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行业研究

金准产业研究 2019年中国咖啡市场数据报告(上)

前言

中国的商业正在经历着与资本结合的沸点时代。在资本的热情加持下,饮品行业进入壁垒似乎不再高筑。对于咖啡领域而言,硬件方面,移动互联网设施的建设——移动社交网络、移动支付、即时物流,带来了信息流、资金流和物流的充分连接,能够降低咖啡交付的综合成本。同时,咖啡文化在目标消费人群中的接受度和渗透率提升,消费场景和频次增加,为咖啡这样的可选消费品带来了乐观的涨幅期。

本报告聚焦咖啡消费市场,以瑞幸咖啡为研究主体,以星巴克(中国)和多个餐饮行业上市公司作为参照系,回答以下三个问题:

1.全球咖啡市场现状,以及中国咖啡市场目前处于什么样的水平?

2.中国现磨咖啡的市场规模是多少?

3.瑞幸咖啡22亿美元的估值到底值不值?以及瑞幸咖啡完整的、相对具有可能性的估值可变区间。

首先,金准产业研究团队基于对全球及中国咖啡行业原始数据的整理和分析,通过案头研究的方法,具体梳理了行业基本概念和咖啡行业数据,呈现了当下咖啡市场的基本现状。同时为了解真实的咖啡市场消费现状,金准产业研究团队走访了多位经营咖啡馆的从业者,并进行深度访谈。

其次,本文测算中国现磨咖啡市场规模的逻辑是,从咖啡原材料市场(包括生产量、进口量、出口量)出发,根据中国咖啡豆消费量推算出中国一年卖出多少杯现磨咖啡,乘以每杯咖啡的单价(假设高中低三个场景),通过高中低场景的消费频率、单杯价格来推算中国现磨咖啡市场规模。

除此之外,我们向大家提供另外两个可行思路:①从B端出发去思考——咖啡供给B端,根据中国市场上提供咖啡消费的B端体量,从而推算出向中国消费者提供的咖啡杯数;②从C端出发去思考——咖啡消费C端,根据中国市场上消费咖啡的人群体量,从而推算出中国消费者一年能够消费的咖啡杯数。上述较为宏观的市场测算,仅能将瑞幸咖啡放置在很宽泛的行业面上来看。瑞幸咖啡的业务创新和成长速度都比较快,为了解瑞幸咖啡在微观层面的企业运作情况,金准产业研究团队对其营业收入、业务结构和估值进行测算;辅之以星巴克(中国)为参考,了解其财务结构和业务结构,为我们更理性地看待瑞幸咖啡的发展提供理性的数据参考。

一、全球咖啡市场现状

1.1咖啡行业基本概念

起源

众多历史学家、考古学家和生态学家都认为咖啡起源于东非大裂谷(East African Great Rift Valley)的西南侧,据信,第一次使用咖啡的经历发生在现在的埃塞俄比亚地区。

世界上栽培咖啡的历史已有2000多年,但相比于茶叶、酒和可可,咖啡可以说是一种年轻的饮品。咖啡产业持续增长已有500多年,时至今日,咖啡已成为世界上高频消费的饮品之一。ICO数据显示,2014年世界上有超过1.2亿人从事咖啡生产相关的工作,其中包括2500万生活在贫困地区的小型农场工作人员。咖啡文化的普及、咖啡店数量的增长、城市化进程加快、人均可支配收入的提升,都将成为咖啡消费快速上涨的驱动因素。

品种

全球咖啡豆的两个主要品种:阿拉比卡咖啡(Arabica)和罗布斯塔咖啡(Robusta)。阿拉比卡咖啡占世界咖啡的75%左右,但只有5%的咖啡可以被评为“特色咖啡”,生长在营养丰富的土壤中,通常在阴凉处、全年潮湿的气候中。

植物

咖啡树是一种灌木,覆盖着蜡质的绿叶,咖啡樱桃(Coffee Cherry)沿着它的枝条成束生长,从芳香的白色花朵成长为成熟的果实。咖啡豆(Coffee Beans)实际上是咖啡樱桃(Coffee Cherry)的种子。

1.2生产量

咖啡带

全球咖啡植物生长在大约80个不同的国家,即所谓的“咖啡带”,指的是北回归线和南回归线之间的区域。在这些纬度内有三个咖啡种植区,被称为“美洲”区、“非洲”区和“印度-太平洋”区(如下图所示)。

2017/18农事年全球咖啡生产国产量前十


全球咖啡(出口国)总产量及增长趋势

1990年以来,全球咖啡出口国总产量保持波动上升,但增长速度比较平稳,没有出现猛增趋势;1990/91(农事年)至2017/18(农事年)的27年,生产量没有实现翻倍增长。

全球56个咖啡生产出口国(ICO成员国),2017/18(农事年)共生产1.5856亿袋(每袋60kg),总计951.36万吨咖啡(如下图所示)。

(备注:ICO仅统计其组织成员国的咖啡生产量,理论上全球真正的咖啡产量要高于951.36万吨;但ICO的56个成员国已基本实现全球生产国的覆盖,因此上述数据具有代表性,我们可以用此作为基本衡量标准来考察全球性咖啡生产总量。)

1990-2017年世界咖啡出口国总产量(Total production)


全球咖啡生产大国也是出口大国

以下12个国家的咖啡总生产量占ICO56个成员国咖啡生产量的92.7%。

1.3出口量

全球咖啡出口量

2017年全球咖啡出口总量约1000万吨,ICO成员国出口量705万吨,以下这12个国家的出口量占ICO56个成员国出口量的93.9%。

全球咖啡出口额

2017年全球咖啡出口总额为327亿美元,与2016年相比增长7.5%;其中欧洲出口总额115亿美元,占全球咖啡出口总值的最高值——35.1%。

紧随其后的是拉丁美洲(不包括墨西哥)和加勒比地区的33.2%,亚洲出口比例较小——18.3%,非洲6.9%,北美洲5.9%,大洋洲仅占0.6%。

中国咖啡出口额为4.88亿美元,排名19,仅占世界的1.5%。

全球咖啡出口公司:

根据热带商品联盟(TCC),生咖啡豆(green coffee beans)是一种经过初级处理的贸易商品,约占咖啡出口的95%。咖啡生产国的产品销售和出口收入微乎其微,因为咖啡供应链中的大部分利润都流向中间商和大型烘焙企业,国际咖啡贸易公司通过与当地中间商经营合资企业在咖啡生产国开展业务。

以下是世界范围内占主导地位的咖啡贸易公司:

1.4进口量

全球咖啡进口量

根据ICO统计数据,2017年全球咖啡进口总量952万吨,其中ICO成员国进口量757万吨,ICO非成员国进口量195万吨。2017年世界范围内主要的咖啡进口国家/地区包括:欧盟496万吨、美国169.6万吨、日本44万吨、俄罗斯32万吨、加拿大30.6万吨、瑞士18.4万吨、韩国17.6万吨等。

全球咖啡进口额

2017年全球咖啡进口额329亿美元,与2016年相比增长9.4%;欧洲国家的咖啡进口咖啡额最高——185亿美元,占全球总量的56.4%。排在第二位的是北美,占23.5%;亚洲14.5%、非洲2.3%,大洋洲1.8%、拉丁美洲(不包括墨西哥,包括加勒比海地区)1.2%。

按出口额计算,2017年下述所列出的15个国家(右图)进口额占全球的75.3%。中国咖啡进口额为5.2亿美元,排名14,仅占世界的1.6%。

1.5消费量

20世纪60年代,速溶咖啡在商店货架上广泛出售,带动了第一波咖啡消费浪潮。之后,连锁咖啡店的出现又推动了第二次消费热潮,星巴克第一家咖啡店1971年在美国西雅图开业。全球传统的咖啡消费市场主要是指美国、加拿大,欧盟和日本等国家/地区,中国与其相比,属于非传统咖啡消费国。

全球咖啡消费结构

ITC数据显示,2016年全球出口的咖啡豆中,86%用作包装咖啡豆零售和现磨咖啡,14%用作速溶和即饮咖啡消费。速溶和即饮咖啡属于资本密集型市场,目前被头部企业垄断,比如Nestlé和Jacobs Douwe Egberts。

全球咖啡消费量

ICO数据显示,基于世界消费数据和零售价格测算出的2016年咖啡行业(咖啡豆)的交易规模达到1.889千亿美元(约1.28万亿人民币)。

2013/14农事年(2013年10月-2014年9月),全球咖啡消费量894万吨;

2016/17农事年(2016年10月-2017年9月),全球咖啡消费量937万吨。

ICO列出了全球较为典型的咖啡消费国,例如美国、德国、日本、法国、意大利、俄罗斯等发达国家(如下图所示)。

1.6全球咖啡价值链

国际贸易中,咖啡的4位HTS代码前缀是0901。上述金准产业研究团队提及的咖啡进出口国际贸易额,指的是所有咖啡交易形式的全球贸易数据,即0901-coffee,包括:

090112——Decaffeinated coffee(脱咖啡因咖啡,不包括已烘焙过的)

090121——Roasted coffee(已烘焙咖啡)

090122——Roasted,decaffeinated coffee(已烘焙且脱咖啡因咖啡)

090190——coffee husks and skins;coffee substitutes containing coffee in any proportion(咖啡外壳;含有任何咖啡比例的咖啡替代品)

全球咖啡价值链(coffee value chain)示意图

二、中国咖啡市场现状

中国咖啡生产情况

中国海关总署统计数据显示,云南是我国咖啡豆主产地,咖啡种植面积和产量均占到全国的98%以上;此外,海南、四川也有种植。

中国咖啡出口结构

ITC数据显示,2017年中国主要将咖啡出口至以下十个国家/地区:德国(25.6%)、香港(19.2%)、美国(10.3%)、比利时(9%)、越南(8%)、英国(3.6%)、俄罗斯、西班牙、法国、瑞典等国家。

中国咖啡进口结构

ITC数据显示,2017年中国主要从以下七个国家进口咖啡:印度尼西亚(17.75%)、马来西亚(13%)、意大利(9.96%)、越南(9.11%)、美国(6.53%)、巴西(4.82%)和危地马拉(3.68%)。

ICO数据显示,2017年中国咖啡进口量15.5万吨,中国(大陆)咖啡进口量12.9万吨(如下图所示),仅占世界的1.36%。

1990-2017年中国(内陆)咖啡进口总量:

中国咖啡消费情况

从咖啡消费类型来看,咖啡消费分为:速溶、即饮和现磨。

根据其在中国演进历程来看,最初是雀巢所代表的速溶咖啡进入中国,打开了中国咖啡消费的入口;之后则是星巴克1999年进入中国,以标准化生产与品控的模式推动咖啡馆的规模经济发展,教育着当时近乎空白的中国咖啡市场。当下,星巴克代表的现磨咖啡消费和咖啡社交文化,在消费升级的背景下也愈加受到更多中国消费者的青睐。

咖门与美团点评2017发布的《中国咖啡馆生存状况数据报告》中指出,在2016年,中国的咖啡馆数量突破10万家。央视财经公布数据,2018年底中国咖啡馆数量突破14万家,而星巴克在中国的门店数量仅有3700多家,从门店数量上来看,仅占中国咖啡馆的2.6%。

2.1中国咖啡市场基本数据

本文第一章的六小节,金准产业研究团队整理分析了全球咖啡市场的现状,包括生产量、出口量、进口量、消费量以及咖啡价值链,目的是想要弄清楚,和全球市场以及其他国家相比,中国咖啡市场目前处于什么样的水平?

金准产业研究团队通过上述数据,测算出中国2017年咖啡原材料端——咖啡豆消费量,为下一步推算出中国现磨咖啡市场规模做好数据准备。

2.2中国现磨咖啡市场现状

中国目前主要的咖啡消费品牌及消费场景:

中国现磨咖啡消费现状——“长尾供给”市场

长尾市场指的是,头部咖啡品牌/零售商——多为连锁咖啡品牌,它们品牌知名度高、触达人群广、咖啡销量大,在中国现磨咖啡消费市场中有一定的话语权和影响力;但是这样的品牌/零售商占全部市场份额的比例较小,占比更大的是尾部的一大批“小品牌”和“小门店”,它们的服务形式包括非连锁咖啡馆、餐饮店里的咖啡消费(快餐品牌咖啡:麦当劳麦咖啡、肯德基咖啡、汉堡王咖啡、德克士咖啡;餐饮店咖啡:咖啡之翼等餐厅)、饮品店里的咖啡消费、便利店咖啡(全家湃客咖啡)、自助咖啡机等。

中国现磨咖啡“长尾供给”市场示意图:

2.3中国现磨咖啡市场规模测算

本文测算中国现磨咖啡市场规模的逻辑是,从原材料端出发,根据中国咖啡豆消费量推算出中国一年卖出多少杯现磨咖啡,乘以每杯咖啡的单价(假设高中低三个场景),测算出中国现磨咖啡市场规模。

在上述2.1中,金准产业研究团队推算出中国2017年咖啡消费量=国内生产+进口量-出口量≈15万吨,在下述计算中国现磨咖啡市场规模时,需特别指出以下关键信息:

A. 咖啡豆用作咖啡消费的三个场景:速溶、即饮、现磨,通过与咖啡从业者的深访,现磨咖啡占咖啡豆消耗量的比例约为20%。为了还原更为真实的现磨咖啡消费市场,防止占比过高,下表也测算了当占比为15%时市场规模的量级。

B. 从咖啡原材料消费量转化到咖啡杯数时,我们用到了一个行业内通用的等式:1杯咖啡平均消耗12g咖啡豆,这个等式由金准产业研究团队经过桌面研究以及访谈行业专家得到。

C.通过调研市场上现磨咖啡的定价,金准产业研究团队假定三个平均咖啡单价,分为高中低三个场景:35元/杯、30元/杯、25元/杯。

依照上述测算逻辑,金准产业研究团队测算出在现磨咖啡占咖啡豆消耗量比例为15%的条件下,2017年中国现磨咖啡消费市场规模的可变区间为469亿元——656亿元;在现磨咖啡占咖啡豆消耗量比例为20%的条件下,2017年中国现磨咖啡消费市场规模的可变区间为625亿元——875亿元。

假设中国现磨咖啡市场的增长速度为15%,那么2019年中国现磨咖啡市场规模可以达到800亿元;假设增速为20%,2019年中国现磨咖啡市场规模有望达到1000亿元,2021年中国现磨咖啡市场规模将突破1500亿元。

中国现磨咖啡消费市场规模测算

2.4瑞幸咖啡发展概述

为什么要研究瑞幸?

无论我们用“一路狂奔”还是“大规模补贴”来形容瑞幸,都反映出瑞幸作为一家仅成立一年的新创品牌,其成长速度大幅度超出人们的预期。我们关注到了瑞幸咖啡作为当下的新零售品牌,在一定程度上搅动了中国咖啡市场的发展格局。技术和资本催生中国消费市场发生更广泛而深刻的变革,尽管目前瑞幸咖啡体量较小,但是它的出现已经能够说明中国本土品牌正在加码国内咖啡消费市场。以瑞幸为代表的本土咖啡品牌基于前期大规模的资金投入,用作价格补贴和密集点位铺设,辅助以社交裂变营销和品牌塑造,带来了新增用户的路径依赖和品牌心智占领。

瑞幸咖啡高效地满足了即时消费需求,咖啡单价的降低一方面是价格补贴,另一方面是基础设施和外卖服务能力的增强带来了效率提升;总体来说,咖啡消费人群的渗透率和用户群增长是整个咖啡行业发展最根本的推动力,而当下消费能力的提升、咖啡文化的普及、技术和支付等基础设施的便利性,加速了咖啡消费的进程。

瑞幸咖啡发展路径

瑞幸咖啡发展大事记:

瑞幸咖啡的用户是谁?

瑞幸咖啡目前以现磨咖啡为切入口入局中国咖啡市场,它对中国咖啡行业最大的价值在于,做到了市场端的品牌化,以互联网思维和打法推动了现磨咖啡消费文化。咖啡从业人士向金准产业研究团队表示,且不论瑞幸当下的商业模式是否拥有持续的竞争力,也不考虑目前是否盈利,就瑞幸咖啡的出现对普及现磨咖啡消费所做出的贡献是值得肯定的。

用户结构:男女购买比例基本持平,总体呈现年轻化

目前用户所持有的五类消费态度

A.瑞幸咖啡的头部用户:此类消费者有消费咖啡的习惯,在瑞幸没有出现之前,他们也会消费咖啡,瑞幸成立之后,他们消费咖啡的决策速度会很快,因为已经培养了喝咖啡的习惯。对于这类用户来说,瑞幸的出现,并没有将他们从星巴克的目标用户中抢过来,而是增加了他们的消费频率和消费场景(这个结论成立的前提是,用户认为消费星巴克和瑞幸咖啡并没有本质性区别)。

B.瑞幸咖啡的重点转化用户:此类消费者在瑞幸成立之前不喝咖啡,瑞幸用较低的价格高效地满足了现磨咖啡即时消费需求,这类用户在瑞幸的推广和宣传下,开始尝试喝咖啡。在这个过程中,瑞幸扮演推广和教育的角色,这些被转化的用户对瑞幸保有较高的信任度和忠诚度,同时他们也是瑞幸未来重点关注的用户。

C.瑞幸咖啡的易逝用户/易流失用户:此类消费者抱有“占便宜”和“薅羊毛”的心理,在瑞幸咖啡免费送券和大力补贴的时候,以较低价格完成咖啡购买,当需要自己付钱购买时,他们就选择不再继续购买了。

D.瑞幸咖啡的潜力用户:对于此类用户来说,可以尝试喝咖啡,但是目前仍没有特别强烈的消费意愿,他们是瑞幸未来继续挖掘的用户群体。

E.瑞幸咖啡的非目标用户:此类消费者没有咖啡消费习惯,也不会受到外界因素影响而改变个人消费态度。

三、瑞幸咖啡22亿美元的估值到底值不值?

