”（IoT，InternetofThings）的概念已经提出了十多年，在IBM、思科等企业提出的“智慧地球”“智慧城市”等概念的推动下，全球建了很多物联网系统，积累了很多数据，但很多数据没有被利用。创办千兆跃科技（ExaLeap）时，我的想法就是要找到一个拥有很多数据却没有被充分利用的行业。
当时我们找到了三个行业——楼宇、医院与工业，最终选择进军楼宇市场。
“智能”与“智慧”的区别
为什么说智慧建筑是一个很好的机会？总的来说，大数据、人工智能、物联网、区块链等几个核心领域的快速发展，为智慧建筑的产生和成熟创造了发展条件。
投资方面，人工智能和物联网领域的投资获得了迅猛增长。
~年，人工智能领域的投资额翻了近10倍，据BBC预测，全球人工智能市场规模将在年达到亿元；
据IDC预测，年中国物联网的市场规模将达到亿元，将超美国成为全球最大的物联网市场；
如今每天有万新设备接入物联网，BIIntelligence预测，年全球物联网设备数将达到亿。
政策方面，国家也对未来智能建筑和相关技术研发持支持态度，比如住建部《“十二五”绿色建筑和绿色生态城区发展规划》要求到年，我国城镇绿色智慧建筑占新比重升至50%；国务院《“十三五”国家信息化规划》和《新一代人工智能发展规划》也提出不断加强未来网络、人工智能、大数据认知分析等新技术。
那么，究竟什么是智慧建筑？
关于智慧建筑，行业内有很多不同的定义。从我们的角度看，建筑的发展可以分为四个阶段。一是传统建筑，是独立的物理系统。就是简单有座房子，有门有窗，注重的是设计艺术。二是智能建筑，是信息融合系统。比如门可以自动开，冷气机定时启动和关闭，注重的是自动化和信息化。三是智慧建筑，是AIoT（AI+IoT）数字智能化综合平台。智慧建筑可以将摄像头、传感器、Wi-Fi等采集到的信息交给冷气机，冷气机可以根据感知到的人数多少、温度高低进行自动调节，从智能变成了智慧。智慧建筑注重的是连接、分析、决策的综合智慧。四是拥有无限潜力、自由幸福的未来。
智慧建筑可以与人自然地沟通和交互，通过思考和自学习具备对各种场景自适应的能力，同时作为未来智慧城市的关键一环，可以在更高层次与交通、医疗、零售、安全等领域进行高度互联。
作为具有感知、传输、记忆、推理、判断和决策能力的综合生态体系，智慧建筑的诞生能够将人、机、物有机整合，为人们创造一个高效、便捷、安全的可持续发展共享环境。
楼宇智慧化的七大挑战
楼宇智慧化之后，可以带来怎样的价值？
一是节能减排。举例来说，如果一座楼宇可以感知到一个地方人多就多开冷气，知道某个地方没人就减少冷气，一个简单的调节功能就可以节省10%~20%的能源，对楼宇的管理者来说就意味着收入的增加。据统计，建筑物耗能占总耗能的50%，传统建筑的能源浪费十分惊人。
二是降本提效。如果整栋楼宇都装有传感器，就能及时得知哪些地方有问题，哪些地方可能会坏掉。比如，一栋楼有4个冷气机，有了监控设备也许你就会发现，原来有3个冷气机一直没开，只有1个在开，这样一来经常开的那一个就很容易坏掉。但如果是人工智能模式，它就可以自动调节，让4个冷气机轮流开放，每一个都是25%的使用率，如此就可以提高整体使用寿命。基于长期监测，你也可以知道某台设备的某些零部件的使用寿命，做到提前更换。
三是个性便捷。目前我们对楼宇的管理常常从节省能源、提高租金的角度来思考，但如果从人的角度思考，未来的楼宇还可以更加个性化。目前，AI正在将许多重复性的工作替代掉，加上网络已经随处可得，未来需要去办公室上班的人也许会大大减少，很多场地就会多出来，我们就可以打造弹性场地、智慧空间。同一个场地，今天可以用于开会，明天可以用于跳舞，空间的利用率可以提高，还可以进行更具个性化的布局。四是改善环境。就建筑而言，一个人每天也许会有三分之二的时间待在里面，空气、水等物理环境的安全十分重要。智慧楼宇可以结合新技术、新能源、新材料等手段对建筑实施综合性改造，能够在大幅缩减碳排放的基础上，提高出租率、投资回报率和经济效益，进而改变区域内的物理环境、经济环境和人文环境。
以上这些听起来都很好，但在实践的过程中会遇到很多挑战，挑战往往也意味着机遇。以下是过去一年我们在智慧建筑领域探索时遇到的一些值得分享的挑战。
一是楼宇系统多数为本地系统，缺少与互联网的连接和跨系统的联动。常见的一个现象是，楼宇的Wi-Fi只能在公共区域内使用，租户使用的都是自己的Wi-Fi，这给通过网络采集数据带来了很大障碍。
二是一栋楼宇中的通讯、能源、梯控、消防、安保等系统间缺少互通互联，信息孤岛问题严重。很多楼宇的管理者都认为自己已经有了很多所谓的自动化系统，但往往二三十个系统都是来自不同的厂商，每一个系统都有自己的PIN码或者App，时间一长甚至连登陆都无法实现。
