未来发展模式初探：积极拥抱开放生态，终局可能是多元化玩家共存

我们认为，虽然物联网行业入局者众多，但最大的障碍与痛点在于下游需求的碎片化以及物联网连接产品的私有与封闭。虽然市场上不乏物联网平台、协议、方案和标准，但由于不同巨头希望推动不同的生态发展，生态之间相对封闭，不同品牌的设备难以联动，这就造成了终端用户（广义）需要接入不同的软件平台，才能在不同场景使用不同品牌的物联网设备。我们认为，如果设备之间不能互联互通，用户则难以感受到物联网技术带来的便利，封闭与割裂成为了物联网行业需求释放的最大瓶颈。

目前，我们看到各行业竞争者已经意识到封闭生态对物联网行业发展的制约，物联网品牌从封闭式的单打独斗转向积极拥抱生态融合，拓展生态“朋友圈”，为用户提供更流畅的全方位体验。以智能家居为例，绿米、美的等企业在物联网生态融合方面纷纷做出了不同的努力：

·绿米：作为小米主打智能化家居的生态链企业，在生态融合方面，也实现了小米米家和苹果HomeKit双生态引擎的驱动。绿米旗下的C端品牌Aqara除了与小米米家生态打通，还与苹果等生态之间建立了合作关系。绿米Aqara网关产品同时支持苹果“家庭”App和“米家”App，用户可以随时随地控制网关及其接入的子设备，实现丰富的智能联动场景。目前绿米是国内接入苹果HomeKit中数量最多的品牌，已接入200+产品，并有20+产品入驻苹果在线商店。绿米与不同业态之间的协作，推动了智能家居行业从单品智能向全屋智能迈进，但我们认为其暂时同样存在一定局限性：绿米网关仅支持Zigbee协议设备，还暂无法实现承托全类型设备接入。

图表：绿米Aqara网关支持苹果“家庭”App和“米家”App

资料来源：Aqara官网，少数派官网，中金公司研究部

·美的：公司不仅在家电领域构建了很深的护城河，还在物联网与智能家居领域积极探索，与合作伙伴融合共创。美的在智慧家居领域，美的通过AIoT技术赋能自有的家电产品，推出了可以自动洗米烹饪的全自动化电饭煲等单品智能产品。此外，美的还希望依托外部第三方来覆盖更多解决方案，共同打造全屋智慧家居生态，其具体策略为：1）在音箱、手机、电视等智慧家居生态入口方面，将OE全开放，与华为手机、OPPO、 Vivo、创维电视等打通信息通道，把对家电的智能化控制能力赋能给外部第三方；2）在传感器设备方面，美的与第三方通过协议互通等方式合作，增加用户联动不同产品的可能；3）与运营生态服务第三方企业合作，共同为用户提供维修、音视频等生活服务；4）联合阿里、华为等第三方技术服务商，在AI、云平台、大数据、定制化芯片等方面合作。根据公司2020年报披露，美的IoT开发者平台已经累计接入智能产品超4,000款，联网活跃设备达3,800万台，美的美居已经服务3,200万个家庭。

图表：美的IoT生态圈

资料来源：美的官网，中金公司研究部

问题讨论：AIoT平台市场的终局是什么样的？

目前，我们看到众多业者陆续推出物联网平台，并借助私有云亦或是公有云服务，来管理设备的互联互通，其中主要参与者包括操作系统提供商（如华为、谷歌等）和软硬件一体化方案提供商（如涂鸦、小米等）。我们认为，在理想化的情境下，AIoT行业有望迎来“大一统”的平台来整合行业所有碎片化的设备及应用。但鉴于实力较强、市场占有率较高的终端品牌商的商业目标仍以自身为中心打造生态，且在部分细分领域已经形成了多个相对封闭的生态圈，我们认为平台层市场的竞争终局可能是多样化的，短期封闭生态还将持续存在，但为打破行业发展瓶颈，各厂商将继续探索各自生态的互联互通，构建更大的AIoT市场。当前“大一统”能否实现仍有待观察。以智能家居行业为例，面对诸多涉足AIoT平台的竞争者，我们认为其未来发展的主要优劣势如下：

1）第三方平台型企业：涂鸦是典型代表。我们认为，公司提供的第三方PaaS平台业务可以帮助中小企业省去大量基础开发工作，快速搭建自有品牌的商业应用，而SaaS业务更可以结合具体应用场景为客户提供系统化解决方案，帮助其不进行软硬件开发即可实现智能化转型。此外，我们认为公司的2B业务模式具备‘中立性’优势，数据存储也依托公有云平台，不与终端产品品牌之间存在利益冲突，容易实现物联网生态的整合，尤其是在海外电工、照明等碎片化市场；但对于软件能力较强，可自行开发部分API且有一定生态圈的传统家电大企，涂鸦的商业模式吸引力仍有待验证；