瑞幸咖啡成立一年多,拿到两轮融资,共4亿美元,B轮融资后估值达到22亿美元。根据公开数据,了解到2018年1-9月,瑞幸咖啡收入3.75亿元,亏损8.58亿元,目前仍没有达到盈利状态。

金准产业研究团队通过分析瑞幸咖啡目前的经营数据,并预测2019年、2020年和2021年的经营数据,来说明瑞幸咖啡满足怎样的条件时,才能真的值22亿美元,以及未来瑞幸咖啡的估值空间。

对比星巴克来说,瑞幸咖啡处于快速增长期。星巴克进入中国20年,在中国的商业模式和经营数据属于相对成熟和稳定的。金准产业研究团队将星巴克(中国)的数据作为瑞幸未来发展空间的参考系,希望用星巴克的数据作为参考来推算瑞幸未来的店销、营收、估值、潜力以及在中国咖啡市场能够占领的份额。

3.1瑞幸咖啡公开的经营数据

瑞星咖啡2018年经营数据:


瑞星咖啡2018年1-9月损益表(单位:千元人民币)


金准产业研究 2019年P2P+供应链金融商业模式研究

前言

中小微企业融资难一直是我国经济发展中亟待解决的问题,而供应链金融则被认为是中小微企业获得融资服务的最佳途径之一。供应链金融经过近些年的发展,参与主体越来越多,其中P2P网贷平台作为最被看好的参与主体,具有非常广阔的前景。

在完整的供应链条中,下游企业交货前后,由于支出和收入的发生存在时差,因此形成了资金缺口,借助供应链上核心企业的信用,供应链金融服务商通过风险控制变量,在资金出现时差时期提供融资服务。近两年,随着网络化、数据化、智能化的发展,供应链金融已经形成了资金流、物流、信息流、商流四合一的金融生态圈,伴随着物联网、大数据、人工智能和区块链等新技术的成熟,行业风险管理能力也将持续提升。

供应链金融产品根植于供应链条的各个环节,依据参与主体的不同,供应链金融可分为六类主要模式,其中,核心企业、第三方支付、物流企业、电商平台凭借自身的经验和资源的积累掌握了一定供应链交易的信息流、物流、资金流等核心数据,具备自身竞争优势,而商业银行等金融机构和P2P平台则在资金端有自身优势。特别是P2P网贷平台,在处理信息能力以及审批效率、创新速度都远超商业银行等传统领域,且P2P的融资门槛低且资金来源风险偏好多元化,可以满足产业链内中小企业的个性化需求。从目前的发展方向来看,农业、汽车等垂直领域可能成为P2P供应链金融优先涉足的行业。

金准产业研究团队分析,金融科技将推动供应链金融向纵深发展,特别是区块链技术有望在供应链金融中扮演重要的角色。目前,供应链金融市场开发比例不足15%,未来还有较大发展空间,P2P网贷平台的融资门槛相对较低且资金来源、风险偏好多元化,可以满足产业链内中小企业的个性化需求,未来的发展值得期待。

一、P2P+供应链金融市场概况

1.1 P2P供应链金融平台成交量

2018年10月P2P网贷平台供应链金融平台成交量较年初减少77.58%。

2018年1月P2P网贷行业涉足供应链金融业务的正常运营平台约为120家,而10月下降至50家,平台数量减少超过半数。

2018年1月单月P2P网贷行业供应链金融业务成交量约为57.9亿元,而10月成交量下降至12.98亿元,下降幅度达到77%。

金准产业研究团队分析,出现这一状况最主要的原因在于:

第一,2018年7月、8月的“暴雷潮”中存在着不少打着供应链金融的旗号,实际上从事着自融等违法违规行为的平台,因为资金链断裂出现倒闭的情况发生。

第二,由于P2P网贷借款限额的原因,业务发展空间受限,部分平台因为资金流状况变差后选择清盘停业。

1.2 TOP10 平台运营数据

TOP10的供应链业务成交量均大于一千万元,大部分是专注于供应链的独立平台。

二、P2P+供应链金融商业模式及案例研究

P2P网贷平台涉足供应链金融的三大主流模式:核心企业、核心资产、核心数据。

核心企业自建P2P网贷平台或者P2P网贷平台与核心企业合作,围绕核心企业对于上下游的掌控力,提供上游应收账款融资和下游信用融资服务。核心资产是指,P2P网贷平台围绕应收账款的收益权,与保理公司合作介入,围绕企业针对核心企业应收账款的收益权,为产业链链条中的企业提供融资服务。核心数据是通过数据积累实施风控,一般为可以掌握行业数据类型的公司,围绕大数据来实施风控,为合作企业提供融资服务。

2.1模式一:围绕核心企业提供上游企业应收账款融资或下游企业信用贷款服务

核心企业模式案例:道口贷采用“校友+供应链金融”模式, 由核心企业书面承付。

道口贷风控体系:

2.2模式二:通过资产转让切入供应链金融

近几年,多家P2P网贷平台选择与保理公司合作,由上游企业将应收账款转让给商业保理公司,再由保理公司将应收账款收益权再次转让给P2P网贷平台。其本质是供应商基于商业交易,将核心企业(即采购商)的信用转为自身信用,实现应收账款融资。目前该模式下多家平台暴雷,面临被政策禁止的风险。

核心资产模式案例:爱投资-爱保理明保理模式,由原债务方向保理公司还款。

核心资产模式案例:利得行-“退税融”以国税局的退税额作为第一还款来源。

利得行-“速贸通”以出口信用险作为贸易履约保障。

利得行提现困难,已开启三年延期兑付计划。

核心资产模式合规分析

涉嫌构成类资产证券化:

《网络借贷信息中介机构业务活动管理暂行办法》第十条,明确规定P2P平台不得开展类资产证券化业务或实现以打包资产、证券化资产、信托资产、基金份额等形式的债权转让行为。“P2P+保理”模式,保理公司将形成的保理资产打包在P2P平台转让销售,即构成以打包资产转让销售的债权转让行为,系“类资产证券化业务”。

不符合北京市《网络借贷信息中介机构事实认定及整改要求》:

同时北京《事实认定及整改要求》148条已明确规,P2P公司“对接保理公司”资产系“开展类资产证券化业务或实现以打包资产、证券化资产、信托资产、基金份额等形式的债权转让行为”,并明令禁止P2P对接金交所、小贷公司、保理公司和典当行等的资产。

2.3模式三:掌握供应链中的核心数据挖掘融资需求

这种模式互联网性较强,其特点是数据占据主导地位。电商平台、垂直门户网站、软件公司等在这种模式上比较占优势。P2P平台与这种公司合作能掌控数据,了解交易流水及借款人各种消费偏好,从而基于大数据分析来做风控。

核心数据模式案例:金联储依托股东金联创庞大专业的大宗商品行业数据库对接有需求的企业。

金联储平台BAST风控系统:

P2P涉足供应链金融可通过核心企业及核心数据模式切入。

三、P2P+供应链金融垂直领域及案例研究

垂直细分领域:P2P平台可重点布局垂直细分领域,与核心企业深入合作并依托大数据加强风控。

3.1汽车供应链金融

汽车供应链金融主要围绕生产- -流通- -售后三个环节展开。

生产环节

应收账款融资模式:零部件制造商以应收账款债权作为抵押品,向P2P网贷平台申请贷款。

数据质押模式:整车厂通过电子化的订单采购和物流信息系统向零部件制造商采购零部件从而产生应收账款,P2P平台根据ERP系统中的交易数据等信息为其提供贷款。

流通环节

预付款融资模式:经销商以与核心企业签订的购销合同而产生的预付款为基础,并以其产生的收入为第一还款来源。

存货质押融资模式:4S店以库存车辆的合格证抵押,由核心企业担保,将货权凭证质押给P2P平台,第一还款来源为存货及其产生的销售收入。

售后环节

应收账款融资模式:零部件制造商、经销商、二级分销商会产生30-120天的账期, P2P平台依据应收账款等凭证为各级经销商提供融资服务。

售后环节针对汽车后市场的汽车维修、美容等。

P2P汽车供应链金融收益率相对较高。

汽车供应链金融案例:普汇云通“产业园区 +O2O”与“互联网+ +金融+ +汽车供应链”两种模式。

结合“产业园区+O2O”与“互联网+金融+汽车供应链”两种模式,通过汽车供应链中的核心企业担保为上下游企业提供融资服务。供应链上游为以原材料和零部件为主的生产商,通过核心企业的应收账款作为还款保证。供应链下游则由核心企业提供真实相关的商务合同,供应链关系结转银票、结算清单及相关票据等作为担保。

3.2三农供应链金融

覆盖了产前的农资购买,产中植保、成产管理,产后的销售、物流等生产环节。

农产品(生产加工)供应链

生产环节:种养企业、合作社、农户等生产者在购买种子、种畜、化肥农药、土地承包、农用设备购置方面存在资金缺口。

加工环节:农产品收购的缺口,农产品收购企业需要在较短期限内花费大量的资金用于收购。

销售环节:加工企业或销售商通常有大量存货,这也将占用加工企业和销售商的流动资金。

农村生产资料供应链

涉及主体:供应商、农用生产资料生产制造商、代理商、销售公司、批发市场、农户消费者。

融资需求:生产制造环节例如原料采购、设备购置等存在资金缺口;销售流通环节中的经销商、零售商有预付进货款的需求、农户消费者购置生产资料时往往有分期付款的需求等。

农村消费品供应链

涉及主体:供应商、制造商、批发商、零售商、农户消费者等。

融资需求:大型连锁企业(自营电子商务平台)在采购商品时,往往需要大量的预付款项,存在融资需求;配送中心/ 加盟店/ 网店等通常会出现资金周转问题,有存货或者应收账款抵押融资等需求;农村消费者在购买大宗消费品时,则有分期付款的需求。

P2P网贷平台涉及三农供应链金融的平台较多,头部平台成交量也相对较大。

三农供应链金融案例:杉易贷农业供应链金融产品模式。

3.3医药供应链金融

P2P网贷平台在医药涉足数量少且覆盖面较窄。

受医药行业准入门槛高影响,P2P网贷平台在医疗供应链的渗透尚浅显。

金准产业研究团队分析,具体表现:

涉足平台数较少,涉足平台背后股东多具备医药医疗产业背景,比如制药公司或医疗机构。服务群体覆盖面相对较窄,目前,P2P网贷平台开展医药供应链金融,主要服务于医院、药品生产商及医疗机构。

涉足平台背后股东大多具备医药医疗产业背景。

医药供应链金融案例:万盈金融-盈信宝:核心企业为全国五十强医药企业和三甲医院。

3.4大宗商品供应链金融

大宗商品供应链交易规模大,对P2P平台的专业化程度要求较高。

大宗商品社会需求量较大,市场上大宗商品交易规模在万亿量级。大宗商品供应链的上下游中小企业融资需求旺盛。近几年银行收紧了对大宗商品行业的贷款额度。

大宗商品因价格波动较大,且对交易商资金规模及专业化能力提出高要求,所以,涉足大宗商品供应链金融的P2P网贷平台并不多。目前较具有代表性的大宗商品供应链金融平台背后具有实力较强的大宗商品服务商。受大宗商品企业对资金需求期限较短影响,涉足大宗商品供应链金融P2P平均借款期限也较短。

大宗商品供应链金融P2P平均借款期限相对较短。

大宗商品供应链金融案例:中瑞财富依托集团一站式的大宗商品供应链背景为上下游提供融资服务。

3.5批发零售供应链金融

批发零售供应链金融涉及的领域相对较宽泛,进入门槛较低,业务模式简单。

批发零售供应链金融案例:海尔集团通过设立全资子公司已渗透至多领域。

3.6外贸供应链金融

外贸通常以贸易自偿性中未来预期的现金流为直接还款来源。

在国际贸易中,由于买卖交货的周期较长,对供货商的资金周转造成很大的影响,应收账款融资可以为中小企业改善资金流。

提供外贸供应链金融的平台可以和核心企业或中国出口信用保险公司深度合作,积累出货单、报关单、物流记录、还款记录等交易数据,从而完善中小微企业的信用。

外贸供应链融资潜在需求巨大且未被深入挖掘,目前涉足外贸供应链的P2P平台较少。

P2P外贸供应链总体体量较小,未来发展空间较大。

外贸供应链金融案例:点银网退税宝以国家信用承兑的出口企业应收退税款为还款来源(核心数据)。

四、P2P+供应链金融发展的风险与机会

4.1风险

风险:供应链金融对核心企业依赖程度较高,因此把握核心企业风险是关键。

风险: P2P行业近几年依然处于政策风口,无背景平台更难盈利。

合规问题:

《网络借贷信息中介机构业务活动管理暂行办法》明确,同一法人在网贷平台的借款上线不得高于100万。目前有很多平台,通过自身专业的数据和风控体系,已不再合作P2P资方,更多的是与银行券商等合作,为供应链上的企业提供大额低成本的融资服务;核心企业自建的P2P平台面临较高的自融风险。

盈利问题:

通过前文案例我们发现,80%的P2P平台拥有行业背景,在某一领域占据天然优势,对于毫无背景的P2P平台而言,供应链金融的进入门槛较高,即使能顺利拿到优质供应链资产,话语权也相对较低,或将面临盈利难题。

4.2机会

机会:创新模式,深耕垂直领域,提高技术和风控。

模式:核心企业+核心数据供应链金融绕不开核心企业,而大数据是确保风控的关键,因此P2P平台需把握核心企业的风险,并获取核心企业上下游交易数据,来完成定价、风控等措施。

垂直领域:外贸等

例如外贸供应链金融产品具有一定的优势,一是,所有的外贸出口都需要报关,因此需要通过海关的查验,就能确保真实性;二是,国家专门设立了中国出口信用保险公司,保险范围囊括了国外客户不能按期付款、拒收货物、拖欠货款等。

风控手段: P2P平台的核心就是风控能力

对核心企业进行全方位的尽职调查;对上下游客户进行真实性及融资需求核实、并进行涉诉检查;进一步要求核心企业款缴纳保证金,并承诺承担连带担保责任;建立完善的风控体系,对市场中存在的系统性风险、非系统性风险的持续关注和应对。

重要环节:优质资产

应收账款融资市场的潜在需求巨大,是基于真实发生的交易,且背后的还款人为核心企业,违约风险相对较小。

数据&技术

基于云计算、大数据、物联网、移动互联等信息技术,提升P2P 平台预警与防控的专业化和智能化水平。

结语

金准产业研究团队认为,供应链金融的本质在于企业授信方式的创新,传统模式是将高信用评级企业的信用分享给上下游的中小企业,新型模式是在产业升级和技术驱动下的基于数据的授信模式。云计算、大数据、物联网和区块链技术的发展将进一步提升供应链金融的风控能力,降低业务的综合成本。近几年“互联网+”的发展以及国家政策对于中小企业融资的支持,使得P2P平台参与其中成为可能,而P2P平台与供应链金融的结合开创了P2P行业的新蓝海市场。


金准人工智能 2019年Cloud VR+2B场景白皮书(下)

3.10 Cloud VRK歌:主角视角的沉浸式K歌体验

3.10.1场景定义

将传统的KTV娱乐方式与VR技术进行融合,通过VR构造的虚拟舞台,歌唱者秒变主场明星,在星光熠熠的巨星舞台上尽情欢歌,开启属于自己的专属演唱会。通过云平台,用户能够和好友一起嗨唱,台下的观众可以和唱K的人互动、送花。用户还可通过专业的录歌、分享等功能,向世界传播自己的声音。

3.10.2应用场景

兴起的各种K歌形式:泛在化、社交化、主角化

 

海量内容的沉浸式家庭KTV

Cloud VRK歌将会给家庭中的传统K歌带来全新的体验。由传统的一家人对着电视的唱K模式变为一家人一起到虚拟的世界中歌唱。场景可以是明星演唱会的现场,一家人与明星一起对歌;可以是星光下的草原,在草原上载歌载舞;也可以是幻想的世界,与卡通人物共展歌喉。VR带来的沉浸式体验让用户能够完全融入场景,脱离现实,放声歌唱。

内容方面,云平台能够摆脱设备的束缚,将终端和内容解耦。版权由平台统一负责,保证内容的数量和质量,让用户不再有买了设备却又没有歌唱的苦恼。

商场、网吧、电玩城...无所不在的VRKTV

B端市场中,Cloud VRKTV将会升级现有迷你KTV包房的体验。以往的KTV机柜,用户在狭小的空间中会感到很压抑。而有了VR,用户则可以忘记现实的环境,在虚拟世界中放飞自我。并且,在Cloud VRKTV中,用户也将不再是一个人唱,进入VR的世界,你可以和各地唱K的人在一个舞台上PK。

3.10.3产业现状

热门娱乐方式,打造热点话题,推动内容发展

现有K歌场所主要是KTV会馆与商场中的KTV机柜。由于唱K与看电影,逛街等一样是人们重要的社交娱乐方式,Cloud VR行业云平台中聚合唱K的场景,可以基于庞大的用户群体打造热门话题,迅速开展业务。用户数量增加后,也可以加大内容商制作内容的热情。平台上出现的精彩VR音乐MV,也能够继续吸引粉丝,形成良性的循环。

3.11 Cloud VR医疗:医学训练治疗利器,高潜力的VR行业应用

3.11.1场景定义

VR技术与传统医疗手段进行结合,进行专业的医疗教育训练与辅助治疗,如VR

手术视频教学,医学生技能训练,手术提前模拟与心理治疗等。虚拟现实技术结合CT与计算机建模技术,可以还原病人的身体情况,让医生更加清晰地观察病人的病情,或将手术过程直播、录制,进行交流分享。

3.11.2应用场景

金准人工智能专家预测,基于标准预期模式,到2020年,VR医疗领域营收将达到12亿美元,而2025年将达到51亿美元,是最具市场潜力的行业应用之一。

 

医学生专业技能训练:虚拟素材,反复练习,节省成本

对于医学行业,优秀医生的培养需要很高的成本,期间需要反复的练习。手术台上病人的生死很多时候就把握在医生的双手上,所以“日本仓敷市中央医院利用折叠5mm纸鹤选拔外科医师”的传闻并不夸张。但是每一次练习的成本并不低,诸如小白鼠等标本,解剖一次后就无法继续使用了。至于人体解剖素材,涉及到伦理道德,就更加珍稀。VR技术可以帮助医学生在虚拟的手术台上反复练习,虽然无法替代真实的操作,但可以作为预习和帮助强化记忆。

VR医疗直播:手术直播,远程指导

医学领域,资深专家教授的经验是十分宝贵的,但是老教授们的精力有限,知识只能传授给有限的弟子。VR技术可以将手术过程进行录制,将知识扩散给更多的人。学习者可以反复进行观看,而且与普通的2D视频录像不同,能够沉浸式地从多个维度观察,看到细微的角落。

一些高难度手术,也可以采用VR直播的方式让专家进行远程指导,便于资源的调度和利用。

VR心理治疗:辅助治疗,克服心理障碍

VR技术对于心理方面的治疗也有独到的帮助。如恐高症,通过在虚拟环境中反复练习,病人可以逐渐克服心理障碍。VR在戒毒上也颇有建树,浙江戒毒所中采用VR疗法的病人,在疗程结束后对于毒品的渴求度降低的比例达到了75%。

3.11.3产业现状

内容需要专业的开发,云平台能帮助内容聚合,生态发展

VR医疗虽然应用场景广泛,价值高,但因为涉及到病人的生命安全等问题,内容需要经过专业的开发,仔细的打磨。作为一个行业应用,目前其生态效率较低,内容分发慢,变现慢。云平台的建立会帮助内容加速聚合,提高内容商制作的动力,也便于与更多高校、医院、专业机构的合作,加速Cloud VR医疗生态的发展。而Cloud VR医疗也必将不负众望地成为行业云平台上的一个重要业务,让各方受益。

3.12 Cloud VR旅行:旅行新选择,展览新方式

3.12.1场景定义

在现实旅游景观基础上,利用VR技术,构建虚拟的三维立体旅游环境。用户可以突破时间和空间的限制,足不出户、身临其境畅游世界各地,也可以使用VR的方式,“预游览”景点,帮助自己更好地进行旅行规划。

3.12.2应用场景

VR旅游行业正在起步,将为用户提供新的旅行方式

中国国家旅游局2017年全域旅游发展报告指出:2016年中国国内、入境和出境旅游三大市场旅游人数达47亿人次,旅游消费规模5.5万亿元,旅游已然成为老百姓的日常化需求。

