AIoT系列：AI赋能物联网，探索AIoT发展新趋势
AIoT，即人工智能技术驱动下的物联网行业（AI+IoT）。作为各大传统行业智能化升级的通道，在To B/To G端，我们看到AIoT 已经在工业、智慧安防等场景中实现规模落地 ；而在To C侧，智能家居也在不断获得消费者认可。我们认为，未来五到十年间，AIoT将成为物联网行业发展的重要趋势，在感知、传输、应用及服务层有望驱动万亿元市场。
摘要
解决碎片化是AIoT行业的核心痛点。我们认为，AIoT的核心价值在于万物互联带来的降本增效，市场前景广阔，但目前落地的痛点是下游应用场景与需求的高度碎片化，进而导致物联网终端异构、网络通信方式与平台多样化，对互联互通的实现造成较大挑战。我们认为，未来AIoT行业大发展第一需要平台型企业支撑，向更底层来看，新的操作系统软件有望打破碎片化的信息孤岛。
分布式+微内核操作系统是AIoT行业发展的重要支撑。我们认为，未来AIoT的应用场景不会是泛性化的，而必然是场景化的（如：人脸识别、语音识别等），其硬件特点是包含大量不同规格、品牌的电子设备的互联互通。因此，当前操作系统与硬件绑定、生态无法共享的特征无法满足AIoT时代的需求，造成了用户体验差、开发效率低下、成本高启等诸多问题。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。“微内核”即对应极简的操作系统的核心代码库，使得操作系统可以高效适配不同终端；而“分布式”即通过分布式软总线、分布式数据管理技术赋能无感互联，使应用无缝在不同设备中运行。目前华为鸿蒙、谷歌Fuchsia都是最典型的微内核分布式操作系统，致力于建立AIoT行业统一生态，打造超级终端。
平台层发展终局如何？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，虽然当前实力较强、市场占有率较高的终端品牌商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，平台层市场的竞争也更为多样化，但行业发展的瓶颈将助力各企业打破封闭，推动生态的互联互通，最终实现“统一大平台”的建立目标。
风险
AIoT芯片、模组等技术迭代不及预期；5G网络发展不及预期；AIoT设备智能化渗透率提升不及预期；AIoT生态系统建立不及预期。
正文
AIoT核心价值在于提升效率及便利性，已在部分领域铺开
近年来，物联网（Internet of Things，以下简称IoT）加快与产业融合并逐步落地，其中不乏大量人工智能技术的参与和支持， “AI+IoT”（AIoT）这一名词应运而生。当前，随着AI与IoT同时出现的频次与场景越来越多，我们认为，AIoT作为各大传统行业智能化升级的通道，已经成为物联网发展的必然趋势。
我们认为，IoT在中国新型工业化、城镇化、信息化、农业现代化建设，传统产业的转型与升级、智慧城市的建设等方面取得了明显的成果。根据IDC数据，中国IoT支出规模在从2020年已经超过1,500亿美元，并预计在2025年达到3,069.8亿美元。另外，IDC预计在2024年，制造业在物联网行业支出占比规模最大，达到29％，政府支出与消费者支出次之，分别为约13％/13％。随着人工智能技术的成熟，在AI的加持下，IoT有望进入更广阔的市场应用。
图表：中国物联网支出规模预测（2020-2025）
资料来源：IDC，中金公司研究部
图表：中国物联网支出占比预测（2024）
资料来源：IDC，中金公司研究部
AIoT在工业场景的应用
在大规模工业生产过程中，我们认为工业物联网作为工业领域推动自动化与信息化建设的重要突破口，可以通过物联网感知终端实时采集大量、复杂的机器数据，并基于数据提升对设备的监控管理、以及后续服务，提高设备的自适应和主动智能能力。目前AIoT在工业场景中多以单点式应用的形式出现，从而实现某几项与机器预测、数据处理相关的功能，另外还有智能工业机器人、工业视觉检测、感知识别与定位等应用。