2） 小米：小米主要围绕C端产品进行布局，以“投资+孵化”的模式打造封闭式生态环境，相互直接形成协同效应，品牌性强，已经在智能家居领域取得领头羊地位。但我们认为，若公司想在目前生态圈基础上扩大规模，小米众多的智能家居产品与传统家电品牌存在业务上的直接竞争可能会形成一定阻力，且暂时公司还未能提供像华为Harmony、谷歌Fuchsia一样的超级操作系统来支撑全场景应用（Vela暂时适用场景还有限）；

3）华为/谷歌：二者均期望成为物联网的引领者，商业目标相比一般的平台型企业更为宏大。我们认为，华为依靠鸿蒙操作系统可以有效解决碎片化问题为万物互联提供可能，但在平台业务上，华为容易受限于自身2C产品的高端品牌性，与第三方品牌的合作可能会比较局限；谷歌方面，2C产品品牌性弱于华为，在海外有望获得设备商认可，但在中国本土竞争力可能不如国内厂商；

4）家电老牌头部企业：我们认为，依靠“卖场景”的商业模式在短期内有望获得一定客户，但长期天花板有限，最终家电品牌商可能还是会受制于品牌性较强而不得不去开放自身设备能力融入第三方提供的平台（类似美的目前采取的方式），采用与平台分成的方式来受益于AIoT市场增长。

微内核+分布式技术，全新操作系统架构赋能AIoT宏伟蓝图

我们在上文讨论中多次指出，AIoT的应用场景将不会是泛性化的，而是场景化的（比如：人脸识别、语音识别等），其硬件特点是包含大量产品电子设备的互联互通。因此，目前操作系统与硬件绑定、生态无法共享的操作系统无法满足AIoT时代的需求，造成了用户体验差，开发效率低下等诸多问题。我们认为未来操作系统必然迎来与硬件解绑，且能在包含诸多不同资源场景，碎片化设备的大系统中实现一次开发、多次部署等功能。

我们认为，华为鸿蒙（Harmony OS）操作系统是目前较典型的，可商用的AIoT全场景操作系统（实际上其早已不再是狭义的操作系统，而是一个全新的操作系统集合），具备了微内核、分布式两大AIoT时代操作系统不可或缺的特征。在下文中，我们也会在多处以华为鸿蒙为例，来分析具体AIoT场景究竟需要什么样的操作系统来真正实现设备的无感互联互通，提高整个系统运行的效率及便利性。

图表：未来AIoT需要什么样的操作系统？

资料来源：华为开发者大会、中金公司研究部

图表：AIoT接入设备呈现碎片化

资料来源：华为开发者大会，中金公司研究部

特征#1：微内核

通俗来看，内核即操作系统的核心代码库，主要包含核心模块（即调度系统+内存管理，调度系统主要是用来做CPU资源分配，内存管理主要管控板级存储）及周边模块（硬件驱动+文件系统，硬件驱动是用来操作和控制硬件，其数量和硬件数量直接相关，而文件系统提供用户在应用层访问、读写应用的接口）两部分。我们认为，在牺牲实用价值的情况下，离开周边模块操作系统仍然可以工作，但核心模块的缺失，必然会导致操作系统崩溃。在此背景下，操作系统出现“瘦身”和“变身”的需求。

在互联网生态中，以安卓/Windows为代表的操作系统均采用宏内核的设计架构或混合设计架构，基于Linux或Unix进行开发，内核各模块之间可直接实现函数调用与变量访问，可以保证多样化功能的高效性实现，整个内核可以看做一个大的裸机程序，所有内核功能模块静态链接成一个大的代码包，即用户调用时所有模块均处在“内核态”，即不可出错，出错便会导致系统崩溃的状态中。

然而，我们认为在物联网生态中，应用场景多样化，设备类型碎片化严重，巨大的宏内核操作系统在某些小型化设备根本无法运行。并且某些边缘设备功能较为单一，使用功能齐全的宏内核的成本过于高昂。我们认为，在设备离散化与应用开发集中化的矛盾下，微内核操作系统成为了物联网时代的必然选择。不同于宏内核操作系统将所有内核功能模块都放置于内核态，微内核设计将驱动和文件系统等周边模块剥离出来作为独立模块，只在内核态保留调度系统与内存管理两个核心功能模块。依靠内核中的核心模块与外挂的非核心模块的IPC通信对接，实现统一微内核在不同电子设备中的部署，将周边模块按照不同场景差异化，实现一个内核全场景差异化部署。华为鸿蒙操作系统便体现出了微内核的特点，目前推送的2.0版本已经在Linux OS外，提供了Lite OS内核的加入。在多设备部署场景下，支持根据实际需求裁剪某些非必要的子系统或功能/模块，仅在微内核中保留最核心功能。此外鸿蒙微内核对进程间通信进行了高度优化，使得鸿蒙相比传统微内核系统效率提升3至5倍。