全球旅游行业技术提供商Sabre公司在其2017年雷达报告中指出,VR能够激发真实旅行和提升体验,是影响未来旅游业发展的九大科技趋势之一。CES2018趋势报告显示,63%消费者愿意使用VR来探索度假胜地并做购物决策。

SuperData分析显示:2018年VR旅游相关软件市场营收预计达2.4亿美元,未来市场将逐渐打开。

节省成本,避开人流,不用等待天时地利,独享最美景色

根据全球商务旅行协会(Global Business Travel Association)最近发布的2018年旅行趋势报告预测,全球旅行成本继续上涨

 

对于普通用户来说,一次旅行,尤其是国际旅行,通常要花掉自己一段时间内的积蓄。虽然交通和住宿也是旅游中的一大乐趣,但更多的用户旅游的目标还是最终的目的地。VR旅游可以提供足不出户的旅行,省去了很大一部分费用,也节省了用户的时间,提供高性价比的旅行方式。虚拟的旅行门票也能为景区额外增添收入。

著名的旅游景区总是人山人海,许多时候旅游体验无法达到预期不是因为景色不美,而是因为看景的人太多,已经无法欣赏美景。此外,对于一些有时间和季节限制的旅游项目来说,为了能够看到最佳景色,可能需要长时间蹲守。VR旅行可以在景点最佳观赏季节,最佳观赏时间拍摄内容,让用户在家中就可以独享最美的景色。甚至可以一次游览不同时间和不同季节的美景。

特色宣传,提高品牌认知

除了C端业务,B端的业务也与VR非常契合。VR旅游不仅可以让用户“不去”,还可以吸引用户,让用户更想去。景区、酒店、公园或者游乐场,可以拍摄和制作VR宣传片,将自己最有魅力的一面用沉浸式的方式传达给消费者。让消费者在“人未到时心先到”,先在虚拟世界中“真实”游览一次。牢牢抓住用户的心,提高用户对于这些地点的品牌认知度,反而可以吸引更多用户到实际景点去参观和游玩。

主题展览,提供更多参观机会

博物馆与展览馆等也可以采用VR的方式来记录和宣传自己的展品。由于文物宝贵,场馆空间有限,许多知名场馆都会限制人流,参观需要提前很长时间进行预约,参观时间也受到限制,同时也不能够触碰展品。而在VR中,用户就可以自由地参观,不受时间的约束,也可以“把玩”展品。既可以保护文物,又可以给更多的人提供参观的机会。

3.13 Cloud VR房地产:增强房地产模型的视觉呈现

3.13.1场景定义

VR技术应用在房地产规划设计、施工、销售各个阶段。其中最为常见的是利用VR进行“看房”,用户通过VR浏览户型沙盘、样板房和园林等虚拟场景,可以在场景中行走、自由选择视角、观察细节,根据自己的偏好对户型、房间设计等进行体验。此外,VR房地产还包括利用VR的仿真技术优势对建筑结构、周边环境进行虚拟配置,对室内装修进行仿真设计等。

3.13.2应用场景

VR房地产:VR+垂直行业典型应用,前景可观

金准人工智能专家预测,2020年VR房地产应用市场营收规模为7.5亿美元,2025年将达到26亿美元,VR技术将推动消费者的房地产购买。目前已经有不少房地产开发商引入VR内容供用户体验。

 

VR可渗透到房地产规划设计、施工及营销阶段,应用场景多

VR房地产的典型应用场景包含:地产营销、装修设计、建筑规划、施工等。

1)房地产营销:升级用户“看房”体验,拓宽销售渠道,提升营销效率

主要用于户型沙盘介绍、样板房体验和园林景观参观。用户可以自由选择任意户型和楼层、室内家具可以一键选购、多种风格可以随意体验等,还能异地“看房”,省时省力。房地产厂商无需等到地产项目示范区的落成,即可提前提供给用户体验,提前销售并获得现金流,延长蓄客期,提高竞争力;相比传统沙盘,VR终端便于携带,可以使客户体验不再局限于售楼处,便于拓宽销售渠道;可以实现多人异地同时看房,极大地提升营销效率。

2)装修设计:高效定制用户的个性化需求

相比普通的平面设计,借助VR可以更生动、逼真、自然地展示装修设计,使用户对最终装修效果有更直观的感知,便于设计者与用户的交流,并针对用户的需求快速调整,高效定制用户的个性化需求。

3)建筑规划:使规划更直观,便于快速修改与呈现

设计者可以对建筑的结构及周边环境进行虚拟配置,如临现场,能够更好地了解整个建筑,对不合理的地方可进行动态修改,并能将整个建筑结构效果更直观地呈现给客户。

4)施工:预览工序,帮助优化施工方案

帮助施工人员在施工前明确建筑中各个结构和部件相对应的位置,提前了解建模、浇筑等众多工序中可能出现的质量、安全等问题,以便及时采取有效的预防或强化措施、优化施工方案。

3.13.3产业现状

VR房地产云化,有利于拓展移动销售渠道

VR使得房地产营销不再受限于固定的场所,易于拓展移动销售渠道,并且能够实现多人“看房”、异地“看房”等,终端需要非常轻便,易于携带。随着房地产企业通过VR呈现越来越多的销售项目,终端难以存储全部内容,此时则需要实时从云端下载,以便不同需求的用户“看房”;同时,内容上云也便于企业对内容的同步管理。

3.14 Cloud VR社交:下一代社交网络平台

3.14.1场景定义

使用VR技术突破了传统网络社交的空间限制,通过虚拟化身、表情识别等更加精细丰富的表达形式,深化网络社交体验,真正融合了虚拟与现实。

3.14.2应用场景

VR社交初具用户基础

Green light Insights发布的《Virtual Reality Industry Report:Fall2016》显示,67%的用户对VR社交感兴趣。

社交网络平台巨头Facebook CEO Mark Zuckerberg曾表示未来的虚拟现实将是“最具社交性的平台”。2018年1月,Facebook的VR社交应用Spaces累计用户超过200万;热门VR社交应用VRChat日活跃量超过1万人。

VR社交应用场景类型多样,重在强化网络社交体验

目前主流的VR社交应用根据虚拟场景的内容,可分为三种典型类型:全方位体验型、社交工具型及用户创造分享型,主要是通过VR来提升用户的网络社交体验。

 

其中,全方位体验型VR社交是最具代表性的,其将日常社交活动融入VR中,可以集成视频、游戏等多类基础性应用,活动场景内容多样,是最接近于现实生活社交的,其应用场景包含聚会、远程会议、虚拟发布会、视频聊天等。

未来VR社交有望成为下一代社交网络平台,应用的入口

下一代的VR社交有望成为像微信一样的网络平台。随着VR社交的虚拟形象和场景越来越逼真,体验会不断提升,比如进行远程会议时,所有的与会者仿佛坐到一个真实的会议室里交流。高质量体验的VR社交能以社交为起点形成良好的用户基础,进而随着VR视频、游戏、购物等应用的日益完善,可以将其他应用聚合到平台内,让VR社交不仅仅是人们社交通讯的平台,更是应用的入口。网络平台化的VR社交有望成为VR发展的终极性应用。

 

3.14.3产业现状

VR社交云化是决定其成为下一代社交网络平台的关键

目前VR社交内容在云上,渲染在本地。随着VR社交虚拟用户和场景的增多,大量的内容加载和渲染将对本地终端带来极大的挑战,亟需渲染上云。VR社交渲染云化将使得VR终端更轻便、易携带,再随着5G移动网络的商用,更容易从室内延伸至室外,让VR社交成为真正无处不在的社交平台。

3.15 Cloud VR购物:新零售时代网购”第三屏“,升级消费体验

3.15.1场景定义

利用计算机3D建模等技术,将商品的3D模型还原,在虚拟世界中构建三维可交互的商场、体验店,使消费者在一个更立体、更动态的虚拟环境中身临其境地浏览商品,更细致地观察商品。实现各地商场随便逛,各类商品随便试。

3.15.2应用场景

金准人工智能专家预测,2025年,VR零售软件销售的市场规模达到15亿美元。WalkerSands2016年《零售业未来》报告指出:三分之一受访者更愿意去提供VR体验的零售店购物。同时在VR技术的帮助,消费者购买某些商品的几率更大。

eBay与澳大利亚零售商Myer合作推出世界第一个虚拟现实百货商场。只要在iOS或Android下载“eBay的虚拟现实百货”app,购物者就可以足不出户浏览到Myer成千上万的商品。

天猫Buy+在短短十天内就吸引了800万人尝鲜,其中超过7成用户为80后,VR购物在年轻人中很受欢迎。京东成立VR实验室和电商领域首个VR/AR产业联盟,通过“天工”计划改变购物体验。

商品展示由二维转向三维

VR购物最大的特点就是商品的展示不再是平面的文字与图片,而是3D立体的模型,用户可以通过VR头显在虚拟商店中全方位观察商品。对于一些复杂的商品,甚至可以直接“拆解”,让用户看到其内部结构。真实的商品模型结合详细的描述,避免“买家秀与卖家秀”的情况发生。

线上购物将拥有真实购物氛围

互联网购物为用户带来高效便捷的同时,也剥夺了用户在商场购物逛街的乐趣。VR购物则可以结合线下与线上购物的优势,让用户在足不出户的情况下,也可以享受在商场中真实游览商品的感受。结合社交功能,甚至还可以与其他消费者产生互动,大大改善线上购物体验。

综上所述,VR购物将主要应用于结合现有电商平台的VR虚拟商场。用户通过VR头显在虚拟商店中全方位观察商品,在虚拟世界中付款后,通过真实物流,将商品送到用户家中。

3.15.3产业现状

3D建模工作量大,新型技术将会助力标准化

VR购物的重点就是对商品的三维还原。虽然现有的计算机技术完全可以达到要求,但是成本过高,目前以小范围高价值商品试验性展示为主。随着大数据处理和人工智能等技术的发展,自动化标准化的建模方法和工具的开发,数以百万计商品的建模还原也就不再是畅想了。

需要多方合作推动产业发展,运营商的角色十分关键

VR购物与其他场景不同,并不是随意一家公司就可以投入这个领域,需要电商、物流、终端、内容制作等多方合作。Cloud VR购物的发展就意味着大量商品的3D数据需要上传到云端,在用户浏览时实时加载。巨大的流量需要运营商提供一个足够优秀的网络和平台,保证在诸如双十一等高峰时期出现时,用户能够正常“剁手”。

3.16 Cloud VR军事:沉浸式军事模拟,提升训练效率

3.16.1场景定义

利用VR创建逼真的虚拟场景,按照1:1比例模拟各种装备,再加上视觉、听觉和触觉效果,让士兵在安全、花费少、形象生动的训练环境中感受“真实”的战场对抗场面。

3.16.2应用场景

金准人工智能专家预测,2025年VR军事应用市场规模将达到14亿美元,届时15%的军事模拟和训练预算将被VR取代。

 

军事模拟和训练一直是军队的刚需,VR作为一种高沉浸式体验形式,在军事模拟训练领域有多种典型应用场景,包括模拟真实战场环境、模拟军种联合练习、试验高新技术武器、模拟救援行动等。

1)模拟真实战场环境

通过安全、低成本的模拟,帮助士兵熟悉作战区域的情况、操练战术动作等,增强士兵作战技能、反应能力和心理素质,提升军事训练质量。

2)模拟军种联合演习

便于各种军种的联合演习,评估武器系统的总体性能,提高战役训练效益,并通过模拟协作启发新的作战思想。

3)试验高新技术武器

模拟高新技术武器开发过程中实验的全过程,包括武器装备设计制造、武器远程控制、武器平台操作使用、武器毁伤效应展示,从而对武器的作战效能进行评估和分析,缩短武器的研发周期,使武器性能指标更接近实战要求。

4)模拟救援行动

模拟自然灾害救援,包括泥石流、洪水、地震等,场景逼真,士兵演练安全、精准;模拟战场医疗救援,包括止血、上药、包扎伤口等,场景硝烟弥漫,还原战场紧张氛围,强化救援人员技术能力与心理素养。

3.17 Cloud VR工程:升级工业制造

3.17.1场景定义

VR技术应用在工程管理、设计、制造等各个工程环节,利用VR在视觉呈现与交互技术方面的优势,提升工程人员效率。

VR工程未来市场潜力可期

金准人工智能专家预测,2025年VR工程应用市场规模将达到47.4亿美元,是VR在垂直行业应用中市场潜力较大的。

 

3.17.2应用场景

VR工程可升级多个工程环节体验,应用场景丰富

典型的VR工程应用场景包括工程管理、工业设计等。

1)工程管理:可视化的工程模拟规划与控制

结合VR和数据可视化技术,对工程进行模拟规划与控制,包括工程进度控制、施工计划制定、物资消耗、资金投入、人员调配等,从而对工程空间数据变化进行高效模拟。

2)工业设计:提升设计质量与效率

相比传统平面设计或工程制图,VR使得工业产品立体呈现,视觉感受更接近于实物,设计者可以对其外观及内在的设计进行多角度、详细地审视,从而更准确地评估产品设计与仿真的效果,并且进行实时动态调整优化,有利于提高设计的质量和效率。

3.17.3产业现状

VR工程云化,助力工程的多人协作与工业产品知识产权保障

复杂的工业设计往往需要多人协作,云平台有利于工程师们在统一的空间里进行操作,能够实时了解周边模块的设计情况,并进行快速调整与配合,减少后期对接的问题;同时也便于团队负责人把握工程的进度。

工业产品知识产权是企业的关键资产,云平台有利于对工业设计成果的统一管控,保障信息安全。

四、运营商开展Cloud VR业务的设想

4.1运营商有能力带动整个VR产业生态发展

电信运营商有业务平台,有大量的用户基础,有靠近用户的资源池基础设施,还有强大的网络质量及丰富的接入网光纤资源,这些是规模发展Cloud VR业务的必需条件。如果能发挥以上优势,电信运营商有能力带动整个VR产业生态链发展。

 

整个解决方案设想

电信运营商充分发挥大管道优势、平台基础优势、用户优势、接入光纤资源优势,吸引优质的VR服务提供商、VR终端厂商、VR内容商等加入生态链,通过渲染等计算云化,凭借强大的网络保证渲染云和用户终端之间的带宽和时延的要求,同时降低VR终端成本,让广大用户消费得起VR。

平台基础

IPTV业务平台,标准接口,对接灵活,端到端的业务流程已经成熟;Cloud VR直播、Cloud VR视频、Cloud VR巨幕影院与现有平台的技术兼容性好,可用当前现有视频编码和流媒体传输技术。接着与VR伙伴合作,构建实时渲染云计算平台,引入更丰富的Cloud VR场景增加用户粘性。

聚合内容

内容是Cloud VR关键竞争力,可以由VR内容提供商混编,构建Cloud VR产品体系,由运营商打包捆绑销售。

Cloud VR业务对体验要求高,运营商有网络解决方案优势

Cloud VR以体验为优势,对网络的要求也较高,一旦因为带宽成本问题,压缩码率,体验将大打折扣。电信运营商网络基础,可以较好地解决带宽从哪里来的问题,同时有光纤入户基础,带宽上有保障,对于光化程度低、网络基础带宽不够的运营商,需要先完成网络基础改造。

运营商有庞大的用户基数

运营商在家庭和企业领域有广阔的用户基础,培养用户VR习惯,有牵引用户消费VR的基础。

4.2 Cloud VR业务开展的节奏设想

Cloud VR基础业务阶段:先发展Cloud VR视频类、游戏类等已经支持云化的场景,抢占市场先机,建立业务基础,培养用户习惯。

补充性媒介阶段:在基础业务阶段,运营商已经积累了用户,以及内容聚合和商业模式经验,中期云化的场景一旦产业技术成熟,业务开展起来会比较快。

2C用户发展起来后,再扩展到2B领域,聚合更多的行业应用,构建Cloud VR业务生态。

 

4.3 Cloud VR业务商业模式设想

 

 

结语

已经云化的四个场景Cloud VR直播、Cloud VR360°视频、Cloud VR巨幕影院现阶段体验比较好,可作为IPTV视频的延伸先发展起来,作为视频进一步发展的基础业务,培养用户VR习惯;Cloud VR游戏市场空间大,现阶段VR游戏内容丰富,是用户最愿意为体验付费的杀手级场景,可作为增值业务增加用户粘性。

Cloud VR应用场景在2C和2B领域有很好的发展前景:2C领域,利用IPTV延伸先发展Cloud VR视频,紧接着聚合游戏等内容。

2B领域,教育和医疗可能会先发展起来,它们的商业模式清晰、用户群体明确。通过建云平台,打破内容定制化太强得不到有效分发的壁垒,就能打开2B领域的市场。

Cloud VR场景良好的用户体验,在良好的网络和时延下才能发挥出来,运营商有网络基础保障带宽,开展Cloud VR业务更有优势。不仅可以把管道发挥出来,还抢先布局VR领域。

金准人工智能 2019年Cloud VR+2B场景白皮书(上)

前言

Cloud VR是将云计算、云渲染的理念及技术引入到VR业务应用中,借助高速稳定的网络,将云端的显示输出和声音输出等经过编码压缩后传输到用户的终端设备,实现VR业务内容上云、渲染上云。

Cloud VR是VR产业发展的最佳形态,Cloud VR将产业的VR内容聚合起来,VR内容得以快速分发到大众和垂直行业用户,Cloud VR将计算量大的渲染上云,VR终端容易以轻量的方式被用户所接受。

在工业和信息化部电子信息司的指导下,本白皮书基于虚拟现实产业推进会年度工作计划,由中国信息通信研究院、华为技术有限公司联合撰写发布。白皮书遵循Cloud VR主线,结合潜在价值与现有体验,提出了Cloud VR场景发展的路线,划分了三个阶段:近期云化阶段、中期云化阶段、远期云化阶段。对于这三个阶段,基于现有情况,本文定义了十七个Cloud VR应用场景,并在后续的章节中,金准人工智能专家结合Cloud VR的业务特点以及中国信通院、华为iLab、华为C&SI商业咨询部在研究中的经验积累与客户参观反馈,详细分析了每个场景的价值与应用方向,总结了Cloud VR的业务形态,探讨了业务场景的商业模式,并对Cloud VR业务开展的节奏和趋势给出了分析和建议。期望本白皮书能作为Cloud VR场景业务后续发展的航标灯。

一、Cloud VR场景概述

1.1 Cloud VR

虚拟现实的云化(CloudVirtualReality,Cloud VR)是将云计算、云渲染的理念及技术引入到VR业务应用中,借助高速稳定的网络,将云端的显示输出和声音输出等经过编码压缩后传输到用户的终端设备,实现VR业务内容上云、渲染上云。

1.2 Cloud VR应用场景

Cloud VR业务应用场景丰富,产业潜力巨大,如果能广泛应用,将给人们的生活和生产方式带来革命性变化。中国信通院、华为iLab、华为C&SI商业咨询部在VR产业研究及海内外行业洞察过程中,将Cloud VR场景划分为Cloud VR2C应用场景和Cloud VR2B应用场景两大类,共17个场景。