具体来看，AIoT在工业场景的落地遍布与以下几个方面，1）数字化排产（在数字工厂中，AIoT系统可以监测、收集工厂生产中的物料数据、生产时间数据等，借助数字孪生技术可以对工厂的生产流程进行建模、仿真与分析，然后生成最优的排产计划）；2）供应链优化（AIoT可以使原材料采购、销售更加具有可预测性，能够优化供应链选品、库存管理、调拨、补货的决策）；3）设备管理（AIoT可以提供强大的高效、可视化的批量管理设备管理功能，管理的设备范围涉及传感器、微控制器以及功能强大的路由设备组通信的网关等）；4）预测性维护（AIoT可以通过安装在实体工业设备上的传感器采集数据，然后通过仿真手段预测设备未来运行情况，从而采取预防性维护，降低宕机风险、缩短停机时间）；以及更重要的5）工业视觉功能（AIoT可以基于机器视觉和AI技术，对关键的设备运行参数进行建模，从而实现工业视觉的检测、识别、定位功能）。我们认为，AIoT在工业领域的应用明显提升了生产效率、生产质量、产线良率，为定制化、柔性生产、产线数字化转型奠定了基础。
图表：智能化排产：天准电子真空泵组装解决方案
资料来源：天准科技官网，中金公司研究部
图表：工业视觉案例：天准汽车外观检测解决方案
资料来源：天准科技官网，中金公司研究部
AIoT在智慧安防的应用
在智慧安防领域，AIoT被应用于全国各地的各类摄像头终端设备，通过AI、大数据、云计算等技术对海量数据结构化处理并实时分析，优化了各类安防系统，取得了较好成果。
我们看到，安防的发展经历了由模拟时代到数字时代，再到AIoT时代的过程， 其产生的数据类型也由最初的模拟视频流，到数字化视频流，再到结构化数据。就目前的安防领域来看，视频监控是AIoT应用的主战场，以人脸识别技术为主的AI技术发挥了较大作用，可以大幅提升识别的准确率。在初期，人脸识别技术只有AI却没有互联，被单点用于单一安防产品上实施布控报警、黑名单、白名单报警等基本功能，能力范围非常受限。后来各大厂家开始致力于将AI与IoT技术结合，向场景化应用推动并形成完整的解决方案。人脸识别布控系统可以通过在关键场所布置联网的人脸识别监控前端，采集视频与人脸数据，与不同的人脸信息库实时对比，锁定在逃、涉案、黑名单人员，帮助公安部门布控犯人。此外，多个地区搜集的人脸信息可以经过汇总绘制出嫌疑人的人脸轨迹，从而分析、预测其动向。除了人脸信息以外，该项技术还可被用于人体数据、车辆数据、环境数据收集与分析。
中国在AIoT与安防融合领域走在世界前列。根据Omdia的数据，2018年中国已安装的专业安防摄像头数量达到3.5亿，平均每个摄像头可覆盖4.1人。此外，Omdia统计2019年中国出货的网络摄像头中，部署深度学习算法的AI摄像头的出货量占到10％，而2024年这一比例有望增长至63％。相较之下，海外市场AI摄像头的渗透率在2019年不足2％。
图表：安防行业三大发展阶段
资料来源：CPS中安网，中金公司研究部
图表：中国AI摄像头出货量渗透率预测
资料来源：Omdia，中金公司研究部
图表：AI视频监控体系（即AIoT在安防中的应用）
资料来源：亿欧智库，中金公司研究部
AIoT在智能家居的应用
AIoT助力智能家居实现功能升级。我们认为，智能家居可以通过温度感知、视觉识别等技术进行数据采集，基于大量设备AIoT化，底层与云端实现互联并在用户数据大量沉淀的基础上，开展大数据分析，构建人物画像，最终实现主动智能。根据Statista的相关预测，随着AI与5G的技术加持，以及智能家居产品在消费者终端认知的逐步提升，智能家居产品有望迎来爆发增长，2025年的全球智能家居的市场规模将超过1,900亿美元。其中智能电工（如智能插座、开关等）、家庭安防、智能照明、智能家电与智能音箱是AI在智能家居领域的主要应用场景。