图表：宏内核 vs. 微内核

资料来源：华为开发者大会，中金公司研究部

相比较于宏内核，我们认为微内核的优势包括：1）模块化，轻量级，开发移植便利：对于宏内核操作系统而言，微内核根据应用的实际功能需要，将软件服务进行调整与定制，是一个以外挂模块的形式辅助操作系统，更易于移植，开发、更新周期也得以缩短；2）代码少，易维护，安全稳健性强：定制化的服务模式带来软件数量减少，从而所需的代码数量也相应减少，维护成本降低，另外将很多代码放在用户态而非内核态，内核没有崩溃的条件下可以重启应用程序，保证操作系统的稳健性；3）支持更多的应用场景，兼容更广泛的硬件，更加适合物联网的设备生态。

特征#2：分布式技术

在微内核之外，分布式技术（或称分布式操作系统）同样在AIoT时代不可或缺，其在开发时就考虑了多设备移植和部署，还具备开发难度低、适配速度快等优势。我们认为，万物互联的最高境界是让用户在使用中感受不到设备的分离，使应用无缝流畅的运营在多设备组成的超级终端中，而实现AIoT场景中多设备终端智能互联的基础正是可以跨越单体硬件边界的分布式操作系统。以华为鸿蒙（Harmony）为例，其设计愿景是将物理上相互分离的多个设备终端”融合成一个“超级终端”， 让系统的能力突破设备的外壳，控制不同终端的不同功能。

图表：华为鸿蒙OS愿景：超级体验与轻松开发

资料来源：华为开发者大会、中金公司研究部

我们认为，分布式操作系统的三大基本能力是：分布式软总线、分布式数据管理、分布式任务调度，是实现不同设备之间的发现与连接、数据传输效率提升、跨设备软硬件能力整合等功能的基础。

能力#1：分布式软总线。分布式软总线是分布式操作系统的最底层的技术，是实现分布式体验的“大动脉”。我们认为，之所以分布式软总线被称之为“总线”，原因是其设计愿景在于能和硬总线一样，不用开发者去管理调用总线的能力，就可实现资源的高效流转。软总线是AIoT系统中血液的大动脉，所有的互联和协同诉求都位于软总线的基础之上。

分布式软总线可以带来以下三类分布式体验：1）跨设备应用部署。允许开发者可以一次开发便可在不同终端部署App供用户使用，这不涉及运行态的交互，这里还不涉及软总线的概念；2）跨设备应用接续。应用之间可以接力，算力可以跨设备流转，用户分时应用不同设备，这个场景调用的频率低，通讯数据量少，对软总线要求比较低；3）跨设备分布式计算协同。设备组合的整体算力大于单体设备的算力，可以通过软总线使拥有不同算力的不同设备协同计算。

图表：软硬总线对比示意图

资料来源：华为开发者大会、中金公司研究部

图表：分布式体验与分布式软总线

资料来源：华为开发者大会、中金公司研究部

能力#2：分布式数据管理。其目标是为开发者在系统层面解决不同设备之间数据流转的问题，为应用程序和用户提供更加安全、高效和便捷的数据管理能力。分布式数据管理向开发者提供分布式数据库、分布式文件系统和分布式检索能力，开发者在不同设备上开发应用时，可以跟使用本地数据一样对数据操作、共享、检索，显著降低了应用开发者实现数据分布式访问的难度。另外从用户角度，分布式数据管理能够保证多设备间的数据安全，解决多设备间数据同步、跨设备查找和访问等关键问题。

能力#3：分布式任务调度。分布式任务调度是基于分布式软总线、分布式数据管理等技术构建的对跨设备应用的分布式服务管理机制。通过分布式任务调度，设备之间可以互相使用软件资源的系统服务。设备A的某个FA（Feature Ability，有界面的元能力）应用可以调用设备B上的FA。调用是指启动、关闭、连接、断开、业务迁移等操作。