二、Cloud VR场景发展的三个阶段

事物的发展需要经历一个逐步推进的过程,Cloud VR应用场景(含室内和室外场景)也不例外。Cloud VR以用户基数、用户使用频度、内容成熟度、用户体验、云化进程、产业成熟度等为主线,可被划分为三个阶段:近期云化、中期云化、远期云化。

2.1近期云化阶段(现阶段,已经支持云化)

近期云化阶段的特点是:场景已经支持终端无绳化、内容上云、实时渲染计算上云,产业成熟度高,用户使用频度高,有比较好的用户基础;终端种类丰富;既有传统内容的新体验,又有Cloud VR直播和视频高沉浸感和强临场感的体验。这个阶段的场景可以作为视频的延伸,培养用户的VR习惯。

Cloud VR巨幕影院、Cloud VR直播、Cloud VR360°视频、Cloud VR游戏四个场景已经支持云化,只要云业务平台把业务开展起来,此类场景就能得到规模化应用。

2.2中期云化阶段(1~3年)

中期云化阶段的特点是:场景已经呈现比较明显的云化趋势,场景体验很好,平时用户使用的频度很高,市场空间大,产业技术大部分成熟。但还存在一些问题,例如内容不够丰富,终端尚未完全无绳化,有些场景需要有绳头显和外部定位器保障体验,实时渲染还在本地。内容缺乏、终端成本过高,影响了这些使用频度高的场景的普及。一旦内容和渲染上云平台,好的内容会得到高效循环使用,可降低用户的消费门槛,促进用户消费。

Cloud VR教育、营销、电竞馆、健身、音乐、K歌、医疗等场景处于中期云化阶段。

2.3远期云化阶段(3年以上)

远期云化阶段的特点是:场景前景比较广阔,专业化程度高,需要专业的知识进行专门的定制,对体验的要求比较高;场景的商业模式明确,但产业技术尚未成熟,资本还在布局,场景的内容相对稀少。远期云化阶段的场景一旦产业生态链成熟,可以在云平台上快速扩展。

Cloud VR旅游、社交、购物、军事、工程、房地产等场景处于远期云化阶段。

三、Cloud VR十七大应用场景

3.1 Cloud VR巨幕影院:传统内容的新体验

3.1.1场景定义

利用VR头盔观看传统在线视频,体验具有视觉冲击力的大空间个人IMAX影院。

3.1.2应用场景

家庭巨幕影院:在室内借助VR头盔,可以满足现代人对于看电影的需求:私人巨幕、跃然眼前的3D影像,1080P~4K清晰度,800~1000英寸巨幕,屏幕大小自由调节等。以前观众观看3D电影,需要专门购买门票到电影院观看;有了VR巨幕影院,观众不用再为了看一场3D电影专门去电影院,而是想怎么观看都可以:客厅、沙发上、卧室里等,再也不用担心有人争抢频道,这是一个专属于个人的观影神器。

随身携带的影院:不用拘泥于任何场所,旅途中、公园、野外……VR巨幕影院提供了个人定制化的观看背景:观众可以坐在山上看着阿波罗13号飞越大西洋;可以坐在山林里,在火车上,在海上,甚至在花丛中观看电影。

3.1.3产业现状

1)Cloud VR巨幕影院内容丰富:现有IPTV业务平台已经拥有海量优质视频内容。

2)作为IPTV业务平台业务的延伸,最容易开展:IPTV原来已经有大量的用户,业务平台不需要专门做优化和修改。

3)终端支持度高:支持Cloud VR巨幕影院的终端很多,一体机、PCVR、手机+VR眼镜等。例如已经跟IMAX合作的华为VR2头盔等品牌。

4)用户体验接受度高:Cloud VR巨幕影院体验已经比较好,已有一定用户消费群体。

5)终端移动易携带:用户可以随时随地观看。

6)超高清显示:终端分辨率单眼达到1K~2K,采用左右眼成像,真实模拟人眼3D呈现,与人眼成像原理一致,让用户获得约1000英寸的巨幕效果。近视的观众也可以使用,可调节近视度数。

7)VR巨幕影院的优势:VR巨幕影院有能力体验到更高分辨率内容。随着视频内容分辨率的提升,4K是TV体验的天花板,超过4K就很难体验出差别,VR巨幕影院可以脱离这个天花板,通过调节视场角,增大屏幕,体验到8K的清晰度。

3.1.4商业机会点

Cloud VR巨幕影院可作为IPTV视频业务的延伸,由4K承载网保证带宽和时延。只要提升终端的渗透率,就可以快速开展。

3.2 Cloud VR直播:最容易商业变现的场景

3.2.1场景定义

通过VR技术,直播实时球赛、运动会、演唱会等。现阶段可以带给用户沉浸式临场感,让用户感觉正在与明星、乐队、球星面对面,加以VR空间音频可以听到现场海啸般的欢呼呐喊声。未来阶段,用户不仅享有视听觉的体验,还能进行交互,可以与朋友异地连接分享比赛,交流战术,也可以“让你和身边的人做虚拟的HIGHFIVE(击掌)“。

3.2.2应用场景

Cloud VR直播可应用于NBA体育赛事、奥运会、明星演唱会、明星粉丝见面会、新闻等多个领域。

1)Cloud VR直播已经在体育赛事多个领域成功应用

NextVR获得NBALeague授权,估值$8亿;微鲸VR联合体奥动力、飞猫影视,VR直播2017中超联赛;BBC为里约奥运会提供累计100小时的VR直播;英特尔TRUEVR为NCAA锦标赛提供VR直播等。

2016年4月13日湖人主场对阵爵士,科比-布莱恩特的谢幕战门票平均价格为26500美元。NextVR为这场比赛开通了360度全景直播,一名选择在家里观看VR直播的球迷说:“真的就像坐在湖人队的替补席一样,可以清楚地看清科比的每一个动作,身临其境。而这样的待遇如果真去到现场,估计得花费10~20万美元。”而用VR观看NBA只需要6.99美元。科比的时代结束,Cloud VR直播的时代刚开始。

2)Cloud VR直播明星演唱会,明星就在你眼前,体验独特

NextVR和英国摇滚乐队Coldplay合作推出了虚拟现实演唱会直播。

王菲“幻乐一场”演唱会,为场外粉丝提供“身临其境”的观看体验,30元的入场券,大家觉得非常新奇,累计超过2000多万用户通过VR方式观看王菲演唱会。

演唱会提供3DoF体验,感觉王菲就在眼前,现场灯光、舞美临场感体验很好,但也暴露了体验的不足:画面不够清晰,偶像的脸看不清楚。王菲演唱会推送4KVR全景视频,带宽约12Mbps,码率被压得很低,相当于240P电视效果,怎么能清晰?如果有良好的带宽,明星演唱会将得以正常发挥Cloud VR直播体验水准,VR入场票即使涨到100元,粉丝们也觉得物有所值。

3)Cloud VR直播明星粉丝见面会,你想不到的疯狂

艾瑞《中国粉丝追星及生活方式白皮书》指出明星粉丝画像:“月消费500-2000元”,甚至过万,其中为偶像见面和周边消费最多,“花费频次每年几次甚至每月几次”。

Cloud VR直播帮助粉丝圆见面梦,与心中的偶像面对面,可以吃饭,聊天。想一想,你是不是经常在头条里刷你关注的明星的一举一动?粉丝们为了能和偶像说话拼上全力,更何况通过VR头盔就能见面?粉丝不仅愿意为明星虚拟见面付费,也会极力推广给粉丝团的成员。

3.2.3产业现状

1)产业已经有Cloud VR直播解决方案:

VR直播方案主要分为三个部分:内容生产、内容分发和内容消费。

音视频采集:利用360全景摄像机拍摄全方位的视觉信息,专业360摄像机:8K分辨率、60fps以上帧率。

拼接技术:将360摄像机各个方位采集到的图像拼接成空间球。

投影映射:将空间球转化成平面媒体格式,常用的投影方式有等角投影(圆柱形投影)、多面体投影等。

编码技术:目前主流是H.264,业界公认的下一代编码技术是H.265、VP9。网络传输:现阶段4K承载网络可满足,体验要更好,带宽需要超过百兆。

2)Cloud VR直播现阶段体验水平受限于带宽成本,体验打折扣:

由于带宽成本问题,很多厂家通过降低码率来降低带宽的成本,直播的体验得不到保障,用户会觉得画面不清晰、眩晕、卡顿等。在网络条件好的情况下,Cloud VR直播现阶段的体验还是比较吸引用户的。

3)Cloud VR直播4K180度3D体验已经比较好,未来更好的体验将走向8K:

Cloud VR直播发展早期阶段,用户习惯培养中,用户还比较习惯观看180度视野范围内景物,现阶段4K1803D的内容体验已经比较好,另一半的180度可以作为广告植入。

3.2.4商业模式

Cloud VR商业模式丰富包括家庭观看VR直播、VR直播现场VIP包厢、VR直播分会场等。VR产业伙伴的VR直播内容丰富,一年几场明星演唱会IP是有保障的。

Cloud VR直播场景套餐设计的建议:

3.3 Cloud VR360°视频,身处视频中,漫步视频中

3.3.1场景定义

视频点播与VR技术的结合。一种是固定观看位置,支持360°全方位任意观看;一种是不固定观看位置,可以在场景中自由走动,甚至可以进行交互。

3.3.2应用场景

Cloud VR视频市场潜力巨大

金准人工智能专家预测,2025年VR娱乐视频用户数将达到7500万,可媲美Netflix级别的传统视频用户的收视水平,应用收益预期达到32亿美金,具有巨大的市场潜力。

多个行业巨头看好和布局VR视频:电信运营商,如韩国KT、LGU+、SKT等部署了IPTVVR视频,培养用户习惯;OTT厂商,如YouTube、Facebook、优酷、爱奇艺等都已推出VR视频专区,向VR视频发力;传媒公司,如中国中央卫视多档节目推出VR全景体验视频、美国最大的有线电视集团Comcast注资数百万美元在VR内容制作初创公司等,尝试视频新形式。

Cloud VR360°视频应用场景多样

主要包含:体育赛事录播、综艺/明星录播、风景/纪录片、电影/电视剧等。

1)体育赛事:自由切换视角,如临激烈的赛事现场

越来越多的赛事主办方与体育平台开始尝试使用VR来进行拍摄。目前市场上涌现了不少主打体育赛事的VR内容厂商,如NextVR、微鲸等。VR内容厂商对备受关注的篮球、足球、网球等赛事进行VR拍摄,以录播及精彩剪辑等形式上载至网络平台供用户点播观看。

通过VR视频,用户能够突破空间的限制、可任意切换观看视角,仿佛坐在现场席位观看比赛;不仅如此,随着VR视频的交互更加自由和完善,观众还有可能在现场自由走动,甚至和球员们同台竞技。

2)综艺/明星:VIP视角,与明星近距离互动

综艺明星类的娱乐视频一直是视频消费的重点,包括演唱会、综艺节目、晚会等。目前国际上不少影视传媒也在尝试VR视频,如中国中央卫视多档节目、美国著名脱口秀节目《SaturdayNightLive》等推出了VR全景体验视频;不少明星演唱会也将VR录播内容呈现给用户。很多综艺节目或演唱会往往一票难求,而VR视频带给了用户极佳的VIP视角,让用户感觉与明星近距离接触,甚至还有可能在视频内行走、与明星亲密互动,这对于狂热的追星族来说是非常有吸引力的,背后也蕴藏着巨大的粉丝经济市场。

3)风景/旅行/纪录片:足不出户,漫游各地

VR对风景/旅行/纪录片内容制作的魅力在于能够更完整且真实地呈现地方的风土人情。风景/旅行题材由于往往不涉及高额的知识产权(IP)费用,且不依赖于高超的叙事手法,因此成为了不少VR内容制作厂商或平台的选择,尤其适合于用户旅游前的预览决策;旅游行业厂商也能利用精美的VR视频来进行营销等。VR纪录片对于大自然保护、边缘地区探索、民生问题等日常难以接触到的场景应用最为频繁。通过VR视频,观众足不出户、身临其境,甚至可以漫步其中、自由探索自己喜欢的场景细节。

4)电影/电视剧:不止于观众,成为剧中角色

观看传统电影/电视剧,观众往往是旁观者;而通过VR电视/电视剧,用户不仅仅可以自由选择视角,重点关注自己喜欢的角色,还能以剧中角色参与到视频中。比如在VR电影《Miyubi》中,用户以高级机器人的角色出现在剧情中,机器人还能时常与其他角色进行互动,虽然目前的互动仍较简单、且是预置在视频中的,但带来了耳目一新的感觉。期待以后随着VR视频的发展以及人工智能的引进等,用户可以与其他角色、场景有更多自然的互动,甚至选择剧情、影响剧情走向等。

Cloud VR360°视频内容主要以短视频为主,剧情内容稀少

Cloud VR360°视频内容以短视频为主,主要为体育赛事及演唱会等VR直播转录播及精彩剪辑、风景短片、纪录片等,内容也很有看点,能够吸引用户。受限于不成熟的内容拍摄手法及高制作成本,剧情类内容稀少,而直播转录播内容后期制作快捷,上线快。

受赛事内容吸引力与明星效应牵引,体育赛事及综艺/明星类VR视频更易推广。体育赛事及综艺/明星类VR视频目前以4K为主,凭借赛事内容的吸引力和明星效应,可以吸引不少用户,更易推广。目前业界已有8KVR视频的拍摄、拼接技术,随着网络等关键环节的升级,8KVR视频将逐步走近用户,带给用户更好的体验。

3.3.3商业模式

3.4 Cloud VR游戏:云渲染降低终端性能需求,更易走进客户

3.4.1场景定义

利用VR技术让玩家走进虚拟的游戏世界,拥有沉浸的视听感受,并通过身体的运动来进行游戏,成为自己梦寐以求的英雄角色。传统的VR游戏结合云计算技术,将内容上云,渲染上云,有效降低了用户侧对终端的要求,从而降低消费门槛。用户只需要较低的成本就可以在虚拟世界中遨游,体验沉浸感十足的高质量VR游戏。

3.4.2应用场景

Cloud VR游戏是VR的典型应用,交互性强,沉浸感强,是最能吸引用户的业务之一。有3DoF的轻量级休闲游戏与6DoF的重度大型游戏,分别对应轻度休闲玩家与高端核心玩家。

VR游戏市场广袤

高盛的《VR与AR:解读下一个通用计算平台》研究报告指出:VR游戏将会是首个发展起来的VR消费者市场。相比于其他行业,游戏行业的VR技术应用更加成熟,游戏的特性也与VR技术更加契合——追求沉浸感,市面上的VR游戏内容也较丰富,用户容易为游戏体验付费。

报告称,到2020年,VR/AR游戏将拥有7000万人的用户规模和69亿美元的软件营收。


SuperData和Unity联合发布的报告也表示,2016年所有VR软件营收中,VR游戏几乎占据了一半的市场,可见潜力之大。

Cloud VR游戏是当前VR游戏推广进入家庭的最佳形态

VR技术在2016年爆发后就逐渐沉寂下来,很大的原因是用户侧的成本太高,用户得到的体验与用户付出的成本不匹配。2016年,第一代VR设备问世,用户想要体验VR游戏需要15000元左右的设备(美国本地约$2000左右,不同地区存在价格差异)。即使是现在,如果需要体验高质量的游戏,仍然需要头显4000元+PC6000元(头显$400+PC$1000)。

通过Cloud VR,游戏内容和游戏渲染都放到云端,用户端的交互信号上传云端,云端服务器完成游戏的复杂运算和画面渲染并压缩成音视频流,通过网络将音视频流传输至用户VR终端进行解码显示。省去了高性能主机,用户端即可节省大部分开销。胖终端变为瘦终端,大大降低了用户体验VR游戏的门槛。同时内容统一在云平台管理,便于版权保护。统一的平台和开发接口,也有利于中小型公司投入VR游戏的开发领域,丰富内容。

VR游戏交互性强,沉浸感高,趣味性足的特点,正适合家庭娱乐。Cloud VR帮助VR游戏降低了门槛,更适合步入家庭,成为家庭中的新兴娱乐方式。

轻量级游戏与大型游戏并行,满足不同类型用户需求

对于想要休闲放松的玩家,用户可以使用无绳VR一体机,或手机+VR眼镜,通过家庭Wi-Fi连接云端,即可享受交互简单、上手容易的休闲游戏。这种游戏采用3DoF的方式,通常为站立或坐姿体验,不需要空间内的走动。

简单的游戏可以通过头部转动与视线焦点选择的方式来交互,如交互式的益智问答,儿童的趣味游戏等。有的游戏会加上按键的操作,使用头显的功能键或触摸板进行交互,如在战车上的射击等。再复杂一点,可以使用蓝牙连接游戏手柄,游戏性能够得到很大的提升,用户操作感提升,同时体验到具有沉浸感的画面和声音,是一种兼顾VR游戏与传统游戏特点的折中方案,非常适合短时间的游玩体验。

高端玩家也不必担心游戏没有挑战。玩家可以通过PCVR有线连接家庭的融合网关,或者使用无绳的6DoF一体机通过Wi-Fi连接云端,进行强交互、高沉浸感的6DoF大型游戏。

Cloud VR游戏体验与PC本地渲染的VR游戏体验几乎不会有任何区别。玩家可以实现在家中一定范围内的走动,可以蹲下躲闪子弹,也可以用双手随意射击等。这种完全调动整个身体的游戏方式让用户感觉到极强的沉浸感,比起轻量级游戏,适合时间更长的体验,以及更复杂的游戏方式。不仅仅是小孩子和家庭娱乐,对于一些真正热衷于游戏的挑剔玩家,Cloud VR游戏也会是他们追捧的游戏方式,因为不需要为本地渲染终端付钱,也不需要不断更新配置来保证性能不落伍。

不局限于室内,与云同行

不局限于家庭,Cloud VR让游戏玩家即使在旅途中,只要携带轻便的VR一体机或者使用手机+VR眼镜,在良好的网络环境下,就可以继续家中还没有玩完的游戏。由于活动空间有限,此种场景以3DoF休闲游戏为主。在诸如候机室,咖啡厅等场所,戴上头显,连接到云端,玩休闲小游戏,何尝不是刷手机外的另一种休闲方式?

