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从太空到地面,人工智能如何加持?

“只要给我一个支点,我就能撬动地球。”

两千多年前,阿基米德没有告诉世人这个支点在哪里;两千多年后,人类通过科技独辟蹊径,找到了一条服务地球的数字之路。

2020年10月,位于中国胶东半岛的青岛西海岸上线了一个平台,汇聚了0.5米高分辨率卫星影像,通过人工智能的加持,数秒时间,工作人员就能全方位掌控空间地理信息要素及其变化情况,一天内完成青岛西海岸新区2000多平方公里范围内的建筑物变化检测工作,效率提升数十倍。

遥感卫星行业的蓬勃发展,为地球上的人们和各行各业提供了“上帝视角”的维度,更值得期待的是,随着数据和智能的加入,遥感卫星数据与技术、大数据、云计算集合,让遥感应用以高时间、高空间、高光谱的方向,更加深入到民用领域。

耕地分块提取

行业场景中,遥感加上人工智能技术,除了在气象监测、海洋环境监测、农业监测和环境监测四大领域伸展拳脚,在碳中和、碳达峰的背景下,绿色金融、现代农业、新能源领域,都成为智能遥感聚焦的应用场景。

人工智能助力遥感卫星行业商业化

遥感卫星的诞生已有很多年,是最早上天的一类卫星。最近几年,随着技术的发展,卫星逐步趋于小型化,一次火箭的发射,将更多的遥感卫星带入太空,卫星数量的增多,带来了监测频次的提升和成本的降低,遥感图片的商业价值迎来了新的增长点。

根据前瞻产业研究院数据,2012-2019年,中国遥感卫星行业市场规模由40.83亿元上升至75.50亿元人民币,复合增长率达9.1%。有机构预计到2023年,我国的卫星遥感市场规模将达105亿元。

整个全球市场,同样是高速增长,多家机构都做出了乐观的预测。

根据全球市场研究咨询公司Markets and Markets的遥感服务市场报告,2016年全球遥感服务市场总体规模为97亿美元,2017年为106.8亿美元,预测到2022年将达到216.2亿美元,2017-2022年全球遥感服务市场规模年复合增长率为15.14%。

市场研究机构Research and Markets发布的《全球卫星遥感市场轨迹与分析》预测,全球卫星遥感服务市场到2024年将达到70亿美元,亚太地区是增长最快的市场,2021-2024年预测期内的复合年增长率为20.4%。

此外,Grand View Research的研究预计,到2027年全球遥感技术市场规模预计将达到296.1亿美元,从2020年到2027年的复合年增长率为11.6%。

为什么如此多机构关注遥感服务行业,并给出高增长的预测?

过去很多年,遥感数据处理量大、提取信息难,这成为卫星遥感行业破圈发展面临的难题。“过去遥感数据少,靠人工方式可以进行长周期处理。现在数据多了,人工方式满足不了用户需求。”三年前就有业内人士预计,大数据、人工智能技术与遥感服务结合“必不可少”。

确实,随着人工智能、云计算、高速移动互联技术等新一代信息技术的发展,遥感卫星行业开始突破商业价值的临界点,并广泛应用于应急管理、经济建设、环境治理、大众民生等诸多领域,越来越显示出其广阔的市场空间。

去年2月国务院印发的《“十四五”国家应急体系规划》指出:充分利用物联网、工业互联网、遥感、视频识别、第五代移动通信(5G)等技术提高灾害事故监测感知能力,优化自然灾害监测站网布局,完善应急卫星观测星座,构建空、天、地、海一体化全域覆盖的灾害事故监测预警网络。广泛部署智能化、网络化、集成化、微型化感知终端,高危行业安全监测监控实行全国联网或省(自治区、直辖市)范围内区域联网。

今年5月国务院印发的《乡村建设行动实施方案》中也提到,加快建设农业农村遥感卫星等天基设施,建立农业农村大数据体系,推进重要农产品全产业链大数据建设。发展智慧农业,深入实施“互联网+”农产品出村进城工程和“数商兴农”行动,构建智慧农业气象平台。

国家大力鼓励卫星遥感产业发展,本质上是推动地信产业数据采集方式升级,而数据采集方式的升级将推动中下游产业整体变迁与升级,遥感行业与人工智能的结合,“数字地球服务商”这样的产业生态已经在形成中。

商汤科技的SenseRemote遥感影像智能解译系列产品,可以化作麦田“守望者”,不仅能精准识别小麦种植范围,快速判定小麦生长的变化情况,还能够精确监测、准确识别作物变化、土地利用变化等具体情况,为农业部门及时监管治理提供了信重要息支撑。