三是缺乏全面的数据标准和模型，各系统间无法有效交换数据。
四是楼宇中的过往数据未做全面保留，甚至大部分数据都是被丢掉的，对我们而言这是一种浪费。由于缺乏数据沉淀，数据价值的体现就需要更多时间。
五是很多楼宇缺少统一管理、不断升级的智慧云平台，信息化建设总停留在传统的软硬件模式。
六是建设复杂，一次性投入方式建设成本高、周期长。
七是管理者多为传统建筑业人员，缺乏对大数据、AI等新技术价值的了解，IT人员跟他们交流存在很大障碍，他们对AI不感兴趣，就是希望能帮他们多收租金、节省人员、节省成本。我认为这个挑战是我们目前碰到的最大的挑战。
智慧楼宇三部曲：从感知到贯通到学习
通常来讲，楼宇的智慧化建设需要经历三个阶段。
一是物联网，感知连接一切，即通过物联网将建筑内的所有东西连接在一起；二是大数据，贯通分析一切，数据一定要经过整理清洗；三是人工智能，学习适应一切。
感知一切：物联网赋予建筑全新筋骨
数字时代下的物联网，将通过海量的端端连接，实现物物相连，最终实现众愚成智。物联网不仅是一个连接物物的网络系统，更是智慧建筑获得“五官”和“手脚”并感知世界的钥匙。
物联网一般由四个部分组成：设备/传感器、连接、数据分析与应用。
尽管IoT已经说了很多年，但至今仍是一个很有挑战的事情，因此还不是非常普遍。比如，IoT需要很多不同的传感器，有的测温度、有的测湿度、有的测气压，一栋楼宇要实现全方位感知，通常起码要铺3万~5万个传感器，而且都需要保证电池有电，这是一件很难也很贵的事。再如，目前IoT的传感器跟网络协议没有标准，全球大概有个IoT的协议，每接入一个不同协议的传感器都需要一个关口，这就使投资额变得很高。
目前，已经出现了一些更先进的技术和设备；比如，有些传感器可以涵盖20多种功能，有些新型Wi-Fi也支持IoT，甚至有定位功能，尽管买的时候贵一些，但后期管理成本低。尽管目前也有很多都在谈5G，但从现实角度考虑，5G是一个很贵的工具，尤其是每个传感器都用5G的话，要真正做到便宜又好用，还是需要融合多种相关技术。
贯通一切：大数据赋予建筑流通血液
传统建筑行业的工作经验化程度非常高，所以常常忽略对数据价值的重视和总结。数字时代下，数据比任何人都更了解建筑，是实现建筑数字化管理的基础。
来自传感设备的数据呈现出海量、多样、庞杂等特点，要对这些数据进行科学管理，其关键是整合再利用。这就如同人类的血液，在输送营养的同时中去粗取精、交叉关联、预警防御。
大数据的实施一般包括数据采集、数据标注、数据存储、数据分析、数据输出等5个步骤。
通过传感器收集的数据是海量的，把数据拿出来直接用是不可能的，需要经过复杂的处理。以对象建模（objectmodeling）为例，针对一台包含风扇、压缩机等50个部件的冷气机建模有两种方式，一种是将冷气机视为一个主体，50个部件体现为50个参数，在做数据分析的时候只能简单看出它是好还是坏；一种是围绕50个部件分别进行更细致的建模，就可以知道其中的压缩机通常是5年就会坏掉，会知道一台冷气机坏掉之前会呈现出怎样的模式。模型做得越细，对人工智能来说就越有用。
学习一切：人工智能赋予建筑聪明大脑
当我们拥有了数据且完成处理之后，就可以利用AI去做数据分析了。基于AI我们可以做很多模型，而且模型的建立是不断叠加、不断完善的过程。
举例来说，最开始的模型可以很简单，我们只是拿到一份报告，看到哪个传感器坏了；传感器全部正常之后，我们可以进一步分析，看到一个区域过去7天的用电情况，比如空间每天早上8点开、5点关，周末不开；再进一步，我们可以将人流叠加上去，这时可能会发现很多人早上7点就来上班、晚上10点还没走，这就会发现我们之前的设计是不人性化的。
这就是叠加的意思，不断加数据进来，就可以利用AI不断建模型，就可以越来越智能。当我们将这些数据、这些系统连在一起时，就可以不断地产生智慧。
概括来讲，拥有大脑的自进化智慧建筑的发展可以分为三个步骤。
步骤一：各种感知数据被实时采集、处理，经过智能算法技术帮助建筑完成各种智慧的响应和决策。步骤二：数据经过反复且持续的分析形成有价值的规则和知识，通过深度强化学习使建筑具备自学习和思考能力，为建筑管理过程中的态势感知和综合决策服务。步骤三：成千上万的数据、系统相互连接、互动、演变，不断汇聚到核心智慧平台，形成一个更大的生态系统。人、机、物在生态体系中高度融合交互，促进智慧涌现。
总的来讲，我们希望建立一个类似人的大脑的平台，即通过互联网、物联网将大楼里所有的系统与物体连在一起，就像建立起一张神经网络。这张神经网络可以随时随地告诉我们这个楼宇在做什么，人在做什么，哪里不舒服，基于此我们可以做得更好。
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