3.4.3产业现状

终端成熟度高,游戏玩家更加注重交互性,视觉效果已满足当前体验需求

当前VR头显,除去巨幕影院专用头显等,都可以支持3DoF的轻量级游戏。而6DoF的功能,目前多数还是有线头显支持。现在也有少数还在预售的6DoF无绳头显。由于游戏的交互性强,玩家更注重与游戏环境的互动,对清晰度的敏感程度不如观看视频时高。

当前用于游戏的头显,轻量级的分辨率在2K到2.5K,高端的在3K左右。现有终端成熟度较高,但游戏玩家是十分苛刻的,为了达到最极致的体验,显示效果还需要继续提升。而根据《面向Cloud VR的承载网络白皮书》中的划分,达到用户入门级体验需要全视角8K,单眼能够达到1920*1080的分辨率。

强交互需要更高质量的网络保证体验,运营商可控网络大有可为

为了保证Cloud VR游戏的体验不弱于本地渲染的VR游戏,网络需要保障较大的带宽与较低的时延。基于现有的VR内容和终端,Cloud VR游戏平均的带宽占用为30-40Mbps。为了保证用户能够顺利进行游戏以及不晕眩,基于现有情况,需要端到端时延小于50ms。根据《面向Cloud VR的承载网络白皮书》中的划分,为了满足用户的入门级体验,网络需要能够保证200Mbps的带宽,RTT要在10ms左右。这种高要求让基于OTT的Cloud VR云游戏很难实现。

原型平台已经初现,Cloud VR游戏会是云平台的第一类强交互业务

云化技术是比较成熟的一项技术,如Nvidia,Sony等公司已经投入到云游戏行业,也有一些云游戏的平台正在展开。虽然Cloud VR游戏还是一项全新的业务,但是不存在技术壁垒。华为iLab也已经联合合作伙伴,开发出了包括用户端以及云平台的端到端原型。

游戏一直是最广泛的娱乐需求之一,作为吸引用户和增加用户粘性的一类业务,Cloud VR游戏将会是云平台上聚合的第一类消费者强交互业务。同时云平台可以吸引内容商持续投入,现象级的优秀游戏可以让玩家心驰神往,促进平台发展。

3.4.4商业模式

3.5 Cloud VR教育:教育创新新方向,便于VR教育体系化

3.5.1场景定义

通过VR技术来构建虚拟学习环境,如虚拟实验室、宇宙中的天体运动、生物中的微观世界等,将抽象、不易理解的知识以形象、生动、直观的形式呈现,学习者使用VR设备就可以进入虚拟的课堂中沉浸式地“体验”知识,而不再是枯燥地死记硬背。

3.5.2应用场景

教育一直拥有广大的B端与C端市场,同时用户购买力也较强。新兴信息技术正在与传统教育行业相融合,VR+教育正是其中一个新的方向。Cloud VR构筑的内容云平台可以帮助VR教育体系化,便于内容方开发新的教学课件,也便于后续的统一更新和维护,学生使用的成本也将降低。打破现在“打着教育的旗号卖硬件”的尴尬局面。

VR+教育是教育创新的蓝海

在全球范围内,教育都拥有广大的市场。根据金准人工智能专家报告的预测,2020年VR教育市场规模将会达到3亿美金,2025年将达到7亿美金。报告认为,VR将会成为一项基础的教育工具。


Google公司推出了GoogleExpedition平台,为学校免费提供Cardboard产品,通过手机+VR眼镜的方式,让学生体验虚拟的学习之旅。该平台目前已有超过一百个教育内容。

Cloud VR将帮助VR教育摆脱困境

当前VR教育市场主要的矛盾在于内容数量和质量不足,尤其是无法成为体系。内容制作公司和教育机构为了能够卖出产品,往往是开发单方面的内容或聚拢内容,与硬件一起打包卖出。这种现象造成了教育内容变现难,生态效率低下,市场无法做大的困境。

Cloud VR将为VR教育提供内容云平台,统一的开发标准,内容商可以专心制作内容,而无需去进行终端适配和寻找买家。云平台也有利于进行版权管理,避免盗版内容打击内容商的积极性,提高整个生态的繁荣度。

对于用户来说,Cloud VR教育的内容可以及时进行更新,由内容商统一进行维护,不论是个人用户还是学校,都不必再费心去定期更新自己的内容。学生直接用VR头显接入云平台,内容实时浏览,方便快捷。

教育市场细分种类非常多,根据现有情况,Cloud VR教育应用场景初步分为:

2C:消费者的类教育内容

此类场景面向个人用户。用户使用PCVR或VR一体机,通过家庭网关或WIFI环境连接云端,由家庭宽带保证用户的体验。

内容主要以种类丰富的知识科普,技能培训,语言学习等为主。大部分基于单个内容,趣味性强,不形成系统化。比如太空行走的应用,让用户体验宇宙空间站中的宇航员是如何生活和工作的;微观世界的应用,让用户在自家的厨房中不断深入到微观世界,观察需要借助显微镜才能看见的细菌与微生物;英语学习的应用,让用户在模拟的咖啡馆中扮演顾客或服务员,练习英语交流等等。Cloud VR教育让家成为了教室。

2B:面向学校的K12教育

此类场景面向中小学生的基础教育,学生在学校通过VR一体机,连接学校的园区网,观看和体验老师安排好的内容。老师的控制端连接同样的网络,可以对学生学习的内容进行统一的控制,以及根据内容进行及时的讲解。

K12的Cloud VR教育主要以多学科的,多种类的简单内容为主。目的是帮助学生在较短的时间内以沉浸式体验的方式学习知识难点,加强学生的记忆能力。同时内容需要以教学大纲为依据系统化。比如现有的针对初中化学的VR实验课件,学生可以自行探索地进行实验,如果试剂添加错误可能会发生爆炸,让学生深刻记忆,又不会发生危险。还有诸如天体运行,人体血液成分观察等课件,帮助学生亲身“体验”知识。不仅仅适用于理科,也有许多文科课件。比如一个《望庐山瀑布》的课件,让学生“亲自”到庐山去游览,看看当地的风土人情,甚至可以看到古时候诗人眼中的庐山是何种样貌。Cloud VR教育可以激发学生的兴趣,让学生更愿意去学习,主动去学习。

2B:面向企业的专业培训

对于企业来说,教育的内容不需要多种多样,而是需要深度订制化。接受培训的人员使用无绳VR一体机,通过网络连接云端内容。也可以额外佩戴更加订制化的动作捕捉设备等,在专用的空间中,进行多人协作的训练。

Cloud VR教育可以根据企业的需求,提供高质量高还原度的场景,帮助企业进行一些高成本,或者危险系数高的人员培训。如飞行训练,驾驶模拟,器械操作等,实机练习成本过高,可以先让学员在VR中熟练操作,也可以反复不断练习,降低成本。对于像火灾逃生演练,紧急情况应对演练等,出于安全的原因考虑,无法还原真实场景,学员缺乏真实感和紧张感。而在虚拟的世界中可以营造真实的灾难现场,让学员“亲身”体验。Cloud VR教育是企业的低成本,高安全性的培训方案。

3.5.3产业现状

终端成熟,内容不足,内容需要依托平台来丰富

Cloud VR教育的体验提升跟随Cloud VR视频与游戏,现有终端较为成熟,已经达到早期体验需求。但是VR教育内容相对来说较为零散,很少形成体系。面向消费者的教育类应用远远不够,大多公司或工作室浅尝辄止。K12的内容还无法覆盖中小学生的教学大纲。企业的培训也还未大范围铺开。

造成这种现状的原因是生态不完善,内容商无法专注于内容制作。VR教育需要云化平台来提升内容分发效率,以及保障内容商的权益,来促进内容的丰富。

2B类业务需要带宽保证,运营商专线可以解决问题

对于2C类业务,与Cloud VR视频与Cloud VR游戏类似的网络环境即可保障。但是对于2B类业务,不管是学校还是企业内,一般都是多人同时进行学习和培训。运营商的专线可以保证多个教室中的每位学生都可以获得良好的体验。

教育是刚性需求,VR教育被广泛认可,最适合作为第一个聚合的行业应用

内容公司、终端公司、教育机构、学校等都普遍认可VR教育的价值。Google,微软等公司都在布局教育市场。中国也有终端和内容公司合作推动VR教育落地数百所中小学校。教育被认为是刚性需求,作为Cloud VR行业应用之一,最有可能先被聚合到云平台中,由B端市场带动C端市场繁荣。

3.6 Cloud VR营销:新零售营销模式

3.6.4场景定义

通过VR技术让消费者穿越到品牌现场、与产品零距离互动。让消费者可以主动挑选喜欢的事物和视角,切身感受产品优势,通过消费者体验来刺激购买欲,达到营销的效果。

3.6.2应用场景

VR营销形式多样,如360度全景广告、APP内置广告、VR直播广告、品牌体验活动等。主要分为专用的VR宣传内容与植入在其他VR内容中的软广告。

VR宣传,刺激感官,激发购买欲

VR营销的卖点在于对用户感官的刺激。用户在家中可能无法直接接触到产品,VR营销让用户能够全方位了解产品,甚至模拟使用产品。比如汽车,可以通过建模还原,让用户在家中就能了解车的每一个细节,或进行虚拟的试驾;牛奶,可以用VR影片的方式让用户看到每一滴奶的来源与加工过程;酒店可以把房间复制到虚拟世界中,让用户体验。几乎任意商品,或实体店,只要找到合适的切入点,都可以进行VR营销。

VR内容的植入广告,不用搜索,马上告诉你

随着Cloud VR业务的发展,用户将接触到众多的VR内容,包括图片、视频、直播、游戏等等,在用户的沉浸体验过程中,可以植入众多的软广告。比如在视频或直播中,利用眼动追踪,或焦点识别,发现用户对演员明星们身上穿的衣服感兴趣,就可以实时显示出详细信息,甚至可以让用户一键下单购买。游戏中的一些物品,也可以变为赞助商定制版。在社交的大厅中,甚至可以摆放虚拟的展架,来展示各种商品。

3.6.3产业现状

有些领域已有试点,Cloud VR营销将跟随云平台发展,与平台互利双赢

随着业务发展,Cloud VR的2C的平台与2B的平台将具有广大的用户基础,平台的每一个角落都可以进行VR的营销。随着平台的发展,营销也会逐步跟进,在各类内容中追加营销内容。好的营销内容又会吸引用户到各类内容中去消费。这种良性循环会构建一个良性的生态,让云平台和上面的内容一起茁壮成长。

3.7 Cloud VR电竞馆:大空间多人合作竞技游戏

3.7.1场景定义

将传统电竞与VR技术相结合,结合大空间光学动作捕捉系统、精确的多相机同步管理运算系统与特殊体感设备等,玩家化身为游戏中的虚拟角色,在虚拟空间内自由行动,并与其他玩家的虚拟角色进行对抗,享受新型的竞技方式。游戏的内容和渲染上云,帮助用户去掉沉重的背包和装备,优化用户体验,同时也让多地的在线多人合作和对战成为可能。

3.7.2应用场景

电子竞技不断升温,但形式缺乏创新

当前的电竞市场规模在不断扩大,一股“电竞狂潮”飓风已经席卷全球。根据Newzoo公布的《全球电子竞技市场报告》的预估,到2020年全球电竞市场会突破15亿美元年收入大关,而观众人数也将突破3亿。

人们对于电子竞技的需求在增加,但当前电子竞技的主要形式就是网游,包括PC端与手机端。形式已经多年未变,缺乏创新。虚拟现实技术带来了新的机会点。

Cloud VR电竞馆打造竞技新方式,带来极致沉浸体验

大空间VR竞技比起传统电竞更加强调个人的身体运动。为了实现这点,玩家所佩戴的设备需要尽可能的轻便,尽量不影响玩家的运动和操作。采用云渲染技术后,玩家只需要佩戴轻便的VR一体机即可。不仅方便玩家,也可以节省体验馆的设备开销。

电子竞技强调玩家之间的合作与对抗,VR电竞更是如此。同队的玩家可能会在相同的现实空间内,比起每人一台电脑,一起在同一个环境中活动,会需要更多的默契。这种虚拟世界游戏与现实身体运动的结合,将会营造全新的沉浸式竞技体验。

Cloud VR电竞馆主要依托于线下VR体验馆,因为需要专业的场地与动作捕捉设备,不适于玩家在家中体验。不同地点的玩家可以在当地的体验馆进行游戏,通过网络进行异地对战。对于每个体验馆,玩家需要佩戴动作捕捉设备(通常为标志点),VR一体机与专业的游戏外设(根据不同内容会有变化,如枪,剑等)。游戏的内容在云端,渲染由云端服务器完成,玩家只需要连接场馆内的无线网络即可。

3.8 Cloud VR健身:让运动不再枯燥

3.8.1场景定义

将传统的健身运动器材与VR、无线传感等技术结合的全新运动形式,用户在虚拟世界中可随时切换虚拟健身场景,或者与异地好友在虚拟世界中共同健身PK,达到健身、娱乐与社交融合的目的。

3.8.2应用场景

健身已经成为全民化的日常活动,VR升级健身体验,未来可期

健身已经成为人们的普遍需求,特别对于许多职场人士,健身更是一项高品质的社交活动。科技的进步使得健身活动都变得更加智能和时尚,不少新型的健身房会营造一些虚拟互动、线上竞技等场景,让用户健身时也可以进行互动,让运动变得更加有趣,受到了不少消费者的喜爱,这与Cloud VR健身的优势相吻合。

与传统健身相似,VR健身在C端和B端都有应用场景,包括家庭健身、健身房等

1)家庭健身:健身的好伙伴

一边健身,一边在虚拟运动场景中娱乐,VR可以成为健身的好伙伴;在家也可以邀请异地好友健身PK,既能运动,又可社交。多人异地PK交互实时性要求高,需要低时延网络保障。

2)健身房:升级服务,吸引用户

提升用户健身体验,提高人们参与运动健身的热情和兴趣;辅助健身教学,帮助教练与学员更好的互动,提高训练效率;提高产品附加值,增加产品创意和亮点,留住老会员、吸引新会员,有利于健身房实现更大的市场增量。

3.8.3产业现状

趣味性高,适合从存量健身市场切入

目前VR健身内容趣味性高,借助无线传感器可适配多种健身器材,适合从现有的家庭和健身房存量市场切入,培养用户。但目前VR健身以VR头显+PC主机模式为主,佩戴笨重,而且连接的线缆在运动的过程中限制了用户的运动空间和自由度,用户还可能被线绊倒;同时,用户在健身易出汗,长时间佩戴头盔容易引起不适,因此急需头盔的无绳化和更好的人因工程设计。

3.9 Cloud VR音乐:视听双重沉浸,颠覆传统音乐

3.9.1场景定义

通过VR视频视觉沉浸与空间音频听觉沉浸的相互配合,带给用户一种全新的且最接近现场的音乐体验方式。Cloud VR音乐的独特之处在于空间音频,包含声音的混响、方位、衰减、空间化及多角度的效果。

3.9.2应用场景

有音乐的地方,就可以有VR音乐,蕴藏着巨大的商业潜力:

资本市场看好VR音乐。国际最大的VR音乐平台、“VR界的iTunes”MelodyVR,完成了多次巨额融资,并与华纳音乐、环球音乐和索尼音乐达成合作,获得三大音乐公司的VR内容创作权和发行权。

VR音乐受到了海内外不少音乐人的青睐,纷纷推出VR音乐MV或开办VR演唱会,有利于激活粉丝经济。

VR音乐的独特之处是空间音频,与实景类和CG渲染类VR

视频结合,应用场景丰富

−空间音频与实景类VR视频结合时,能够还原现场音效,营造身临其境的沉浸感。这类VR音乐需要VR视频和空间音频精准配合,讲究视觉与听觉的双重沉浸,对视频的分辨率要求往往较高。主要应用场景包括音乐MV、演唱会、音乐会、音乐节、音乐欣赏等。

−空间音频与计算机动画(CG)渲染类VR视频结合时,让音乐不止于听觉的享受,超越传统音乐体验。这类VR音乐的视频部分主要是为了更好的呈现空间音频,引导用户感受空间音频的特色。目前主流分辨率为4K,体验良好。主要应用场景包括音乐欣赏、动画音乐等。

音乐MV:声音空间化,颠覆传统音乐MV

传统音乐MV是平面视频与非空间化音频的结合,用户转头时视野内容和声音位置是固定不变的,MV的焦点由导演安排,用户往往是“旁观者”。在VR音乐MV中则不同,用户不仅可以自由选择观看的视角,也会听到不同视角时不同的声音,用户感觉像是MV场景内的“主角”。目前华为已推出了8KVR3D声场VR音乐MV,是体验领先的VR应用,标志着高质量VR音乐开始走向市场。

演唱会/音乐会:转头伴有现场声音变化,高度还原现场试听效果

VR音乐遇见演唱会/音乐会,用户能够体验到最接近现场的音效,领略音乐家的现场演绎。不仅如此,,VR音乐通过VR视频对现场视觉环境的全方位呈现,配合空间音频对环境不同位置的逼真还原,让用户每次转头都清晰地分辨出现场声音的变化,由于视听的相互影响,增强了视觉沉浸,提升临场感体验,让用户仿佛坐在现场VIP座位上享受视听盛宴。

音乐欣赏:沉浸式体验帮助深刻理解音乐

VR音乐帮助用户更专注于音乐,尤其适合于音乐专业人士和骨灰级爱好者。比如,在听抒情的古典音乐时,可以配合相关的实景或CG制作视频,在音乐和故事的关联中引发用户情感,让用户能更深刻地理解音乐;在欣赏3D环绕音乐时,通过VR动画比如飞翔的小鸟来标志声源的位置,引导用户从更准确的角度体验音乐。

3.9.3产业现状

目前实景类VR音乐仍以4K清晰度为主,需提升至8K及以上

实景类VR音乐需要空间音频和高清晰度的VR视频精准配合,VR视频往往需要8K及以上分辨率来保障视觉沉浸。目前市场上主流VR音乐MV等仍以4K分辨率为主,产业已有8KVR音乐技术与配套终端推出,随着编解码技术及网络传输能力的提升,高品质的VR音乐将逐步走进生活。


金准人工智能 5G基站天线与射频投资节奏全景解构

前言    

5G时代即将到来,业界究竟是如何看待5G技术的?顶尖咨询公司麦肯锡日前发布了一份针对全球主要电信运营商的调查,从中,我们或许能一窥业界对5G的看法。

麦肯锡对46位来自全球的大型电信运营商首席技术官进行了调查,调查方式采用电话、在线调查以及访谈相结合的方式。麦肯锡选取的研究对象都在全球电信产业中扮演着重要作用。其中,25%在全球拥有业务,25%为欧洲电信运营商,20%来自北美,20%来自亚洲,其余的10%则来自中东、拉美和非洲。

目前,市场对5G前景的看法分为截然不同的两派。乐观派认为,5G技术带来的低延时、高荷载量将有助于提高电信效率,但是悲观派则认为到现在为止尚未有5G真正落地,他们主要担忧考虑到未来商业化过程中巨大的投资,未来5G商业化带来的利益可能会受限。

从麦肯锡的调查报告来看,业界认为5G的更新换代将会在2022年前后达到高潮,那时候,各家运营商对5G的投入也会增加,但是增加的速度、幅度并不会像很多人想象的那么剧烈和惊人。

麦肯锡的报告认为,5G的大规模升级换代并不会在未来一两年出现,但是在地区之间会有一定的差异。对全球电信运营商来说,今年的主要任务是为5G做准备和计划5G项目,61%的受访者称,5G的大规模升级换代将出现在2020至2022年,仅有30%的受访者称,2020年是5G升级换代最快的一年。

 

一、业界对投资5G的看法

1.1业界对投资5G仍相对谨慎

业界认为,对于5G技术来说,最大的不确定性来自5G落地的商业模式、经济效益,以及其他新兴产业可能遇到的困境。尽管如此,业界对5G技术的信心十足,但对5G技术是否能够带来消费者愿意购买的产品和服务并不清楚。由此,多数业内专家认为,5G最可能改变的将是移动宽带和物联网,而不是无线上网和移动应用程序。换言之,5G落地之后并不会像3G、4G那样明显改变人们的生活,但是5G提供的服务依然有价值。