某地2021年冬小麦长势分布图

疫情期间,商汤科技通过不同时期高分遥感影像,结合自研的车辆检测算法,对比上海新能源某超级工厂的3月初和6月初的影像数据,通过对工厂外停放的整车数量,再结合当期汽车交付数量、销售业务收入等数据,即可对该时间段车厂整体生产经营情况提供分析依据。

遥感影像与信息高质量大规模快速生产,全球一张图每天更新,形成动态地球平台,洞察地表及时变化,让企业和人们在决策前得到更客观的变化信息,由此衍生出大量的新兴场景和商业空间。

催生绿色金融等新应用场景

早在几年前,硅谷有一家叫作“轨道视野(Orbital Insight)”的企业引起外界的关注。

这家公司通过卫星照片,连续5年分析了一家美国百货连锁公司JC Penney在全美96个连锁零售店的25万个室外停车场的停车情况,从而预判这家百货公司的业绩情况。经过数据分析,这家百货公司的股价,与全美国所有店面门口的停车总数高度相关。

轨道视野(Orbital Insight),这家公司2013年成立,迄今累计融资1.25亿美元,其中包括红杉资本(Sequoia Capital)和谷歌风险投资(Google Ventures),如今其业务扩容到了能源与工业、国防、房地产、消费品和金融服务等板块。

实际上,通过卫星遥感技术为金融市场服务,早已成为很多海外公司的重要业务板块,包括planet, Oneview, Descartes Labs, RSmetric等一批创业型的公司。

planet在金融保险领域,通过地理空间成像解决方案,洞察全球变化的速度,提供保险公司和金融机构所需的情报,以弥合信息和数据差距,并在关键情况下采取有效行动。

Oneview也是通过卫星遥感技术,能够广泛监测资产、趋势和跨地理平面和时间的变化测量;也能够在机会出现时识别机会,评估相关事件的影响,验证或质疑索赔。

这几年,在中国市场,与新一代信息技术融合的卫星遥感行业,催生了绿色金融、新能源等领域的新场景。

比如光伏、风电项目等清洁能源项目,银行如果发放绿色信贷服务,如何对放出的每一笔绿色信贷做贷后监管,规避企业的“漂绿”行为,这时,智能遥感就成为最好的监管路径。

在中国的企业中,AI公司商汤科技通过自主研发的光伏识别算法模型,能够精准识别光伏设施分布、面积以及变化,对耕地范围建设光伏可以高效发现,如此就能服务耕地保护和光伏工程监管。

海外某大坝建设运营监测

基于AI算法,商汤科技结合卫星遥感影像,场景能力延伸至辅助银行、保险等相关金融场景,对于海外重大绿色项目、偏远地区的光伏、风电、水电等清洁能源项目的选址适宜性评估、建设及营运监测、异常情况(停工、受灾等)的及时预警预报等,不断赋予行业降本增效、提升产能、监管预测等巨大潜力。

据了解,商汤已研发了十余种AI智能遥感解译影像算法,并形成了从遥感解译工具、算法训练平台、在线云解译服务的产品矩阵。

双碳背景下,碳汇隐藏巨大潜力

而在绿色金融领域,随着全球绿色低碳发展的趋势日益增强,碳汇成为空间潜力很大的细分领域。

碳汇,指通过植树造林、植被恢复等措施,吸收大气中的二氧化碳,从而减少温室气体在大气中浓度的机制。

1999年中国启动第六次全国森林资源连续清查,遥感技术开始了业务化应用,对实现清查体系全覆盖、提高森林资源调查精度、防止森林资源清查结果评估等发挥了巨大作用。随着机器学习、数字模型的加入,又让森林碳汇统计事半功倍:通过“遥感数据+AI”,可为森林蓄积量、碳储量、碳汇计量,提供基础数据。

目前,遥感可以在森林碳汇方面发挥很大的作用。利用遥感数据计算植被指数、叶面积指数、材积等,然后利用这些因子与生物量的密切关系估算区域的生物量。针对各地森林不同实际情况,可选择不同的AI算法模型,或直接建立适合研究区域的数学模型。

比如在林业碳汇项目上,商汤科技通过SenseLayers商汤智能遥感解译算法生产及应用平台,智能化检测与识别林业碳汇标的的林地分布范围及面积情况,助力林业碳汇贷/森林碳汇保险等贷前/承保前的标的范围核对及识别,包括在碳汇贷的业务简化流程主要为:贷前调查——碳汇价值评估——贷款适宜评估——贷后监管等。