图表：分布式调度示意图

资料来源：华为开发者大会、中金公司研究部

以鸿蒙系统为例，设备终端之间实现智能互联的过程如上图所示。设备的系统被隔离为鸿蒙操作系统（Open Harmony OS）与不同开发者在终端开发的App两个层面。在OHOS层面，设备1与设备2（比如手机与手表）之间通过蓝牙、Wifi等在物理层建立连接实现通信，之后数据到达软总线。软总线为设备之间的无感发现、互联互通和零等待传输提供了统一的分布式通信能力。不同设备在软件层面可以虚拟的连接到一条软总线上，从而在总线上快速通讯。软总线的上一层结构是分布式执行框架，该框架包含多种基础服务，管理着不同设备通过软总线连接。再上一层结构是OHOS为App应用开发者提供的用户程序框架，包含了标准的调用接口。我们看到，不同设备的应用开发者通过调用统一的OHOS用户程序框架就可以开发App，而并不需要关注鸿蒙操作系统底层的技术细节，也无需再关注组网方式与底层协议，只需聚焦于业务逻辑的实现，就可以实现不同设备之间的分布式智能互联。举例来看，分布式调度可以实现的功能包括：1）手机调度无人机；2）运动摄像头等其他智能终端的摄像功能去实现多机位拍摄；3）办公场景中用一个电脑终端控制手机、平板电脑、大屏等不同终端的屏幕，并读取不同终端的资料等。综上，我们认为，分布式系统将实现对物理上分离的不同设备终端融合，整个系统的能力也不再受单个设备外壳的约束；在分布式系统下，多硬件互联互通有望形成同一操作系统下的“超级终端”，赋能全场景智慧生态。

AIoT产业链：万物互联铸就万亿市场

AIoT产业链链条较长，涉及环节众多。纵向来看，我们认为AIoT行业产业链可分为四个层级：感知层、网络（传输）层、平台层、应用及服务层。

图表：AIoT行业产业链

资料来源：亿欧智库，信通院官网，中金公司研究部

·感知层：感知层是整个 AIoT 庞大系统中的“神经末梢”，承担着信息数据的采集与输入，及提供基础算力、算法等职能。主要包括底层设备芯片、传感器等，主要海外竞争者包含博世、意法、英飞凌、高通等；国内竞争者包括乐鑫科技（IoT MCU设计）、晶晨股份（视频SoC设计）、恒玄科技（智能音频SoC设计）、汉威科技（气体传感器设计）、耐威科技（传感器设计）、韦尔股份（CIS芯片设计）、晶方科技（CIS芯片封测）等；

·网络或传输层：即AIoT 产业链中负责连接的网络，承担着将终端设备、边缘、云端连接起来的职责，主要包括通信模块生产商、通信服务提供商。随着 AIoT 产业发展，物联网设备数量快速增加，设备种类、设备应用场景日益丰富，更灵活的无线网络连接能力将是市场的必然选择。同时，低时延、大带宽、广连接的5G 网络也将为 AIoT 应用带来更多可能性。入局企业来看，海外厂商主要有爱立信；国内企业主要涉及中兴、华为、移远通信、广和通等。

·平台层：平台层是连接设备到应用场景的关键桥梁，是硬件层和应用之间的媒介，在设备管理、集成、监控、分析、预测、控制等方面为 AIoT 能力的实现提供基础，主要包含平台服务提供商及操作系统开发商。入局企业来看，主要包括华为、谷歌、小米、涂鸦智能等。

·应用及服务层：AIoT技术的落地应用，为客户提供智能终端设备，以及结合应用场景为企业提供垂直行业解决方案，并提供实时分析、生产监测等增值服务以收取额外费用。入局企业来看，主要包括海尔、美的、格力等智能家居厂商，智慧安防龙头大华股份、千方科技，拓邦股份、和而泰、汇川科技、麦格米特等智能控制器厂商。

从市场空间来看，结合CIC数据，我们测算2020年全球AIoT行业规模达到2,450亿美元，其中传感器/芯片生产商、终端/模块生产商、通信服务提供商、平台服务提供商及应用解决方案市场规模分别达到368亿美元、441亿美元、245亿美元、322亿美元及1,075亿美元。

而从发展趋势来看，我们认为未来设备的智能化及接入物联网应有望实现平价，因此传感器/芯片生产商、模块生产商的市场占比将会下降，而随着接入设备数量增长，基于AIoT技术的平台及应用将是重要的价值增量来源。我们预计，到2025年，全球AIoT行业规模将达到4,667亿美元，其中平台层/应用层市场规模有望达到700亿美元/2,427亿美元，2020-25年复合增长率分别达18％/17％，市场占比分别达到15％/52％。

图表：AIoT行业市场空间

资料来源：CIC，中金公司研究部

本文源自金融界网 中关村物联网产业联盟转发