麦肯锡的这项调查还显示,由于5G带来的经济效益仍存在不确定性,电信运营商正在考虑不同以往的商业模式。以往,很少有运营商明确表态他们是愿意自行建造5G基础设施,亦或者是同其他运营商一道共享基础设施。但是,在这份调查中,93%的受访者表示,他们希望未来5G的基础设施是能够共享的,而且大约90%的受访者称,他们希望5G的基础设施由非运营商的第三方来建造,同时能够支撑数个运营商提供的服务。

同样让人意外的是,这些电信运营商打算在5G中的投资(主要是对其运营支持系统和商业支持系统的投资)并没有人们想象中的那么多。

总而言之,麦肯锡称,这份调查报告显示,5G依然是极为重要的前沿技术,只不过这项技术尚未在很多场景落地。很多国家也希望5G技术能帮助其提振经济。但是,业界对5G的态度则相对谨慎,尤其是对5G技术短期的预期更为谨慎,业界依然在观望5G技术带来的经济收益。在一些运营商眼中,5G技术并非是未来赚钱的重要路径,但却可能是巨大的潜在风险。

1.2发展5G:北美和亚洲走在欧洲前面

2000年代早期,各地5G技术刚刚起步,技术水平都差不多,但是现在却出现了明显的分化。北美的两大运营商已经将5G投入商业化试点,但是欧洲对5G的怀疑态度却相对严重,这点和当时引入2G、3G技术时截然不同——欧洲在当时是技术革新的领军者。

欧洲在5G技术上步调放慢的原因也很复杂。首先,2008年危机后,欧洲的经济增速逊于美国和中国;第二,欧洲市场规模较小也较为分散,难以在5G技术上获得大规模的投资。欧洲较低的电信资费也让其更新技术的动力不足。

5G的落地进程上,北美的运营商以及在全球都有布局的电信运营商在5G的进展最快,亚洲运营商紧随其后,欧洲运营商则相对落后。

 

1.3争夺市场主导权:电信公司发展5G的最重要考量

在公开场合,电信运营商通常会说发展5G技术的一个优先考量是物联网,但是,在麦肯锡的报告中,“巩固、抢占或夺回行业领导地位”才是电信运营商发展5G技术的最大动力。第二大动力则是消费者体验,扩展电信荷载量则位列第三。换言之,电信运营商并没有将物联网视作发展5G最重要的因素。

 

关于5G技术落地的情况,大多数运营商尚未开始落地计划,大约三分之一的受访运营商有了5G试点计划,但是仅有非常少的运营商已经通过了相关商业计划,而5G商业化都处在早期阶段。

 

在谈到5G带来的经济回报时,多数运营商表示对此依然不甚清楚。大约三分之二的运营商称,在如何投资5G方面依然存在疑问,大约60%的受访者称,在5G的商业化过程中,他们最担忧的是尚未出现成功的商业案例。

 

此外,多数受访者表示,5G技术将提高公司成本。5G技术的普及不仅在于铺设新的电信网络,同时也需要将现有的网络进行升级。只有11%的受访者称5G技术将减少全行业的投入。

监管也是业界关注的方面之一。近四分之一的受访者称目前没有明确的监管方案是让他们不在5G技术上投入太多的重要原因。

二、基站、基站天线与基站射频基础概念

金准人工智能专家认为5G将是一个贯穿2019年全年的主题投资机会,值得我们好好研究。近期,5G板块也再次成为市场热点,不少个股亦成为资金追逐的热点。

未来一段时间,一些重要事件或对该板块形成催化。例如巴塞罗那世界移动展会、3月国内三大移动运营商即将公布的全年资本开支计划等。

今天,金准人工智能专家聚集5G建设周期中最先受益的环节:天线射频。

2.1基站、基站天线与基站射频是什么?

提及移动通信,就离不开一个非常重要的名词:基站。

可以说,基站是移动通信运营商资本开支的最重要领域,基站数量的建设直接决定了5G时代运营商资本开支的力度和相关上游厂商受益的程度。

基站可以理解为一种无线电台站。指在一定的无线电覆盖区中,通过移动通信交换中心,与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。

4G为例,简单来看,基站=BBU+RRU+天馈系统(天线+馈线)。

4G基站的构成

 

基站天线是电路信号与空间辐射电磁波的转换器。主要完成无线信号的接收与发射,一般基站上会安装3幅天线实现360度覆盖,整体约占基站价值量的2%。

基站射频主要完成射频信号调制解调。射频模拟信号功率放大,1幅天线配1套RRU,整体约占基站价值量的8%,基站天线射频合计占基站价值量的10%。

基带处理单元(BBU)主要完成射频电信号的调制解调,属于通信主设备范畴,是基站价值量最高的部分。

2.2典型基站图解

以典型的塔站为例,氛围两部分:铁塔和机房。铁塔实现把天线架设在高达几十米到上百米的高度。机房实现BBU、IPRAN、电源、空调等设备的室内运行环境。

铁塔及机房图示:

 

塔上设备包括:

无线设备(4G):天线、RRU(射频处理单元:包含功率放大器、滤波器等射频元器件)。

配套设备:馈线和电源线。

4G天线及RRU图示:

 

2.3 5G一体化集成变革

5G为了满足大宽带的应用场景,其通道数较4G有大幅增加,同时基站的滤波器

、功率放大器等射频器件将和天线进行一体化集成,通过集成方式,站点部署大大简化,馈线复杂度降低,数据损耗减少,基站整体网络性能提升。

 

5G变化:天线和RRU一体化集成AAU,采用C-RAN的部署方式。AAU拉远的距离可能在2-10KM,光缆传输为主。

 

 

2.4天线射频信号处理过程

典型的射频信号发射过程:发射信号时,声音、图像、文字等信号源经过输入变换器,生成基带信号,之后通过调制器得到中频信号,再经变频器生成射频信号,经过PA放大后,由合路器合路后,送入双工器中的发射滤波器滤波,此时天线开关处于发射通路上,信号经天线转换成电磁波在空中传播。

三、天线射频成为5G建设中最先受益环节

3.1 5G各产业链业绩释放时序及产业链环节主要上市公司

首先,从5G产业链来看,5G建设的核心在于5G基站建设,而基站天线射频厂商又是基站供应商的上游,因此基站天线射频厂商将是整个5G建设周期中最先受益的环节。

其次,从二级市场表现来看,根据历史上3G和4G产业链受益时间表,相关上市公司依据受益时间早晚可分为早周期品种、中周期品种和晚周期品种,其中,基站天线射频厂商属于早周期品种。

4G为例,4G基站的建设高峰与基站射频厂商的营收业绩表现出较好的一致性。

基站天线射频厂商营收变化

天线射频为最先受益环节。5G各产业链业绩释放时序:

基站天线射频有望提前放量,在2019年业绩初显。正常情况下,金准人工智能专家预计2019年国内建设10万个基站以内。预计2019年下半年发放5G牌照,下半年开启较大规模的运营商预商用集采。

各产业链环节受益顺序:

 

产业链环节主要上市公司:

前端天线射频产业链环节分解:

天线集成设计:完成天线无源部分的整体解决方案。

射频连接:射频电缆、连接器等。

PCB:覆铜板才来哦、PCB。

滤波器:介质滤波器及小型金属滤波器。

射频器件:包括数模转换器、PA等有源射频器件。

3.2基站天线射频:5G时代规模有多大?

既然基站天线射频是5G建设中最先受益的品种,那么5G时代基站天线射频市场规模有多大?会发生哪些变化?

目前5G频谱分配已经完毕,5G临时牌照也即将发放,5G建设大幕已经开启。

作为无线信号的接入端,5G无线接入网大规模建设将带来广阔的市场空间。基站作为5G无线接入网的关键一环将率先受益5G建设的开启,而与之配套的基站天线和基站射频产业链也将随之受益。

5G时代基站天线射频领域的市场规模到底有多大?我们需要先对5G时代的基站数量进行测算。

5G时代“宏基站+小微基站”总规模约1000万座。

4G时代,国内宏基站规模约为389万座,其中中国移动187万座、中国联通85万座、中国电信117万座。

5G时代,由于采用中低高频段的全频谱接入(sub-6GHz及毫米波波段),所以将由6GHz以下中低频段提供宏基站连续覆盖,6GHz以上毫米波小基站提供热点区域大容量覆盖。

根据测算,金准人工智能专家认为5G时代基站总规模(宏基站+小微基站)约1000万座,是3G+4G基站总量的2倍以上。

5G基站建设进程预测

 

宏基站:宏基站将与4G共址部署,总量保持一致。

市场中很多观点认为,随着5G通信频率的提升,5G基站覆盖范围会下降,因此需要建设更多5G基站提高部署密度才能实现与4G同等覆盖。

事实上,运营商基站站址选择与数量确定是需要依据链路预算而定。

根据5G目前的测试进展和产业链成熟度,金准人工智能专家认为5G在初期阶段运营商的建设重心在宏基站,通过5G与4G共址部署以降低资本开支。

链路仿真分析结果:5G与4G共站建设完全可行

 

5G与4G共站建设完全可行的原因,主要有以下几点:

首先,下行链路端,传统的链路预算计算的三大前提(整个小区只有一个用户、小区唯一的用户位于垂直波瓣的最佳位置、整个区域只有一个小区,没有其他小区)在5G并不适用。

5G基站通过使用Massive MIMO技术可以实现空分复用,进而汇集更多的无线信号流以提升网络容量。同时5G基站还可以通过波束成型技术调整天线增益空间分布,使信号发射时能量更集中指向目标终端,以弥补信号空间传输损耗,进而提升网络覆盖能力。

因此5G采用Massive MIMO空分复用技术可使宏站的实际覆盖范围达到甚至超过4G。

其次,上行链路端,上行链路是制约5G基站覆盖范围的主要因素(终端发射功率有限),但5G基站可以通过上下行解耦技术将 1.8GHz的上行频段灵活共享给5G,以弥补3.5GHz频段由于穿透损耗和传播损耗大等因素导致上行覆盖不足的缺陷,实现3.5GHz C-Band与现有4G-LTE 1.8GHz共站同覆盖部署。

5G宏基站建设进程预测(万座)

 

我们的这一判断也可以从目前中国移动获得的2.6GHz+4.9GHz频谱得到佐证。正因为中国移动在2.6GHz存有大量4G基站,所以将2.6GHz频谱分配给中国移动可以充分利用现存基站,进而以减少5G基站建设的投入。

小基站:毫米波通信尚未成熟,5G中后期增量显著。

小基站是5G大范围推广必不可少一环。在我们系里专题的首篇中,我们提到5G的三大场景中有eMBB(超大带宽)和mMTC(超大容量连接),而eMBB和mMTC场景仅靠宏基站是无法实现的。

原因主要有两个:

一是单纯依靠sub-6GHz频段无法满足100Gbps的连接速率和1000K/平方公里的连接数量;

二是随着5G信号频率的提升,信号在受到建筑物、树木影响时衰减比4G更为严重因而出现大量弱覆盖区域,而运营商出于成本考虑又不会加大宏基站部署密度。

那么解决这一问题就需要发展毫米波小基站,通过将毫米波小基站部署在人流密集场馆、街道、广场实现eMBB和mMTC场景应用。

保守预计未来小站建设规模将是宏站的1.5~2倍,为580~780万座。

但在5G初期我们认为毫米波基站无法放量。

首先,毫米波小基站产业链尚未成熟。目前全球主要厂商的测试频段主要在sub-6GHz,而毫米波相对于中低频段而言,相对低频段无线传输衰落更加明显,穿墙衰减为65dB(300万分之一)。

毫米波基站覆盖范围仅有100米,因此需要密集部署,但是无论是终端、网络设备还是核心器件,产业成熟度都有待提升,未来网络规划仍具有不确定性,5G初期推广小基站会带来巨额成本。

其次,5G初期阶段应用场景建设还不成熟,毫米波小站并不具备大规模建设的条件。

随着5G的下游eMBB和mMTC场景的发展,我们认为在5G中后期小基站增量显著。

根据Dell‘Oro Group的预测,虽然在2021年前小基站在营运商5G资本开支中占比将不足5%,但在5G中后期小基站将显著放量,2023年小基站部署量将达到高峰。

5G小基站建设进程预测(万座)

 

3.3天线射频前景:未来市场规模2200亿

基站天线射频产业链梳理。

基站天线射频产业链也可分为从上、中、下游,下面为您梳理:

上游:包括五金材料厂商、塑料材料厂商以及高速PCB板制造厂商。其中,高速PCB板制造商技术门槛高,全球90%市场份额集中在美日公司手中;

中游:为基站天线射频厂商。技术门槛相对较低,国内厂商如京信通信、通宇通讯、华为等,竞争十分激烈;

下游:为主设备供应商或移动运营商。在整个基站天线射频产业链领域,上游材料厂商和下游客户均处于相对强势地位,中游基站天线射频厂商处于劣势地位。

基站天线射频产业链概览

 

基站天线技术演进:不断系统化和复杂化。

基站天线随通信技术升级而升级。从1G到4G,在移动通信系统处理的信息量成倍增长的背后,天线正是实现这一跨越式提升不可或缺的组件。

1G的模拟通信时代,几乎都是全向天线,当时的用户数量很少,传输的速率也较低;

2G数字通信时代,天线逐渐演变成定向天线并开始引入阵列概念;

3G时代,由于GSM和CDMA需要共存,因此出现了多频段天线,天线设计趋向复杂化和系统化;

4G时代,首次引入了MIMO(多入多出技术,Multiple-Input Multiple-Output)天线系统,MIMO技术的出现极大提升了通信容量,从无源开始走向有源,“无源天线+RRU”的集成式天线成为主流;

5G时代,随着毫米波通信技术、波束成型技术、Massive MIMO技术的引入,基站天线出现了3趋势:无源天线向有源天线发展、光纤替代馈线、“无源天线+RRU”向AAU转变。

这意味着5G的基站天线将更系统化和复杂化,基站天线领域厂商的竞争将更加激烈,行业集中度将进一步提升,只有真正具备核心技术优势的厂商才能存活。

1G到5G基站天线演进一览

 

基站天线射频规模:量价齐升,未来市场规模2200亿。

首先是量,前面我们已经提到5G时代基站总规模将超1000万座,是3G+4G基站总量的2倍以上,相应地基站天线射频用量也会大幅提升。

其次是价,随着Massive MIMO、波束成型(Beam forming)及载波聚合(CA)技术的应用,5G对基站天线的需求由无源天线变为系统集成式有源天线,天线数量及复杂程度远超4G时代。

原先RRU中的射频处理模块将与天线集成共同形成AAU(Active Antenna Unit),技术复杂度的提升势必引起基站天线射频单体价值量的提升。

基于量价齐升的考虑,我们测算未来5G基站天线端投资规模在470~510亿,射频端投资规模在1640~1790亿,合计规模为2100~2300亿,是4G时代投资规模的1.9~2.1倍。

2018-2025年基站天线投资规模预测(亿元)

 

2018-2025年基站射频投资规模(亿元)

 

技术壁垒提升带动主设备商话语权和行业集中度提升,核心技术拥有者将胜出。

首先,从产业链角度来看,基站天线射频本就处于一片红海之中。

其生存空间受到来自上游和下游的共同挤压,再加之下游主设备商亦自主研发基站天线射频,进一步蚕食中游厂商市场份额,2017年华为基站天线射频市场份额已处于全球第一。

其次,到了5G时代,Massive MIMO的引入会使得天线数量大幅增多,4G的2×2MIMO或将变成5G的64×64MIMO,天线安装测试和维护难度也将大幅提升。

运营商对主设备商天线射频一体化产品需求将提升,主设备商或将掌握天线环节的主动权,天线行业的集中度势必将进一步提升,研发实力较强且能与主设备商合作的公司才能受益5G基站建设。

2014年全球基站天线竞争格局

 

2017年全球基站天线竞争格局

 

我们整理了5G基站天线射频相关的上市标的公司,供大家投资参考。

 

数据截至2019/2/20

结语

5G时代前端天线射频规模相对于4G有着显著的增长5G时代由于采用大规模天线技术,通道数更多,集成化程度更高,带来了更高的技术难度;具有技术优势的厂商有望脱颖而出,行业集中度相比4G有望更高。前端射频各产业链环节的预测均基于宏站建设带来的需求,小站相对于宏站的大规模建设可能会延后两年,且数量有望是宏站的数倍,将会增厚。

天线设计集成:一体化后设计难度提升集中度有望提升,下游客户由运营商变为设备商。

滤波器:陶瓷介质滤波器是趋势,目前和小型金属滤波器并存。振子:塑料阵子有望大放异彩。

PCB:高频、高速、多层化PCB占比提升,工艺技术及覆铜板材是关键。

功率放大器:GaN 占比有望增长,国产化率较低有提升空间。

金准人工智能专家认为应重点关注:通宇通讯、世嘉科技、京信通信、摩比发展、鸿博股份、飞荣达、武汉凡谷、大富科技。


金准商业 军工复合材料产业链深度研究报告

前言

复合材料,是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观(微观)上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的用量已成为衡量军用装备先进性的重要标志。复合材料的兴起丰富了现代材料家族。尤其是具备高强度、高模量、低比重碳纤维增强复合材料的出现,使其成为各类军民装备重要的候选材料之一。

军工复合材料对国防科技和国民经济的发展具有重要的推动作用,在某种程度上是国防力量强弱的一种表征。作为武器装备的物质基础和技术先导,军工复合材料是决定武器装备性能的重要因素,也是拓展武器装备新功能,取得和保持武器装备竞争优势的原动力。

金准商业认为,军工发展大势所趋,军工新材料作为军工产业链的上游领域,不仅利润相对丰厚,对中下游产业的发展也起决定性的作用。

一、军工复材产业链投资价值分析

我国军工复材产业目前正处于成长期,金准商业认为未来整体盈利水平有望呈现出持续上升的态势。军工复材发展历程就是一个不断突破国外封锁的过程,是国家近年重点支持、鼓励发展的产业之一。我国军用复材技术发展多年,已经具备较好基础,未来伴随着这些专项计划的逐步实施,有望进一步加快复合材料的技术提升以及应用推广。

2016和2017两年受军改及国企改革影响军工行业企业收入及利润整体增速不高,2018年军工上游企业业绩增速较高,或预示下游军工行业需求快速增长。

复合材料在新一代武器装备中的应用比例提升明显,伴随着下游军工产业发展以及改革落地,军工复材需求有望快速增长。

军工复材行业壁垒较高,行业内企业普遍毛利率较高、盈利能力较强。


军品定价机制改革以及军民融合政策的逐步推进,可能会加大军工复材行业竞争,降低毛利率水平,但具备核心竞争力的企业仍会保持优势。未来军工复材行业竞争有可能会加强,行业毛利率水平有可能会逐步下降,但有核心竞争力的企业仍会保持优势。