图表：智能家居全景图
资料来源：展合智能科技，中金公司研究部
·智能家电：根据Statista数据， 2019年全球智能家电市场规模约为169.7亿美元，2024年规模有望达到396.3亿美元。在智能大家电产业中，电视品类的智能化渗透率最高，达到95％以上。智能小家电则更加多样化，智能扫地机器人、智能空气净化器、智能风扇等等形态多样的产品不断涌现。此外，AI技术赋能厨电产业与养宠产业，出现了智能烟灶、智能烤箱以及智能宠物喂食器等新产品，让消费者有更多可选择的空间；
· 智能照明：在AIoT赋能的智能照明行业，去模组化、芯片高度集成、立体结构、天线升级、传感器与智能照明相融合、支持多种通信协议互联的超级网关以及智能化场景的自定义预设已经成为主流解决方案。根据2020年Omdia发布的调查报告显示，2023年全球智能照明与物联控制器的全年销售额将达到210亿美元，较2018年的100亿美元翻了一倍；
·智能音箱：智能语音目前是AI较为成熟的落地应用，根据CSHIA数据， 2017-2019年，国内智能音箱实现快速增长，国内出货量已经累计达2亿+，占据全球36％的市场出货份额。AI技术加持下，智能音箱通过语音交互控制智能家居设备，已经成为智能家居的重要入口之一；
·智能摄像头：除了摄像监控、红外夜视等基础功能，人工智能与物联网赋能的智能摄像头增加了移动侦测、异响检测、人脸识别等智能功能，为安全智能生活提供多重保障。举例来看，萤石的C6超感知智能家居摄像机系列搭配有CNN卷积神经网络模块的智能芯片，在实现视频录制功能的同时，可以为录像进行标签分类与智能分析，方便用户检索与筛选关键信息。此外，摄像头用户可以通过萤石的ToC算法商店，为摄像头选购扩展新的功能，比如人形检测、人脸识别、宠物检测、异光感知、烟火感知、挥手识别、异声感知、画面变化检测等；
·智能机器人：家用智能机器人依托物联网、人工智能、大数据、云计算等技术，可以自主工作并替代人类劳动。随着消费升级与“宅经济”崛起，扫地机器人、拖地机器人、擦窗机器人、儿童陪伴机器人等家用机器人逐渐被更多消费者接受。举例来看，美国扫地机器人iRobot公司，利用物联网与人工智能技术，研发出诸如Imprint智能规划、vSLAM视觉导航等功能，使扫地机器人可以自行识别家具位置、学习绘制不同房间地图、自动适应家居环境。此外，iRobot旗下的擦地机器人与扫地机器人可以借助AIoT技术实现先扫后擦、双机联动等智能功能，在自主性、清洁力和易用性三方面实现突破，使用户真正地感受智能生活。
图表：AIoT技术推动智能家居市场规模高速增长
资料来源：Statista，中金公司研究部
在5G+AIoT时代，将推动产品创新速度加快。我们认为，在未来的智能家居行业将会出现以下新的变化：1）产品追求实用性而非营销噱头：随着AIoT在家居领域的逐渐落地成熟，消费者的消费观念不再是单单被营销噱头所吸引而是更加追求产品的实用性，实用性较低并且定价高的智能化产品将最终被消费者所抛弃；2）智能产品种类增多：在未来，智能音箱、智能面板、智能锁等控制载体，可以具备入口、平台、终端属性，随着产品的演进，未来几乎家里的所有产品都可以能听、会说、能懂；3）从单品智能到全场景智能：经过几年的市场落地推广，中国智能家居消费者对于全屋智能的接受度逐步提升，人与社区，社区与政府管理之间的连接需求开始加速，智能家居开始从屋内走向屋外，同时顺延到有关人类行为的全场景互联互通。
明辨AIoT行业中的伪需求