林地碳储量示意图

根据国际投资机构预测,随着对森林碳汇等自然资源碳库的投资,森林碳汇供应不断增长,并且到2025年全球碳抵消的需求量将超过碳汇的供应量;碳汇价格将出现翻倍增长,碳抵消市场规模将达到1500亿美元。

不管是政策趋势,还是技术算力,因为遥感和人工智能的结合,双碳背景下,碳汇发展空间巨大。

科技铠甲,技术赋能

实际上,在卫星遥感的应用与服务领域市场,玩家很多,甚至说非常分散,据不完全统计,涉及的企事业单位达上百家,但规模普遍较小,综合应用及服务能力偏弱。

不过这两年,随着行业巨头的进入,整个行业正在发生着巨大的变化,包括微众推出“揽月”,从资管角度切入;阿里云达摩院推出了AI EARTH,集合算力支撑,提供遥感、气象等多源对地观测数据的云计算分析服务。商汤科技则从AI的层面切入。

“遥感卫星数据的一个特性就是数据量非常大,AI一定能在其中起到很关键的加速器的作用,更快更准确地进行信息提取和目标识别,并对提取出来的信息做更加精准的分类统计。”一国内航天科技的联合创始人说。

AI公司商汤科技在卫星遥感技术的布局,如今已形成了商汤SenseRemote Detection图形化一站式的遥感解译工具软件、SenseRemote Layers一站式智能遥感解译算法生产及应用平台、SenseEarth首个智能遥感在线解译平台的产品矩阵,推动AI+遥感的规模化应用。

和其他玩家不同,商汤科技的优势,包括视觉图像识别,还有AI算法、算力。

根据弗若斯特沙利文发布的《2021年中国计算器视觉市场报告》,商汤在计算器视觉领导者象限中位列第一,且「增长指数」及「创新指数」双维度全面领先。

同时,商汤科技SenseCore输出的AI算力规模,可谓全球领先。截至2021年底,23个投入使用的超算集群总算力为每秒1.17百亿亿次浮点计算(1.17 exaflops);而新建的新一代人工智能计算中心也于2022年1月在上海临港正式落成启用,设计峰值算力可达3.74百亿亿次浮点计算(3.74 exaflops),可以一天之内完成训练目前全世界参数量最大的AI模型,带动AI模型准确率和模型产量快速提升。

对遥感卫星行业衍生出的各类新兴行业和场景而言,商汤科技的这些底层技术,都可谓是加速器一般的存在,如虎添翼。

在卫星遥感领域,商汤科技正找到了一条很长的赛道,这家企业身上的“数字地球服务商”的印记,正在变身。如果阿基米德活到现在,他预计也将惊叹不已。

绿色经济的大变革时代

中国提出2030年前碳达峰,2060年碳中和,在“十四五”规划纲要中,双碳战略和人工智能都被摆在了非常重要的位置。

在“双碳”目标下,用AI技术赋能,积极发挥森林、林业、草原、海洋碳汇的潜力和作用,大力发展绿色金融,开展支持环境改善、应对气候变化和资源节约高效利用的经济活动,正是实现绿色低碳发展的重要一环。

全球范围内,因为双碳发展,很多企业也将ESG(环境、社会和公司治理)列入长远发发展的重要考量之一。全球最大的基金管理公司贝莱德(BlackRock),管理约9万亿美元资产,其首席执行官拉里·芬克在年度信中写道:“气候风险就是投资风险”,所有决策都将以ESG标准为基础。

商汤科技在2021年年财报中明确「2025年计划实现碳达峰,2030年力争实现运营碳中和, 2050年实现净零排放」的目标,并成立碳中和发展研究中心负责推动本集团环境战略的具体落实,以自我降碳与AI 赋能为出发点,探索技术减碳的可行路径。

比如商汤科技在上海临港建设的亚洲最大的智算中心(「AIDC」),实时校核能源使用核心指标,旨在从能源系统优化、节能技术应用和低碳运维三个方向推动节能减排。 商汤科技,还通过提供大规模的弹性算力、高性能的深度学习平台,实现AI模型的规模化、低成本及高效化量产,从而降低AI模型生产的平均能源消耗,实现绿色人工智能。

“绿水青山就是金山银山”,遥感卫星加上人工智能技术,促进碳汇、碳汇信贷等发展,不管是新能源汽车的蓬勃发展,还是光伏产业迎来“新春”,亦或是“绿色金融”的发展,在5G时代,算力算法技术趋于成熟的技术红利中,绿色经济正在经历一场大变革。

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