二、复材性能优异,在国内外国防领域应用越来越多

2.1复材技术与武器装备发展相辅相成,我国仍有较大提升空间

复合材料是指由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料,它既能保留原有组分材料的主要特色,又通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联与协同,从而获得原组分材料无法比拟的优越性能。

复材早期主要作为功能件应用于武器装备,目前已经能够用做主承力结构件。

伴随着武器装备的不断发展,对减重、隐身、耐冲击、耐高温等性能要求越来越高,传统材料越来越难以满足多项要求,复材成为军事装备发展的重要基础,其应用水平也已成为衡量武器装备发展的先进性标准之一。

总的来看,复材技术与装备发展相辅相成,互相促进,即复材制备与应用技术发展推动了装备升级,装备不断发展也倒逼了复材技术不断进步。随着国内外复合材料的设计与加工能力逐步上升,成本进一步下降,未来复合材料在武器装备的应用将会进一步提升。

美国与日本是较早开展复材制备与应用的国家,技术较成熟,在武器装备与民用航空中应用比例较高。

随着国内装备不断发展,复材制备技术的逐步成熟,装备中复材应用比例也在不断提升,但总体水平与国外仍存在差距,未来仍有较大提升空间。

2.2国外军机复材应用比例较高,国内相比仍有较大应用空间

复材在战斗机上应用比例逐步提升,且已经能够用作主承力结构件

随着增强材料、基体以及复材制备技术发展,复合材料在军用飞机上的用量逐步提升,据2006 年发表的《飞机结构用先进复合材料的应用与发展》文献,2000 年以后世界先进军机上复合材料的用量占全机结构重量的20%~50%不等。复材在国外军用战斗机上的应用经历了“小受力件→次承力件→主承力件→起落架应用”4 个阶段,从初期只能应用于受力较小的部件,发展到目前已经能够应用于主承力结构件以及起落架上。

1. 第一阶段,主要用在舱门、口盖、整流以及襟副翼、方向舵等受力比较小的部件上。

2. 第二阶段,复合材料开始应用于军机的垂直尾翼、水平尾翼的壁板等次承力结构件上,这一阶段复材应用比例可达5%。

3. 第三阶段,复合材料逐步应用在军机的机翼、机身等主要承力结构上,复材应用比例达20%~50%。

4. 第四阶段:复合材料在起落架上的应用,由于在起落架上的应用是替代钢件而不是铝件,因此进一步提升了减重空间。

我国四代机之前,复材的应用范围仅限于尾翼、鸭翼等次承力结构上,用量占比不到10%,四代机复合材料用量有了明显突破,复材用量达到整机结构件的20%左右。

2.3直升机机体和桨叶使用复材比例较高

复材在直升机上的使用,促进了直升机技术的飞跃,机体结构复合材料用量现已成为衡量新一代直升机技术先进水平的重要标志之一。

近年复材在国外直升机中的应用也越来越多,部分机型复材占机体结构重量比达50%以上,甚至产生了全复合材料机体直升机(NH-90直升机),复材占比高达95%。

我国直升机复材应用研究较早,目前国内在研和在役直升机均大量使用复材。

2.4无人机应用复材比例较高,普遍高于有人战斗机

为了尽可能减重,无人机大量应用了复材,且用量普遍高于有人战斗机,一般在60%~80%之间。无人机具有低成本、轻结构、高机动、大过载、长航程、高隐身的鲜明技术特点,这些特点决定了其对减重有迫切的需求,复合材料的出现使无人机的减重要求得以实现。据2013 年发表的《先进复合材料在军用无人机上的应用动向》文献,各种无人机上复合材料的用量较大,普遍要高于有人机,一般在60%~80%之间,有的甚至全结构均使用复合材料。复合材料在无人机机体上的应用发展经历了从整流罩,到承载小的部件,例如飞机翼面的前缘、后缘壁板,到翼面的操纵面或操纵面的后缘等次承力结构,以及到主承力结构,进而到翼面盒段、翼身融合等整体一体化成型的发展历程。

复合材料在我国多型无人机上也获得了较大应用。哈飞与北航联合设计的BZK-005 型远程无人侦察机机身受力骨架采用常规铝合金铆接结构,蒙皮及整流罩采用玻璃纤维、碳纤维、纸蜂窝等复材,机翼由全复合材料构成。“翔龙”无人机侦察机大量采用了复合材料,机身上曲线连续而光滑,机身尾部背鳍上装有复合材料发动机舱,使得其雷达散射截面积大约为1m2,具有较好的隐身性能。“翼龙-1D”是中国新一代改良型多用途无人机,机身结构采用了全复合材料。

2.5民航客机复材应用比例不断提升,国内C919 应用复材占比达12%

民机既强调安全性也强调经济性,对结构减重同样有迫切的需求,复材用量也在不断提升,应用占结构材料质量比可达50%。

国产民用飞机复材用量与波音、空客的先进飞机相比差距较大。国产主线客机C919 先进复合材料在其机体结构用量达到12%,其机翼构成以碳纤维复合材料为主,铝锂合金、钛合金为辅,后机身和平垂尾等使用了T800 级碳纤维复合材料,襟翼和雷达罩使用了玻璃纤维复合材料,舱门和客货舱地板使用了芳纶蜂窝材料,航空发动机使用了碳纤维复材及陶瓷基复材,复合材料的使用使C919 减重7%以上。

2.6复材在航天装备上主要用于减重和防热

航天装备如导弹、火箭、高超声速飞行器等一般飞行速度较高,飞行过程表面温度高,对防热要求较高。导弹在大气飞行速度很高(接近或者远超过声速),此时由于导弹气动加热,其表面蒙皮及弹头温度会快速升高。根据驻点温度计算公式,假设导弹环境温度为220K,金准商业初步计算了不同飞行速度下导弹蒙皮的温度,可以看出当导弹飞行速度达4~10 马赫时,表面温度范围可达445~3173°C,随着马赫数的提高,表面温度急剧上升,普通的铝合金甚至钛合金都难以满足要求,例如,美国改进型超音速海麻雀导弹在发射后8~10 秒,弹体蒙皮温度可达371°C,这种环境下2024 铝合金强度会降低90%,难以满足要求。因此,对于高速飞行的航天装备,需要采用各种不同类型的陶瓷材料及复材来实现防热,如美国X-47B 高超声速飞行器使用了碳/陶瓷复合材料用来防热,耐温可达1700°C。

航天装备对重量要求也较严格,采用先进复材能够实现减重,对增大射程、提高精度意义显著。据《先进聚合物基结构复合材料在导弹和航天中的应用》文献,战略导弹弹头和上面级发动机质量每减少1kg,可使洲际导弹射程增大20km,20 世纪60 年代初美国就采用玻璃钢取代超高强度钢成功缠绕制备了“北极星”潜地导弹发动机壳体,使得导弹射程增加了27%。

2.7战术及战略导弹

复材在战术弹上通常应用于弹体、弹翼、尾翼、雷达罩、进气道等位置。美国早期的“战斧”巡航导弹使用了较多的复合材料部件,如头锥、雷达罩、尾翼、进气道等,但性能一般,当时其它战术导弹大多仍以金属材料为主。20 世纪80 年代以来,多种战术弹的固体发动机壳体和部分弹体蒙皮开始使用复合材料,例如,美国新一代空面巡航导弹ACMI58- JASSM,在“战斧”巡航导弹的基础上为了大幅度地降低成本减轻弹体重量,不仅弹翼、尾翼、进气道采用复合材料,整个弹身全部舱段都采用了碳纤维复合材料,全弹减重了30%,成本降低50%。我国在亚音速岸舰、舰舰导弹天线罩上采用了复合材料,以环氧复合材料为蒙皮,聚氨酯泡沫为芯层。

2.8运载火箭

运载火箭应用先进复合材料的主要部件是固体发动机(固体助推器和上面级发动机)壳体、箭体级间段、箭上卫星支架、有效载荷支架上以及可重复使用天地往返飞行器蒙皮等。近年我国已经在多种型号的运载火箭,特别是上面级结构中广泛采用复材,有效地减轻了上面级结构质量,对提高运载火箭发射有效载荷的能力具有十分明显的效果。例如,在“开拓者-1”小型运载火箭的第四级发动机采用了高性能碳纤维壳体;长征火箭(CZ-2C、CZ-2E、CZ-3A)的卫星接口支架和有效载荷支架(前后端框、环框、壳段、弹簧支架、井字形梁) 采用了碳纤维增强环氧树脂基复材。

2.9卫星

目前卫星的主要结构部件(太阳能电池阵、有效载荷、本体结构、桁架)都普遍采用了高性能复合材料。卫星使用复合材料对减轻质量的作用非常明显,一般说来,每减轻1kg 卫星质量,就可使发射质量减轻100kg,因此卫星上应用复材较为广泛,尤其是高模碳纤维的应用较多。1993 年发射的9 颗Intelsat-7 卫星中,先进复合材料已占其结构质量的50%。我国卫星从20 世纪80 年代中后期起,复合材料结构件用量迅速增加,使得卫星结构质量不断减轻。

2.10复材在舰船领域的应用

复合材料质量轻、可设计性高、抗腐蚀性强,是未来追求更大有效负载、更强综合隐身能力、更低全寿期费用舰船装备的最佳材料选择之一。复合材料普遍质量轻、强度高,比强度高于船体钢和铝合金等传统造船结构材料,可有效提高舰船的稳定性、航速及运载能力; 易于制成流线型及其它复杂形状;耐腐蚀性能优于传统金属材料;能通过增强内部构件在阻尼振动下的稳定性而减少噪音的产生;可减少雷达反射截面达到隐身效果;非磁性,不容易被鱼雷和水雷探测到;能很大程度上降低舰艇的热学特征;能根据需要改变基体和增强体来达到特定的目标。由于复合材料具有的这些特性,使复合材料成为理想的船用材料。

复合材料在舰艇中的应用起步较晚,但用复合材料替代部分金属材料已经成为未来舰艇发展趋势,复材在舰艇上的应用也从非承力结构件向次承力结构件和主承力结构件演变。

复合材料在国内外民用船舶领域也有较为广泛的应用。复合材料是中小型船艇,特别是高速艇、高性能艇最合适的结构材料,在国内外民船领域,诸如游艇、渔船、救生艇、交通艇和高性能船艇等中获得了广泛的应用。

2.11复材在陆军装备中的应用

复材在坦克与装甲车辆上的应用主要包括装甲及行动系统,目的是降低重量和提高抗打击性能。复材在坦克装甲车辆上的应用始于20 世纪70 年代,苏联T-64A 是最早使用复材装甲的主战坦克,现今由玻纤、凯芙拉、碳纤维等作为增强材料研制出的复材装甲与同等防护级别的金属材料装甲相比,复材的使用可以使车体和炮塔结构的综合性能提高30%~50%,重量减轻40%~45%。在行动系统,如坦克履带、负重轮、托带轮、扭力轴等方面,复材充分发挥了减重效果。如美军25t 轻型坦克装甲战车采用的陶瓷增强铝基复材履带使坦克总重量减轻1 吨;M113 型坦克战车中使用的玻纤/环氧基复材的负重轮,不仅比传统材料减重30%,还能极大程度地减少地雷爆炸带来的损害。M60 坦克中采用碳纤维/环氧树脂复材替代钢制扭力轴减重达65%以上。坦克发动机用活塞头、活塞连杆、调速齿轮、推进杆体等金属部件,采用树脂基复材制造将比传统的金属构件减重30%以上。

复材在火炮上主要应用于炮管,目的是减重以提高机动性。

复材在轻武器上的应用较为广泛,主要目的也是为了减重。20 世纪七八十年代,树脂基复合材料逐步取代了传统金属材料,用于制备枪械的弹匣、套筒、发射机座、瞄准器、刺刀座、扳机、连发阻铁等部件口。如20 世纪70 年代苏联的AR-24 突击步枪,就采用了玻纤增强酚醛复合材料制造弹匣,比金属弹匣轻28.5%;美国M60 型7.62mm 通用机枪采用树脂基复合材料弹链,质量比金属弹链轻30%。此后,为了进一步减轻重量,提高精度和耐久性,碳纤维/环氧基复合材料制造的复材枪管问世,如德国采用缠绕成型方法在陶瓷内管上缠绕金属丝增强环氧树脂成型机枪枪管。

三、碳纤维:军用需求旺盛,未来增长潜力较大

3.1按原材料不同分为三种,其中PAN 基碳纤维占据主流

碳纤维性能优良,广泛应用于航空航天等国防领域。碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维材料,是由片状石墨微晶沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维复合材料以其轻质、高比强度、高比刚度、抗疲劳、耐腐蚀、便于大面积整体成形等优点,以及独特的可设计性,广泛应用于国防领域,为武器装备的轻量化、高性能化、长寿命等发挥了关键作用,其用量也已成为武器装备先进性的标志之一。

碳纤维按原材料的不同主要分为粘胶基、沥青基和聚丙烯腈基(PAN)碳纤维三类,其中PAN基碳纤维占据主流。

3.2 PAN 基碳纤维

PAN基碳纤维的制备过程主要包括PAN 原丝制备、预氧化、碳化、后处理四个阶段。

3.3沥青基碳纤维

沥青基碳纤维是航空航天工业不可缺少的工程材料。沥青基碳纤维的研究开发始于20 世纪50 年代末期,60 年代初由日本群马大学研制成功,60 年代末在日本吴羽化工工业公司实现工业化生产。沥青基碳纤维虽然抗压强度及加工性能逊于PAN 基碳纤维,但具有优良的传热性能、导电性能、高模量和极低的热膨胀系数,使其在军工及航天领域发挥着独特作用。沥青基碳纤维的制备一般包括原料调制、缩聚反应、纺丝和碳化等流程,合成碳纤维的关键步骤是前驱体的缩聚反应和碳纤维的高温碳化反应。

3.4粘胶基碳纤维

粘胶基碳纤维生产成本高,且整体性能指标比PAN基碳纤维差,因此应用有限。粘胶基碳纤维是以粘胶纤维为原料,在低温热处理后,于非氧化气氛中进行800°C以上的高温热处理,最终制得以碳为主要成分的纤维材料。生产粘胶基碳纤维的工艺流程较长、工艺条件苛刻、炭化收率较低、不适合大批量生产、成本高,同时粘胶基碳纤维的整体性能指标比PAN 基碳纤维要差,因此其应用受到了限制。

3.5 PAN基碳纤维按力学性能不同分为三类,在国防领域应用各有侧重

按力学性能不同,可将碳纤维分为高强型碳纤维、高模型碳纤维以及高强高模型碳纤维。

以东丽公司的产品为例,其主要生产三大系列碳纤维,即高强T 系列、高模M 系列、以及兼备高强高模的MJ 系列,其中高强型包括T300、T600、T700、T800 和T1000;高模型炭纤维主要有M30、M40 和M46,市场流通的高模炭纤维主要是M40;高强高模型的炭纤维主要有M46J、M50J、M55J、M60J 和M65J 等。

不同类型碳纤维在国防领域均有应用,但应用重点不同,高强型主要用于航空领域,高模型主要用于航天领域。

日美PAN 基碳纤维技术及产业化处于领先地位

日本东丽公司是全球碳纤维产业执牛耳者。美国PAN基碳纤维产业化落后于日本,但仍具有较强实力。

碳纤维市场行业集中度高,日本三家企业产能占全球总产能近一半。据《2017 全球碳纤维复合材料市场报告》统计,2017 年,全球碳纤维理论产能为14.71 万吨,其中日本三家企业产能合计7.02 万吨,占比47.72%,具备绝对的领先优势。中国大陆2017 年理论产能为2.6 万吨。

我国PAN 基碳纤维研发起步不晚,但目前与国外存在较大差距

我国碳纤维研发起步不晚,但徘徊较久。在“一条龙”项目牵引下,国产碳纤维技术发展迅速,威海拓展率先实现高强型碳纤维产业化,高强中模、高强高模碳纤维也先后研发成功。目前国内已经能够规模化生产T300级、T700级、T800级碳纤维,具备国产替代能力,并已经研制成功T1000、T1100级高强中模碳纤维和M55J、M60J高强高模碳纤维。

2017年国内碳纤维理论总产能达2.6万吨/年,但销量/产能较低,高端应用较少。中国现有20 余家PAN 基碳纤维生产企业和6 家碳纤维研究单位,已建成的碳纤维产能达2.6 万吨/年,在建的生产线建成后将达到10 万吨/年以上。据赛奥碳纤维统计,2017 年国内碳纤维企业销量大约7400 吨,销量/产能仅28%,显著低于全球平均的57.2%,且产品在高端领域应用偏少,导致国内碳纤维企业盈利能力较差。

3.6碳纤维增强复合材料在国防领域应用广泛

碳纤维增强树脂基复合材料应用较广,已用于承力结构件

碳纤维增强树脂基复合材料是指以有机合成树脂为基体,高性能碳纤维为填充物复合而成的复合材料,具备轻质高强、耐高温、耐腐蚀、热力学性能优良等特点,能够满足航空航天结构件的使用要求,在卫星、火箭、军用飞机、民用飞机上均获得了较为广泛的应用。


四、碳化硅纤维:打破封锁实现量产,有望开启下游广阔空间

4.1碳化硅纤维按耐温性能可分为三代

航空航天和尖端武器的发展对高温结构材料提出了新的要求。新型航空航天器与尖端武器热端部件,要求材料具有优异的比强度、比模量、抗冲击性以及极端环境下的耐高温能力。金属及合金材料已难以满足新的要求,先进陶瓷基复合材料(CMC)具有高强轻质、抗冲刷、抗腐蚀、耐高温等优异性能,能够满足新装备的使用要求。CMC 要求增强纤维具有耐高温、抗氧化、抗蠕变和耐腐蚀等特点。

碳化硅纤维是高性能复材理想的增强纤维材料。常见的复合材料增强纤维包括有机纤维、玻璃纤维、碳纤维、氧化物陶瓷纤维及以碳化硅为代表的非氧化物陶瓷纤维。有机纤维因耐热温度不超过500°C而不能用于高性能CMC,普通玻璃纤维因熔点或软化点低于700°C 而同样无法在高性能CMC 中应用;碳纤维虽然在情性气氛下耐温性能可高达2800°C,但在氧化气氛下高于450°C时会发生严重降级,抗氧化性能差极大地限制了其在氧化环境中的应用;氧化铝、氧化锆以及玄武岩等氧化物陶瓷纤维的耐热温度均不超过1200°C,同时其密度大、热膨胀系数高等不足均限制了其应用;SiC 纤维作为目前发展最成熟且己实现商品化的非氧化物陶瓷纤维,具有耐高温、抗氧化、较高的抗拉强度、良好的抗蠕变等优异性能,并且与陶瓷基体相容性良好,同时SiC 纤维集结构、防热、吸波等功能于一身,是一种理想的高性能复合材料增强纤维。

SiC纤维及其制品性能优异,属于关键战略材料,国外长期对国内实行严密的技术封锁。

SiC纤维发展至今已有三代,其中第三代碳化硅纤维耐温性能最好。

4.2先驱体转化法是目前工业化制备SiC 纤维的主要方法

先驱体转化法是目前比较成熟且已实现工业化生产的方法,是国内外工业化制备SiC纤维的主要方法。

4.3日本率先开展研究,我国与美德同期起步,但进展同比落后

日本最先开展SiC纤维的科研及生产。美德等国在日本的工艺基础上进行了改进和创新,也实现了产业化。国防科大是国内最早开展先驱体转化法制备SiC纤维、含钛SiC纤维的单位,技术实力较强。中科院宁波材料所及中南大学目前也突破了第三代SiC纤维制备技术。