我们认为，AIoT技术不是单纯为了实现互联和物联，增加联网终端的数量或者赋予传统产品联网能力并不等同于提高了智能化水平，应明辨行业中伪需求存在。AIoT行业中的真需求是可以切中用户的痛点，是让足够多用户愿意改变习惯而频繁使用或购买产的强需求；而与之对立的是产品智能化所带来的伪需求。由于To B场景下智能化需求往往是需“验真”后再落地，伪需求常在To C端市场出现，且伪需求的智能化产品往往具备两个特点：1）基本款产品便可满足人们的需求，产品智能化并没有带来更高效便利的使用体验，甚至由于操作复杂、学习成本高而产生负效益；2）智能化产品成本较高，导致其与普通产品相比的溢价远高于智能化产品的边际收益，使用户不愿付费。举例来看，智能家居市场在AIoT的赋能之下迎来了蓬勃发展的黄金时期，我们认为其中家庭安防、智能照明、智能家电与智能影音有望成为智能家居市场价值占比最高的细分领域，然而市场繁荣的背后，不乏打着AIoT标签的伪需求出现：
案例#1：实用性低、操作复杂的伪需求：近年来新式厨电市场需求火热。以电烤箱为例，一些厂商看到物联网概念的兴起，便通过将传统烤箱上的几个烹饪模式按钮迁移到手机App端，就声称烤箱实现了智能化改造。从用户的角度，可能仍需要定时翻面、肉眼观察烤箱内食物的完成度，而操作的器件从一个烤箱增加到了一个烤箱与一部手机。这类伪智能产品的售价往往高出传统产品，不仅不能为用户带来智能物联网的便利，反而增加了使用的学习成本与操作步骤繁琐带来的负担，性价比大幅下降。我们认为，虽然贴有“智能”、“物联网”标签的伪需求产品在宣传时可以刺激小部分冲动购买行为，但这并不是可以持续运营的商业模式，也难以在激烈竞争的市场获得长期竞争力。
案例#2：溢价过高带来的伪需求：根据CSHIA数据，智能晾晒产品略显小众，在整个智能家居市场的价值占比仅为2％，智能晾衣机的日常使用频率也仅为4％，远远低于智能家电、智能锁与智能音箱等典型产品。相比较于普通晾衣机，智能晾衣架无需手摇，可以遥控或语音操纵实现一键升降功能。我们认为晾晒产品智能化的实现给生活带来了方便，然而其1,000-2,000元的高价格仍然让众多消费者望而却步（对比400元均价的普通晾衣架，溢价达到了一倍以上）。从用户的角度分析，我们认为晾衣架智能化所带来的使用体验并没有显著提高，而采购成本数倍的增加，使用户对于智能晾衣机的采购意愿大幅下降，晾晒产品的智能化实现也就成了相应的“伪需求”。
图表：智能家居市场细分领域价值占比（2019）
资料来源：CSHIA Research，中金公司研究部
图表：智能家居产品的使用频率（2019）
资料来源：CSHIA Research，中金公司研究部
但是，我们认为需求的真伪并不是静态的，随着时间点的变化，彼时的伪需求随着技术进步、市场成熟也可能进化成未来的真需求。举例来看，如果未来智能晾衣架为用户带来更流畅的使用体验、与阳台中的其它智能设备协同作用、无缝融入用户的居家生活，并随着技术发展显著降低价格，我们认为市场可能会对该产品做出新的判断。
AIoT行业落地痛点：碎片化亟待解决
我们认为，AIoT市场前景广阔，但目前落地的痛点是下游应用场景与需求的高度碎片化，进而导致物联网终端异构、网络通信方式与平台多样化。我们认为若不解决碎片化的问题，AIoT生态中不同设备厂家与产品的互联互通难以实现，也无法达到降本增效的初衷。
从需求端看，用户希望物联网产品能够带来真正的便利：
·个人用户希望购置产品不再受限于品牌与终端类型，可以通过统一入口对物联网产品全联通调用，终端产品可以稳定、快速、实时的实现互联，解决问题；
·企业用户希望物联网可以切实解决运营问题，提高生产效率、降低成本；
·政府用户希望物联网可以在公共服务中降低行政成本、提升效率、整合资源、优化行政方式。
从供给端看，不同场景推出功能各异的物联网产品以满足差异化需求，但碎片化成为行业亟待解决的难题。虽然物联网在智能工厂、智能安防等领域已经取得切实的进展，在智能家居、智慧城市等领域也进行了一系列探索，但我们认为以下问题限制了物联网行业的发展速度：
第一，在市场相对成熟的智能安防领域，长尾市场存在需求碎片化问题。安防行业呈现长尾式分布，其用户群体主要分为项目体量较大的政府、大企业端以及体量较小、数量较多、散落在各地的中小企业端。我们认为，随着AI技术的成熟以及雪亮工程、平安城市等安防项目接近尾声，安防行业的需求将下沉至更碎片化的中小企业端。在过去，为政府、大企业提供标准化系统性安防解决方案是获得垄断优势的关键，而在碎片化的长尾市场，高度非标准化的需求导致安防项目周期长、产品和服务复用率低、项目成本高，我们认为面对以上碎片化的长尾市场问题，供应商只能通过在做大市场的过程中不断去发现各领域需求的共通性，从而实现产品的模块化，进而通过各种模块的组合，实现能高效率低成本的提供个性化、定制化、高融合的物联网解决方案。
图表：安防市场需求呈现碎片化
资料来源：OFweek，中金公司研究部
第二，智能家居市场，从单品智能迈向全场景智能也需解决终端市场碎片化问题。
在与消费者互动更紧密的智能家居市场，很多AIoT企业以单品智能终端的形式入局，推出种类多、功能差异性大的产品以满足客户多样化的需求，但设备间的兼容性差、品牌生态相互割裂的问题日益增大。根据涂鸦智能和Gartner联合发布的《2021全球AIoT开发者生态白皮书》提供的数据，平均每个家庭用到电的设备超过40个，涉及超过10个品牌。但我们认为，很多设备间都是封闭的系统，实现互联互通存在困难，大多数消费者认为智能家居产品的兼容性差是阻碍其组建智能家居网络的主要原因。如下图所示，我们认为在智能家居这一热门领域，用户需要下载多款App以管理不同AIoT产品，操作复杂程度高，降低了客户的使用体验和使用意愿。面对未来全屋智能的场景，我们认为客户期待更流畅的使用体验。
图表：智能家居领域单体智能阶段，用户需要下载多款App，影响体验效果
资料来源：各公司官网，中金公司研究部
综上所述，我们认为面对碎片化的核心痛点，1）AIoT行业大发展需要平台型企业支撑。平台应具有接入设备数量大、类型全、应用开发简化、应用开源等特点；2）AIoT行业大发展需要新的操作系统软件来打破碎片化的信息孤岛。操作系统的内核应具备实时性、可伸缩可扩展性、易开发性等特点，在下文中我们会详细展开讨论。
AIoT行业发展趋势：平台型企业与全新操作系统是核心
平台型企业率先涌现，助力物联网行业生态发展
我们认为，物联网的典型特点是接入设备碎片化（设备类型碎片化，数据吞吐量差异较大；设备品牌碎片化，统筹控制存在壁垒），因此需要软件平台来承托整个连接网络，从而真正实现便利性及效率的提升。物联网平台为设备提供安全可靠的通信链接环境，向下连接海量设备，并支撑数据采集上云的通道；向上提供API（应用程序接口），应用端通过API将指令下发至设备端，实现对接入设备的远程控制。
AIoT行业发展中平台层先行，我们看到众多业者均陆续推出物联网平台，并借助私有云抑或是公有云服务，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）和应用软件及硬件服务的一体化方案提供商（如涂鸦、小米等）。我们认为其中华为和谷歌是可以直接对标的两家企业，立志于开发适用于全场景的通用操作系统（即Harmony OS/Fuchsia），而其他企业因为缺失在手机端操作系统的壁垒，更多是聚焦物联网解决方案，提供应用程序接口API、云服务来赋能硬件企业实现智能互联互通，部分还销售智能硬件（如涂鸦/小米/阿里等）。
图表：各平台型AIoT企业商业模式一览
资料来源：各公司官网，中金公司研究部
小米：小家电起家，从封闭生态到开放共赢