日本企业是全球SiC 纤维主要生产厂家,国内工业化生产处于起步阶段

国外三代SiC纤维均已实现产业化,日本NipponCarbon公司和UbeIndustries公司是国际市场最主要的SiC纤维生产厂家,总产量占到全球的80%左右。

SiC纤维增强复合材料制备技术逐渐成熟,促进产品应用

SiC纤维能够编织成织物,也可以与金属、树脂、陶瓷等进行复合制备成复材,在航空航天等多个领域应用潜力大。连续SiC纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiCf/SiC)制备技术已经趋于成熟,部分技术成果已经成功应用到航空发动机热端部件上。

目前主要用于制备高温结构复材、高温隐身材料和先进核能材料

美日等国已在高端装备中开始使用SiC纤维及SiC纤维增强复合材料,主要应用于制备高温结构复材、高温隐身材料和先进核能材料。SiC纤维制备的高温结构材料主要用于航空航天领域,包括发动机的热端部件(主要用于燃烧室和涡轮)及飞行器的热防护系统等。

4.4国产纤维量产及复材制备技术逐渐成熟,有望开启下游广阔市场空间

我国已开展发动机用SiC纤维复材研究,实现了发动机的减重。据2017 年7 月1 号《解放军报》报道,某民企采用连续碳化硅纤维材料制作某型号发动机喷口调节片,将耐高温性能提高了150 度,重量减轻了8 公斤。金准商业认为,未来伴随着国产发动机的批产上量,以及新一代战斗机的研制推进,对SiC纤维及其复材的需求将会逐步提升。

五、石英纤维:航空航天产业发展,带动需求快速上升

石英纤维是指二氧化硅含量达99.95%以上,丝径在1~15 微米的特种玻璃纤维,具有较高的耐热性,能长期在1050°C以下使用,短期最高使用温度达1200°C,软化温度为1700°C,耐温性仅次于碳纤维。石英纤维有着卓越的电绝缘性,并且介电性能随着温度变化较小。石英纤维在高频和700°C以下工作区域内,能保持最低而稳定的介电常数和介电损耗。这些优异的性能使之成为多种航空、航天飞行器关键部位的结构增强、透波、隔热材料。

生产连续石英纤维的方法主要有三种:棒拉丝法、熔融拉丝法和溶胶凝胶法,其中工业生产主要以棒拉丝法为主。棒拉丝法一般是由纯的天然水晶提炼加工成熔融石英玻璃棒拉制而成。拉制完成后制备成不同的石英产品,如无捻粗纱、有捻纱(包括单股和合股纱)、纤维布、纤维套管、短切纤维、纤维棉、纤维毡和纤维砖等。

石英纤维是高性能机载雷达罩常用的增强纤维之一

机载雷达的发展使其天线罩对力学性能和透波性能要求越来越高,而决定此两种性能的主要因素是制备天线罩用的复合材料。石英纤维透波性能较好,适用于高性能机载雷达罩,在美国F-15、F-22等战斗机中获得了应用。

石英纤维在导弹天线罩中应用广泛,国内外仍在不断改进提升

石英纤维是国外高马赫数导弹天线罩最常用的耐高温透波陶瓷纤维,但仍有性能限制,国内外均在不断改进。石英纤维是目前国内最主要的用于中高马赫导弹天线罩的透波增强纤维。

石英纤维可应用于航天器作为热防护材料

陶瓷纤维刚性隔热瓦是美国航天飞机最主要的热防护材料,在X-37、X-51等新型高超声速飞行器中也有应用。

刚性隔热瓦发展至今已有4 代,石英纤维均是重要的增强纤维。

结语

中国从20世纪60年代开始进行复合材料在飞机结构上应用的研究,70年代中期研制成功了复合材料战斗机进气道壁板,1985年带有复合材料垂尾的战斗机成功首飞,1995年成功研制带有整体油箱的复合材料机翼。

目前,国内几乎所有在役军机均在不同部件上采用了复合材料。目前国内形成了以环氧、双马和聚酰亚胺为主要集体的复合材料体系,以热熔预浸制造技术和热压罐成形技术为主的复合材料成型技术体系。我国航空树脂基复合材料的力学性能已经初步满足主承力结构的要求,结构——功能一体化工作尚在预研,低成本技术仍然比较薄弱。航空树脂基复合材料在现役飞机上的应用包括前机身、垂尾、平尾、副翼、方向舵、鸭翼、腹鳍、机翼隔板、各种口盖等。在直升机上的应用主要包括旋翼、垂尾、机身和尾桨等。

在新一代军机上,复合材料主要应用在机翼、鸭翼、尾翼、垂尾、中机身壁板、腹鳍、武器舱门等,用量达到结构重量的19%。 大型运输机运20的复合材料用量在10%左右,主要用在垂尾、平尾、方向舵、升降舵、襟翼、副翼、蒸馏张等。 新一代直升机的复合材料用量在34%左右,主要有斜梁、平尾、整流罩、蒙皮、尾梁、中机身侧壁板等,部分承力结构对复合材料的使用使得复合材料的应用规模有了本质改变。

金准商业预计随着相关复合材料和结构材料技术的突破,未来国产军机中复合材料用量将提高到25%左右,减重效率由20%提高到30%,在机翼、机身等主承力结构上更多的采用复合材料,减重的同时将充分发挥复合材料耐腐蚀、隐身、保形天线等优势。



金准人工智能 人工智能数据挖掘报告

前言    

数据挖掘(Data Mining)是一门跨学科的计算机科学分支,它用人工智能、机器学习、统计学和数据库的交叉方法,在大规模数据中发现隐含模式,在零售、物流、旅游等行业有着广泛应用场景。

在数据爆炸的时代里,如何利用手中数据资源提高行业效率、提高行业质量,成为了众多企业决策者所关注的问题,数据挖掘也逐渐成为当下的热门研究领域之一,受到了谷歌、亚马逊、阿里、百度等科技巨头的追捧。

一、数据挖掘与KDD

数据挖掘(Data Mining),是指从大量的数据中自动搜索隐藏于其中的有着特殊关系性的数据和信息,并将其转化为计算机可处理的结构化表示。

金准人工智能专家了解到,目前数据挖掘的主要功能包括概念描述、关联分析、分类、聚类和偏差检测等,用于描述对象内涵、概括对象特征、发现数据规律、检测异常数据等。

一般来说,数据挖掘过程有五个步骤:确定挖掘目的、数据准备、进行数据挖掘、结果分析、知识的同化

 

数据挖掘过程基本步骤

1、确定挖掘目的

认清数据挖掘的目的是数据挖掘的重要一步。挖掘的最后结果是不可预测的,但要探索的问题应是有预见的。

2、数据准备

数据准备又分为三个阶段:

1)数据的选择:搜索所有与目标对象有关的内部和外部数据信息,并从中选择出适用于数据挖掘应用的数据;

2)数据的预处理:研究数据的质量,为进一步的分析做准备,并确定将要进行的挖掘操作的类型;

3)数据的转换:将数据转换成一个分析模型。这个分析模型是针对挖掘算法建立的。建立一个真正适合挖掘算法的分析模型是数据挖掘成功的关键。

3、进行数据挖掘

对得到的经过转换的数据进行挖掘。

4、结果分析

解释并评估结果,其使用的分析方法一般应视数据挖掘操作而定,通常会用到可视化技术。

5、知识的同化

将分析所得到的知识集成到所要应用的地方去。

 

数据挖掘的分类表

如上图所示,数据挖掘有多种分类方式,可以按照挖掘的数据库类型、挖掘的知识类型、挖掘所用的技术类型进行分类。

同时,数据挖掘也可以按照行业应用来进行分类,比如生物医学、交通、金融等行业都有其独特的数据挖掘方法,不能做到用同一个数据挖掘技术应用到各个行业领域

数据挖掘是知识发现(KDD)的一个关键步骤。1989年8月,Gregory I. Piatetsky- Shapiro等人在美国底特律的国际人工智能联合会议(IJCAI)上召开了一个专题讨论会(workshop),首次提出了知识发现(Knowledge Discovery in Database,KDD)这一概念。

 

数据挖掘是知识发现的过程之一

KDD涉及数据库、机器学习、统计学、模式识别、数据可视化、高性能计算、知识获取、神经网络、信息检索等众多学科和技术的集成,再后来的30年间KDD逐渐形成了一个独立、蓬勃发展的交叉研究领域。

早期比较有影响力的发现算法有:IBM的Rakesh Agrawal的关联算法、UIUC大学韩家炜(Jiawei Han)教授等人的FP Tree算法、澳大利亚的John Ross Quinlan教授的分类算法、密西根州立大学Erick Goodman的遗传算法等等。

目前,数据挖掘已经引起国际、国内工业界的广泛关注,IBM、谷歌、亚马逊、微软、Facebook、阿里巴巴、腾讯、百度等都在数据挖掘研究方面进行了应用与理论研究。

 

2.13-2018KDD研究性论文投稿与接收情况

 

国际知识发现与数据挖掘大会(ACM SIGKDD Conference on Knowledge Discovery and Data Mining,简称SIGKDD)是数据挖掘领域的顶级国际会议,由ACM的数据挖掘及知识发现专委会负责协调筹办,会议内容涵盖数据挖掘的基础理论、算法和实际应用。

二、数据挖掘源于商业的直接需求

数据挖掘技术从一开始就是面向应用的,源于商业的直接需求。金准人工智能专家了解到,目前数据挖掘在零售、旅游、物流、医学等领域都有所应用,可以大大提高行业效率和行业质量。

举个例子,零售是数据挖掘的主要应用领域之一。这是因为由于条形码技术的发展使得前端收款机系统可以收集大量售货、顾客购买历史记录、货物进出状况、消费与服务记录等数据。

数据挖掘技术有助于识别顾客购买行为,发现顾客购买模式和趋势,改进服务质量,取得更高的顾客保持力和满意程度,减少零售业成本。

同时,同一顾客在不同时期购买的商品数据可以分组为序列,序列模式挖掘可用于分析顾客的消费或忠诚度的变化,据此对价格和商品的花样加以调整和更新,以便留住老客户,吸引新客户。

与此同时,社交网络也是数据挖掘研究中的热门领域,比如新浪微博就是拥有海量数据的资讯平台。

截止到2017年12月,新郎微博已拥有接近4亿活跃用户,内容存量超千亿,“大V”的一举一动和社会热点话题都会引起大量的评论与转发,掀起一股“数据风暴”。

 

柯洁乌镇大战AlphaGo撼负后的微博热议

微博上每个用户的言论、转发内容等都蕴藏着用户个人的兴趣、话题等信息,文字内容本身的智能分析理解也是数据分析领域长久以来孜孜不倦追求的目标。

社会网络中的聚类被称为社区发现,许多精心设计的高效算法可以很好地处理上亿用户的大规模网络。

针对微博用户的海量数据,对其进行数据描述性可以分析群体的年龄、性别比例、职业等;对于平均数、中位数、分位数、方差等统计指标可以帮助我们粗略了解数据分布;回归分析、方差分析等方法则可以解释年龄、职业等因素是否会影响用户对某热门话题的关注程度。

此外,数据挖掘在旅游、物流、医学等领域都有着广泛的应用场景。比如数据挖掘可以对旅游客流的趋向有着准确的预知性,同时对于游客的喜好也有着直接性的掌握;从医学数据中寻找潜在的关系或规律,可以获得对病人进行诊断、治疗的有效知识,增加对疾病预测的准确性等。

三、人工智能与数据挖掘

数据挖掘从一个新的视角将数据库技术、统计学、机器学习、信息检索技术、数据可视化和模式识别与人工智能等领域有机结合起来,它组合了各个领域的优点,因而能从数据中挖掘到运用其他传统方法不能发现的有用知识。

一般来说,统计特征只能反映数据的极少量信息。简单的统计分析可以帮助我们了解数据,如果希望对大数据进行逐个地、更深层次地探索,总结出规律和模型,则需要更加智能的基于机器学习的数据分析方法。

所谓“机器学习”,是基于数据本身的,自动构建解决问题的规则与方法。数据挖掘中既可以用到非监督学习方法,也可以用到监督学习方法。

3.1非监督学习

非监督学习是建立在所有数据的标签,即所属的类别都是未知的情况下使用的分类方法。对于特定的一组数据,不知道这些数据应该分为哪几类,也不知道这些类别本来应该有怎样的特征,只知道每个数据的特征向量。若按它们的相关程度分成很多类,最先想到的想法就是认为特征空间中距离较近的向量之间也较为相关,倘若一个元素只和其中某些元素比较接近,和另一些元素则相距较远。

这时候,我们就希望每一个类有一个“中心”,“中心”也是特征向量空间中的向量,是所有那一类的元素在向量空间上的重心,即他的每一维为所有包含在这一类中的元素的那一维的平均值。如果每一类都有这么一个“中心”,那么我们在分类数据时,只需要看他离哪个“中心”的距离最近,就将他分到该类即可,这也就是K-means算法的思路。

K-means算法,在1957年由Stuart Lloyd在贝尔实验室提出,最初用于解决连续的图区域划分问题,1982年正式发表。1965年,E.W.Forgy发明了Lloyd-Forgy or。James MacQueen在1967年将其命名为K-means算法。

 

 

上图是以随机生成的数据点为例,k=3的K-means算法的迭代过程,其中五角星为聚类中心,点的颜色是其类别。在实际应用中,为了获得一个比较好的特征空间,使得“数据之间的相似性与他们在特征空间上的距离有关,距离越近越相似”这句话尽可能成立,我们往往会构建模型来把原数据变换到这么一个特征空间,然后使用K-means算法来进行分类。

3.2监督学习

不同于非监督学习,若已知一些数据上的真实分类情况,现在要对新的未知的数据进行分类。这时候利用已知的分类信息,可以得到一些更精确的分类方法,这些就是监督学习方法。

1)决策树模型

所谓决策树,即是一种根据条件来进行判断的逻辑框架。其中,判断的条件,即提出有区分性的问题,以及对于不同的回答下一步的反映,以及最终的决策给出标签。

决策树算法:

1.选取包含所有数据的全集为算法的初始集合A0:

2.对于当前的集合A,计算所有可能的“问题”在训练集上的F(A,D):

3.选择F(A,D)最大的“问题”,对数据进行提问,将当前的集合由“问题”的不同回答,划分为数个子集;

4.对每个子集,重复b、c,直到所有子集内所有元素的类别相同;

5.在实际应用中,数据往往有很多特征,因此,“问题”往往是选取数据的某一特征,而“回答”则是此特征对应的值。

在决策树中,效度函数F(A,D)的选择非常重要。决策树的发展历史,也基本是围绕着F(A,D)的优化而展开。

2)kNN算法

只知道每个数据在特征空间下的特征向量情况下,可以对数据采用无监督分类方法K-means。如果我们拥有了其中一部分数据的标签,我们就可以利用这些标签进行kNN分类。

数据之间的相似性与他们在特征空间上的距离有关。距离越近越相似,越可能拥有相同的标签。

假设我们已经有了很多既知道特征向量也知道具体标签的数据对于新的只知道特征向量却不知道具体标签的数据,我们可以选取离这个特征向量最近的k个已经知道标签的数据,然后选取他们中间最多的元素所属于的那个标签,作为新数据的预测标签。也可以根据他们与新数据的特征向量之间的距离加权(如最近得5分,第二近得4分等),取权重总和最大的标签作为预测标签。

kNN算法不需要构建模型或者训练,和K-means算法一样,往往是和某个构建特征空间的模型一起使用。

此外,还有回归分类、神经网络、朴素贝叶斯分类等等。

四、巨头们的数据挖掘之路

在当下,数据挖掘也逐渐成为当下的热门研究领域之一,受到了谷歌、亚马逊、微软、百度、阿里、腾讯等科技巨头的追捧。

1、谷歌

谷歌几乎每年都会发表一些让人惊艳的研究工作,包括之前的MapReduce、Word2Vec、BigTable,近期的BERT。数据挖掘是谷歌研究的一个重点领域。

2018年谷歌全球不同研究中心在数据挖掘顶级国际会议KDD上一共发表了7篇文章。

2、亚马逊

亚马逊公司近几年发展势头超级猛,前几年华丽的转身:从一个网上商店公司变为云平台公司再转变到目前的人工智能公司,亚马逊也在数据挖掘领域开始占有一席,尤其是在人才网罗、开源、核心技术研发。

2018年亚马逊在数据挖掘顶级国际会议KDD的Applied Data Science Track(应用数据科学Track)上一共发表了2篇文章,另外还有两个应用科学的邀请报告。

3、微软

微软是老牌论文王国,一直以来都在学术界特别活跃,因此在KDD上每年和微软有关的论文非常多,因此这里只统计了微软作为第一作者的文章。

金准人工智能专家了解到,2018年在数据挖掘顶级国际会议KDD上一共发表了6篇文章,另外还有一个应用科学的邀请报告,这些文章和报告都更多的从大数据的角度在思考如何更有效,更快速的分析。

4、阿里巴巴

阿里巴巴在电子商务方面做了大量的数据挖掘研究。尤其是在表示学习和增强学习做了几个很有意思的工作。

2018年阿里巴巴在数据挖掘顶级国际会议KDD上作为第一作者单位一共发表了8篇文章。

5、腾讯

2018年腾讯在数据挖掘顶级国际会议KDD上作为第一作者单位一共发表了2篇文章。

6、百度

2018年百度在数据挖掘顶级国际会议KDD上作为第一作者单位一共发表了2篇文章。

五、大数据与数据挖掘

大数据是近年随着互联网、物联网、通信网络以及人类社交网络快速发展的结果,成为一个交叉研究学科,和数据挖掘紧密相连。

大数据的迅速发展也使得数据挖掘对象变得更为复杂,不仅包括人类社会与物理世界的复杂联系,还包括呈现出的高度动态化。这使得很多传统数据挖掘算法不再适用,传统数据挖掘算法必须满足对真实数据和实时数据的处理能力,才能从大量无序数据中获取真正价值。

一方面大数据包含数据挖掘的各个阶段,即数据收集、预处理、特征选择、模式挖掘、表示等;另一方面大数据的基础架构又为数据挖掘提供上层数据处理的硬件设施。

 

大数据处理平台技术架构图

从技术架构角度,大数据处理平台可划分为4个层次:数据采集层、数据存储层、数据处理层和服务封装层。

除此之外,大数据处理平台一般还包括数据安全和隐式保护模块,这一模块贯穿大数据处理平台的各个层次。

结语

金准人工智能专家认为,随着大数据时代的来临,各行各业所积累的数据呈爆炸式增长,数据挖掘在各个领域的需求将会越来越强烈,与各个专业领域的结合也将会越来越广泛。无论是在科学领域还是工程领域、理论研究还是现实生活中,数据挖掘都将有着极为广阔的发展前景。