小米在业务布局上致力于打造“手机×AIoT”的生态圈层，即：1）在手机基础上围绕耳机、小音箱、移动电源等打造手机周边圈层；2）围绕空气净化器、净水器、电饭煲等等传统白色家电以及平衡车、机器人之类的极客智能设备打造智能硬件圈层；3）并打造包括毛巾、牙刷以及背包在内的生活耗材圈层。
在投资模式上，小米采用“投资+孵化”的参与方式，打造物联网封闭式生态圈。小米积极寻找行业内的优质标的，采用参股不控股的方式入局，为其提供资金支持与销售渠道，同时向生态链企业输出小米的理念。通过公司内测的产品可以通过“米家”和“小米”两种品牌进行销售，伴随着公司成长，小米也支持其独立品牌的形成。截至2020年底，小米投资超过310家生态链合作伙伴，遍布智能家居、智能家电、出行车载等领域。其中华米、云米、石头科技、九号平衡车已实现上市。产业链的布局为公司带来了丰厚的回报，2020年小米的IoT与生活消费产品实现营业收入674亿元人民币，占公司总收入的27.4％。
图表：小米智能家居全景图
资料来源：公司官网，中金公司研究部
图表：小米智能家居生态链上企业基本情况一览（截至2021/06/30）
资料来源：各公司官网，万得资讯，企名片，中金公司研究部
长远来看，小米公司认为打造的封闭式生态系统与成熟的终端品牌存在利益冲突，因此公司致力于提供开放式平台，打造物联网平台汇集全行业的力量。我们看到，小米也开始向消费类的智能硬件提供开发平台，开发者以直接接入或云对云接入两种方式接入后，小米IoT 平台提供的开放能力可以在帮助开发者提升产品智能化的同时实现米家APP控制、小爱语音控制、小米IoT平台设备互动以及上架小米有品实现双线渠道销售。此外公司所提供的Xiaomi Vela操作系统在各种物联网硬件平台上提供统一的软件服务，支持丰富的组件和易用的框架，打通碎片化的物联网应用场景。我们认为，在小米生态圈中，上游芯片厂商可以与Vela团队深度合作，实现软硬协同优化，共同繁荣IoT生态；下游设备厂商可以获得高性能、高集成度、高性价比的软硬件方案，厂商可以更多聚焦在自身的业务逻辑上，为用户打造出更好的产品和体验。
开放式平台吸引了大量的开发者与设备商，丰富了小米的开放生态。截至2021年3月31日， 公司的AIoT连接设备数（不含智能手机及笔记本电脑）达到351.1百万，拥有五件及以上连接至小米AIoT平台的设备（不含智能手机及笔记本电脑）的用户数达到6.8百万，同比增长48.9％。在2021年3月，人工智能助理小爱同学月活跃用户数达到93.0百万，米家APP月活跃用户数同比增长22.8％，达到49.2百万。
图表：2017-2020年米家APP、小爱同学月活跃用户数及小米IoT平台设备连接数
资料来源：公司公告，中金公司研究部
注：米家APP月活用户数显示在左轴，小爱同学月活用户数、小米IoT平台设备连接数显示在右轴
图表：小米Vela操作系统架构
资料来源：小米开发者大会，中金公司研究部
涂鸦智能：生而中立，打造第三方物联网平台
涂鸦智能（TUYA.US）是全球领先的、第三方中立的物联网平台服务商，其主要商业化产品是为物联网设备厂商提供安全接入公有云平台的服务（我们认为即应用程序接口API，是一种广义上的类IoT OS产品），并实施批量化管理。物联网设备开发商可以通过涂鸦提供的现成框架，开发智能产品，并与其他品牌产品互通互联。以目前销售模式来看，涂鸦具体产品的交付形态多为软硬件一体化打包交付（即分类为IoT PaaS收入），如直销内嵌了通讯模组及与云平台通讯功能的智能插座、智能照明产品等（如图20/21所示）。涂鸦智能不做消费者端的品牌输出，产品支持各主流如Google语音助手、Amazon Alexa等交互入口，在海外市场已经获得了众多消费者的青睐。尤其是面对产品更为碎片化的、及自身软件能力不足的中小厂商来讲，我们认为涂鸦的中立性，及帮助客户提供快速硬件智能化的能力（如免代码应用开发方案、定制化贴牌APP等）有望使其在AIoT广阔的市场中获得一席之地。
在IoT PaaS平台基础上，涂鸦智能同样专注于地产、工业、农业、教育、医疗与交通等垂直领域为企业客户提供行业SaaS服务。涂鸦基于客户需求提供一站式的智能化解决方案，为客户提供软件开发、维护及其他相关服务，并配套提供已经实现涂鸦平台赋能的硬件设备，打造从连接层到业务层一站式技术服务， 赋能产品研发到项目落地全链路。涂鸦的SaaS服务帮助传统设备厂商解决了软件与硬件开发能力缺乏的问题，帮助众多企业轻松、高效地实现智能化转型。截至目前，涂鸦已为远洋瑞邻、佳兆业、星河控股、宋都物业等公司提供一站式解决方案，随着涂鸦在细分领域的业务积累以及更多传统厂商的智能化转型需要，我们认为行业SaaS业务将成为公司的重要发展方向。
图表：涂鸦IoT云平台
资料来源：公司招股说明书，中金公司研究部
图表：涂鸦智能电工解决方案
资料来源：公司官网，中金公司研究部
图表：涂鸦智能照明解决方案
资料来源：公司官网，中金公司研究部
图表：涂鸦智能各领域主要合作企业（2020）
资料来源：公司官网，中金公司研究部
华为：发布Harmony OS，实现“1+8+N”全场景布局
面对AIoT碎片化生态，华为推出了鸿蒙操作系统（Harmony），以手机为核心入口，实现万物互联。鸿蒙OS整体遵从分层设计，从下向上依次为：内核层、系统服务层、框架层和应用层。其系统功能按照“系统 >； 子系统 >； 功能/模块”逐级展开，支持对全场景设备的兼容，拟实现一个平台、一个操作系统支持托起整个AIoT生态。同时，鸿蒙OS结合 5G技术，尤其适用于工业控制、智能交通等物低时延场景，可以较大程度保证系统的稳定性与安全性，在 5G 超多连接场景下更能满足万物互联的要求。
华为利用自身手机的优势向外围不断延展，自行打造八项核心智能产品（平板、PC、穿戴、智慧屏、AI音箱、耳机、AR/VR、车机）。在Harmony OS的支撑下，为扩大IoT生态圈，华为通过HUAWEI HiLink开放平台赋能更多的泛IoT终端设备，搭载鸿蒙操作系统的设备之间依靠华为家庭路由器实现一键连接。通过HUAWEI HiLink，华为可以打通所有的硬件和应用，实现设备一键操控、语音交互、场景联动等极致体验。华为依靠“1+8+N”的战略布局不断扩大自身的泛IoT生态圈，截至2020年末，华为与全球600多个主流家电品牌实现深化合作，覆盖3,000多款产品，积累了5,000多万用户。
图表：华为鸿蒙（Harmony OS）系统架构图
资料来源：华为官网，中金公司研究部
图表：华为“1+8+N”全场景战略
资料来源：华为开发者大会，中金公司研究部
谷歌：再入IoT战场，Fuchsia OS开启时代新篇章
谷歌作为互联网科技巨头，对物联网市场的布局比较早，但由于技术路径、商业模式都不成熟，一开始公司并未在物联网市场获得先发优势。2011年，谷歌首次提出Android@Home智能家居计划，希望用户通过该平台在手机或平板控制家中电灯、空调等智能家居产品。2012年，谷歌发布了球状流媒体播放器Nexus Q，然而由于定价高昂、仅支持谷歌内置服务而过于封闭等原因，Nexus Q没有得到消费者的青睐。2015年，谷歌推出了针对物联网的操作系统Brillo，后期定名为Android Things，该款OS是以Android为基础打造的轻量级简化版本OS，旨在解决采用宏内核的Android系统因为占用内存资源过大，而不适配物联网应用中低配置终端设备的问题。Android Things做出的改变包括针对嵌入式设备进行了优化，并且从Android中剔除了系统UI、App小部件管理、指纹管理、语音交互服务、短信电话管理、对USB的支持等功能，使其可在最低配备32MB RAM的硬件设备上运行。虽然构想美好，Android Things 在推出后一直不温不火，2019 年 2 月，谷歌为Android Things改变战略，Android Things只用以支持OEM 制造智能扬声器和智能显示器。然而到了2020年底，谷歌宣布将从2021年起逐步关闭Android Things。我们认为，Android Things的失败原因之一便是由于臃肿的宏内核操作系统难以塞入低功耗的小型智能化设备，此外，安卓系统也有升级难、厂商自定义的版本过多而过度碎片化等问题，为此谷歌开发了全新的基于微内核的分布式操作系统Fuchsia OS。
Fuchsia OS是谷歌使用单一的操作系统去统一整个物联网生态圈的一种尝试。Fuchsia OS的独特之处在于其微内核、模块化。Fuchsia OS不再基于宏内核Linux，而是采用了Google 自己研发的全新微内核 Zircon，并使用 Dart 和Flutter 作为界面开发的语言和框架。与安卓相比，Fuchsia OS无论是存储器还是内存等硬件要求都大幅降低此外。Fuchsia OS的另一大特点是其模块化系统体系结构与模块化的应用程序设计，这使谷歌的合作伙伴与硬件制造商可以用自己的模块替代Fuchsia OS的单个系统级别，从而在不影响其它级别功能的同时改进或扩展Fuchsia OS，增强了系统可扩展性。经过5年的酝酿，2021年5月，谷歌的智能显示屏产品 Nest Hub 上更新了“Fuchsia 1.0”软件，我们认为这是Fuchsia OS在设备上运行迈出的重要一步。
图表：Fuchsia OS层级化架构
资料来源：CSDN，IONOS 1&；1，中金公司研究部
图表：Fuchsia OS应用程序开发基于模块化结构
资料来源：CSDN，IONOS 1&；1，中金公司研究部
海尔智家：从卖产品到卖场景，“三翼鸟”助力传统家电厂商蜕变
从“卖产品”到“卖场景”，从传统制造家电企业转型为物联网生态品牌，海尔智家通过构建智慧厨房、智慧洗衣、智慧阳台等多种典型场景方案，提升场景服务、生态聚合和链接用户的能力，持续发力生态品牌战略。家电行业近年来深处存量市场，为了打破家电行业增长的天花板，海尔早在2006年就开始积极寻求转型，以Uhome入局物联网。为了顺应物联网时代用户的新要求，海尔在2019年正式开启生态品牌战略，通过打造卡萨帝等高端品牌、场景品牌三翼鸟、生态品牌卡奥斯的三级品牌体系，构建了衣食住娱康养医教全覆盖的物联网生态系统。其中卖场景的三翼鸟可以为用户提供涵盖阳台、厨房、客厅、浴室、卧室等智慧家庭全场景定制化解决方案。三翼鸟自2020年9月诞生至今已经在国内开设了1,000家体验店，并计划于2021年再开1000家三翼鸟店，一套场景的价格在几万到几十万不等[1]。2019年开启的海尔智家上海体验中心001客单价已经达到了22万元，体现了卖场景商业模式的高溢价。海尔智家打造智慧家庭场景生态的背后，是面向智慧家庭场景生态的操作系统UhomeOS 3.0赋能的“智家大脑”。“智家大脑”让全屋所有网器都可以实现自主感知设备的状态、内外部环境以及人的需求，为用户提供“决策智能”服务。而智家APP作为与用户连接的桥梁，其数据显示月活用户数已达1,560万，在线网器数达2,715万台，智家网器月活1,357万[2]。为了更好的满足用户的定制生活的智慧场景需求，海尔智家还积极寻求合作，三翼鸟已经与30多家头部地产企业达成合作[3]，公司预计到2021年年底，还将与300家地产企业合作。
图表：海尔智家“三翼鸟”品牌主打场景解决方案
资料来源： 海尔智家官网，中金公司研究部
图表：海尔智家App示意图
资料来源：海尔智家官网，中金公司研究部
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